آیا LC3 هدفون و هدفون بی‌سیم بهتری به ما می‌دهد؟
در رویداد CES 2020، معاون بازاریابی گروه مورد علاقه ویژه بلوتوث، کن کولدراپ، تولد بلوتوث کم انرژی را اعلام کرد – نوع جدیدی از فناوری انتقال صوتی بلوتوث که از قدرت کمتری استفاده می کند و در عین حال کیفیت بهتری را ارائه می دهد.
در قلب این فناوری یک کدک صوتی جدید به نام کدک ارتباطات کم پیچیدگی (LC3) وجود داشت. این سوال را به وجود می آورد: آیا این کدک بهتر از SBC، اصلی ترین اصلی برای انتقال صدا از طریق بلوتوث است؟ خب بیایید بفهمیم
آشنایی با انواع بلوتوث
قبل از مقایسه کدک ها، درک تفاوت بین دو فناوری بلوتوث امروزی ضروری است. به طور کلی، دو دسته اصلی بلوتوث وجود دارد. در اینجا یک مرور مختصر از هر دو وجود دارد.
بلوتوث کلاسیک
بلوتوث کلاسیک که به عنوان نرخ پایه/نرخ داده پیشرفته بلوتوث (BR/EDR) نیز شناخته می‌شود، از مجموعه‌ای از رادیوها استفاده می‌کند که برای انتقال داده‌ها با نرخ بیت بالاتر طراحی شده‌اند. این میزان بیت در اکثر موارد بین 1 تا 3 مگابیت بر ثانیه است. با توجه به این میزان بیت بالا، بلوتوث کلاسیک برای انتقال صدا در هدفون های بی سیم، بلندگوها و سیستم های سرگرمی خودرو استفاده می شود.
بلوتوث کم انرژی (BLE)
در مقایسه با بلوتوث کلاسیک، بلوتوث کم مصرف از رادیوهای ویژه کم مصرف استفاده می کند. به همین دلیل بلوتوث کم انرژی داده ها را با مصرف انرژی کمتر منتقل می کند. گفته می‌شود، این بازدهی قدرت، نرخ بیت را تا حداکثر ۲ مگابیت بر ثانیه کاهش می‌دهد. علاوه بر این، BLE دو انتقال بیت کمتر با سرعت‌های 125 و 500 کیلوبیت بر ثانیه ارائه می‌کند.
به دلیل پهنای باند و مصرف انرژی کمتر، بلوتوث کم انرژی برای انتقال داده ها به ساعت های هوشمند و سایر دستگاه های هوشمندی که چندان به داده ها متکی نیستند استفاده می شود.
با توجه به محدودیت پهنای باند BLE، بلوتوث کلاسیک ابزار اصلی برای انتقال صدا به صورت بی سیم است. با این حال، همه چیز در سال 2020 با انتشار LC3 توسط گروه ویژه بلوتوث تغییر کرد. اما چگونه یک کدک واحد می تواند همه چیز را تغییر دهد؟ قبل از پاسخ دادن به آن، باید نحوه ارسال صدا از طریق بلوتوث را مشخص کنیم.
چگونه صدا از طریق بلوتوث ارسال می شود؟
همانطور که قبلا توضیح داده شد، بلوتوث کلاسیک اغلب برای انتقال صدا به صورت بی سیم استفاده می شود. برای انجام این کار، موسیقی ذخیره شده در دستگاه شما با استفاده از امواج رادیویی به هدفون بی سیم شما ارسال می شود.
این امواج با استفاده از رادیوهای بلوتوث پرانرژی تولید می شوند و با تغییر فرکانس امواج ارسالی، یک و صفر به دستگاه بی سیم منتقل می شود. با این حال، بلوتوث کلاسیک پهنای باند محدودی دارد و صدای با کیفیت بالا نمی‌تواند روی آن ارسال شود. اینجاست که کدک ها وارد تصویر می شوند.
اکثر فایل‌های صوتی که از طریق بلوتوث پخش می‌کنید از کدک‌هایی مانند SBC، AAC، Aptx، LDAC و LHDC استفاده می‌کنند. هدف اصلی این کدک ها فشرده سازی فایل های صوتی است که امکان انتقال آنها از طریق بلوتوث را فراهم می کند. این فایل های فشرده سپس به گیرنده ارسال می شوند، از حالت فشرده خارج می شوند و پخش می شوند.
کدک های صوتی چگونه کار می کنند
هنگامی که صدا فشرده نشده باشد، فضای ذخیره سازی زیادی را اشغال می کند. برای در نظر گرفتن همه چیز، یک فایل صوتی فشرده نشده دارای نرخ بیت 1.4 مگابیت بر ثانیه است. این بدان معنی است که برای پخش یک ثانیه از صدای فشرده نشده. گوشی هوشمند شما باید 1.4×10^6 بیت اطلاعات را با استفاده از بلوتوث به هدفون شما ارسال کند.
اگر به پهنای باند بلوتوث کلاسیک نگاه کنید، متوجه خواهید شد که می تواند داده ها را با نرخ بیت 3 مگابیت بر ثانیه ارسال کند. بنابراین ممکن است به این نتیجه برسید که کدک ها مورد نیاز نیستند – اما یک نکته وجود دارد. 3 مگابیت بر ثانیه حداکثر تئوری است.
در بهترین شرایط دنیای واقعی، حداکثر نرخ بیت برای یک کانال کلاسیک بلوتوث حدود 900 کیلوبیت بر ثانیه است. این نرخ‌ها تنها زمانی به دست می‌آیند که شرایط خاصی برآورده شود و دستگاه‌های درگیر از کدک‌های بلوتوث با وضوح بالا استفاده می‌کنند. در بیشتر موارد، انتقال بلوتوث نرخ بیت تنها 320 کیلوبایت بر ثانیه را ارائه می دهد. با توجه به این محدودیت پهنای باند، کدک ها برای فشرده سازی اندازه فایل صوتی ارسال شده به هدفون مورد نیاز هستند.
هم فرستنده و هم گیرنده باید از کدک های یکسانی برای انتقال صدا استفاده کنند. اگر هر یک از دستگاه‌ها از کدک خاصی پشتیبانی نکند، هنگام استفاده از بلوتوث کلاسیک، انتقال به کدک پیش‌فرض، SBC تغییر می‌کند. برای دستگاه هایی که از صدای BLE استفاده می کنند، کدک پیش فرض LC3 است.
LC3 چیست؟
انتقال صدا از طریق BLE غیرممکن بود، زیرا کدک‌های کلاسیک بلوتوث نمی‌توانند صدایی با کیفیت بالا را با این نرخ بیت پایین ارائه دهند. گروه علاقه ویژه بلوتوث کدک LC3 را برای حل این مشکل توسعه داده است. ارائه صدای با کیفیت بهتر با نرخ بیت پایین تر، انتقال صدا با کیفیت بالا را از طریق BLE فعال می کند.
از نظر اعداد، کدک LC3 می تواند همان کیفیت صدای SBC را با نصف بیت ریت ارائه دهد. به دلیل این فشرده‌سازی بیشتر، کدک LC3 تأخیر و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و به هدفون‌های بی‌سیم اجازه می‌دهد عمر باتری بهتری را در تأخیر کمتر ارائه دهند. این تأخیر کمتر تجربه کاربر را برای برنامه‌های بلادرنگ مانند بازی بهبود می‌بخشد و کدک را قادر می‌سازد تا برای برنامه‌های تماس بدون هندز استفاده شود.
قبل از LC3، دو کدک مختلف، یعنی Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) و Hands-Free Profile (HFP) در هدفون ها استفاده می شد. در حالی که A2DP برای کیفیت بالا طراحی شده بود، HFP برای انتقال داده های صوتی از طریق بلوتوث استفاده شد.
به دلیل نیازهای کم تاخیر در برنامه های تماس هندزفری، نمایه هندزفری کیفیت صوتی ضعیفی دارد. اما با پیشرفت در ارتباطات راه دور، مانند VoIP، ما اکنون کیفیت بالایی را حتی از طریق تماس های تلفنی بی سیم دریافت می کنیم. با این حال، محدودیت‌های HFP به این معنی است که اگر از هدست بلوتوث برای تماس بدون هندز استفاده کنیم، کیفیت صدا کاهش می‌یابد.
اینجاست که LC3 وارد تصویر می‌شود، زیرا می‌تواند صدای باکیفیت را از میکروفون هدفون به تلفن و بالعکس با تأخیر کم منتقل کند.
SBC در مقابل LC3؟ کدامیک بهتر است؟
هنگام مقایسه کدک ها، پارامتر اصلی که باید در نظر گرفته شود، میزان بیت آنها است. کدک با نرخ بیت بالاتر کیفیت بهتری را ارائه می دهد زیرا اطلاعات صوتی بیشتری را منتقل می کند و دستگاه ها را قادر می سازد صدای ضبط شده را بهتر بازسازی کنند.
نرخ بیت کدک به فرکانس نمونه برداری و عمق بیت بستگی دارد. فرکانس نمونه برداری نرخی است که در آن نمونه هایی از سیگنال صوتی برای فشرده سازی برداشت می شوند. برعکس، عمق بیت، تعداد بیت های مورد نیاز برای تعیین دامنه سیگنال در هر نمونه را مشخص می کند.
نرخ بیت یک کدک را می توان با ضرب نرخ نمونه برداری و عمق بیت تعریف کرد. علاوه بر این پارامترها، تعداد کانال های یک سیگنال صوتی باید در هنگام تعیین میزان بیت آن در نظر گرفته شود. برای صدای مونو تعداد کانال ها یک و برای صدای استریو دو کانال است.
بنابراین، می‌توانیم از این فرمول برای یافتن میزان بیت یک کدک استفاده کنیم:
نرخ بیت = سرعت نمونه برداری x عمق بیت x تعداد کانال
با توجه به این اطلاعات، بیایید این دو کدک را با هم مقایسه کنیم و میزان بیت آنها را ببینیم.
کدک
نرخ نمونهبرداری
عمق بیت
میزان بیت
تاخیر
SBC
16 / 32 / 44.1 / 48 کیلوهرتز
16 بیت
256 – 768 کیلوبیت بر ثانیه
150 – 250 میلی‌ثانیه
L3C
8 / 16 / 24 / 32 / 44.1 / 48 کیلوهرتز
16/24/32 بیت
128 – 1536 kbps
100 میلی‌ثانیه
وقتی به اعداد نگاه می کنیم، مشخص می شود که کدک LC3 به دلیل نرخ بیت بالاتر، کیفیت صدای بهتری را در مقایسه با SBC ارائه می دهد. علاوه بر این، LC3 می تواند دو برابر کیفیت صدا را در همان میزان بیت در مقایسه با SBC ارائه دهد. این به این دلیل است که از الگوریتم‌های فشرده‌سازی بهتر و پنهان‌سازی از دست دادن بسته‌ها استفاده می‌کند، بنابراین تجربه صوتی بسیار بهتری را ارائه می‌دهد.
علاوه بر کیفیت بالا، LC3 تاخیر کمتری را در مقایسه با SBC ارائه می‌کند و تجربه کاربری بهتری را برای برنامه‌های بلادرنگ ارائه می‌دهد.
نمونه برداری و عمق بیت استفاده شده توسط یک جفت هدفون بی سیم توسط سازندگان پیکربندی شده است. از آنجایی که می‌توان آنها را به گونه‌ای پیکربندی کرد که با نرخ بیت پایین‌تر برای بهبود عمر باتری و کاهش خطاهای انتقال کار کنند، ممکن است قابلیت کدک با کیفیت واقعی ارائه شده توسط هدفون متفاوت باشد.
آیا LC3 می‌خواهد صدای بلوتوث را برای همیشه تغییر دهد؟
کدک LC3 در قلب صدای BLE قرار دارد که مهم‌ترین ویرایش در مشخصات بلوتوث در بیش از یک دهه گذشته است. کدک نه تنها بر ارائه صدای با کیفیت بالا تمرکز می کند، بلکه این کار را در حالی انجام می دهد که تأخیر و مصرف انرژی کمتری را ارائه می دهد.
با توجه به این تغییرات، محصولات بلوتوث مجهز به LC3 کیفیت تماس و صدای بهتری را در عین استفاده از توان کمتر به کاربران ارائه می‌دهند. با توجه به مصرف انرژی کمتر، هدفون های بی سیم عمر باتری بهتری خواهند داشت و توسعه دهندگان می توانند از این انرژی برای ارائه ویژگی های محاسباتی بهتری مانند اکولایزر و حذف فعال نویز استفاده کنند.