Что такое aptX, aptX HD и aptX Adaptive
Что такое aptX, aptX HD и aptX Adaptive?
aptX — это технология аудиокодирования, созданная ещё 80-х годах прошлого века, популярная у киностудий и радиостанций. В наши дни aptX неотделим от протокола Bluetooth, который вы найдете в множестве компьютеров, смартфонов, AV-ресиверов, наушников и многих других товаров потребительской электроники.
С точки зрения программного обеспечения — это кодек, который определяет, как Bluetooth передает данные от источника к вашим наушникам. Он кодирует и декодирует цифровые аудиоданные в определенный формат. Разрабатывается и поддерживается компанией Qualcomm.
Что хорошего в aptX? Его фишка — это способность передавать музыку с полной полосой пропускания в 16-бит/44,1 кГц как на CD. Это не CD-качество в полной мере, потому что aptX использует сжатие, что помогает уменьшить задержки кодирования звука. Он также разработан, чтобы превзойти SBC — базовый Bluetooth кодек. Стандартный aptX имеет степень сжатия 4:1 и скорость передачи данных 352 кбит/с.
Что такое aptX HD?
aptX HD (также называемый aptX Lossless) — это, по сути, обновленный и улучшенный aptX с возможностью передачи звука лучшего качества.
aptX HD был выпущен в ответ на растущую популярность Hi-Res audio и поддерживает звук в 24-бит/48 кГц. Степень сжатия осталась 4:1, но битрейт вырос до 576 кбит/с.
Как и aptX, версия HD основана на технологии адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ADPCM) с разделением частот. Также обеспечивается дополнительная битовая глубина и, следовательно, лучшие шумовые характеристики в каждом из поддиапазонов.
В отличие от традиционного PCM, ADPCM кодирует только разность амплитуд между выборками, чтобы сэкономить на размере файла.
ADPCM отличается от PCM (импульсно-кодовой модуляции) тем, что не кодирует каждую выборку с определенной амплитудой, а вместо этого кодирует разницу между выборками. То есть для каждой выборки необходимо отправлять меньше данных, что позволяет вписать звук более высокого качества в небольшой пакет данных. Поэтому битрейты обычного PCM и ADPCM кодека на самом деле не сопоставимы.
Кроме того, в реализации Qualcomm с разделением частот используются разные битрейты (уровни точности) по разным полосам частот. Оптимизируя эти полосы с учетом чувствительности человеческого слуха и типичных частотных составляющих музыки, Qualcomm может сэкономить на дополнительных данных без существенного влияния на качество.
По сравнению со стандартным aptX, версия HD увеличивает битовую глубину частотных диапазонов на 2 дополнительных бита. Таким образом, наивысшая точность сохраняется на низких частотах, где присутствуют большинство звуков и гармоник инструментов в музыке и фильмах.
Проще говоря, это умный кодек, который не только звучит лучше, чем обычный SBC, но и последовательно внедряется в совместимые продукты.
Одним словом, aptX HD передает больше данных, чем aptX, SBC и другие A2DP профили Bluetooth. Это обеспечивает более точное воспроизведение аудиофайлов высокого качества. Однако для того, чтобы максимально использовать эти возможности, нужны и исходные файлы хорошего качества.
Что нужно для того, чтобы услышать aptX HD?
Для использования aptX HD есть требования. Сначала необходимо правильное оборудование. В частности, речь об аудио системе на чипе (SoC) CSR8675 Bluetooth.
Чипсет может не только обрабатывать сквозное 24-битное аудио, но также обеспечивает бо̀льшую обработку цифрового сигнала, чем его предшественники. Qualcomm обещает более низкое отношение сигнал/шум, благодаря кодированию и декодированию, а также меньшее количество искажений, особенно в диапазоне 10-20 кГц.
Требование к чипсету означает, что aptX HD будет работать только на определённых устройствах. Нет возможности включить aptX HD только с помощью программного обеспечения. Кроме того, отсутствуют возможности для какого-либо «апскейлинга» звука.
Но вам не нужно беспокоиться об обратной/будущей совместимости. Устройства aptX HD будут совместимы с «классическими» наушниками и колонками с aptX.
Какие устройства поддерживают aptX HD?
Смартфоны и планшеты на базе Android были одними из первых продуктов, в которые внедрили aptX HD. Первым смартфоном с поддержкой этого кодека стал LG G5. Вскоре последовали другие телефоны LG, в том числе флагман 2019 года — G8 ThinQ. Сейчас поддержка aptX HD довольно распространена среди последних смартфонов Sony, OnePlus, Huawei и Google.
Примечательно, что iPhone всё ещё не поддерживает кодек aptX. А его главный конкурент Samsung в смартфонах Galaxy S9, Galaxy S10, Note 9 и Note 10 поддерживают aptX, но не aptX HD.
Если говорить о портативных музыкальных плеерах, то Astell & Kern является наиболее заметным сторонником aptX HD наряду с Sony Walkman (несмотря на то, что у Sony есть свой HD кодек — LDAC). Например, Astell & Kern AK70 и Kann, а также последние A&norma SR15 и A&ultima SP1000M, Sony Walkman ZX300 и NW-A100 — совместимы с кодеком.
Полный список совместимых продуктов можно посмотреть здесь.
Что насчёт aptX Adaptive?
На этом история не заканчивается: в прошлом году Qualcomm запустила новое поколение Bluetooth-кодека — aptX Adaptive.
Со временем aptX Adaptive заменит aptX HD — он по сути объединяет текущие кодеки aptX HD и aptX Low Latency (направленный на улучшение синхронизации аудио и видео контента).
aptX Adaptive достигает заявленного качества потоковой передачи 24-бит/48 кГц, используя удивительно низкую скорость передачи данных от 279 кбит/с до 420 кбит/с. Это намного ниже фактических 2304 кбит/с собственных файлов 24/48.
Новый кодек будет учитывать внешнюю радиочастотную среду вокруг устройства с aptX Adaptive, поэтому при извлечении телефона из кармана или сумки вы не испытаете никаких исчезновений сигнала. Он автоматически оптимизирует звук, в зависимости от того делаете вы звонки или слушаете музыку.
Но что более интересно, aptX Adaptive способен передавать файлы с частотой 96 кГц без проводов, даже если кодек будет поддерживать только 48 кГц. Это может сделать беспроводную потоковую передачу высокого разрешения между мобильными устройствами реальностью в будущем, при условии достаточно надежного соединения.
Hi-Res музыка по Bluetooth: какой нужен кодек, смартфон и наушники?
Одной из тенденций уходящего года можно смело назвать постепенный отказ производителей от 3,5-мм аудиоразъёма в смартфонах. Правда, многие не верят, что музыку в форматах Hi-Res можно передавать «по воздуху». Так и было, пока не появились качественные технологии передачи беспроводного звука. Чтобы воспользоваться ими, покупателю придётся столкнуться с множеством непонятных аббревиатур — LDAC, aptX, SBC, AAC и другими. Разобраться во всём этом и выбрать подходящие смартфоны и аксессуары вам поможет наша статья.
Зачем нужны кодеки?
Если вы слушаете музыку высокого разрешения через проводные наушники, вам не нужно ничего знать о кодеках — всю работу выполняет цифро-аналоговый преобразователь, превращающий последовательность нолей и единиц в музыку. А вот Bluetooth, несмотря на почти четвертьвековую историю, долгое время был далеко не идеальным способом передачи звука. Всё дело в его пропускной способности, втиснуть качественный звук в узкие рамки которой и призваны различные кодеки.
Первая гарнитура компании Nokia, HDW-1, выпущенная в 2002 году
Когда речь зашла о кодеках, многим из вас наверняка придёт на ум аббревиатура A2DP. И это будет неверно: достаточно посмотреть на её расшифровку — Advanced Audio Distribution Profile или «расширенный профиль распространения звука». Профиль — это всего лишь набор функций и возможностей определённого Bluetooth-устройства. Так, поддержка профиля A2DP гарантирует передачу двухканального стереозвука, но ничего не говорит о его качестве и технических характеристиках. А вот уже поверх этого стандарта необходимо использование одного из кодеков, который будет кодировать звук с минимальными потерями.
Sony MDR-1000X с поддержкой самого современного кодека, LDAC
Итак, мы выяснили, что для передачи сжатого звука от смартфона к беспроводным наушникам нам нужен кодек, который будет поддерживаться как самим гаджетом, так и акустикой. Алгоритмы работы кодека — довольно сложная вещь, но, в конечном итоге, для нас важны три характеристики каждого кодека, от которых и зависит звук.
Пропускная способность, которая сверху ограничена пропускной способностью самого протокола Bluetooth. В Bluetooth 4.0, работающего в «чистом» режиме без задействования стандарта IEEE 802.11 для увеличения скорости, пропускная способность составляет всего 1 Мбит/с — такова плата за низкое энергопотребление радиомодуля. При всём этом, даже битрейт оцифрованного CD-аудио составляет 1,4 Мбит/с, не говоря уже о записях более высокого разрешения.
Битрейт различных форматов аудио
Частота дискретизации. Фактически, это число показывает, на какое количество отрезков за одну секунду мы разбиваем исходный аудиопоток для его последующего кодирования.
Сравнение низкой и высокой частоты дискретизации при кодировании звука
Разрядность, иногда также называемая битностью. Разрядность аудиозаписи определяет, сколько бит и уровней квантования необходимо для кодирования каждого отрезка. Как правило, для увеличения качества звука и его более точной передачи используется одновременное увеличение частоты дискретизации и разрядности. Исключением является формат DSD, который при разрядности всего в 1 бит имеет огромную частоту дискретизации 5644,8 кГц.
Сравнение импульсно-кодовой модуляции PCM (применяется в большинстве форматов) и DSD
Зная это, мы можем перейти непосредственно к кодекам, чтобы выяснить, какие они вообще бывают и какие возможности предлагают слушателю.
Какие кодеки существуют и чем различаются?
SBC — самый первый Bluetooth-кодек, который появился одновременно с A2DP и поддерживается абсолютно всеми устройствами, в которых используется этот профиль. Его характеристики достаточно скромны: битрейт 328 кбит/с при частоте дискретизации 48 кГц. Этого впритык хватает для передачи звука в формате mp3, но недостаточно для любых мало-мальски качественных записей.
Битрейт Bluetooth-кодеков
aptX — второй по хронологической шкале кодек, разработка компании Qualcomm, берёт своё начало задолго до появления Bluetooth. Его характеристики лишь немногим лучше по сравнению с SBC: aptX позволяет кодировать звук на частоте 44,1 кГц при разрядности 16 бит, обеспечивая битрейт до 352 кбит/с. Несмотря на это, aptX по качеству передаваемого звука уже смог вплотную приблизиться к CD-аудио. Одним из расширений этого кодека стал aptX Low Latency, снизивший задержки звука со 100–150 мс у SBC до всего 40 мс, что немаловажно при просмотре видео и играх с Bluetooth-наушниками. Сейчас поддержку aptX можно встретить в огромном количестве устройств, за исключением продукции компании Apple.
aptX-HD или aptX Lossless — улучшенная версия кодека aptX, которая отвечает минимальным требованиям аудио Hi-Res. Этот кодек использует динамическое кодирование звука, при котором большая часть аудио кодируется без потерь, а когда это невозможно — с минимальными потерями. aptX HD использует частоту дискретизации 48 кГц, которая, при разрядности 24 бита, даёт пропускную способность 576 кбит/с. Представлен этот кодек был только в прошлом году и пока не обзавёлся большим количеством поддерживаемых устройств. Найти aptX HD можно во флагманах компаний LG, Sony, Huawei и некоторых других, но ни один из гаджетов Samsung поддержку кодека пока не получил. Разумеется, для aptX HD понадобятся и соответствующие наушники, но их пока можно буквально пересчитать по пальцам.
LG G5 — первый смартфон с поддержкой aptX HD
AAC — кодек, используемый в продуктах Apple. В отличие от остальных кодеков, перечисленных в этой статье, AAC не ограничивается Bluetooth и применяется в самых разных устройствах для кодирования звука. Однако яблочная компания отдала предпочтение именно AAC, который в своей Bluetooth-реализации обеспечивает битрейт 264 кбит/с при частоте дискретизации 44,1 кГц. Изначально перед кодеком вовсе не ставилась задача прослушивания музыки высокого качества: он всего лишь должен был обеспечивать лучшее, по сравнению с mp3, качество при меньшем битрейте и размере файлов. Качество звука AAC можно сравнить с aptX, но наушники с поддержкой этого кодека распространены не так хорошо, поэтому наличие его поддержки обязательно стоит проверять перед покупкой.
Само собой, поддержку AAC имеют фирменные Apple AirPods
LDAC — кодек, разработанный компанией Sony. LDAC обеспечивает частоту дискретизации 96 кГц и разрядность 24 бита, что даёт впечатляющую пропускную способность 990 кбит/с. Это делает кодек наиболее прогрессивным на данный момент: LDAC может обеспечить передачу аудио более качественного, чем CD-формата. Пока поддержка LDAC ограничивается гаджетами самой Sony, но есть и хорошие новости: кодек включён в проект AOSP начиная с версии 8.0 Oreo, и любая компания сможет использовать его в своих смартфонах после прохождения бесплатной сертификации. А вот производителям наушников, колонок и другой акустики всё-таки придётся раскошелиться на лицензионные отчисления, поэтому будущее LDAC всё ещё туманно.
Демонстрация возможностей LDAC: звук с частотой дискретизации 96 кГц и битрейтом 4,5 Мбит/с передаётся без потерь
Так какой кодек лучше?
Конечно, лучшим кодеком следует считать тот, который может обеспечить передачу аудио наивысшего качества. Строго говоря, однозначного определения аудио Hi-Res (High-Resolution) не существует, но большинство экспертов считают, что звук высокого разрешения должен превосходить по качеству CD-аудио. Последнее, как мы помним, имеет частоту дискретизации 44,1 кГц и разрядность 16 бит. Однако некоторые подходят к определению аудио Hi-Res более строго, относя к нему записи, сделанные с частотой дискретизации не менее 88,2 кГц и имеющие разрядность 24 бита. Так что, из имеющихся Bluetooth-кодеков, самым строгим определениям пока соответствует только малораспространённый LDAC. Более скромный по характеристикам aptX HD попадает под определение аудио Hi-Res частично, но имеет большую распространённость, а потому в ближайшее время наверняка станет основным Bluetooth-кодеком высокого разрешения.
Но стоит ли гнаться за максимальными характеристиками? Любой кодек, в том числе и LDAC, с потерями сжимает звук, чтобы понизить битрейт до максимально допустимого для конкретного кодека. Сжатие с потерями осуществляется двумя способами. Первый — обрезание неслышимых человеческим ухом частот. Второй способ заключается в использовании переменной разрядности при кодировании звука. Пик восприятия звука человеком находится в области 3 кГц — эта область в кодеках Hi-Res кодируется 24 битами, в то время как на границах слышимости разрядность может быть понижена до 12 бит. Возможно, какой-то процент людей с идеальным слухом и окажется недовольным результатом, но не стоит забывать, что Bluetooth предназначен для прослушивания музыки дома и в дороге, а не для студийного качества.
Порог чувствительности человеческого уха (синяя линия) и зависимость разрядности LDAC от частоты
Из рисунка выше видно, что LDAC поддерживает 16 частотных полос шириной 1 кГц, понижая при кодировании звука его разрядность на 1 бит на каждые 6 дБ порога слышимости. Для сравнения, aptX HD поддерживает всего четыре частотные полосы, что и делает этот кодек менее эффективным по сравнению с LDAC.