Hvad er Bluetooth LC3 Codec? Er det bedre end SBC?

Ved CES 2020-arrangementet annoncerede vicepræsident for marketing for Bluetooth Special Interest Group, Ken Kolderup, fødslen af ​​Bluetooth Low Energy - en ny type Bluetooth-lydtransmissionsteknologi, der brugte lavere strøm og samtidig gav bedre kvalitet.

Kernen i denne teknologi var et nyt audio-codec kaldet Low Complexity Communication Codec (LC3). Dette bringer spørgsmålet: er dette codec bedre end SBC, hæftet til lydtransmission via Bluetooth? Nå, lad os finde ud af det.

Forstå typerne af Bluetooth

Før du sammenligner codecs, er det vigtigt at forstå forskellen mellem de to Bluetooth-teknologier i dag. Overordnet set er der to hovedkategorier af Bluetooth. Her er en kort oversigt over begge.

Bluetooth klassisk

Også kendt som Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), Bluetooth Classic bruger et sæt radioer designet til at transmittere data ved højere bithastigheder. Denne bitrate varierer i de fleste tilfælde fra 1 til 3 Mb/s. På grund af denne høje bitrate bruges Bluetooth Classic til lydtransmissioner i trådløse hovedtelefoner, højttalere og bilunderholdningssystemer.

Bluetooth Low Energy (BLE)

Sammenlignet med Bluetooth klassisk bruger lavenergi-Bluetooth specielle lavenergiradioer. På grund af dette, Bluetooth lavenergi overfører data, mens den bruger mindre strøm. Når det er sagt, reducerer denne strømeffektivitet bithastigheden til maksimalt 2 Mb/s. Derudover tilbyder BLE to transmissioner med lavere bithastighed ved 125 og 500 kbps.

På grund af den lavere båndbredde og strømforbrug bruges lavenergi-Bluetooth til at overføre data til smartwatches og andre smarte enheder, der ikke er så afhængige af data.

I betragtning af BLEs båndbreddebegrænsning er Bluetooth Classic det primære middel til trådløs transmission af lyd. Men alt ændrede sig i 2020, da Bluetooth Special Interest Group udgav LC3. Men hvordan kunne en enkelt codec ændre alt? Før vi svarer på det, skal vi bestemme, hvordan lyd sendes over Bluetooth.

Hvordan sendes lyd over Bluetooth?

Som forklaret tidligere, bruges Bluetooth Classic ofte til at overføre lyd trådløst. For at gøre dette sendes musikken, der er gemt på din enhed, til dine trådløse høretelefoner ved hjælp af radiobølger.

Disse bølger genereres ved hjælp af højenergi-Bluetooth-radioer, og enere og nuller sendes til den trådløse enhed ved at ændre frekvensen af ​​de transmitterede bølger. Bluetooth Classic har dog begrænset båndbredde, og lyd af høj kvalitet kan ikke sendes på den. Det er her, codecs kommer ind i billedet.

De fleste lydfiler, du streamer over Bluetooth, bruger codecs såsom SBC, AAC, Aptx, LDAC og LHDC. Hovedmålet med disse codecs er at komprimere lydfiler, så de kan overføres via Bluetooth. Disse komprimerede filer sendes derefter til modtageren, dekomprimeres og afspilles.

Sådan fungerer lyd-codecs

Når lyden er ukomprimeret, fylder den meget. For at sætte tingene i perspektiv har en ukomprimeret lydfil en bithastighed på 1,4 Mb/s. Det betyder, at for at streame et sekund ukomprimeret lyd; din smartphone skal sende 1,4x10^6 bits information til dine høretelefoner ved hjælp af Bluetooth.

Kigger man på Bluetooth Classics båndbredde, vil man opdage, at den kan sende data med en bitrate på 3 Mb/s. Du kan derfor konkludere, at codecs ikke er påkrævet - men der er en hage. 3Mb/s er et teoretisk maksimum.

I bedste tilfælde i den virkelige verden er den maksimale bitrate for en klassisk Bluetooth-kanal omkring 900 Kbp/s. Disse satser opnås kun, når specifikke betingelser er opfyldt, og de involverede enheder bruges Bluetooth-codecs i høj opløsning. I de fleste tilfælde tilbyder Bluetooth-transmission en bithastighed på kun 320 Kb/s. På grund af denne båndbreddebegrænsning er codecs påkrævet for at komprimere størrelsen på den lydfil, der sendes til dine høretelefoner.

Både senderen og modtageren skal bruge de samme codecs til lydtransmission. Hvis en af ​​enhederne ikke understøtter et bestemt codec, skifter transmissionen til standard-codec, SBC, mens du bruger Bluetooth Classic. For enheder, der bruger BLE-lyd, er standard-codec LC3.

Hvad er LC3?

Lydtransmission over BLE var umulig, da Bluetooth Classic codecs ikke kan levere lyd af høj kvalitet ved så lave bithastigheder. Bluetooth Special Interest Group udviklede LC3 codec til at løse dette problem. Tilbyde lyd af bedre kvalitet ved lavere bithastigheder muliggjorde lydtransmission af høj kvalitet over BLE.

Med hensyn til tal kan LC3-codec'et levere samme lydkvalitet som SBC ved halv bitrate. På grund af denne højere kompression reducerer LC3-codec'en latens og strømforbrug, hvilket gør det muligt for trådløse høretelefoner at tilbyde bedre batterilevetid ved lavere forsinkelser. Denne lavere latenstid forbedrer brugeroplevelsen for realtidsapplikationer som spil og gør det muligt at bruge codec'et til håndfri opkaldsapplikationer.

Før LC3 blev der brugt to forskellige codecs, nemlig Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) og Hands-Free Profile (HFP), i høretelefoner. Mens A2DP var designet til høj kvalitet, blev HFP brugt til at transmittere stemmedata over Bluetooth.

På grund af de lave latenskrav til håndfri opkaldsapplikationer har den håndfri profil dårlig lydkvalitet. Men med fremskridt inden for telekommunikation, som VoIP, får vi nu høj kvalitet, selv via trådløse telefonopkald. HFPs begrænsninger betyder dog, at lydkvaliteten falder, hvis vi bruger et Bluetooth-headset til håndfri opkald.

Det er her LC3 kommer ind i billedet, da den kan transmittere højkvalitetslyd fra øretelefonens mikrofon til telefonen og omvendt ved lave latenstider.

SBC vs. LC3? Hvilken er bedst?

Når man sammenligner codecs, er den vigtigste parameter at overveje deres bitrate. Et codec med en højere bitrate giver bedre kvalitet, da det transmitterer mere lydinformation, hvilket gør det muligt for enheder at genskabe den optagede lyd bedre.

En codecs bithastighed afhænger af samplingsfrekvens og bitdybde. Samplingsfrekvensen er den hastighed, hvormed samples fra lydsignalet opfanges til komprimering. Bitdybden definerer derimod antallet af bits, der kræves for at bestemme signalamplituden ved hver sample.

Bithastigheden for et codec kan defineres ved at multiplicere både samplinghastigheden og bitdybden. Ud over disse parametre skal antallet af kanaler i et lydsignal tages i betragtning, mens dets bithastighed defineres. For monolyd er antallet af kanaler én, mens det for stereolyd er to.

Derfor kan vi bruge denne formel til at finde en codecs bithastighed:

bitrate = samplinghastighed x bitdybde x antal kanaler

Givet disse oplysninger, lad os sammenligne de to codecs og se deres bithastigheder.

Når vi ser på tallene, er det tydeligt, at LC3-codec'et kan tilbyde bedre lydkvalitet sammenlignet med SBC på grund af dets højere bithastigheder. Derudover kan LC3 levere dobbelt så høj lydkvalitet ved samme bitrate sammenlignet med SBC. Dette skyldes, at den bruger bedre kompressionsalgoritmer og Packet Loss Concealment, hvilket giver en meget bedre lydoplevelse.

Ud over den høje kvalitet tilbyder LC3 lavere latenstid sammenlignet med SBC, hvilket giver en bedre brugeroplevelse til realtidsapplikationer.

Sampling og bitdybder, der bruges af et par trådløse hovedtelefoner, er konfigureret af producenterne. Da de kan konfigureres til at køre ved lavere bithastigheder for at forbedre batterilevetiden og reducere transmissionsfejl, kan en codecs kapacitet afvige fra den faktiske kvalitet leveret af hovedtelefonerne.

Kommer LC3 til at ændre Bluetooth-lyd for altid?

LC3-codec er kernen i BLE-lyd, den mest betydningsfulde revision af Bluetooth-specifikationen i over et årti. Codec'et fokuserer ikke kun på at levere lyd af høj kvalitet, men det gør det også, mens det tilbyder lavere latenstid og strømforbrug.

I betragtning af disse ændringer vil Bluetooth-produkter drevet af LC3 tilbyde brugerne bedre opkalds- og lydkvalitet, mens de bruger mindre strøm. På grund af dette mindre strømforbrug vil trådløse høretelefoner have bedre batterilevetid og udviklere kunne bruge denne energi til at tilbyde bedre beregningsfunktioner som equalizere og aktiv støj aflysning.