Bluetooth-аудио: характеристики беспроводного звука

19.11.2020 0

А2DP – это расширенный протокол, который обеспечивает беспроводную передачу стереозвука между устройствами (колонок, наушников, магнитол) через канал Вluetooth в режиме настоящего времени.

Приборы с поддержкой A2DP разделяются на 2 класса:

передатчик (мобильные телефоны, приставка Smart-TV или устройство, которое осуществляет аудио-звук);
приемник (радионаушники, магнитола, портативные колонки).

Основная задача A2DP профиля – это сжать звук с помощью кодеков и сделать его поддерживающим к параметрам Bluetooth-канала, позволяя сохранить высокое качество аудио благодаря современным технологиям.

Определение

A2DP – это продвинутый протокол распространения аудио-данных между устройствами. Понятие является аббревиатурой отAdvanced 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.

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.

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.

Bluetooth-профили HSP, HFP и A2DP

Первый из аудиопрофилей Bluetooth носит имя HSP — Headset Profile. Как можно понять из названия, он создан для работы с мобильными гарнитурами и заточен под базовую передачу голоса со всеми вытекающими отсюда последствиями: аудио допускается только в моно формате и с битрейтом не выше 64 кБ/c. По сравнению с этим звуком даже пережатые MP3 кажутся божественным наслаждением для ушей.

Второй — HFP, Handsfree Profile — представляет собой чуть более продвинутую версию того же профиля. Его адресат — все те же монофонические гарнитуры, так что стерео по-прежнему не поддерживается, но качество звука несколько выше. Впрочем, для прослушивания музыки этот профиль по-прежнему не подходит.

Как только появился A2DP, многие Hi-Fi-производители обратили на него внимание. Но раньше всех были небольшие компании, сделавшие адаптеры, как приведенный на фото GOgroove BlueGate, — небольшая коробочка с ЦАПом и усилителем для наушников внутри.

Еще по теме Сотовые операторы России мобильная связь Список amp Сравнение

Bluetooth-аудио: характеристики беспроводного звука, статья. Журнал «Stereo & Video»

Технология Bluetooth названа в честь Харальда Синезубого, древнего короля викингов. И ради всевышнего не спрашивайте почему. Лучше разберемся с действительно важными вещами: как она устроена, на что способна, чем интересна — а чем не интересна — меломану. И главное, что происходит с аудиопотоком, когда он покидает смартфон или планшет, чтобы добраться до беспроводных наушников или колонок по Bluetooth-каналу.

Сохранить и прочитать потом —

Сегодня без поддержки Bluetooth невозможно представить себе ни смартфон, ни планшет, ни любое другое уважающее себя мобильное устройство. Однако сама технология появилась на свет куда раньше смартфонов и планшетов — еще в 1994-м, а ее изначальной целью была замена проводов в начинке телекоммуникационных станций.

Первоначально у «синего зуба» имелась масса проблем со скоростью и надежностью связи, энергоемкостью и совместимостью между различными устройствами, но со временем технология подросла, с каждой новой версией становясь заметно проворней, экономичней и способней.

На фото Харальд I Синезубый принимает крещение. Согласно легенде (неподтвержденной) король объединил датские поселения в единую страну. Этот факт и стал идеей для Bluetooth — связать все устройства одним протоколом

Некоторые улучшения — например, упрощение процедуры «спаривания» в версии 2.1 и серьезное уменьшение нагрузки на аккумуляторы в текущей версии 4.0 — сделали повседневную жизнь меломанов заметно комфортней. Еще больше комфорта внесло появление технологии NFC — в связке с ней Bluetooth вообще не требует никаких церемоний при взаимном распознавании приемника и передатчика, достаточно просто прикоснуться гаджетами друг к другу. Но в целом на качестве передачи звука прогресс отразился мало: в самом свежем издании Bluetooth этот процесс устроен так же, как и в его позапрошлой версии десятилетней давности. А собственно как?

35 синих зубов

Как и подавляющее большинство других беспроводных интерфейсов, Bluetooth основан на использовании радиоволн. Для передачи информации «синий зуб» использует радиочастоты в районе 2,4 ГГц — здесь же по соседству «пасутся» Wi-Fi-роутеры, беспроводные компьютерные клавиатуры и мыши, некоторые DECT телефоны и масса прочего оборудования.

Чем отличается Bluetooth от многих других беспроводных технологий? С одной стороны — относительно невысокой дальнобойностью: радиус ее действия не превышает десятка метров, а толстые стены могут дополнительно снизить этот показатель.

Что любопытно, логотип Bluetooth состоит из двух скандинавских рун: «хаглаз» и «беркана» (аналоги латинских букв H и B)

С другой стороны — многофункциональностью. «Синий зуб» можно использовать в самых разнообразных целях: от переброски фоток на ноутбук до отправки документов на печать, от управления внешними устройствами до потоковой трансляции аудио. Неудивительно, что у Bluetooth так много различных т.н. «профилей», каждый из которых обеспечивает выполнение той или иной конкретной задачи, определяя технические параметры взаимодействия между Bluetooth-передатчиком и приемником. Общее количество профилей измеряется десятками (согласно статье на Wikipedia базовых 35 штук), за передачу звука отвечают только три. Чем они отличаются друг от друга?

Bluetooth-профили HSP, HFP и A2DP

Для этой цели предусмотрен специальный профиль A2DP — Advanced Audio Distribution Profile. Именно он отвечает за соединение мобильных устройств с беспроводными колонками и наушниками. Профиль A2DP позволяет источнику звука найти общий язык с беспроводной акустикой, а главное — управляет сжатием аудио для отправки по «синезубому» каналу. Избежать этой процедуры нельзя из-за невысокой пропускной способности Bluetooth, но уровень компрессии, используемые для сжатия алгоритмы и, в конечном итоге, потери в качестве звука могут заметно варьироваться. Вот тут-то, как говорится, и возникают нюансы.

Кодек SBC жмет грубее MP3

Как известно, сжимать звук можно по-разному. С потерями в качестве или без них, с низким или высоким битрейтом, с различными настройками, с применением разных кодеков. Вместо какого-нибудь из повсеместно распространенных кодеков для сжатия аудиопотока в профиле A2DP по умолчанию применяется собственный алгоритм компрессии Subband Coding — или, попросту, SBC.

Сравнение, проведенное Брентом Баттервутом (автор About.com), показывает разницу в том, какие шумы возникают при подаче тона 5, 10, 12.5 и 20 кГц. Синяя линия — aptX, зеленая — SBC (источник)

Обработка звука по методам SBC имеет немало общего с хорошо всем знакомым MP3-сжатием, но приоритеты выстроены несколько по-иному: главная задача — не столько минимизировать звуковые потери, сколько упростить вычисления. Все должно быть быстро, просто и легко выполнимо даже для самого хлипкого мобильного процессора.

В результате SBC обходится со звуком без лишних церемоний — например, частоты выше 14 кГц при конвертации попросту отрезаются, в результате чего частотный диапазон заметно сужается. Не удивительно, что даже при равном битрейте с MP3 (а SBC допускает битрейт до 320 кБ/c) аудио в SBC-кодировке звучит заметно хуже.

На этом графике показаны спектры при трансляции сигнала 1 кГц через aptX (синий) и SBC (зеленый), а также 4 кГц — aptX (пурпурный) и SBC (красный) (источник)

В результате при использовании дефолтного кодировщика передача по Bluetooth ухудшает звучание не только несжатого аудио, но и обычных mp3-файлов — ведь в процессе беспроводной транспортировки они сперва декодируются, а затем вновь сжимаются, на этот раз куда грубей. К счастью, SBC — основной, но не обязательно единственный инструмент для компрессии аудиопотока, который имеется в арсенале A2DP. Есть и другие, более интересные предложения.

Advanced Audio Coding: продвинутое, но не идеальное

Базовый кодек SBC с его скромными музыкальными способностями — не лучшее средство привлечь внимание меломанов к Bluetooth-технологии. Вот почему разработчики многих «синезубых» устройств, особенно в топовом сегменте, комплектуют профиль A2DP опциональными, более продвинутыми средствами сжатия звука. Самое популярное из этих средств — алгоритм AAC.

В отличие от кодека SBC, знакомого разве что любителям поглубже покопаться в технических спецификациях Bluetooth, аббревиатура AAC неплохо известна широким народным массам. Еще бы! Ведь именно этот формат используется, например, в iTunes. Изначальной задачей разработчиков алгоритма было превзойти MP3 по качеству звучания при одних и тех же битрейтах — не случайно его имя расшифровывается как Advanced Audio Coding, «продвинутое кодирование звука».

За счет более сложных алгоритмов AAC действительно сохраняет больше музыкальной информации, чем mp3, и уж тем более SBC. Не удивительно, что его включение в набор кодеков, поддерживаемых профилем A2DP, заметно улучшает звучание Bluetooth-колонок и наушников.

Главное — убедиться в том, что кодек AAC поддерживается обоими «синезубыми» девайсами: и тем, что служит передатчиком аудиосигнала, и тем, что работает на его приеме. Если из пары таких устройств кодировку AAC способно понять лишь одно — профиль A2DP автоматически откатывает назад на базовый кодек. С вполне очевидными последствиями для звучания.

Кодек aptX имеет свой логотип, потому что разработан и запатентован компанией CSR

Кодек AptX: лучший вариант для меломана

Еще более продвинутое сжатие звука обеспечивает кодек aptX, который активно продвигает на рынке беспроводного Bluetooth-аудио компания CSR. Создатели пропагандируют его как средство для беспроводной передачи музыки «в CD-качестве».

На самом деле это не совсем так, хотя алгоритмы, лежащие в основе aptX, по принципу своей работы действительно напоминают лосслесс-кодировщики, уплотняющие аудиопоток без потери звуковой информации. Среди достоинств aptX — способность к Bluetooth-трансляции MP3 и AAC без дополнительной обработки, а значит, и без ухудшения звука.

Специальная версия aptX Low Latency, заточенная под запросы геймеров и киноманов, обеспечивает еще и минимальную задержку в доставке сигнала — а значит, просмотр кино без отставания реплик от мимики персонажей.

Кодек aptX обеспечивает передачу аудио с битрейтом до 352 кБ/с, не обрезает верхний регистр и раздвигает частотный диапазон до вполне солидных 10 Гц — 22 кГц, но высокая сложность применяемых алгоритмов требует от мобильных процессоров утроенной вычислительной мощности по сравнению с базовым SBC. Именно поэтому поддержка aptX встречается среди «синезубых» приборов довольно редко, чаще всего — в премиальном сегменте смартфонов.

Впрочем, ради того, чтобы стать обладателем смартфона с aptX, не обязательно выкладывать так уж много наличности: в каталогах Samsung, Sony, HTS и Asus представлено немало моделей с поддержкой продвинутого кодека, в том числе вполне доступных по цене.

Как и в случае с AAC, при беспроводном соединении источника звука с колонками или наушниками следует убедиться, что кодек aptX поддерживается обоими устройствами. Лишь в этом случае можно не сомневаться, что ты действительно выжимаешь из «синего зуба» максимум его музыкального потенциала.

Подготовлено по материалам журнала «Stereo & Video», апрель 2015 г.
www.stereo.ru
Эту статью прочитали 14 883 раза

Статья входит в разделы:

Как выбрать. Гид покупателяПолезные советы

Функциональные особенности устройств

Современная версия стандарта A2DP имеет

— 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.

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.

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.

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.

Прочие кодеки

Еще по теме Андроид – что это такое и для чего он нужен в телефоне

Кодек aptX имеет свой логотип, потому что разработан и запатентован компанией CSR

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.

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

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

Еще по теме Как отключить платные услуги на Теле2 — Выключаем все ненужные подписки

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.

Особенности Advanced Audio Distribution Profile

Зачастую профиль обладает поддержкой AVRCP. Что требуется для управления передающим устройством на небольшом расстоянии.

Пропускная способность Блютуз не такая большая, чтобы пропускать без сжатия 2-канальный сигнал хорошего качества, в связи с чем в A2DP профиле возможно применение разных кодеков, обеспечивающих сжатие цифрового потока. Обычно это кодек SBC, реже — MP3, AAC и прочие. Они должны обеспечивать поддержку обоих аппаратов — наушников и смартфона.

Нужно заметить, что качество сигнала при применении кодека SBC хуже, чем MP3 с обычными опциями сжатия. Когда приемное и передающее устройства устанавливают связь, то происходит согласование используемого кодека, настроек кодировки: частоты дискретизации, битрейта и другого.

Майнинг криптовалюты – что это такое и принцип работы

Где используется?

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.

Advanced Audio Coding: продвинутое, но не идеальное

Рубрикановости

Что делать, как открыть дисковод на компьютере, если он не открывается

Установка и настройка TeamViewer: некоторые нюансы управления…