מהו Codec Bluetooth LC3? האם זה טוב יותר מ-SBC?

באירוע CES 2020, סגן נשיא השיווק של קבוצת האינטרסים המיוחדים של Bluetooth, Ken Kolderup, הכריז על הלידה של Bluetooth Low Energy - סוג חדש של טכנולוגיית העברת אודיו Bluetooth שהשתמשה בהספק נמוך יותר תוך שהיא מציעה טוב יותר איכות.

בליבה של טכנולוגיה זו היה Codec אודיו חדש בשם Low Complexity Communication Codec (LC3). זה מעלה את השאלה: האם ה-Codec הזה טוב יותר מ-SBC, המהות העיקרית להעברת שמע באמצעות Bluetooth? ובכן, בוא נגלה.

הבנת סוגי בלוטות'

לפני השוואת רכיבי Codec, חיוני להבין את ההבדל בין שתי טכנולוגיות ה-Bluetooth כיום. באופן כללי, ישנן שתי קטגוריות Bluetooth עיקריות. הנה סקירה קצרה של שניהם.

Bluetooth קלאסי

הידוע גם בשם Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), Bluetooth Classic משתמש בקבוצה של מכשירי רדיו שנועדו לשדר נתונים בקצבי סיביות גבוהים יותר. קצב סיביות זה, ברוב המקרים, נע בין 1 ל-3 Mb/s. בשל קצב הסיביות הגבוה הזה, Bluetooth Classic משמש לשידורי אודיו באוזניות אלחוטיות, ברמקולים ובמערכות בידור לרכב.

Bluetooth Low Energy (BLE)

בהשוואה לבלוטות' הקלאסי, בלוטות' באנרגיה נמוכה משתמש במכשירי רדיו מיוחדים בצריכת אנרגיה נמוכה. בעקבות זאת,

Bluetooth באנרגיה נמוכה מעביר נתונים תוך צריכת חשמל נמוכה יותר. עם זאת, יעילות ההספק הזו מפחיתה את קצב הסיביות למקסימום של 2 Mb/s. בנוסף, BLE מציעה שתי שידורים בקצב סיביות נמוך יותר ב-125 ו-500 kbps.

בשל רוחב הפס וצריכת החשמל הנמוכים יותר, Bluetooth באנרגיה נמוכה משמש להעברת נתונים לשעונים חכמים והתקנים חכמים אחרים שאינם מסתמכים על נתונים כל כך.

בהתחשב במגבלת רוחב הפס של BLE, Bluetooth Classic הוא האמצעי העיקרי להעברת אודיו אלחוטית. עם זאת, הכל השתנה בשנת 2020 כאשר קבוצת Bluetooth Special Interest Group שחררה את LC3. אבל איך יכול Codec יחיד לשנות הכל? לפני שנענה על כך, עלינו לקבוע כיצד אודיו נשלח באמצעות Bluetooth.

כיצד נשלח אודיו באמצעות Bluetooth?

כפי שהוסבר קודם לכן, Bluetooth Classic משמש לעתים קרובות להעברת שמע באופן אלחוטי. לשם כך, המוזיקה המאוחסנת במכשיר שלך נשלחת לאוזניות האלחוטיות שלך באמצעות גלי רדיו.

גלים אלו נוצרים באמצעות מכשירי רדיו בלוטות' בעלי אנרגיה גבוהה, ואחדים ואפסים משודרים למכשיר האלחוטי על ידי שינוי תדירות הגלים המשודרים. עם זאת, ל-Bluetooth Classic יש רוחב פס מוגבל, ולא ניתן לשלוח עליו אודיו באיכות גבוהה. כאן נכנסים קודקים לתמונה.

רוב קבצי האודיו שאתה מזרים ב-Bluetooth משתמשים ב-codec כגון SBC, AAC, Aptx, LDAC ו-LHDC. המטרה העיקרית של רכיבי codec אלה היא לדחוס קבצי אודיו, ולאפשר את שידורם באמצעות Bluetooth. קבצים דחוסים אלה נשלחים לאחר מכן למקלט, מפורקים ומושמעים.

כיצד פועלים Codec אודיו

כאשר השמע אינו דחוס, הוא תופס נפח אחסון רב. כדי לשים את הדברים בפרספקטיבה, לקובץ שמע לא דחוס יש קצב סיביות של 1.4 Mb/s. זה אומר שכדי להזרים שנייה אחת של אודיו לא דחוס; הטלפון החכם שלך חייב לשלוח 1.4x10^6 סיביות מידע לאוזניות שלך באמצעות Bluetooth.

אם תסתכל על רוחב הפס של Bluetooth Classic, תגלה שהוא יכול לשלוח נתונים בקצב סיביות של 3 Mb/s. לכן אתה עשוי להסיק שאין צורך ב-Codec - אבל יש מלכוד. 3Mb/s הוא מקסימום תיאורטי.

בתנאים הטובים ביותר בעולם האמיתי, קצב הסיביות המרבי לערוץ Bluetooth קלאסי הוא כ-900 Kbp/s. שיעורים אלה מושגים רק כאשר מתקיימים תנאים ספציפיים, והמכשירים המעורבים משתמשים בהם Codec Bluetooth ברזולוציה גבוהה. ברוב המקרים, שידור Bluetooth מציע קצב סיביות של 320 Kb/s בלבד. בשל אילוץ רוחב פס זה, נדרשים רכיבי קודקים כדי לדחוס את גודל קובץ השמע הנשלח לאוזניות שלך.

גם המשדר וגם המקלט חייבים להשתמש באותם קודקים להעברת שמע. אם אחד מהמכשירים אינו תומך ב-Codec מסוים, השידור עובר ל-Codec ברירת המחדל, SBC, תוך שימוש ב-Bluetooth Classic. עבור מכשירים המשתמשים בשמע BLE, ברירת המחדל של ה-codec היא LC3.

מה זה LC3?

שידור אודיו באמצעות BLE היה בלתי אפשרי, מכיוון שקודקים של Bluetooth Classic לא יכולים לספק אודיו באיכות גבוהה בקצבי סיביות נמוכים כל כך. קבוצת Bluetooth Special Interest Group פיתחה את ה-Codec LC3 כדי לפתור בעיה זו. הצעת שמע באיכות טובה יותר בקצבי סיביות נמוכים יותר אפשרה שידור שמע באיכות גבוהה על פני BLE.

מבחינת מספרים, ה-Codec LC3 יכול לספק את אותה איכות שמע כמו SBC בחצי מקצב הסיביות. בשל דחיסה גבוהה יותר זו, ה-Codec LC3 מקטין את זמן ההשהיה ואת צריכת החשמל, ומאפשר לאוזניות אלחוטיות להציע חיי סוללה טובים יותר בהשהייה נמוכה יותר. זמן אחזור נמוך זה משפר את חווית המשתמש עבור יישומים בזמן אמת כמו משחקים ומאפשר להשתמש ב-Codec עבור יישומי שיחות ללא ידיים.

לפני LC3, שני קודקים שונים, כלומר Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) ו- Hands-Free Profile (HFP), שימשו באוזניות. בעוד A2DP תוכנן לאיכות גבוהה, HFP שימש להעברת נתונים קוליים באמצעות Bluetooth.

בשל דרישות השהיה הנמוכות של יישומי שיחות דיבורית, לפרופיל הדיבורית יש איכות שמע ירודה. אבל עם ההתקדמות בתחום הטלקומוניקציה, כמו VoIP, אנו מקבלים כעת איכות גבוהה, אפילו באמצעות שיחות טלפון אלחוטיות. עם זאת, המגבלות של HFP אומרות שאיכות השמע יורדת אם אנו משתמשים באוזניות Bluetooth לשיחות ללא ידיים.

כאן נכנס לתמונה LC3, שכן הוא יכול להעביר אודיו באיכות גבוהה מהמיקרופון של האוזניות לטלפון ולהיפך בהשהיות נמוכות.

SBC לעומת LC3? איזה יותר טוב?

כאשר משווים רכיבי codec, הפרמטר העיקרי שיש לקחת בחשבון הוא קצב הסיביות שלהם. Codec עם קצב סיביות גבוה יותר מציע איכות טובה יותר מכיוון שהוא משדר יותר מידע אודיו, מה שמאפשר למכשירים ליצור מחדש את האודיו המוקלט בצורה טובה יותר.

קצב הסיביות של codec תלוי בתדירות הדגימה ובעומק הסיביות. תדירות הדגימה היא הקצב שבו דגימות מאות האודיו נקלטות לצורך דחיסה. עומק הסיביות, להיפך, מגדיר את מספר הסיביות הנדרשות כדי לקבוע את משרעת האות בכל דגימה.

ניתן להגדיר את קצב הסיביות של codec על ידי הכפלת קצב הדגימה ועומק הסיביות. בנוסף לפרמטרים אלה, יש לקחת בחשבון את מספר הערוצים של אות אודיו בעת הגדרת קצב הסיביות שלו. עבור אודיו מונו, מספר הערוצים הוא אחד, בעוד עבור אודיו סטריאו, הוא שני.

לכן, אנו יכולים להשתמש בנוסחה זו כדי למצוא את קצב הסיביות של ה-codec:

קצב סיביות = קצב דגימה x עומק סיביות x מספר ערוצים

בהתחשב במידע זה, הבה נשווה את שני הקודקים ונראה את קצב הסיביות שלהם.

כשאנחנו מסתכלים על המספרים, ניכר שה-Codec LC3 יכול להציע איכות שמע טובה יותר בהשוואה ל-SBC בגלל קצבי הסיביות הגבוהים שלו. בנוסף, LC3 יכול לספק איכות שמע כפולה באותו קצב סיביות בהשוואה ל-SBC. הסיבה לכך היא שהוא משתמש באלגוריתמי דחיסה טובים יותר ובהסתרת אובדן מנות, ובכך מציע חווית אודיו טובה בהרבה.

בנוסף לאיכות הגבוהה, LC3 מציע זמן אחזור נמוך יותר בהשוואה ל-SBC, ומציע חווית משתמש טובה יותר ליישומים בזמן אמת.

עומקי הדגימה וסיביות המשמשים זוג אוזניות אלחוטיות נקבעים על ידי היצרנים. מכיוון שניתן להגדיר אותם לפעול בקצבי סיביות נמוכים יותר כדי לשפר את חיי הסוללה ולהפחית שגיאות שידור, יכולת ה-Codec עשויה להיות שונה מהאיכות האמיתית שמספקת האוזניות.

האם LC3 עומד לשנות אודיו של Bluetooth לנצח?

ה-Codec LC3 הוא הלב של אודיו BLE, הגרסה המשמעותית ביותר למפרט ה-Bluetooth מזה למעלה מעשור. לא רק שה-codec מתמקד באספקת אודיו באיכות גבוהה, אלא הוא גם עושה זאת תוך שהוא מציע זמן אחזור וצריכת חשמל נמוכים יותר.

בהתחשב בשינויים הללו, מוצרי Bluetooth המופעלים על ידי LC3 יציעו למשתמשים איכות שיחות ושמע טובים יותר תוך שימוש פחות בכוח. בשל צריכת החשמל הפחותה הזו, לאוזניות אלחוטיות יהיו חיי סוללה טובים יותר, ולמפתחים יכול להשתמש באנרגיה זו כדי להציע תכונות חישוב טובות יותר כמו אקולייזרים ורעש אקטיבי ביטול.