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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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: 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.

Где бы мы что ни читали о Bluetooth на глаза кроме самого этого названия постоянно попадаются также всякие-разные непонятные циферки и буковки. Нынче «в моде» — обозначение aptX HD, которое с недавних пор заменило более короткое aptX.

Понятно, что приставка HD обозначает «High Definition «, но насколько High, и что обозначает это самое aptX? И чем просто aptX отличается от нового aptX HD?

В общем, давайте будем разбираться.

• что такое aptX?

aptX — это цифровая технология (она же — так называемый Bluetooth-кодек), которая позволяет передавать аудиосигнал в качестве 16 бит/44.1 кГц при уровне сжатии 4:1 и скорости передачи данных 352 кбит/с .

Это если коротко. Собственно, всё это вы без особого труда найдете в любом описании кодека aptX. А еще так, наверняка, будет написано, что благодаря aptX ваш смартфон, ноутбук, AV-ресивер по Bluetooth-каналу звук передавать может «с качеством близком к CD». Что звучит уже гораздо более воодушевляюще, чем скучные цифры спецификации.

В общем, технология aptX способна обеспечивать близкое к CD качество звучания музыки и, как правило, таки обеспечивает.

Другое дело, что надо различать «близкое» и «истинное» CD-качество. А отличатся эти два «качества» как раз уровнем сжатия (компрессии), которая у aptX, как и у любого другого кодека Bluetooth, используется для уменьшения неизбежных задержек. возникающих при кодировании и передаче стереозвука. Проще говоря, aptX всегда сжимает сигнал перед отправкой, а принимающее устройство (наушники, внешний спикер и пр.) в ходе воспроизведения этот сигнал распаковывают. На это требуется время, иначе — никак.

Когда вы слушаете музыку, то любые задержки в работе устройств значения не имеют, и вы их просто не замечаете. Притом, что при передаче беспроводного аудиосигнала даже между вашими смартфоном и наушниками задержки могут быть весьма значительными. А вот когда вы смотрите видео, то любые задержки проявляются практически сразу. Актеры вдруг перестают «попадать губами в слова», звук стрима явно не совпадает с происходящем на экране и т.д. Если вы смотрите Netflix или другие сервисы потокового видео, то вам всё это тоже знакомо.

Потому специально для передачи звука в видео (и для всех других случаев, когда важна минимальная задержка) была разработана специальная версия кодека — aptX LL, где означает Low Latency, т.е «короткая задержка». aptX LL тоже обеспечивает то самое «близкое к CD» качество звучания, но сокращает время, необходимое на передачу и распаковку данных до 32 миллисекунд. Технически это тоже много, однако такую задержку мозг пользователя уже не замечает. Потому aptX LL используется в геймерских наушниках и гарнитурах, в которых минимальная задержка важнее даже, чем качество звука.

Новая мобильная гарнитура Sennheiser MOMENTUM Free с поддержкой кодека aptX Low Latency

Теперь можно подытожить: с aptX Bluetooth-наушники, гарнитуры, внешние колонки и прочие устройства звучат лучше, плюс к этому aptX также работает эффективнее, чем большинство других Bluetooth-кодеков, потому поддержка aptX предусмотрена почти в каждом устройстве, которое отправляет и/или получает аудиосигнал по Bluetooth-каналу.

что такое aptX HD?

aptX HD — это тот же Bluetooth-кодек aptX, но усовершенствованный и который позволяет передавать аудиосигнал в качестве 24 бит/48 кГц при уровне сжатии 4:1 и скорости передачи данных 576 кбит/с.

Да, снова циферки. Но из все-равно не много и, как видим, они немножко другие. Не трудно заметить, что aptX HD способен обеспечивать передачу более качественного звука и с гораздо более высокой скоростью (меньшей задержкой). А файлы в формате 24 бит/48 кГц — это уже настоящий HD-звук, который так ценят владельцы дорогих проводных наушников, и в котором очень мало фонового шума и отчетливо слышны даже самые мельчайшие нюансы звучания.

Стоит отметить, что такой звук передавать могут и некоторые «музыкальные» модели смартфонов (к примеру, LG серии V), но только в проводном режиме, т.е. через 3.5-мм «мини-джек» для наушников, а качество 24 бит/48 кГц для них — это фактически предел.

Однако существует разница между проводным 24 бит/48 кГц и беспроводным (т.е. Bluetooth) 24 бит/48 кГц. И состоит она — в сжатии сигнала. От обычного aptX новый aptX HD отличается более эффективным алгоритмом сжатия (в описаниях его еще называют «мягким»), но не безупречным.

В том смысле, то любое сжатие — это всегда добавляет лишние шум и шипение в сигнал. И вы это слышите, хотя и не всегда понимаете, что это и откуда. К слову, рок-гитаристы часто используют сжатие сигнала намеренно, чтобы придать звучанию гитары дополнительную «грубость» и «нечеткость».

Для кодека aptX HD было разработано специальное, «мягкое», специально для того, чтобы минимизировать любые «грубость» и «нечеткость», но полностью убрать лишний шум, возникающий в результате сжатия сигнала, из аудиопотока даже aptX HD пока не под силу.

Во-вторых, как мы уже отметили, если Apt X данные передает со скоростью 352 кбит/с, то aptX HD скорость передачи аудио увеличена до 576 кбит/с. А с учетом того, что чем больше кило-, мега- и т.д. бит секунду передается, тем лучше, то более высокая скорость скорость как раз и позволяет aptX HD обходится более «мягким» алгоритмом сжатия.

Итого : получается, что в сравнении с просто aptX новый aptX HD в беспроводном режиме может передавать звук более высокого качества с меньшими задержками и более щадящим сжатием, и таким образом, как бы, ближе приближает нас к тому качеству звука, который достижим только при проводной передаче аудиосигнала.

• поддержка aptX HD

… — она, разумеется, пока в дефиците. Поскольку aptX HD — это тоже разработка компании Qualcomm (как и обычный aptX вместе со всеми его вариациями), то и поддерживается этот кодек только оборудованием и/или программными решениями Qualcomm. А на данный момент времени это по-прежнему — только аудиопроцессор CSR8675 с Bluetooth 5 и системой активного шумоподавления через Bluetooth и технологией передачи звука Qualcomm TrueWireless Stereo. Но и обратная совместимость, то бишь поддержка aptX, у них тоже предусмотрена.

Первым смартфоном, в котором реализована поддержка aptX HD, стал G5 от LG, с выпуском которого южно-корейская компания фактически дала старт и возглавила процесс продвижения нового кодека на рынке мобильных устройств пользовательского класса. С aptX HD работают также модели LG V20, the LG G6 и LG V30. Вслед за LG активно взялись внедрять aptX HD и другие марки. В частности, Sony (смартфоны Xperia XZ1 и XZ1 compact), OnePlus (смартфоны OnePlus 3, 3T и 5), а также Sharp, Luna, а также ряд китайских производителей Android-смартфонов.

LG G6 и беспроводные Audio-Technica с поддержкой кодека AptX HD

С другой стороны, то есть, со стороны устройств воспроизведения, aptX HD вы можете найти в наушниках Sony, Audio-Technica, LG и других менее именитых брендов. Число таких устройств будет расти, по мере того, как производители будут выпускать новые модели. А выпускать они их будут, поскольку aptX HD, как мы уже выяснили, действительно позволяет повысить качество звука. А вот насколько, это в каждом отдельном случае пользователю определять приходится самостоятельно.

Всякий владелец мобильного телефона в курсе, зачем нужен Bluetooth. Зачем нужен Bluetooth на аудиокомпоненте за тысячу-другую евро, осознают далеко не все. попробуем разобраться.

Основная область применения Bluetooth — связь мобильных гаджетов друг с другом. Последнее нововведение — функция MFC, когда приборы соединяются автоматически, оказавшись на близком расстоянии друг от друга. Нужно просто приложить мобильный телефон к Bluetooth-колонке, и она тут же появится в меню вашего девайса и сможет принимать музыкальный сигнал.
Если не тревожить досужие журналистские каламбуры на тему синевы зубов и скандинавского фольклора, то Bluetooth представляет собой один из протоколов беспроводной связи, который работает на частоте 2,4—2,4835 ГГц. Речь идет об участке радиодиапазона, специально выделенном для нужд бытовой электроники и свободном от лицензирования. Он так и называется официально — ISM, то есть Industry, Science and Medicine. Для надежности передачи модулированных данных несущая частота меняется 1600 раз в секунду по определенному алгоритму, условленному между приемником и передатчиком. Таким образом, множество Bluetooth-nap будут пускать свои циферки то по одному, то по другому капилляру без риска нарваться друг на друга. Что-то подобное используется и при мобильной GSM-связи. Устойчивость связи данного способа вполне хороша, разве что всегда будет иметь место небольшая задержка на приемнике.

Первая спецификация на Bluetooth была оформлена в 1998 году и за десяток лет пережила несколько апдейтов. Как все понимают, аудио в этом комплексе занимало лишь одно из мест, и далеко не первое. Главная идея была объединить мобилки, фотоаппараты, компьютерную периферию, а также и многочисленные аксессуары. Впоследствии на этом славном пути находилось место как мегапроектам (например, Bluetooth-адаптер компании AIRcable с радиусом действия аж до 30 км), так и потешным курьезам. Хакеры-озорники с помощью Android-планшета наловчились подключаться по Bluetooth к меню знаменитых японских унитазов, славных своей функциональной изощренностью. С каждой новой итерацией канал пропускания у Bluetooth становился все шире. В версии 2.0 скорость превысила 2 Мбит/с, а в четвертом изводе (ныне здравствующем) возможны несколько режимов работы — классический, высокоскоростной с теоретическим пределом 24 Мбит/с и экономный, с низким потреблением.

Какими бы ни были прекрасными вести о широте канала, но пользователи беспроводных наушников и Car Audio систем с Bluetooth сталкивались с одним непреложным фактом. Музыка, переданная по Bluetooth, по сравнению с кабельным подключением звучит словно из унитаза, пускай и того самого, электронно-японского. Растут искажения и неравномерность АЧХ, ужас. Как выясняется, дело здесь уже не столько в пропускной способности, а в конфигурации самого профиля A2DP, предназначенного для стереоаудиоданных. В штатном режиме работы Bluetooth трансляция аудиофайла в целости и сохранности невозможна. Ваш убитый МРЗ подвергается дополнительной переупаковке с потерями данных кодеком Sub Band (SBC), который вообще ведет себя как настоящий волюнтарист. В зависимости от условий связи он может перестраховаться и снизить собственный и без того невысокий битрейт, лишь бы не прервался контакт. Любители командной строки, конечно, как-то исхитряются на компьютере с помощью менеджера Bluesoleil выставить приоритет кодека MPEG, но все эти развлечения из разряда узкоспецифических. Так бы и оставался наш Bluetooth уделом пользователей невзыскательных, которым там бумкает что-что в гарнитуре, да и ладненько, если бы не новое слово из трех, простите, четырех букв — aptX.

Забавно, что работы по этому аудиокодеку начались, когда еще никаким Bluetooth, даже GSM не пахло. Разработчики из Queen"s University Belfast School в 80-х планировали использовать aptX для нужд трансляции с помощью компьютерной техники. Отличительной особенностью алгоритма является низкая нагрузка на процессор. Собственно, главным образом за это его Bluetooth-консорциум и взял под крыло. Появилась возможность заикнуться о лосслес-аудио без проводов. В частности, передача аудиопотока с параметрами 16 бит/48 кГц потребует от процессора всего-то 10 млн операций в секунду на кодере и шесть на приемнике. Поверьте, это вполне по-божески по нынешним временам. Теоретически aptX поддерживает частоту дискретизации даже до 24 бит/96 кГц. Правда, в этом случае 100% лосслес уже не гарантируется, разработчик признается, что на каких-то коротких участках будут потери, но в любом случае диапазон частот в 20 кГц будет обеспечен с головой.

К счастью, идея с aptX оказалась популярной, ее внедрили в свои сматрфоны Apple и Samsung и такие известные производители наушников, как Sennheiser (модели MM400-X и MM500-X). Так что ищите заветную аббревиатуру на Bluetooth-совместимых компонентах и будем надеяться, что в беспроводном пространстве ни один бит не упадает с шерстки нашего любимого трека.

По материалам издания Stereo&Video
текст Ярослав Годына