Bluetooth a2dp что такое


Профиль A2DP в телефоне: что это такое и как его активировать

Стандарт беспроводной передачи данных между устройствами Bluetooth, несмотря на небольшой радиус действия, пользуется популярностью по всему миру и активно применяется для решения многих задач. Удобство использования интерфейса Bluetooth в смартфонах, компьютерах и прочих цифровых устройствах обеспечило динамичное развитие и продвижение технологии. Многие производители телефонов даже лишают свои девайсы 3,5-миллиметрового разъёма под наушники, приучая пользователей прослушиванию аудио без проводов. Современные смартфоны поддерживают стандарт A2DP Bluetooth, который даёт возможность использования беспроводных наушников или колонок.

Как использовать A2DP профиль в телефоне.

Что такое профиль A2DP

Функционал телефонов с каждым годом расширяется, в результате чего мобильное устройство кроме основной своей задачи давно уже способно выполнять множество других. Обнаружив в смартфоне профиль A2DP, некоторые пользователи задаются вопросом, что это такое. Именно эту тему мы и раскроем. Профиль Bluetooth A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) является расширенным протоколом беспроводного распространения аудио между устройствами. Передача стереозвука осуществляется по каналу Bluetooth в режиме реального времени. Устройства, поддерживающие A2DP, можно разделить на два типа:

  • Передатчик, в качестве которого может выступать смартфон, планшет, приставка Smart-TV, КПК или другой девайс. В данном случае задача устройства заключается в передаче аудио.
  • Приёмник (наушники, портативная колонка, автомагнитола и пр.), то есть устройство, принимающее аудио сигнал.

Реализация технологии позволяет передавать по беспроводной связи Bluetooth высококачественные аудиофайлы различных форматов. Передача двухканального сигнала аудио по Bluetooth в исходном варианте без сжатия невозможна ввиду ограничений пропускной способности данной спецификации беспроводных персональных сетей, поэтому цифровой поток обрабатывается перед отправкой на принимающее устройство. В A2DP профиле для сжатия используются различные кодеки, сжимающие контент аудио до размеров канала Bluetooth, качество звука при этом остаётся на высоком уровне, что обусловлено применяемыми алгоритмами. Сжатие в случае с A2DP выполняется с минимальными потерями качества, что означает получение приёмником стереозвука с качественным битрейтом.

Особенности функционирования

Задействование соединения Bluetooth обеспечивается профилями, которые поддерживает устройство, их наличием и определяются функциональные возможности, а также спектр оборудования, с коим возможно взаимодействие. Нередко в связке с A2DP поддерживается и профиль AVRCP, обеспечивающий устройству управление функционалом телевизора, системы домашнего кинотеатра, автомагнитолы и т. д., то есть выполнение функций пульта дистанционного управления. Просто обеспечить связь по каналу недостаточно, для выполнения необходимых задач и источник сигнала, и приёмник должны обладать поддержкой одних и тех же профилей. Их реализация зависит от конструктивных особенностей аппаратного обеспечения, специфики, а также политики производителя.

Поддержка профиля A2DP предполагает передачу стереофонического потока аудио от источника сигнала к беспроводной гарнитуре или прочим устройствам воспроизведения звука и, как было сказано выше, небольшие потери качества при этом неизбежны из-за особенностей технологии Bluetooth. Чаще всего сжатие передаваемого потока осуществляется с применением стандартного кодека SBC или другого, например, MP3, AAC и пр. Так, взаимодействующие устройства согласуют кодек, которым будет обрабатываться сигнал (оба должны поддерживать один и тот же) и параметры кодирования (битрейт, частота дискретизации). Отметим, что в случае использования SBC качество звука будет ниже, чем при кодировании с помощью MP3 со стандартными настройками.

Технология обеспечивает передачу данных в пределах около 10 метров, на более дальнем расстоянии сигнал будет прерываться, возникнут помехи. При этом следует учитывать и наличие препятствий в виде стен, перегородок и пр., так что для стабильности соединения взаимодействующие устройства должны находиться поближе друг к другу. На сегодняшний день технология A2DP значительно уступает по качеству передаваемого аудио более современным, усовершенствованным стандартам AptX и AptX HD, обеспечивающим передачу звука почти без потерь.

Где используется

Технология широко используется и профиль A2DP можно встретить в самых разных устройствах, таких как смартфоны, планшеты, КПК, ноутбуки, колонки, гарнитуры, беспроводные наушники, акустические системы, Smart TV и прочие девайсы с поддержкой Bluetooth. Вы сможете подключить телефон к магнитоле или любым другому цифровому оборудования при наличии A2DP среди их характеристик, а также управлять воспроизведением. Стандарт поддерживает операционные системы Windows, Linux, Mac OS X и мобильные ОС Android, iOS, Windows Phone, BlackBerry. Возможность передачи аудио требует синхронизации устройств, для чего нужно включить A2DP Bluetooth на девайсе и выбрать приёмник, как это осуществить рассмотрим ниже на примере Android. Совместимость оборудования с технологией A2DP позволяет соединять девайсы независимо от их модели и производителя, что очень удобно.

Как правильно подключить

Для применения стандарта связи A2DP необходимо активировать соответствующую функцию в настройках поддерживающего девайса. Например, на смартфонах под управлением Android потребуется включить Bluetooth. Сделать это можно, обратившись к настройкам (опция доступна в блоке «Беспроводные сети») или из шторки уведомлений, открывающейся с рабочего стола, что будет ещё быстрее. Если профиль A2DP поддерживается смартфоном, то будет активирован, при этом в настройке он не нуждается. Далее потребуется включить наушники, которые должны быть заряжены.

Смартфон обнаружит устройство и его необходимо выбрать из списка доступных для соединения по Bluetooth устройств, за этими действиями последует синхронизация. Чтобы пользоваться благами современных технологий передачи аудио A2DP Bluetooth, пользователю не нужно ничего дополнительно настраивать, функция доступна сразу же после активации при условии поддержки стандарта связи обоими устройствами.

nastroyvse.ru

Что такое A2DP Bluetooth в смартфоне?

Вячеслав Гришанков 04.01.2019     0    

Как работает стандарт A2DP Bluetooth с беспроводными наушниками и гарнитурой на телефоне?

Современные смартфоны обладают стандартом беспроводной передачи информации A2DP Bluetooth. Он предназначен для распространения аудио по радиоканалу на периферийные устройства. В качестве передатчика выступает мобильный телефон, а в качестве приемника — беспроводные наушники или портативная колонка. Технология A2DP Bluetooth позволяет избавиться от проводов, которые мешают использованию портативной аудиотехники.

Главной особенностью профиля A2DP Bluetooth является низкая пропускная способность, поэтому перед передачей звука смартфон вынужден обрабатывать дорожку специальным способом, чтобы уменьшить размер. Популярными кодеками являются SPC, MP3, ACC и другие. Важно, чтобы кодек поддерживали наушники, иначе музыка не будет воспроизводиться.

Как включить и использовать A2DP Bluetooth?

Технология A2DP Bluetooth (Advanced Audio Distribution Profile) позволяет пользоваться беспроводными наушниками, колонками и другой портативной техникой. Также пользователь способен управлять воспроизведением треков через клавиши, расположенные на корпусе периферийных устройств.

  1. Чтобы начать пользоваться связью A2DP Bluetooth, необходимо активировать соответствующую опцию в настройках смартфона. На Android-гаджетах рекомендуется открыть шторку уведомлений и просто активировать Bluetooth.
  2. Следующим шагом является включение наушников. Они должны быть заряжены и отображаться в списке доступных для подключения устройств. Здесь достаточно выбрать нужную гарнитуру и подождать, пока смартфон выполнит синхронизацию.
  3. После описанных действий можно пользоваться всеми возможностями беспроводных наушников — прослушивать музыкальные композиции, регулировать громкость воспроизведения, переключать треки.

Дальность действия A2DP Bluetooth составляет приблизительно 10 метров, поэтому пользователю желательно держать наушники рядом с телефоном. Если отойти на некоторое расстояние, звук будет прерываться или передаваться с помехами.

Технология аудио A2DP Bluetooth является востребованным стандартом связи среди владельцев смартфонов. Она позволяет пользоваться беспроводными наушниками или портативными колонками. Для пользователя никаких особенных настроек нет, все работает «из коробки» через обычный Bluetooth и беспроводную гарнитуру.

(6 оценок, среднее: 3,67 из 5) Загрузка...

androidlime.ru

Что такое A2DP и AVRCP

Стандарт Bluetooth — это технология беспроводной связи, которая все чаще используется для передачи звука. Здесь стоит выделить профили A2DP и AVRCP.

Что такое A2DP

A2DP (англ. Advanced Audio Distribution Profile) — это стандарт беспроводной передачи монофонического или стереофонического звука высокого качества через Bluetooth. Звуковой сигнал здесь, генерируемый источником, принимается и декодируется через ресивер, совместимый с A2DP, а затем воспроизводится как звуковой сигнал. Решение особенно подходит при подключении гарнитуры или комплекта громкой связи.

Стандарт A2DP поддерживает все самые популярные версии мобильных операционных систем (Android, iOS и Windows Phone). Что важно, он позволяет передавать сигнал между устройствами разных производителей (при условии, что они совместимы с A2DP). Последняя версия A2DP 1.3 обеспечивает лучшую синхронизацию устройств и пользуется преимуществами стандарта Bluetooth 2.1 + EDR. Стоит отметить, что A2DP был заменен улучшенной технологией aptX / aptX HD.

Что такое AVRCP

AVRCP (англ. Audio/Video Remote Control Profile) — это стандарт, отвечающий за беспроводное управление различными оборудованием A/V с помощью одного контроллера. Устанавливается здесь двойной осевой передатчик, который передает звук и информацию к приемнику, а приемник посылает команды передатчику. AVRCP широко используется в автомобильных информационно-развлекательных системах.

Последняя версия стандарта AVRCP позволяет просмотр и управление несколькими гаджетами. В версии AVRCP 1.6 добавлена функция определения количества элементов в каталоге без необходимости загрузки всего списка и функция загрузки обложек с помощью протокола BIP (используемого, например, в Fitbit Blaze). AVRCP 1.6 поддерживается в мобильных устройствах, совместимых с Andrioid 8.0 Oreo.

bad-android.com

Аудио-профиль A2DP что это и как с ним работать - руководство 2019

Рассмотрим понятие A2DP — что это, для чего нужно и как используется.

Содержание:

A2DP – это продвинутый протокол распространения аудио-данных между устройствами. Понятие является аббревиатурой от Advanced Audio Distribution Profile.

Особенность этой технологии передачи звука заключается в том, что она в режиме реального времени способна передавать максимально качественный аудио-контент межу несколькими гаджетами.

В результате, пользователь получает звук с минимальными потерями качества. Применяемые алгоритмы сжатия позволяют приемнику получить дорожку с качественным битрейтом.

Передача информации осуществляется с помощью Bluetooth-приемника. Все гаджеты, которые работают с A2DP условно разделяют на две категории;

  • Приемники – это небольшие девайсы, которые выполнены в форме Bluetooth-гарнитуры для пользователя;
  • Передатчики — ими могут быть смартфоны, планшеты, приставки Smart-TV, карманные компьютеры или десктопы. Задача этих устройств – передать воспроизводимый звук на приемник.

к содержанию ↑

Пропускной способности стандартной гарнитуры с модулем Bluetooth недостаточно для передачи качественного звука без применения алгоритмов сжатия.

Для обеспечения наилучшего звучания используется архивация с помощью кодека SBC и форматов MP3, AAC.

Для максимальной демонстрации качества переданного аудио советуем использовать треки в формате MP3.

к содержанию ↑

Сегодня сфера применения протокола A2DP продолжает стремительно увеличиваться.

Благодаря возможности беспроводной передачи MP3 вы можете слушать музыку, отправляя её с сотового телефона в магнитолу автомобиля или домашний караоке-центр.

Также, у пользователей есть возможность мгновенно воспроизводить любимые треки на приставках Smart TV.

Требуется только синхронизация Bluetooth-гарнитуры с поддержкой A2DP и вашего «умного» телевизора.

Тематические видеоролики:

geek-nose.com

A2DP: зачем это нужно, как работает, какие ОС поддерживают

С появлением беспроводных гарнитур и аудиосистем, использующих для связи беспроводный интерфейс Bluetooth, потребовались специализированные протоколы, позволяющие передавать аудиосигнал в максимально возможном качестве. Один из них – это и есть A2DP, поддерживаемый большинством современных устройств.Изначально создатели интерфейса Bluetooth даже не предполагали, что с его помощью можно будет передавать аудиоданные в режиме реального времени. Основными козырями технологии были ее экономичность и «экологичность» - отсутствие конфликтов с другими устройствами, использующими радиосвязь. Хотя впоследствии выяснилось, что с «экологичностью» не всё гладко – обнаружились проблемы при использовании «синего зуба» в зоне действия беспроводных сетей Wi-Fi.Но, когда начался бум по избавлению гарнитур и наушников от проводов, потребовались специальные протоколы, позволяющие передавать сжатый аудиосигнал, поскольку некомпрессированный поток был Bluetooth явно не по зубам. Вначале речь не шла о прослушивании качественных музыкальных аудиозаписей, и для того, чтобы, например, пользоваться гарнитурой во время звонков, вполне достаточно было протоколов HSP и HFP (Handset Profile, Hands free Profile). Они определяли команды и функции, которыми могли пользоваться два подключенных друг к другу Bluetooth устройства.Главной проблемой этих протоколов, с точки зрения меломанов, было отсутствие поддержки стереосигнала. В связи с этим появился третий протокол, или, иначе говоря, профиль – A2DP.Профиль A2DP является анизотропным – это означает, что при его использовании предполагается два неравноценных устройства:
  • A2DP-SRC, передатчик.
  • A2DP-SNK, приемник.
В качестве первого может выступать любой «источник звука»: смартфон, планшет, «умный» телевизор, даже настольный ПК при наличии соответствующего адаптера и настроек. В качестве второго используется всё, что способно этот звук воспроизводить: гарнитура, наушники или беспроводная колонка.

В случае последней стереофоническое звучание возможно только при соблюдении двух требований:

  1. Колонок должно быть две.
  2. Модель колонки должна поддерживать технологию TWS (True Wireless Stereo).
Впрочем, ее поддерживают и наушники с гарнитурами, просто почти всегда эти гаджеты поставляются парами, в отличие от других акустических систем.

Но, например, портативная CGBox, производимая CaseGuru, продается в одном экземпляре.

Читайте также: Пять провальных технологий, не прижившихся в смартфонах.Основной функцией профиля является согласование параметров аудиопотока: частоту дискретизации, битрейт, используемый кодек. В качестве последнего по умолчанию установлен SBC, однако A2DP способно работать и с двумя другими популярными кодеками – MP3 и AAC.В данном случае следует понимать, что кодек – это не формат файла. Вы можете воспроизводить в своем плеере формат lossless, например, flac – однако на гарнитуру сигнал всё равно попадет после компрессии, по той простой причине, что без нее не хватит пропускной способности канала Bluetooth. И вот именно за выбор алгоритма компрессии и отвечает конкретный стандарт.По отзывам, базовый SBC существенно проигрывает MP3 и AAC.Профиль AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile), строго говоря, не имеет непосредственного отношения к воспроизведению аудио: область его применения не ограничивается наушниками или колонками. Он представляет собой управляющий протокол, благодаря которому через Bluetooth можно отправлять управляющие сигналы на источник звука. Согласитесь, что не слишком удобно слушать музыку без проводов, но при этом всё равно доставать смартфон, когда надо поставить воспроизведение на паузу или переключить трек? Устройства, поддерживающие AVRCP, имеют управляющие элементы (кнопки, сенсоры или даже голосовой интерфейс), с помощью которых можно передавать команды на девайс-передатчик.Следует понимать, что далеко не каждая модель смартфона или планшета, поддерживающая технологию A2DP, совместима и с AVRCP, поэтому, прежде чем обзаводиться таким аксессуаром, пока что весьма недешевым, следует убедиться, что он способен с ней работать.Мобильные операционные системы (Android, iOS, Windows Phone) получили поддержку A2DP настолько давно, что устройств без нее фактически не осталось. А вот с десктопами и ноутбуками всё намного сложнее.

Штатно ничего подобного нет даже в Windows 10. Однако, начиная с Windows XP, существуют драйвера различной степени косорукости и криволапости совместимости с тем или иным Bluetooth устройством.

В таких ОС всё реализуется через сторонний стек беспроводного интерфейса.Что касается AVRCP, то ее может не быть даже в свежих моделях мобильных устройств, особенно ноунейм брендов.Для большинства владельцев смартфонов ситуация с профилем A2DP примерно такая же, как и с различными навигационными системами (GPS, Beidou, Galileo, ГЛОНАСС). Читайте также: Google Glass: успех или провал?Пользователь знает, что они есть, из праздного интереса может даже добраться до каких-то настроек – но как-то взаимодействовать с ними ему не приходится: всё делает операционная система.

Вполне достаточно подключить совместимую периферию – и всё будет работать, за очень редкими исключениями.

mob-mobile.ru

Аудио через Bluetooth: максимально подробно о профилях, кодеках и устройствах

This article is also available in English

Из-за массового выпуска смартфонов без аудиоразъема 3.5 мм беспроводные Bluetooth-наушники для многих стали основным способом прослушивания музыки и общения в режиме гарнитуры. Производители беспроводных устройств не всегда пишут подробные характеристики товара, а статьи о Bluetooth-аудио в интернете противоречивы, местами некорректны, не рассказывают о всех особенностях, и часто копируют одну и ту же не соответствующую действительности информацию. Попробуем разобраться с протоколом, возможностями Bluetooth-стеков ОС, наушников и колонок, Bluetooth-кодеков для музыки и речи, выясним, что влияет на качество передаваемого звука и задержку, научимся собирать и декодировать информацию о поддерживаемых кодеках и других возможностях устройств.

TL;DR:

  • SBC — нормальный кодек
  • У наушников есть свой эквалайзер и пост-процессинг на каждый кодек отдельно
  • aptX не настолько хорош, как о нём говорят рекламные анонсы
  • LDAC — маркетинговое фуфло
  • Качество звука в режиме разговора всё ещё низкое
  • В браузер можно встроить аудиоэнкодеры на C, скомпилировав в WebAssembly через emscripten, и они не будут особо тормозить.

Музыка через Bluetooth

Функциональная составляющая Bluetooth задается профилями — спецификациями конкретных функций. Передача музыки в Bluetooth осуществляется с использованием профиля передачи высококачественного однонаправленного аудио A2DP. Стандарт A2DP был принят в 2003 году, и с тех пор кардинально не менялся. В рамках профиля стандартизирован 1 обязательный кодек низкой вычислительной сложности SBC, созданный специально для Bluetooth, и 3 дополнительных. Также допускается использование недокументированных кодеков собственной реализации.

По состоянию на июнь 2019 года мы находимся в комиксе xkcd с 14 A2DP-кодеками:

  • SBC ← стандартизирован в A2DP, поддерживается всеми устройствами
  • MPEG-1/2 Layer 1/2/3 ← стандартизированы в A2DP: всем известный MP3, используемый в цифровом ТВ MP2, и неизвестный MP1
  • MPEG-2/4 AAC ← стандартизирован в A2DP
  • ATRAC ← старый кодек от Sony, стандартизирован в A2DP
  • LDAC ← новый кодек от Sony
  • aptX ← кодек из 1988 года
  • aptX HD ← то же самое, что aptX, только с другими параметрами кодирования
  • aptX Low Latency ← совсем другой кодек, нет софтовой реализации aptX с уменьшенным буфером
  • aptX Adaptive ← еще один кодек от Qualcomm
  • FastStream ← псевдокодек, двунаправленная модификация SBC
  • HWA LHDC ← новый кодек от Huawei
  • Samsung HD ← поддерживается 2 устройствами
  • Samsung Scalable ← поддерживается 2 устройствами
  • Samsung UHQ-BT ← поддерживается 3 устройствами

Зачем вообще нужны кодеки, спросите вы, когда в Bluetooth есть EDR, что позволяет передавать данные на скорости 2 и 3 мбит/с, а для несжатого двухканального 16-битного PCM достаточно 1.4 мбит/с?

Передача данных через Bluetooth

В Bluetooth существует два типа передачи данных: Asynchronous Connection Less (ACL) для асинхронной передачи без установки соединения, и Synchronous Connection Oriented (SCO), для синхронной передачи с предварительным согласованием соединения. Передача осуществляется с использованием схемы разделения времени и выбора канала передачи на каждый пакет отдельно (Frequency-Hop/Time-Division-Duplex, FH/TDD), для чего время делится на 625-микросекундные интервалы, называемые слотами (slot). Одно из устройств ведет передачу в чётных номерах слотов, другое — в нечётных. Передаваемый пакет может занимать 1, 3 или 5 слотов, в зависимости от размера данных и установленного типа передачи, в этом случае передача одним устройством ведётся в чётных и нечетных слотах до конца передачи. Всего в секунду можно принять и отправить до 1600 пакетов, если каждый из них занимает 1 слот, и оба устройства без остановки что-то передают и принимают. 2 и 3 мбит/с для EDR, которые можно встретить в анонсах и на сайте Bluetooth, являются максимальной канальной скоростью передачи всех данных суммарно (включая технические заголовки всех протоколов, в которые нужно инкапсулировать данные), в двух направлениях одновременно. Фактическая скорость передачи данных будет сильно отличаться. Для передачи музыки используется асинхронный способ, почти всегда с помощью пакетов типа 2-DH5 и 3-DH5, которые несут максимальное количество данных в режиме EDR 2 мбит/с и 3 мбит/с соответственно, и занимают 5 слотов временного разделения эфира. Схематичное представление передачи с использованием 5 слотов одним устройством и 1 слота другим (DH5/Dh2):

Из-за принципа разделения эфира по времени мы вынуждены ждать 625-микросекундный тайм-слот после передачи пакета, если второе устройство нам ничего не будет передавать или передает маленький пакет, и большее количество времени, если второе устройство ведёт передачу большими пакетами. Если к телефону подключено больше одного устройства (например, наушники, часы и фитнес-браслет), то время передачи разделяется между ними всеми. Необходимость инкапсуляции аудио в специальные транспортные протоколы L2CAP и AVDTP забирает 16 байт от возможного максимального количества передаваемой полезной аудионагрузки.1414 и 1429 кбит/с точно недостаточно для передачи несжатого звука в реальных условиях, с зашумленным диапазоном 2.4 ГГц и необходимостью передачи служебных данных. EDR 3 мбит/с требователен к мощности передачи и шумам в эфире, поэтому, даже в режиме 3-DH5, комфортная передача PCM невозможна, постоянно будут кратковременные прерывания, и всё будет работать только на расстоянии в пару метров. На практике, даже 990 кбит/с-аудиопоток (LDAC 990 kbit/s) передаётся с трудом. Вернёмся к кодекам.

SBC

Кодек, обязательный для всех устройств, поддерживающих стандарт A2DP. Лучший и худший кодек одновременно. SBC — простой и вычислительно быстрый кодек, с примитивной психоакустической моделью (применяется только маскировка тихих звуков), использующий адаптивную импульсно-кодовую модуляцию (APCM). Спецификация A2DP рекомендует к использованию два профиля: Middle Quality и High Quality.

У кодека много настроек, позволяющих управлять алгоритмической задержкой, количеством семплов в блоке, алгоритмом распределения битов, но почти повсеместно используются одни и те же рекомендованные в спецификации параметры: Joint Stereo, 8 частотных полос, 16 блоков в аудиофрейме, способ распределения бит Loudness.

SBC поддерживает динамическое изменение параметра Bitpool, который напрямую влияет на битрейт. Если радиоэфир забит, пакеты теряются, или устройства находятся на большом расстоянии, источник аудио может уменьшать Bitpool, пока связь не нормализуется. Производители большинства наушников устанавливают максимальное значение параметра Bitpool в 53, что ограничивает битрейт 328 килобитами в секунду при использовании рекомендованного профиля. Даже если производитель наушников установил максимальное значение Bitpool выше 53 (такие модели встречаются, например: Beats Solo³, JBL Everest Elite 750NC, Apple AirPods, также бывает на некоторых ресиверах и автомобильных головных устройствах), то большинство ОС не позволят использовать повышенные битрейты из-за установленного внутреннего ограничения значения в Bluetooth-стеках. Кроме того, некоторые производители задают низкое максимальное значение Bitpool для некоторых устройств. Например, у Bluedio T оно равно 39, у Samsung Gear IconX — 37, что даёт плохое качество звука. Искусственные ограничения со стороны разработчиков Bluetooth-стеков, вероятнее всего, возникли вследствие несовместимости некоторых устройств с большими значениями Bitpool или нетипичными профилями, даже если они сообщали об их поддержке, и недостаточном количестве тестов при сертификации. Авторам Bluetooth-стеков проще было ограничиться согласованием рекомендованного профиля, а не создавать базы некорректных устройств (хотя сейчас они это делают для других некорректно работающих функций). SBC динамически выделяет биты квантования для частотных полос, действуя по принципу от нижних к верхним, с разными весовыми коэффициентами. Если весь битрейт использовался на нижние и средние частоты, верхние частоты «обрежутся» (вместо них будет тишина). Пример SBC 328 кбит/с. Вверху — оригинал, внизу — SBC, периодически происходит переключение между дорожками. Для аудио в видеофайле используется кодек сжатия без потерь FLAC. Использование FLAC в контейнере mp4 официально не стандартизировано, поэтому не факт, что ваш браузер воспроизведет его, но должно работать в последних версиях десктопных Chrome и Firefox. Если у вас нет звука, можете скачать файл и открыть в полноценном видеоплеере.Your browser does not support HTML5 video.ZZ Top — Sharp Dressed Man На спектрограмме виден момент переключения: SBC периодически режет тихие звуки выше 17.5 кГц, и совсем не выделяет битов для полосы выше 20 кГц. Полная спектрограмма доступна по клику (1.7 МБ).

Я не слышу разницы между оригиналом и SBC на этом треке. Возьмём что-нибудь новее, и смоделируем аудио, которое бы получилось при использовании наушников Samsung Gear IconX с Bitpool 37 (вверху — исходный сигнал, внизу — SBC 239 кбит/с, звук во FLAC).Your browser does not support HTML5 video.Mindless Self Indulgence — Witness Я слышу треск, меньший стереоэффект и неприятное «цоканье» вокала в высоких частотах. Хоть SBC и очень гибкий кодек, может быть настроен под низкие задержки, даёт отличное качество аудио на высоких битрейтах (452+ кбит/с) и вполне хорошее для большинства людей на стандартном High Quality (328 кбит/с), из-за того, что стандарт A2DP не задает фиксированных профилей (а даёт только рекомендации), разработчики стеков установили искусственные ограничения на Bitpool, параметры передаваемого аудио не отображаются в пользовательском интерфейсе, а производители наушников вольны выставлять свои настройки и никогда не указывают значение Bitpool в технических характеристиках товара, кодек прославился низким качеством звука, хоть это и не проблема кодека как такового.

Параметр Bitpool прямо влияет на битрейт только в рамках одного профиля. Одно и то же значение Bitpool 53 может давать как битрейт 328 кбит/с при рекомендованном профиле High Quality, так и 1212 кбит/с с Dual Channel и 4 частотными полосами, из-за чего авторы ОС, помимо ограничений на Bitpool, устанавливают ограничение еще и на Bitrate. Как мне видится, такая ситуация возникла из-за недоработки стандарта A2DP: нужно было согласовывать битрейт, а не Bitpool.

Таблица поддержки возможностей SBC в разных ОС:* Bitpool только уменьшается, но не увеличивается автоматически, в случае улучшения условий передачи. Для восстановления Bitpool нужно остановить воспроизведение, подождать пару секунд и заново запустить аудио. ** Значение по умолчанию зависит от настроек стека, указанных при компиляции прошивки. В Android 8/8.1 частота только либо 44.1 кГц, либо 48 кГц, в зависимости от настроек при компиляции, в остальных версиях поддерживаются 44.1 кГц и 48 кГц одновременно. *** Значение Bitpool можно поднять в программе Bluetooth Explorer.

aptX и aptX HD

aptX — простой и вычислительно быстрый кодек, без психоакустики, использующий адаптивную дифференциальную импульсно-кодовую модуляцию (ADPCM). Появился примерно в 1988 году (дата подачи патента датирована февралём 1988 г.), до Bluetooth использовался преимущественно в профессиональной беспроводной аудиоаппаратуре, ISDN, кинотеатрах. На данный момент принадлежит компании Qualcomm, требует лицензирования и лицензионных отчислений. По состоянию на 2014 год: $6000 единовременно и ≈$1 за каждое устройство, для партий до 10000 устройств (источник, стр. 16). aptX и aptX HD — один и тот же кодек, с разными профилями кодирования. У кодека есть только один параметр — выбор частоты дискретизации. Ещё есть, правда, выбор количества/режима каналов, но во всех известных мне устройствах (70+ штук) поддерживается исключительно Stereo. * Версии до 7 требуют модификации Bluetooth-стека. Кодек поддерживается, только если производитель Android-устройства лицензировал использование кодека у Qualcomm (если в ОС есть библиотеки кодирования). aptX разделяет аудио на 4 частотных полосы и квантует их одним и тем же количеством бит постоянно: 8 бит для 0-5.5 кГц, 4 бита для 5.5-11 кГц, 2 бита для 11-16.5 кГц, 2 бита для 16.5-22 кГц (цифры для частоты дискретизации 44.1 кГц). Пример aptX-аудио (вверху — исходный сигнал, внизу — aptX, спектрограммы только левых каналов, звук во FLAC):Your browser does not support HTML5 video. Верхние частоты стали немного краснее, но разницы не слышно. Из-за фиксированного распределения битов квантования, кодек не может «перенести биты» на те частоты, которые больше всего в них нуждаются. В отличие от SBC, aptX не будет «обрезать» частоты, а будет добавлять в них шумы квантования, уменьшая динамический диапазон аудио. Не следует считать, что использование, например, 2 бит для полосы уменьшает динамический диапазон до 12 дБ: ADPCM позволяет использовать до 96 дБ динамического диапазона даже при использовании 2 бит квантования, но только при определенном сигнале. ADPCM хранит разницу числового представления между текущим и следующим отсчетом, вместо записи абсолютного значения, как в PCM. Это позволяет уменьшить требования к количеству бит, необходимых для хранения такой же (без потерь) или практически такой же (с относительно небольшой ошибкой округления) информации. Для уменьшения ошибок округления применяются таблицы коэффициентов. При создании кодека, авторы рассчитывали коэффициенты ADPCM на наборе музыкальных аудиофайлов. Чем ближе аудиосигнал к тому набору музыки, на которых строились таблицы, тем меньше ошибок квантования (шумов) создает aptX. Из-за этого синтетические тесты всегда будут давать результат хуже, чем музыка. Я сделал специальный синтетический пример, на котором aptX показывает плохие результаты — синусоида частотой 12.4 кГц (вверху — исходный сигнал, внизу — aptX. Звук во FLAC. Уменьшите громкость!):Your browser does not support HTML5 video. График спектра:

Отчетливо слышны шумы. Однако, если сгенерировать синусоиду с меньшей амплитудой, чтобы она была тише, шумы также станут тише, что говорит о широком динамическом диапазоне:

Чтобы услышать разницу между оригинальным музыкальным треком и сжатым, можно инвертировать один из сигналов и сложить треки поканально. Такой подход, в общем случае, некорректен, и не давал бы вменяемого результата с более сложными кодеками, но конкретно для ADPCM вполне подходит.

Разница между оригиналом и aptX

Среднее квадратическое разницы сигналов находится на уровне -37.4 дБ, что не много для такой компрессированной музыки.

aptX HD

aptX HD не является самостоятельным кодеком — это улучшенный профиль кодирования кодека aptX. Изменения коснулись количества бит, отведённых для кодирования частотных диапазонов: 10 бит для 0-5.5 кГц, 6 бит для 5.5-11 кГц, 4 бита для 11-16.5 кГц, 4 бита для 16.5-22 кГц (цифры для 44.1 кГц). * Версии до 7 требуют модификации Bluetooth-стека. Кодек поддерживается, только если производитель Android-устройства лицензировал использование кодека у Qualcomm (если в ОС есть библиотеки кодирования). Менее распространён, чем aptX: по всей видимости, требует отдельного лицензирования у Qualcomm, и отдельных лицензионных отчислений. Повторим пример с синусоидой на 12.4 кГц:

Гораздо лучше, чем с aptX, но всё равно шумновато.

aptX Low Latency

Low Latency-версия aptX не является самостоятельным кодеком, а отличается только настройками задержки и буферов, которые применяются на стороне аудиоустройства. В остальном это обычный aptX. Кодек предназначен для интерактивной передачи аудио с низкой задержкой (фильмы, игры), там, где задержка звука не может подстраиваться программно. Софтовая реализация доступна в виде драйвера Dell для Bluetooth-чипов Intel. Также поддерживается трансмиттерами, ресиверами, наушниками и колонками, но не смартфонами.

AAC

AAC, или Advanced Audio Coding — вычислительно сложный кодек, с серьезной психоакустической моделью. Получил широкое распространение для аудио в интернете, второе по популярности после MP3. Требует лицензирования и лицензионных отчислений: $15000 единовременно (или $1000 для компаний с менее 15 работниками) + $0.98 за первые 500000 устройств (источник). Кодек стандартизирован в рамках спецификаций MPEG-2 и MPEG-4, и вопреки частому заблуждению, не принадлежит Apple. * только на устройствах, производители которых заплатили лицензионные отчисления

В iOS и macOS используется лучший на сегодняшний день кодировщик Apple AAC, обеспечивающий максимально возможное качество аудио. В Android используется второй по качеству кодировщик Fraunhofer FDK AAC, но могут использоваться различные аппаратные, встроенные в платформу (SoC), с неизвестным качеством кодирования. По недавним тестам сайта SoundGuys, качество кодирования AAC разными Android-телефонами сильно отличается:

У большинства беспроводных аудиоустройств для AAC установлен максимальный битрейт 320 кбит/с, некоторые поддерживают только 256 кбит\с. Остальные битрейты встречаются крайне редко.

AAC обеспечивает отличное качество на битрейтах 320 и 256 кбит/с, но подвержен потерям последовательного кодирования уже сжатого контента, однако, услышать какие-либо различия с оригиналом на iOS при битрейте 256 кбит/с сложно даже при при нескольких последовательных кодированиях, при одиночном кодировании, например, MP3 320 кбит/с в AAC 256 кбит/с потерями можно пренебречь.

Как и в случае с другими Bluetooth-кодеками, любая музыка сначала декодируется, затем кодируется кодеком. При прослушивании музыки в формате AAC она сначала декодируется средствами ОС, затем кодируется в AAC еще раз, для передачи по Bluetooth. Это необходимо для микширования нескольких аудиопотоков, например, музыки и уведомления о новом сообщении. iOS — не исключение. В интернете можно найти множество утверждений о том, что на iOS музыка в формате AAC не транскодируется при передаче через Bluetooth, что неверно. В стандарте AAC есть множество расширений стандартного метода кодирования. Одно из них — Scalable To Lossless (SLS) — стандартизировано для Bluetooth и позволяет передавать аудио без потерь (lossless). Увы, на реальных устройствах поддержка расширения не встречается. Расширение для уменьшение задержки передачи AAC-LD (Low Delay) не стандартизировано для Bluetooth.

MP1/2/3

Кодеки семейства MPEG-1/2 Part 3 состоят из известного и широкоиспользуемого MP3, менее распространённого MP2 (применяется преимущественно в цифровом ТВ и радио), и совсем неизвестного MP1. Старые кодеки MP1 и MP2 не поддерживаются совсем: мне не удалось найти ни одни наушники и ни один Bluetooth-стек, который бы кодировал или декодировал их. Декодирование MP3 поддерживается некоторыми наушниками, но кодирование не поддерживается ни в одном стеке современных операционных систем. Вроде бы, сторонний стек BlueSoleil для Windows может кодировать в MP3, если вручную изменить файл конфигурации, но у меня его установка приводит к BSoD на Windows 10. Вывод — кодеком фактически нельзя пользоваться для Bluetooth-аудио. Раньше, в 2006-2008 годах, до распространения стандарта A2DP в устройствах, люди слушали MP3-музыку на гарнитуре Nokia BH-501 через программу MSI BluePlayer, которая была доступна на Symbian и Windows Mobile. В то время архитектура ОС смартфонов позволяла получать доступ ко многим низкоуровневым функциям, а на Windows Mobile и вовсе можно было устанавливать сторонние Bluetooth-стеки. Последний патент кодека MP3 истёк, использование кодека не требует лицензионных отчислений с 23 апреля 2017 года. If the longest-running patent mentioned in the aforementioned references is taken as a measure, then the MP3 technology became patent-free in the United States on 16 April 2017 when U.S. Patent 6,009,399, held by and administered by Technicolor, expired.Источник: www.iis.fraunhofer.de/en/ff/amm/prod/audiocodec/audiocodecs/mp3.html

LDAC

Новый и активно продвигаемый «Hi-Res»-кодек от Sony, поддерживающий частоты дискретизации до 96 кГц и 24-битовую разрядность, с битрейтом до 990 кбит/с. Рекламируется в качестве аудиофильского кодека, как замена существующим Bluetooth-кодекам. Имеет функцию адаптивной подстройки битрейта, в зависимости от условий радиоэфира.

Энкодер LDAC (libldac) входит в стандартную поставку Android, поэтому кодирование поддерживается на любом Android-смартфоне, начиная с 8 версии ОС. Программные декодеры в свободном доступе отсутствуют, спецификация кодека недоступна широкой публике, однако, по первому взгляду на энкодер, внутреннее устройство схоже с ATRAC9 — кодеком от Sony, используемом в PlayStation 4 и Vita: оба работают в частотном диапазоне, используют модифицированное дискретное косинус-преобразование (MDCT) и сжатие с применением алгоритма Хаффмана.

LDAC использует разделение на 12 или 16 частотных полос: 12 используется для 44.1 и 48 кГц, 16 — для 88.2 и 96 кГц. Поддержка LDAC представлена практически только наушниками от Sony. Возможность декодирования LDAC иногда встречается на наушниках и ЦАП других производителей, но очень редко. Маркетинг LDAC в качестве Hi-Res-кодека вредит его технической составляющей: глупо расходовать битрейт на передачу не слышимых человеческим ухом частот и повышенную разрядность, покуда его не хватает для передачи CD-качества (44.1/16) без потерь. К счастью, у кодека есть два режима работы: передача CD-аудио и передача Hi-Res-аудио. В первом случае по воздуху передаётся только 44.1 кГц/16 бит. Так как программного декодера LDAC нет в свободном доступе, протестировать кодек без дополнительных устройств, раскодирующих LDAC, невозможно. По результатам теста LDAC на ЦАП с его поддержкой, который подключили инженеры сайта SoundGuys.com через цифровой выход и записали выдаваемый звук на тестовых сигналах, LDAC 660 и 990 кбит/с в режиме CD-качества обеспечивает соотношение сигнал/шум немногим лучше такового у aptX HD. Это хороший результат.

Источник: www.soundguys.com/ldac-ultimate-bluetooth-guide-20026 LDAC также поддерживает динамический битрейт вне установленных профилей — от 138 кбит/с до 990 кбит/с, но, насколько могу судить, в Android используются только стандартизированные профили 303/606/909 и 330/660/990 кбит/с.

Прочие кодеки

Другие A2DP-кодеки не получили широкого распространения. Их поддержка либо практически полностью отсутствует, либо имеется только на определенных моделях наушников и смартфонов. Стандартизированный в A2DP кодек ATRAC ни разу не использовался в качестве Bluetooth-кодека даже самими Sony, кодеки Samsung HD, Samsung Scalable и Samsung UHQ-BT имеют очень ограниченную поддержку со стороны передающих и получающих устройств, а HWA LHDC — слишком новый, и поддерживается всего тремя(?) устройствами.

Поддержка кодеков аудиоустройствами

Не все производители публикуют точную информацию о кодеках, которые поддерживают те или иные беспроводные наушники, колонки, ресиверы или трансмиттеры. Иногда бывает так, что поддержка определённого кодека есть только на передачу, но не на приём (актуально для комбинированных трансмиттеров-ресиверов), хотя производитель заявляет просто о «поддержке», без примечаний (предполагаю, в этом виновато раздельное лицензирование энкодеров и декодеров некоторых кодеков). В самых дешевых устройствах можно вовсе не обнаружить заявленную поддержку aptX. К сожалению, в интерфейсах большинства ОС нигде не отображается используемый кодек. Информация об этом есть только в Android, начиная с 8 версии, и macOS. Однако, даже в этих ОС будут отображаться только те кодеки, которые поддерживает как телефон/компьютер, так и наушники. Как же узнать, какие кодеки поддерживает устройство? Самый надежный вариант — записать и проанализировать дамп трафика с параметрами согласования A2DP! Сделать это можно в Linux, macOS и Android. В Linux можно воспользоваться Wireshark или hcidump, в macOS — Bluetooth Explorer, а в Android — штатной функцией сохранения Bluetooth HCI-дампа, которая доступна в инструментах разработчика. Вы получите дамп в формате btsnoop, который можно загрузить в анализатор Wireshark.

Обратите внимание: корректный дамп можно получить только подключившись с телефона/компьютера к наушникам/колонке (как бы курьёзно это ни звучало)! Наушники могут самостоятельно устанавливать соединение с телефоном, и в этом случае они будут запрашивать список кодеков у телефона, а не наоборот. Чтобы гарантированно записать корректный дамп, сначала разорвите сопряжение с устройством, а затем, во время записи дампа, сопрягите телефон с наушниками.

Используйте следующий фильтр отображения, чтобы отсеять нерелевантный трафик:btavdtp.signal_id В результате вы должны увидеть что-то похожее:

На каждом пункте команды GetCapabilities можно нажать, и посмотреть подробные характеристики кодека.

Wireshark знает не все идентификаторы кодеков, поэтому часть кодеков придётся расшифровывать вручную, смотря в таблицу идентификаторов ниже:Mandatory: 0x00 - SBC Optional: 0x01 - MPEG-1,2 (aka MP3) 0x02 - MPEG-2,4 (aka AAC) 0x04 - ATRAC Vendor specific: 0xFF 0x004F 0x01 - aptX 0xFF 0x00D7 0x24 - aptX HD 0xFF 0x000A 0x02 - aptX Low Latency 0xFF 0x00D7 0x02 - aptX Low Latency 0xFF 0x000A 0x01 - FastStream 0xFF 0x012D 0xAA - LDAC 0xFF 0x0075 0x0102 - Samsung HD 0xFF 0x0075 0x0103 - Samsung Scalable Codec 0xFF 0x053A 0x484C - Savitech LHDC 0xFF 0x000A 0x0104 - The CSR True Wireless Stereo v3 Codec ID for AAC 0xFF 0x000A 0x0105 - The CSR True Wireless Stereo v3 Codec ID for MP3 0xFF 0x000A 0x0106 - The CSR True Wireless Stereo v3 Codec ID for aptX Узнать, поддерживает ли ваше устройство скорости передачи EDR 3 мбит/с, можно фильтром:bthci_evt.code==0x0b

Чтобы не анализировать дампы вручную, я сделал сервис, который проанализирует всё автоматически: btcodecs.valdikss.org.ru

Для Windows есть простая но полезная утилита Bluetooth Tweaker, которая, в числе прочего, показывает текущий и поддерживаемые кодеки.

В Linux также можно воспользоваться программой avinfo, входящей в состав BlueZ.

Сравнение кодеков. Какой кодек лучше?

У каждого кодека есть свои преимущества и недостатки. aptX и aptX HD используют жестко заданные профили, которые нельзя изменить без модификации энкодера и декодера. Ни производитель телефона, ни производитель наушников не в силах изменить битрейт или коэффициенты кодирования aptX. Владелец кодека, Qualcomm, выдаёт референсный энкодер в виде библиотеки. Эти факты — сильная сторона aptX — вы наперед знаете, какого качества звук вы получите, без каких-либо «но». SBC, напротив, имеет множество настраиваемых параметров, динамический битрейт (энкодер может уменьшать параметр bitpool, если радиоэфир загружен), и не имеет жестко заданных профилей, а только рекомендуемые «среднее качество» и «высокое качество», которые добавили в спецификацию A2DP в 2003 году. «Высокое качество» уже не такое высокое по современным меркам, а большинство Bluetooth-стеков не позволяют использовать параметры лучше, чем в профиле «высокое качество», хоть технические ограничения для этого отсутствуют. Bluetooth SIG не имеет референсного энкодера SBC в виде библиотеки, и производители реализуют его самостоятельно. Это — слабые стороны SBC — никогда наперед не ясно, какого качества звука ожидать от конкретного устройства. SBC может выдавать как низкое, так и очень высокое качество звука, но последнее недостижимо без отключения или обхода искуственных ограничений Bluetooth-стеков. Ситуация с AAC неоднозначная: с одной стороны, теоретически кодек должен выдавать качество, неотличимое от оригинала, но практикой, судя по тестам лаборатории SoundGuys на разных Android-устройствах, это не подтверждается. Вероятнее всего, вина на низкокачественных аппаратных аудиоэнкодерах, встроенных в различные чипсеты телефонов. Имеет смысл использовать AAC только на устройствах Apple, а на Android ограничиться aptX и LDAC. Аппаратура, поддерживающая альтернативные кодеки, как правило, более высокого качества, просто потому, что для совсем дешевых низкокачественных устройств не имеет смысла платить лицензионные отчисления для использования этих кодеков. По моим тестам, SBC звучит очень хорошо на качественной аппаратуре. Я сделал веб-сервис, кодирующий аудио в SBC, aptX и aptX HD в реальном времени, прямо в браузере. С помощью него вы сможете тестировать эти аудиокодеки без фактической передачи аудио по Bluetooth, на любых проводных наушниках, колонках, и вашей любимой музыке, а также изменять параметры кодирования прямо во время воспроизведения аудио:

btcodecs.valdikss.org.ru/sbc-encoder

Сервис использует библиотеки кодирования SBC из проекта BlueZ и libopenaptx из ffmpeg, которые скомпилированы в WebAssembly и JavaScript из C, через emscripten, для выполнения в браузере. Кто мог мечтать о таком будущем! Вот как это выглядит:Your browser does not support HTML5 video. Обратите внимание, как меняется уровень шума после 20 кГц у разных кодеков. В оригинальном MP3-файле частоты выше 20 кГц отсутствуют. Попробуйте попереключать кодеки и оценить, слышите ли вы разницу между оригиналом, SBC 53 Joint Stereo (стандартный и наиболее распространенный профиль), и aptX/aptX HD.

Я слышу разницу между кодеками в наушниках!

Люди, которые не слышат разницы между кодеками во время тестирования через веб-сервис, уверяют, что слышат её при прослушивании музыки в беспроводных наушниках. Увы, это не прикол и не эффект плацебо: разница действительно слышна, однако вызвана она не отличиями кодеков.

Подавляющее большинство чипсетов Bluetooth-аудио, используемых в принимающих беспроводных устройствах, оснащаются цифровым обработчиком сигналов (Digital signal processor, DSP), который реализует эквалайзер, компандер, расширитель стерео и другие вещи, призванные улучшить (или изменить) звук. Производители Bluetooth-аппаратуры могут настроить DSP для каждого кодека раздельно, и при переключении между кодеками слушателю будет казаться, что он слышит различие работы кодеков, когда в действительности он слушает разные настройки DSP.

Конвеер обработки звука DSP Kalimba в чипах производства CSR/Qualcomm

Активация различных функций DSP для каждого кодека и выхода отдельно Некоторые устройства премиального сегмента комплектуются программой, позволяющей настраивать параметры DSP, но большинство более дешевых наушников не имеют такой возможности, и пользователи не могут отключить пост-процессинг звука штатными средствами.

Функциональные особенности устройств

Современная версия стандарта A2DP имеет функцию «абсолютной регулировки громкости» — управление громкостью устройства специальными командами протокола AVRCP, которое регулирует усиление выходного каскада, вместо программного уменьшения громкости аудиопотока. Если при изменении громкости на наушниках, изменение не синхронизируется с громкостью на телефоне, то это означает, что ваши наушники или телефон не поддерживают эту функцию. В таком случае, имеет смысл слушать музыку всегда с максимальной громкостью на телефоне, регулируя фактическую громкость кнопками наушников — в этом случае соотношение сигнал/шум будет лучше, и качество аудио должно быть выше. В реальности же бывают печальные ситуации. На моих наушниках RealForce OverDrive D1 для SBC включен сильный компандер, и увеличение громкости приводит к повышению уровня тихих звуков, а громкость громких звуков при этом не меняется (происходит компрессия сигнала). Из-за этого приходится устанавливать громкость на компьютере примерно в половину, в этом случае эффекта компрессии практически нет. По моим наблюдениям, все наушники с дополнительными кодеками поддерживают функцию абсолютной регулировки громкости, видимо, это одно из требований для сертификации кодеков.

Некоторые наушники поддерживают подключение двух устройств одновременно. Это позволяет, например, слушать музыку с компьютера и принимать звонки с телефона. Однако следует знать, что в этом режиме отключаются альтернативные кодеки, и используется только SBC.

Функция AVDTP 1.3 Delay Reporting позволяет наушникам сообщать задержку передающему устройству, с которой фактически воспроизводится звук. Это позволяет подстраивать синхронизацию аудио с видео в время просмотра видеофайлов: при проблемах с передачей по радиоэфиру, аудио не будет отставать от видео, а наоборот, видео будет тормозиться видеоплеером, пока аудио и видео снова не синхронизируются.

Функция поддерживается многими наушниками, Android 9+ и Linux с PulseAudio 12.0+. О поддержке функции на других платформах мне неизвестно.

Двунаправленная связь через Bluetooth. Передача голоса.

Для передачи голоса в Bluetooth используется Synchronous Connection Oriented (SCO) и его улучшенная версия Enhanced Synchronous Connection Oriented (eSCO) — синхронная передача с предварительным согласованием соединения. Режим позволяет передавать звук и голос строго по порядку, с симметричной скоростью отправки и приёма, без ожидания подтверждения передачи и переотправки пакетов. Это понижает общую задержку передачи аудио через радиоканал, но накладывает серьёзные ограничения на количество передаваемых данных за единицу времени и отрицательно сказывается на качестве аудио. Когда используется этот режим, и голос с микрофона, и аудио в наушники передаются с одинаковым качеством. Передача самих данных стандаризирована профилем HSP, также описывающим дополнительные функции, вроде работы кнопок регулировки громкости, поднятия трубки и отбоя. К сожалению, по состоянию на 2019 год, качество передачи речи через Bluetooth всё ещё низкое, и непонятно, почему Bluetooth SIG с этим ничего не делает.
CVSD
Базовый кодек передачи речи CVSD был стандартизирован в 2002 году, и поддерживается всеми устройствами двунаправленной связи через Bluetooth. Он обеспечивает передачу аудио с частотой дискретизации в 8 кГц, что соответствует качеству обычной проводной телефонии.

Пример записи в этом кодеке.

mSBC
Дополнительный кодек mSBC был стандартизирован в 2009 году, а в 2010 уже появились чипы, использующие его для передачи голоса. mSBC широко поддерживается различными устройствами. Это не самостоятельный кодек, а обычный SBC из стандарта A2DP, с фиксированным профилем кодирования: 16 кГц, моно, bitpool 26.

Пример записи в этом кодеке.

Не блеск, но гораздо лучше, чем CVSD, однако всё ещё неприятно использовать его для общения через интернет, особенно, когда вы используете наушники для общении в игре — звук игры тоже будет передаваться с частотой дискретизации в 16 кГц. FastStreamКомпания CSR решила развить идею переиспользования SBC. Чтобы обойти ограничения протокола SCO и использовать более высокие битрейты, CSR пошли другим путём — внедрили поддержку двустороннего SBC-аудио в стандарт передачи одностороннего аудио A2DP, стандартизировали профили кодирования, и назвали это «FastStream». FastStream передает в динамики стереозвук 44.1 или 48 кГц с битрейтом в 212 кбит/с, а для передачи аудио с микрофона используется моно, 16 кГц, с битрейтом 72 кбит/с (чуть лучше, чем у mSBC). Такие параметры гораздо лучше подходят для общения в онлайн-играх — звук игры и собеседников будет качественный.

Пример записи в этом кодеке (+ звук с микрофона, такой же, как у mSBC).

Компания придумала интересный костыль, но из-за того, что он противоречит стандарту A2DP, его поддержка есть только в некоторых трансмиттерах компании (которые работают как USB-аудиокарта, а не Bluetooth-устройство), но поддержки в Bluetooth-стеках он не получил, хотя количество наушников с поддержкой FastStream не такое уж и малое.

На данный момент поддержка FastStream в ОС есть только в виде патча для Linux'ового PulseAudio от разработчика Pali Rohár, который не включён в основную ветку программы.

aptX Low Latency
К большому удивлению, aptX Low Latency тоже поддерживает двунаправленное аудио, реализуя такой же принцип, как у FastStream. Использовать эту особенность кодека не получится нигде — поддержки декодирования Low Latency нет ни в одной ОС и ни в одном известном мне Bluetooth-стеке.

Bluetooth 5, Classic и Low Energy

Вокруг спецификаций и версий Bluetooth возникла большая путаница из-за наличия двух несовместимых стандартов под одним брендом, оба из которых широко применяются для разных целей. Существует два разных, не совместимых между собой протокола Bluetooth: Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy (LE, он же Bluetooth Smart). Ещё есть третий протокол, Bluetooth High Speed, но он не распространён, и не используется в бытовых устройствах. Начиная с Bluetooth 4.0, изменения в спецификации касались преимущественно Bluetooth Low Energy, а Classic-версия получала только незначительные улучшения. Список изменений между Bluetooth 4.2 и Bluetooth 5:9 CHANGES FROM v4.2 TO 5.0 9.1 NEW FEATURES Several new features are introduced in the Bluetooth Core Specification 5.0 Release. The major areas of improvement are: • Slot Availability Mask (SAM) • 2 Msym/s PHY for LE • LE Long Range • High Duty Cycle Non-Connectable Advertising • LE Advertising Extensions • LE Channel Selection Algorithm #2 9.1.1 Features Added in CSA5 — Integrated in v5.0

• Higher Output Power

Источник: www.bluetooth.org/docman/handlers/DownloadDoc.ashx?doc_id=421043 (страница 291) Только одно изменение коснулось Classic-версии в рамках спецификации Bluetooth 5: добавили поддержку технологии Slot Availability Mask (SAM), призванную улучшить разделение радиоэфира. Все остальные изменения затрагивают только Bluetooth LE (и Higher Output Power тоже).

Все аудиоустройства используют только Bluetooth Classic. Наушники и колонки подключить через Bluetooth Low Energy невозможно: не существует стандарта передачи аудио с использованием LE. Стандарт A2DP, применяемый для передачи высококачественного аудио, работает только через Bluetooth Classic, и аналога в LE ему не существует.

Вывод — приобретать аудиоустройства с Bluetooth 5 только из-за новой версии протокола бессмысленно. Bluetooth 4.0/4.1/4.2 в контексте передачи аудио будет работать точно так же. Если анонс новых наушников упоминает удвоенный радиус работы и уменьшенное энергопотребление благодаря Bluetooth 5, то знайте — они либо сами не разбираются, либо вводят вас в заблуждение. Немудрено, ведь даже производители Bluetooth-чипов в своих анонсах путаются в отличиях новой версии стандарта, а некоторые Bluetooth 5-чипы поддерживают пятую версию только для LE, а для Classic используют 4.2.

Задержка передачи аудио

Величина задержки (запаздывания) аудио зависит от многих факторов: размера буфера в аудиостеке, в Bluetooth-стеке и в самом воспроизводящем беспроводном устройстве, алгоритмической задержки кодека. Задержка простых кодеков, вроде SBC, aptX и aptX HD, совсем небольшая, и составляет 3-6 мс, чем можно пренебречь, но комплексные кодеки, вроде AAC и LDAC, могут давать ощутимое запаздывание. Алгоритмическая задержка AAC для 44.1 кГц составляет 60 мс. LDAC — около 30 мс (по грубому анализу исходного кода. Могу ошибаться, но не сильно.) Итоговая задержка сильно зависит от воспроизводящего устройства, его чипсета и буфера. Во время тестов я получил разброс от 150 до 250 мс на разных устройствах (с кодеком SBC). Если предположить, что устройства с поддержкой дополнительных кодеков aptX, AAC и LDAC используют качественные компоненты и маленький размер буфера, то получим следующие типичные задержки: SBC: 150-250 мс aptX: 130-180 мс AAC: 190-240 мс LDAC: 160-210 мс Напоминаю: aptX Low Latency не поддерживается в операционных системах, из-за чего меньшую задержку можно получить только связкой трансмиттер+ресивер или трансмиттер+наушники/колонка, причём все устройства должны поддерживать этот кодек.

Проблемы устройств, сертификации и логотипов Bluetooth

Как отличить качественное аудиоустройство от дешёвой поделки? По внешнему виду, прежде всего! У дешевых китайских наушников, колонок и ресиверов:
  1. Отсутствует слово «Bluetooth» на коробке и устройстве, чаще всего используется «Wireless» и «BT»
  2. Отсутствует логотип Bluetooth на коробке или устройстве
  3. Нет синего мигающего светодиода
Отсутствие этих элементов говорит о том, что устройство не проходило сертификацию, а значит — потенциально проблемное или низкокачественное. Например, наушники фирмы Bluedio не сертифицированы Bluetooth, и не полностью соответствуют спецификации A2DP. Сертификацию они бы не прошли. Рассмотрим несколько устройств и коробок от них:

Это всё — несертифицированные устройства. В инструкции может быть логотип и название технологии Bluetooth, но самое главное — чтобы они были на коробке и/или самом устройстве. Если ваши наушники или колонка говорят «Ze bluetooth dewise is connecteda successfulle», это тоже не говорит об их качестве:

Заключение

Способен ли Bluetooth полностью заменить проводные наушники и гарнитуры? Способен, но ценой низкого качества в режиме разговора, увеличенной задержкой передачи звука, которая может раздражать в играх, и множества проприетарных кодеков, требующих лицензионных отчислений и увеличивающих конечную стоимость как смартфонов, так и наушников. Маркетинг альтернативных кодеков очень сильный: aptX и LDAC представляют в виде долгожданной замены «устаревшего и плохого» SBC, который далеко не так плох, как о нём принято думать.

Как выяснилось, искусственные ограничения Bluetooth-стеков на битрейт SBC можно обойти, так, что SBC не будет уступать aptX HD. Я взял инициативу в свои руки и сделал патч для прошивки LineageOS: Модифицируем Bluetooth-стек для улучшения звука на наушниках без кодеков AAC, aptX и LDAC

Больше информации можно найти на сайтах SoundGuys и SoundExpert.

Бонус: референсный энкодер SBC, информация о битстриме A2DP и тестовые файлы. Этот файл раньше был выложен на сайте Bluetooth публично, но теперь он доступен только для вступивших в Bluetooth SIG.

Теги:
  • bluetooth
  • a2dp
  • hsp
  • hfp
  • aptx
  • ldac

habr.com


Смотрите также