Почему блютуз меняет частоту звука. Музыка по Bluetooth: разбираемся в беспроводных аудио-кодеках

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.

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

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.

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 ()

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) ()

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».

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

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.

Любой звук начинается с источника. Сегодня существует масса беспроводных протоколов для передачи звука. Некоторые из них значительно интереснее Bluetooth, но пока не получили должного распространения. Сегодня Bluetooth оборудованы почти все смартфоны, ноутбуки и планшеты, а оснастить устройство его поддержкой при наличии USB-выхода - дело пяти минут.

Поэтому сегодня ограничимся именно звуковоспроизводящими устройствами с использованием «голубого зуба» (гайд вполне подойдёт и для выбора Bluetooth-колонки). Технология эта имеет довольно долгую историю и массу подводных камней, о существовании которых не всегда знают пользователи.

Наличие Bluetooth-передатчика не говорит о том, что устройство можно использовать в качестве источника звука для беспроводной аудиоаппаратуры. Не всякий Bluetooth позволит слушать качественную музыку без искажений. Не всякий подойдёт и для прослушивания файлов с высоким битрейтом и в lossless-форматах.

На что обратить внимание, чтобы слушать музыку без проводов - будь то просто MP3 или высококачественный рип с виниловой пластинки, мы расскажем в этой статье.

Начнём с самого важного: этот параметр напрямую говорит о том, можно ли слушать при помощи устройства музыку.

Версия Bluetooth

В современных устройствах чаще всего можно встретить поддержку Bluetooth 3.0 или 4.0, в некоторых топовых смартфонах и прочих гаджетах - 4.1. При этом вполне может оказаться, что приобретаемая гарнитура поддерживает подключение только по протоколу версии 2.1. Адаптеры обратно совместимы, но при подключении работает наиболее медленный протокол из двух.

Отличие между версиями протокола для обычного пользователя минимальны за счёт обратной совместимости. Основное, что бросается в глаза, - с каждой новой версией снижается энергопотребление устройств, а начиная с 3.0 добавлен второй модуль для высокоскоростной передачи данных на скорости 24 Мбит/с.

Версия 2.1 + EDR передаёт данные со скоростью не более 2,1 Мбит/с. Этого достаточно для воспроизведения аудиопотока низкого битрейта. Для воспроизведения аудиовидеопотока рекомендуется использовать версию Bluetooth не ниже 3.0.

Необходимо учесть, что для полноценного использования девайса в качестве плеера, крайне желательно наличие Bluetooth версии 4.0 и выше, а лучше - со сниженным энергопотреблением.

Опознать такой адаптер можно благодаря следующим категориям.

Профили Bluetooth

Профили - набор определённых функций, поддерживаемых устройствами. Из всех используемых в Bluetooth для прослушивания музыки интересны следующие:

Headset Profile (HSP) необходим для связи гарнитуры и смартфона и беспроводной передачи монозвука с битрейтом 64 кбит/с.
Hands-Free Profile (HFP) также обеспечивает только передачу моно, однако с более высоким качеством.
Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) необходим для передачи двухканального аудиопотока.
Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) обеспечивает управление функциями воспроизводящих устройств (без него невозможно даже изменение громкости музыки).

Для полноценного прослушивания музыки необходим именно A2DP. Он не только обеспечивает передачу аудиопотока, но и управляет сжатием данных перед передачей.

Однако, даже если и передающее, и воспроизводящее устройство (например, смартфон и беспроводные наушники) оснащены Bluetooth 3.0 или 4.0 и поддерживают работу с необходимым протоколом, нужно обратить внимание на кодек, который используется.

Кодеки Bluetooth

Самое главное для воспроизведения музыки по протоколу A2DP - кодек, которым сжимается передаваемый на гарнитуру аудиопоток. Всего на данный момент существует три кодека:

Subband Coding (SBC) - кодек, используемый A2DP по умолчанию и созданный разработчиками профиля. К сожалению, SBC жмёт значительно грубее , чем MP3. И стало быть, для прослушивания музыки не подходит.
Advanced Audio Coding (AAC) - более продвинутый кодек, использующий другие алгоритмы сжатия. Звучит значительно лучше SBC.
AptX - вот он, правильный выбор! Хотя бы из-за возможности передавать файлы в MP3 и AAC без дополнительных манипуляций и перекодирования. А значит, и без ухудшения звука. Однако стоит оговориться. Для воспроизведения разных битрейтов существует несколько версий aptX. Каждая из них предназначена для своего звукового потока.

Версия	Число поддерживаемых каналов	Максимальная частота дискретизации, кГц	Квантование, бит	Максимальный битрейт	Степень сжатия
AptX	2	44,1	16	320 кбит/с	2:1
Enhanced AptX	2, 4, 5.1, 5.1+2	48	16, 20, 24	до 1,28 Мбит / с	4:1
AptX Live	н/д	48	16, 20, 24	н/д	8:1
AptX Lossless	н/д	96	16, 20, 24	н/д	н/д
AptX Low Latency	н/д	48	16, 20, 24	н/д	н/д

»
Главные особенности последних двух версий кодека - максимально сниженная задержка воспроизведения звука и сниженная нагрузка на процессор при кодировании. Версия Low Latency позволяет достигать задержки в 32 мс между источником аудиопотока и воспроизводящим устройством. Это позволит уменьшить искажения, вносимые аппаратурой при прослушивании музыки.

Таким образом, при определённых предпочтениях можно выбрать определённый кодек. Если воспроизведение lossless-потока не предполагается, а высокая задержка звука не критична - стоит ограничиться стандартным aptX и не переплачивать за поддержку устройством последующих версий.

Стоит помнить, что необходимый профиль и кодек должен поддерживаться как смартфоном (или другим источником аудиопотока), так и самой гарнитурой (или Bluetooth-колонкой). В противном случае алгоритм A2DP автоматически начнёт работу с использованием SBC.

C Bluetooth любые два устройства всегда работают, используя самую низкую версию, самый простой кодек и протокол. Так что, если одно из них не обладает поддержкой необходимой технологии, в полной мере насладиться качеством звучания не удастся.

Для прослушивания музыки в течение долгого времени требуется поддержка Bluetooth не ниже версии 3.0, кодека aptX и профиля A2DP. Для прослушивания музыки с высоким битрейтом необходима поддержка кодека aptX Lossless - ни один другой не подойдёт, поскольку музыка будет сжиматься при передаче на воспроизводящее устройство.

Поэтому когда коллега попросил помочь ему привезти из США приглянувшиеся ему Bluetooth-колонки, я не раздумывая согласился. Так, в качестве претендента на лавры рекомендуемой беспроводной аудио системы до $300, нам довелось рассмотреть продукт от компании Edifier - беспроводную стерео-систему Spinnaker E30 .

Компания, известная нам до этого момента исключительно в качестве заслуживающего внимания производителя проводных акустических систем, с выходом Spinnaker стала делить нишу беспроводных решений с такими продуктами как Klipsch KMC 3 , Creative ZiiSound , Bose SoundLink , Jawbone Jambox , Samsung DA-E670 и многими другими.

При этом, несмотря на наличие именитых брендов в списке конкурентов, предрассудков относительно азиатских корней Edifier никто из нас не испытывал. Все-таки знак равенства между «сделано в Китае» и «г#%но» уже давно был перечёркнут хорошими продуктами в проводной сфере. Тем более, что с первого взгляда становится понятно, что с качеством сборки здесь все довольно хорошо.

Никакого жжения в области таза не возникало, даже когда мы поставили спинакеры рядом с “эталонным” B&W Zeppelin Air, собрано все добротно и на совесть. А собирать, как видите, там было чего - дизайн колонок по меньшей мере необычный.

Бивни, клыки, рога - какие только ассоциации ни возникали у гостей, но морские-то волки знают, что спинакер - это, на самом деле, один из парусов яхты. Сорокасантиметровые динамики, обтянутые черной шелковой тканью, однозначно выглядят агрессивно, и в современный интерьер пара Spinnaker’ов должны вписаться как нельзя лучше.

Отдадим дань моде, пара слов о комплектации. После вскрытия многочисленных пакетов и коробок на столе оказался приличный ворох проводов, ведь в комплекте идут: соединительный шнур для связи между динамиками, оптический звуковой кабель, миниджек 3,5 мм, RCA кабель и пульт дистанционного управления со стандартным шнурком microUSB-USB к нему.

Честно говоря, подобное обилие проводов для, казалось бы, “беспроводных” колонок поначалу обескураживает, но на деле достаточно всего двух кабелей - питания и соединительного шнура 6-pin между динамиками. Остальные же кабели вам достаются в довесок и лишними в хозяйстве уж точно не будут.

Наличие mini-jack и оптического кабелей уже говорит о том, что колонки можно подключить к источнику воспроизведения старым-добрым проводным способом, для чего на коннекторной части правой колонки выделен порт Aux IN/Opt IN.

Внимательный читатель обратит внимание на порт Sub (Line) Out, предназначенный для подключения внешнего саба, который, если честно, был бы очень кстати паре парусов Spinnaker. Но “проводное” подключение скорее приятный бонус, нежели основное предназначение, которое лежит в беспроводной плоскости.

Процедура сопряжения по Bluetooth абсолютна стандартна: дожидаемся мигания синего диода на пике правого динамика и ждем пару секунд, пока процедура Secure Simple Pairing свяжет два устройства без ввода каких бы то ни было PIN-кодов.

Как только передача звука на внешнее устройство будет активирована, громкость станет изменяемой с помощью прилагаемого пульта, чья кнопка на верхнем торце играет роль Play/Pause свитчера, а долгий тап переключает источник ввода (bluetooth-line_in).

Пульт снабжен нескользящим покрытием базы и подсветкой, помогающей обнаружить его в условиях слабого освещения. К сожалению, подсветка своим уровнем яркости лишь отражает уровень заряда внутреннего аккумулятора, но не позволяет понять, в каком режиме источника звука (Bluetooth или Line In) находится аудиосистема.

Но что бы ни было с эргономикой и поведением пульта, самое главное в колонках все же звук. С этой точки зрения Spinnaker можно обозреть, как владельца трех излучателей в каждом динамике, включенных по схеме tri-amp!.. Но так пишут в пресс-релизе (весьма наполненном техническими деталями, кстати), мы же будем описывать субъективное восприятие качества воспроизведения, потому что описывать высокие аудиофильские материи в системе, выполненной из пластика, да еще и в “арт”-формате - дело сомнительное.

Общее впечатление от прослушивания композиций различных музыкальных направлений можно оценить по десятибальной шкале на 7 баллов. Пожалуй, не зря 3 пары излучателей в колонках снабжены собственными каналами от усилителя. С другой стороны, “кристальным”, как пишут в пресс-релизе, это звучание мы бы клеймить не стали.

Пусть Spinnaker E30 и не может похвастаться рекордным запасом громкости, но на уровне громкости вплоть до 90% звучание не срывалось в хрип, а треки воспроизводились без слышимых искажений.

Отсутствие глубокого баса, как, например, у KMC 3 и Zeppelin Air, спишем на отсутствие крупногабаритного диффузора, которому просто не хватило места, принесенного в жертву богу дизайна. Самый крупногабаритный динамик, отвечающий за низкие частоты, направлен вниз и расположен у основания колонок. Таким образом, “сабов” аж два, но их небольшой размер не заставит ваш пол вибрировать.
Впрочем, если у вас завалялся старый саб от любой другой системы, то попробуйте подключить его к спинакерам, такой симбиоз должен удовлетворить и вас, и ваших соседей.

Сильная же сторона спинакеров, безусловно, в “не задавленных” средних частотах и общем звуковом балансе. Если у того же Klipsch KMC 3 кристальный звон верхних частот можно даже отнести к недостаткам, то здесь верха отчетливо слышны без назойливого выпячивания.

Не будем забывать и о возможности разнесения стереопары. Все-таки стереозвучание у динамиков, живущих в одном корпусе, получается монофоническим при определенном удалении от них. Установив пару динамиков по разные стороны стола, мы получили весьма объемную звуковую картину, не мирясь с ощущением звука, исходящего из одной точки.

В сухом остатке - агрессивный и запоминающийся дизайн, необычный пульт и достойное звучание с возможностью разнесения стереобазы. Думаю, что в хозяйстве все это однозначно пригодится. Кроме того, разъем для подключения внешнего сабвуфера позволит сгладить недостаток баса для тех, кому встроенных вуферов будет остро не хватать.

Есть пара вопросов по эргономике пульта и устройства ложемента для кабелей в алюминиевой базе динамиков, но достаточно один раз подобрать наиболее комфортное их расположение, чтобы раз и навсегда забыть о мороке с проводами.

Ответом на вопрос “можно ли рекомендовать Spinnaker E30 в ценовом сегменте до $300?”, будет “да”, если вышеописанные минусы для вас не критичны. Товарищу эта система обошлась в амазоновские $279.99 + $55 за доставку, в России же розничная цена на Spinnaker E30 колеблется в пределах 11-12 т.р.

Говоря о ближайших конкурентах, можно отметить комплект Creative ZiiSound D3x + DSx, который выигрывает в низах за счет наличия полновесного саба, но в части верхних и середины чувствуется просадка. Top-shelf Bluetooth-акустика, разумеется, стоит дороже, и порой сильно дороже, так стоит ли переплачивать за бренд, когда можно получить достойное качество звука и запоминающийся внешний вид уже сейчас?
airplay Добавить метки