Hva er Bluetooth LC3-kodeken? Er det bedre enn SBC?

På CES 2020-arrangementet kunngjorde visepresidenten for markedsføring for Bluetooth Special Interest Group, Ken Kolderup, fødselen av Bluetooth Low Energy – en ny type Bluetooth-lydoverføringsteknologi som brukte lavere strøm samtidig som den tilbyr bedre kvalitet.

I hjertet av denne teknologien var en ny lydkodek kalt Low Complexity Communication Codec (LC3). Dette bringer spørsmålet: er denne kodeken bedre enn SBC, stiften for lydoverføring over Bluetooth? Vel, la oss finne ut av det.

Forstå typene Bluetooth

Før du sammenligner kodeker, er det viktig å forstå forskjellen mellom de to Bluetooth-teknologiene i dag. Stort sett er det to hovedkategorier for Bluetooth. Her er en kort oversikt over begge.

Bluetooth klassisk

Også kjent som Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), bruker Bluetooth Classic et sett med radioer designet for å overføre data med høyere bithastigheter. Denne bithastigheten varierer i de fleste tilfeller fra 1 til 3 Mb/s. På grunn av denne høye bithastigheten brukes Bluetooth Classic til lydoverføringer i trådløse hodetelefoner, høyttalere og bilunderholdningssystemer.

Bluetooth Low Energy (BLE)

Sammenlignet med klassisk Bluetooth bruker lavenergi-Bluetooth spesielle lavenergiradioer. På grunn av dette, Bluetooth lavenergi overfører data samtidig som den bruker mindre strøm. Når det er sagt, reduserer denne strømeffektiviteten bithastigheten til maksimalt 2 Mb/s. I tillegg tilbyr BLE to overføringer med lavere bithastighet på 125 og 500 kbps.

På grunn av lavere båndbredde og strømforbruk, brukes lavenergi-Bluetooth for å overføre data til smartklokker og andre smarte enheter som ikke er så avhengige av data.

Gitt båndbreddebegrensningen til BLE, er Bluetooth Classic det primære middelet for trådløs overføring av lyd. Alt endret seg imidlertid i 2020 da Bluetooth Special Interest Group ga ut LC3. Men hvordan kunne en enkelt kodek endre alt? Før vi svarer på det, må vi finne ut hvordan lyd sendes over Bluetooth.

Hvordan sendes lyd over Bluetooth?

Som forklart tidligere, brukes Bluetooth Classic ofte til å overføre lyd trådløst. For å gjøre dette sendes musikken som er lagret på enheten din til de trådløse øretelefonene dine ved hjelp av radiobølger.

Disse bølgene genereres ved hjelp av høyenergi-Bluetooth-radioer, og enere og nuller overføres til den trådløse enheten ved å endre frekvensen til de overførte bølgene. Bluetooth Classic har imidlertid begrenset båndbredde, og lyd av høy kvalitet kan ikke sendes på den. Det er her kodeker kommer inn i bildet.

De fleste lydfiler du streamer over Bluetooth bruker kodeker som SBC, AAC, Aptx, LDAC og LHDC. Hovedmålet med disse kodekene er å komprimere lydfiler, slik at de kan overføres via Bluetooth. Disse komprimerte filene sendes deretter til mottakeren, dekomprimeres og spilles av.

Slik fungerer lydkodeker

Når lyden er ukomprimert, tar den opp mye lagringsplass. For å sette ting i perspektiv, har en ukomprimert lydfil en bithastighet på 1,4 Mb/s. Dette betyr at for å streame ett sekund med ukomprimert lyd; smarttelefonen din må sende 1,4x10^6 biter med informasjon til øretelefonene dine ved hjelp av Bluetooth.

Hvis du ser på Bluetooth Classics båndbredde, vil du finne at den kan sende data med en bitrate på 3 Mb/s. Du kan derfor konkludere med at kodeker ikke er nødvendig – men det er en hake. 3Mb/s er et teoretisk maksimum.

I beste tilfelle er den maksimale bithastigheten for en klassisk Bluetooth-kanal omtrent 900 Kbp/s. Disse prisene oppnås kun når spesifikke betingelser er oppfylt, og enhetene som er involvert brukes høyoppløselige Bluetooth-kodeker. I de fleste tilfeller tilbyr Bluetooth-overføring en bithastighet på bare 320 Kb/s. På grunn av denne båndbreddebegrensningen kreves kodeker for å komprimere størrelsen på lydfilen som sendes til øretelefonene dine.

Både sender og mottaker må bruke samme kodeker for lydoverføring. Hvis noen av enhetene ikke støtter en bestemt kodek, skifter overføringen til standardkodeken, SBC, mens du bruker Bluetooth Classic. For enheter som bruker BLE-lyd, er standardkodeken LC3.

Hva er LC3?

Lydoverføring over BLE var umulig, siden Bluetooth Classic-kodeker ikke kan levere høykvalitetslyd med så lave bithastigheter. Bluetooth Special Interest Group utviklet LC3-kodeken for å løse dette problemet. Tilbyr lyd av bedre kvalitet ved lavere bithastigheter muliggjorde lydoverføring av høy kvalitet over BLE.

Når det gjelder tall, kan LC3-kodeken levere samme lydkvalitet som SBC med halve bithastigheten. På grunn av denne høyere komprimeringen reduserer LC3-kodeken latens og strømforbruk, slik at trådløse øretelefoner kan tilby bedre batterilevetid ved lavere forsinkelser. Denne lavere ventetiden forbedrer brukeropplevelsen for sanntidsapplikasjoner som spill og gjør det mulig å bruke kodeken for håndfrie samtaleapplikasjoner.

Før LC3 ble to forskjellige kodeker, nemlig Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) og Hands-Free Profile (HFP), brukt i øretelefoner. Mens A2DP ble designet for høy kvalitet, ble HFP brukt til å overføre taledata over Bluetooth.

På grunn av de lave latenskravene til håndfrie samtaleapplikasjoner, har håndfriprofilen dårlig lydkvalitet. Men med fremskritt innen telekommunikasjon, som VoIP, får vi nå høy kvalitet, selv over trådløse telefonsamtaler. HFPs begrensninger betyr imidlertid at lydkvaliteten synker hvis vi bruker et Bluetooth-headset for håndfri samtale.

Det er her LC3 kommer inn i bildet, ettersom den kan overføre høykvalitetslyd fra øretelefonens mikrofon til telefonen og omvendt med lave ventetider.

SBC vs. LC3? Hvilken er bedre?

Når du sammenligner kodeker, er hovedparameteren å vurdere bithastigheten deres. En kodek med høyere bitrate gir bedre kvalitet ettersom den overfører mer lydinformasjon, noe som gjør det mulig for enheter å gjenskape den innspilte lyden bedre.

En kodeks bithastighet avhenger av samplingsfrekvens og bitdybde. Samplingsfrekvensen er hastigheten som prøver fra lydsignalet blir plukket opp med for komprimering. Bitdybden, tvert imot, definerer antall biter som kreves for å bestemme signalamplituden ved hver prøve.

Bithastigheten til en kodek kan defineres ved å multiplisere både samplingshastigheten og bitdybden. I tillegg til disse parameterne, må antall kanaler i et lydsignal tas i betraktning når du definerer bithastigheten. For monolyd er antallet kanaler én, mens for stereolyd er det to.

Derfor kan vi bruke denne formelen til å finne en kodeks bithastighet:

bitrate = samplingshastighet x bitdybde x antall kanaler

Gitt denne informasjonen, la oss sammenligne de to kodekene og se bithastighetene deres.

Når vi ser på tallene, er det tydelig at LC3-kodeken kan tilby bedre lydkvalitet sammenlignet med SBC på grunn av dens høyere bithastigheter. I tillegg kan LC3 levere dobbelt så høy lydkvalitet med samme bitrate sammenlignet med SBC. Dette er fordi den bruker bedre komprimeringsalgoritmer og Packet Loss Concealment, og tilbyr dermed en mye bedre lydopplevelse.

I tillegg til den høye kvaliteten, tilbyr LC3 lavere ventetid sammenlignet med SBC, og tilbyr en bedre brukeropplevelse for sanntidsapplikasjoner.

Samplingen og bitdybdene som brukes av et par trådløse hodetelefoner, er konfigurert av produsentene. Siden de kan konfigureres til å kjøre med lavere bithastigheter for å forbedre batterilevetiden og redusere overføringsfeil, kan en kodeks kapasitet avvike fra den faktiske kvaliteten levert av hodetelefonene.

Kommer LC3 til å endre Bluetooth-lyd for alltid?

LC3-kodeken er kjernen i BLE-lyd, den viktigste revisjonen av Bluetooth-spesifikasjonen på over et tiår. Ikke bare fokuserer kodeken på å levere lyd av høy kvalitet, men den gjør det også samtidig som den tilbyr lavere ventetid og strømforbruk.

Gitt disse endringene vil Bluetooth-produkter drevet av LC3 tilby brukere bedre ringe- og lydkvalitet mens de bruker mindre strøm. På grunn av dette mindre strømforbruket vil trådløse øretelefoner ha bedre batterilevetid og utviklere kunne bruke denne energien til å tilby bedre beregningsfunksjoner som equalizere og aktiv støy kansellering.