Co to są kodeki Bluetooth aptX i aptX HD (jaka jest różnica)

AptX to rodzina zastrzeżonych algorytmów kompresji (kodeków audio), które w latach 2019-2020 coraz częściej używamy do słuchania muzyki za pomocą słuchawek bezprzewodowych. Z grubsza mówiąc, jest to funkcja, która pozwala poprawić dźwięk bezprzewodowych słuchawek Bluetooth. Temat aptX jest ważny i interesujący, szczególnie w bezprzewodowym 2020 roku 🙂 .

Jeśli Twoim wyborem były bezprzewodowe słuchawki Bluetooth, zdecydowanie powinieneś zrozumieć temat kodeków aptX, zrozumieć, jak ważne jest to i czy wybrać słuchawki z technologią aptX (HD).

Treść
  1. Funkcje kompresji kodeków i popularne modele z aptX i aptx HD;
  2. Zakres częstotliwości aptX, aptX HD;
  3. Poziom hałasu w tle aptX, aptX HD;
  4. Podsumowanie.

Algorytm kompresji stosowany w koderze aptX został opracowany w latach 80. ubiegłego wieku. Teraz prawa do tego kodeka należą do znanej firmy Qualcomm. Twierdzą, że aptX zapewnia jakość porównywalną z CD, a aptX HD wcale nie odróżnia się od 24-bitowego dźwięku Hi-Res. Ale sprawdziliśmy te stwierdzenia poniżej.

Aby przesyłać dane za pomocą dowolnej opcji aptX, należy ją obsługiwać zarówno w źródle (smartfon), jak iw odbiorniku (słuchawki). Jeśli nowe słuchawki obsługują aptX HD, a stary telefon ma maksimum SBC, nie odczujesz zalet kodeka „wysokiej rozdzielczości”, ponieważ połączenie będzie realizowane przez SBC.

Maksymalna przepływność kodeków bluetooth

Oba kodeki, aptX i aptX HD, pomimo wszystkich uwag producenta, są kodekami kompresji stratnej. To jedno, „dźwięk jest nie do odróżnienia od Hi-Res”, inna rzecz jest taka, że ​​w rzeczywistości dźwięk jest skompresowany ze stratami, dlatego też nie mówi się o CD, a zwłaszcza o prawdziwej jakości Hi-Res.

Jak wiadomo, połączenie Bluetooth nie może transmitować dźwięku bez strat - szerokość strumienia jest niewystarczająca. Dlatego stworzono kilka kodeków do kompresji o różnej jakości końcowego dźwięku: SBC, AAC, aptX, aptX Low Latency, aptX HD, LLDAC i nowy aptX Adaptive.


1. Funkcje kompresji kodeków i popularne modele słuchawek z aptX i aptx HD

Kodeki podczas kompresji dzielą oryginalny sygnał na kilka pasm częstotliwości i odrzucają „dodatkowe” częstotliwości, co zmniejsza zakres. Teoretycznie częstotliwości powinny być „odcięte” tam, gdzie nie ma dźwięku (bardzo wysokie i bardzo niskie), ale nie zawsze tak jest.

Ponadto kompresja powoduje zniekształcenie spowodowane szumem tła.. Proces kwantyzacji (kompresji) polega zawsze, w takim czy innym stopniu, na uproszczeniu, wyrównaniu sygnału, aw przypadku kodeków danych ze stratami. Dlatego po nim pojawia się dodatkowy „szum kwantyzacji”, zwiększający poziom szumu tła.

W rzeczywistości kompresja nie wytwarza „szumu”, a raczej zniekształcenia, które często słyszymy. Ale termin ten już dawno został ustalony. 😉

Poziom szumu tła określa, kiedy użyteczny sygnał staje się nie do odróżnienia od „szumu” algorytmu kompresji kodeka, w tym przypadku. Im niższy ten poziom, tym szerszy zakres dynamiczny końcowego sygnału, tym bardziej ciche dźwięki możemy rozróżnić.

Popularne modele słuchawek obsługujące kodek aptX
  • Marshall Major III Bluetooth (171 USD) - napowietrzne słuchawki bezprzewodowe;
  • Sennheiser HD 4.50 BTNC (175 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe;
  • Harman / Kardon Soho Wireless (124 USD) - bezprzewodowe słuchawki nauszne;
  • Sennheiser Momentum Over-Ear Wireless (M2 AEBT) (290 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe;
  • Marshall Monitor Bluetooth (166 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe;
  • Harman / Kardon BT (330 USD) - napowietrzne słuchawki bezprzewodowe;
  • MEE audio X7 Plus (104 USD) - douszne słuchawki bezprzewodowe;
  • Sennheiser Urbanite XL Wireless (311 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe;
  • Bowers & Wilkins P5 Wireless (290 USD) - bezprzewodowe słuchawki nauszne;
  • HUAWEI AM60 (57 USD) - próżniowe słuchawki bezprzewodowe;
  • MEE Audio Air-Fi Matrix3 AF68 (132 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe.
Popularne modele słuchawek obsługujące kodek aptX HD
  • Beyerdynamic Aventho Wireless (560 USD) - napowietrzne słuchawki bezprzewodowe;
  • Sony WI-1000X (264 USD) - wewnątrz-kanałowe słuchawki próżniowe;
  • Audio-Technica ATH-DSR7BT (311 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe;
  • Sony WH-1000XM3 (465 USD) - Bezprzewodowe pełnowymiarowe słuchawki z aktywną redukcją szumów;
  • Pioneer SE-MS7BT (192 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe;
  • Bowers & Wilkins PX (420 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe z aktywną redukcją szumów;
  • Beyerdynamic Amiron Wireless (932 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe;
  • Sony WH-CH700N (202 USD) - pełnowymiarowe słuchawki bezprzewodowe;
  • Sony WHH900N h.ear on 2 Wireless NC (261 USD) - pełnowymiarowe aktywne słuchawki bezprzewodowe z redukcją szumów.
Ceny popularnych słuchawek z obsługą kodeków aptX:
Ceny popularnych słuchawek z kodekiem aptX HD:

1. Zakres częstotliwości aptX, aptX HD

Na początek warto zrozumieć, czy kodeki aptX i aptX HD transmitują cały zakres częstotliwości, który jest słyszalny dla osoby. Dla porównania i punktu wyjścia przyjrzyjmy się również wynikom kodeka SBC, który jest wszędzie.

Zakres częstotliwości SBC, aptX, aptX HD

Idealny kodek pokazałby płaską linię w zakresie od 0 Hz do 24 kHz dla pliku o częstotliwości próbkowania 48 kHz. Ale dla nas ważne jest, aby uwzględniono co najmniej częstotliwości od 20 Hz do 20 kHz. Jak widać na wykresie, wszystkie kodeki mają „pułap” około 19 kHz. Zasadniczo to wystarczy, ponieważ rzadko kiedy ktoś w wieku powyżej 15 lat słyszy coś powyżej 18 kHz.

W celu jednoznacznego odtworzenia oryginalnego sygnału audio częstotliwość próbkowania powinna być ponad 2 razy wyższa od częstotliwości widma. Otrzymujemy więc znaną 44,1 kHz i wspomnianą 48 kHz. Wartości te są ponad 2 razy większe niż maksymalny użyteczny sygnał w widmie: 20 kHz.

SBC w tej „sekcji” jest gorszy od aptX i aptX HD tylko pod tym względem, że ma więcej zniekształceń na górnej krawędzi widma. Wszystkie kodeki radzą sobie z „dostarczaniem” wszystkich (lub prawie wszystkich) słyszalnych przez większość częstotliwości „w uszach” użytkownika.


2. Poziom hałasu w tle aptX, aptX HD

Poziom hałasu w tle w kodekach aptX, aptX HD pozwoli dokładniej zrozumieć, czy spełniają one wysokie parametry jakościowe zadeklarowane przez producenta. 16-bitowy sygnał (nagrany bezstratnie) daje poziom od -96 dB do -112 dB (jeśli biały szum został „zmieszany” z sygnałem przed kwantyzacją w celu zmniejszenia zniekształceń), 24-bitowa jakość zakłada próg -144 dB.

Jednak istnieje już ograniczenie sprzętu używanego do kwantyzacji: około -124 dB. Większość entuzjastów słuchawek rozpozna co najmniej -90dB zniekształceń.

Marshall Major III Bluetooth z obsługą aptX

Czerwona kropkowana linia wskazuje teoretyczne granice jakości CD (16-bitowy sygnał opisany powyżej), czerwona strefa - minimum 24-bit. Piki to dźwięki testowe. Powinieneś skupić się na górnej granicy niebieskiej strefy - jest to poziom hałasu w tle.

Ponadto ważne jest, aby harmonogram był „napięty”. Im dalej są od siebie szczyty, tym większe zniekształcenie. Oddzielne, silnie wyróżnione piki również wskazują na zniekształcenie, a głośniejszy sygnał zagłusza ciszej w jego zakresie.

Poziom szumu tła AptX
Hałas tła AptX HD

Jak widać na wykresach, aptX i aptX HD są dość podobne, różnica polega tylko na minimalnym poziomie, co jest lepsze, naprawdę w wersji HD. Od 20 Hz do 5 kHz aptX ma około -90 dB, a aptX HD -120 dB. Poziom hałasu jest nieco wyższy w zakresie od 4 kHz do 8 kHz, a nawet wyższy w górnych granicach: -74 dB dla aptX i -80 dla aptX HD.

Różnica w poziomie hałasu w całym zakresie wynika z faktu, że nasz słuch gorzej rozróżnia hałas przy wysokich częstotliwościach. W związku z tym kodeki używają mniej informacji do kwantyzacji, co daje nieco niższą rozdzielczość i więcej szumów. Zwykle nie można go odróżnić od ucha, a zasoby są oszczędzane.

Sennheiser HD 4.50 BTNC z aptX

Podczas tworzenia muzyki w wysokiej rozdzielczości korzysta również z tej funkcji ludzkiego słuchu. Tam, podczas kwantyzacji i kompensacji hałasu, wszystkie błędy są wyciskane do ultradźwiękowego, niesłyszalnego dla nas regionu. Nie słyszymy, ale jest w pliku. W końcu plik 24-bitowy \ 192 kHz teoretycznie zawiera częstotliwości do 96 kHz i poziom hałasu -144 dB.

2.1 Porównanie wyników aptX i aptX HD

W porównaniu do aptX, jego wersja HD dodaje 2 bity informacji w całym zakresie częstotliwości, co daje około -12 dB przewagi w hałasie w tle. Odpowiednio, po skompresowaniu za pomocą aptX HD, za hałasem w tle, mniej cichych dźwięków zostanie utraconych niż aptX.

Jeśli przypomnimy sobie parametry jakości CD i Hi-Res, zaczynając od powyższych wykresów, możemy powiedzieć, że aptX naprawdę daje wynik zbliżony do 16-bitowego dźwięku. Zwłaszcza gdy weźmie się pod uwagę średni poziom słuchu i głośności. Oczywiście nie jest to jakość CD, ale podobna, jak twierdzi Qualcomm.

Słuchawki Sony WH-1000XM3 ANC z obsługą aptx HD

Z drugiej strony, aptX HD nie zbliżył się nawet do poziomu szumu tła 24-bitowego dźwięku (chociaż go obsługuje), szczególnie w zakresie wysokich częstotliwości. W związku z tym występują zniekształcenia, a wyniku kompresji przez ten kodek nie można nazwać „nieodróżnialnym od jakości Hi-Res”, tutaj producent „posunął się za daleko”. 😎

Ale podczas słuchania 16-bitowego dźwięku przez aptX HD jakość będzie lepsza niż przez aptX. Oznacza to, że jeśli masz możliwość słuchania muzyki przez aptX HD - nie wahaj się, nawet jeśli są to 16-bitowe utwory.

2.2 Porównanie z SBC

Jako ogólne porównanie bierzemy poziom szumu tła podczas przesyłania sygnału przez kodek SBC. Wykorzystuje więcej pasm, na które podczas kodowania dzieli się zakres częstotliwości: od 4 do 8, w zależności od wersji. Jednocześnie aptX używa tylko 4. W związku z tym ostateczny obraz SBC ściśle odpowiada cechom ludzkiego słuchu..

Poziom hałasu tła SBC

Jednak wykres pokazuje daleko idące szczyty, nie jest on szczególnie „gęsty” przy niskich częstotliwościach. Wszystko to mówi o różnych zniekształceniach. Ponadto istnieje wiele wersji SBC, a ich jakość jest inna. Mimo to ten kodek został zaprojektowany przede wszystkim do transmisji głosu. AptX jest lepszy do muzyki.


3. Podsumowanie

Zgodnie z wynikami możemy stwierdzić, że teoretycznie jakość dźwięku zbliżona do CD, poprzez aptX i aptX HD jest przesyłana dobrze. Oczywiście szybkość transmisji jest niższa i występują straty z kompresji, ale poziom już nie jest zły. Jednak prawdziwy Hi-Res Bluetooth nie jest jeszcze wdrożony.

Jeśli twój sprzęt obsługuje te kodeki, użyj ich, są tego warte.. Szczególnie interesujący jest aptX HD, który daje większy zakres dynamiki, a usłyszysz cichsze dźwięki, których wcześniej nie słyszałeś.