Philips BT6000R12 8.jpg
В век современных технологий никого уже не удивишь беспроводными девайсами: мы активно используем Wi-Fi на телефонах и ноутбуках, к компьютерам подключаем беспроводные мыши и клавиатуры, а музыку слушаем через Bluetooth-наушники. И вот тут случается загвоздка — а как выбрать самые лучшие наушники конкретно для ваших девайсов, ведь протоколов передачи звука по BT достаточно много, и далеко не все из них поддерживаются и наушниками, и самим устройством? 

История и характеристики стандарта Bluetooth

Но начнем мы, как обычно, в истории создания BT. А создавать его начали, что примечательно, за несколько лет до USB — еще в 1994 году над этим стандартом стала работать компания Ericsson, достаточно известный в то время производитель телекоммуникационного оборудования. Сам стандарт разрабатывался как беспроводная альтернатива проводному подключению по RS-232 (более известному как последовательный порт). Сами спецификации были готовы уже к 1998 году — тогда же была создана группа Bluetooth SIG, куда вместе с Ericsson вошли IBM, Intel, Nokia и Toshiba. В 2002 году Bluetooth стал частью стандарта IEEE 802.15.1 (Wi-Fi, напомню, входит в стандарт IEEE 802.11). На данный момент в группу Bluetooth SIG входит более 18000 компаний, что делает Bluetooth одним из немногих основных стандартов по передаче данных на небольшие расстояния.

Как же работает Bluetooth? Он, как и Wi-Fi и множество других систем, работает в ISM-диапазоне — от 2.4 до 2.4835 ГГц. Разумеется, использование одного диапазона приводит к интерференции (наложению) сигналов — а это, в свою очередь, негативно сказывается на стабильности и скорости работы. С учетом того, что звук нужно передавать всегда в одном качестве без задержек, разработчики стандарта пошли на хитрость. Пожалуй, самой главной проблемой для BT является именно Wi-Fi — таких сетей в диапазоне 2.4 ГГц в каждом доме множество, а всего в этом диапазоне может быть 13 каналов шириной в 22 МГц:
ccf7c3cd9495d0cab6e3de46174071fc.png
Тут подход прост: и передатчик, и приемник все время использует один достаточно широкий канал. Да, он может перекрываться с другими каналами, что негативно скажется на скорости, но не на стабильности — и это всех устраивает. Bluetooth же использует другой подход: в ISM-диапазоне у него аж 79 каналов (в некоторых странах 23 — но Россия к ним не относится) шириной всего в 1 МГц, а приемник и передатчик с частотой в 1600 раз в секунду меняют канал по заданному алгоритму:
d859d5f2c04c4254906df2224b7fc850.jpg
Это сделано специально для того, чтобы сильно уменьшить вероятность наложения сигналов в таком небольшом диапазоне частот. Но интерференцию это не отменяет — небольшие каналы BT вполне могут попасть в большие каналы Wi-Fi, и это приведет к потере скорости, что для качественной передачи звука недопустимо. Поэтому BT использует технологию AFH (Adaptive Frequency Hopping). Ее принцип заключается в том, что при смене каналов Bluetooth игнорируются те каналы, которые попадают в большой канал Wi-Fi:
3e30e721209cb7e432084d37bdd7828f.jpg
Так что если вы пользуетесь Bluetooth в одном месте, то в теории никаких проблем с передачей звука нет — из 79 каналов будут выбраны свободные, что обеспечит достаточную скорость. Если вы перемещаетесь, то тут могут возникнуть проблемы — но, с другой стороны, часто вы видели на улице сети Wi-Fi? Так что технологию передачи звука по BT можно считать вполне помехоустойчивой, и осталось разобраться только со стандартами передачи звука по нему.

Bluetooth-профили для передачи звука

Самый первый профиль появился вместе со стандартом Bluetooth 1.2 больше 15 лет назад — уже тогда разработчикам стандарта пришло в голову, что беспроводной звук — это здорово. Увы, сам стандарт, называемый HSP — Headset Profile — для прослушивания музыки подходил слабо: передача звука шла в моно-формате с битрейтом до 64 кб/с. Этого более чем хватало для работы гарнитур — для них этот профиль, в общем-то, и был создан — но музыка, переданная в таком формате, звучала гораздо хуже самого криво пожатого 128 кб/с mp3, воспроизводимого через динамик тогдашних телефонов.

Следующий профиль назывался HFP (Hands-Free Profile), и, как понятно по названию, он опять же предназначался для гарнитур — все тот же монозвук с низким качеством. Из улучшений — более продвинутая работа: к примеру, при звонке можно было передавать звук с телефона на колонки машины, и использовать для ответа микрофон в машине. Но нас интересует именно передача музыки, и для нее этот профиль по понятным причинам категорически не подходит.

Первым профилем, предназначенным именно для передачи стереозвука, стал A2DP — Advanced Audio Distribution Profile. Именно в нем появилась функция опроса подключаемых к устройству наушников, дабы найти общий для них кодек, и, что самое главное — именно в этом профиле появилась возможность управлять сжатием аудио: увы, избежать сжатия нельзя из-за невысокой пропускной способности Bluetooth, но вот само сжатие сильно зависит от используемых кодеков и версии BT, так что итоговое качество звука может сильно варьироваться. 

Кодек SBC — жмет хуже MP3, но в стерео

Если сказано, что ваши беспроводные колонки или наушники поддерживают A2DP и ни слова больше — то, скорее всего, будет использоваться для сжатия именно кодек SBC (Subband Coding). Сам принцип кодирования схож с MP3, однако тут упор идет не на минимизацию звуковых потерь, а на упрощение вычислений, дабы даже на слабых мобильных процессорах сжатие происходило очень быстро. Поэтому, к примеру, полностью отрезаются частоты выше 14 кГц. Поэтому, хоть SBC и допускает битрейт до 345 кб/с, MP3 в 320 кб/с будет звучать существенно лучше — достаточно просто посмотреть на спектры:
Breathe_SPECTROGRAM.png
Как видно, лучше всего звук передает AptX (о нем ниже), далее идет MP3, ну и SBC на последнем месте.

AAC —  единственный хороший кодек для iPhone

SBC — это стандартный кодек A2DP-профиля, и, разумеется, он далеко не единственный — есть и более продвинутые средства сжатия звука. И самый популярный среди них — кодек AAC (Advanced Audio Coding). Он же, к слову, самый лучший, если вы хотите использовать беспроводные наушники с iPhone, так что если у вас именно он — ищите наушники с его поддержкой (а таковых достаточно много). Да и вообще формат AAC используется больше всего именно в Apple — к примеру, все песни в iTunes или Apple Music используют именно его.

Изначально AAC разрабатывался как преемник MP3 — он дает лучшее качество звука при том же битрейте за счет нескольких оптимизаций: к примеру, удаляются не воспринимаемые человеком частоты, удаляется избыточность в кодированном сигнале, используется более широкое окно в 2048 точек (что такое окна можно почитать здесь) и так далее. Так что в итоге такой кодек работает существенно лучше SBC и вполне подходит для повседневного прослушивания музыки по Bluetooth — главное, чтобы его поддерживали как наушники, так и само устройство — иначе будет использоваться стандартный кодек SBC с печальными последствиями для звука.

aptX — оптимальный выбор для любителей хорошего звука

Снимок.PNG
Это — один из немногих кодеков, который может передавать по BT звук в MP3 и AAC без дополнительной обработки — а, значит, и без влияния на качество звука. Двухканальный звук тут передается с битрейтом до 352 кб/с, и, разумеется, никакие частоты не обрезаются: используется частотный диапазон от 10 Гц до 22 кГц, чего более чем хватает для человеческого уха. 

В 2009 году появилась более продвинутая версия aptX HD, она позволяет передавать звук с битрейтом до 576 кб/с — а этого уже хватает для воспроизведения некоторых Hi-Res-аудио, чем явно будут довольны меломаны.

Однако, увы, у aptX есть одна достаточно серьезная проблема: так как эта технология принадлежит Qualcomm, то и работает она только на устройствах с их Bluetooth-чипами, и именно поэтому поддержки aptX нет и не может быть на iPhone, где за Wi-Fi и BT отвечает чип от Broadcom. Ну и как в случае с AAC — поддерживать aptX должны как само устройство, так и наушники — в противном случае произойдет откат до AAC или SBC.

LDAC — единственный выбор для меломанов

Меломаны, конечно же, скажут — 576 кб/с у aptX HD это здорово, но есть музыка во flac с битрейтом и вдвое выше. И тут на помощь приходит Sony с собственным кодеком, который обеспечивает передачу звука с битрейтом аж в 990 кб/с с частотой дискретизации в 96 кГц — что, в общем-то, обеспечивает более качественное воспроизведение аудио, чем с CD-дисков. И если раньше этот кодек использовался сугубо в устройствах от Sony, то начиная с Android 8.0 он включен в проект AOSP, так что если под ваш смартфон есть прошивка на нем, и у вас есть наушники с поддержкой LDAC, то вы можете насладиться действительно Hi-Res-аудио по Bluetooth.

Итоги

А в итоге мы видим, что звук по Bluetooth развился настолько, что удовлетворит любым пожеланиям: для нетребовательных слушателей с простыми наушниками и музыкой в MP3 с битрейтом в 128 кб/с есть SBC. Для тех, кто привык слушать музыку из iTunes или же MP3 в 320 кб/с, есть AAC и aptX. Ну а для меломанов с музыкой в flac есть aptX HD и LDAC. Однако не забывайте — оба устройства должны поддерживать нужный вам кодек — иначе вы будете слушать flac с кодеком SBC, что явно вам не понравится.