Audio über Bluetooth: So detailliert wie möglich über Profile, Codecs und Geräte
Drahtlose Technologien
Aufgrund der massiven Einführung von Smartphones ohne 3,5-mm-Audiobuchse sind drahtlose Bluetooth-Kopfhörer für viele die Hauptmethode, um Musik zu hören und im Kopfhörermodus zu kommunizieren.
Hersteller von drahtlosen Geräten schreiben nicht immer detaillierte Produktspezifikationen, und Artikel über Bluetooth-Audio im Internet sind widersprüchlich, an einigen Stellen falsch, zählen nicht alle Funktionen und kopieren häufig dieselben Informationen, die nicht der Realität entsprechen.
Lassen Sie uns versuchen, das Protokoll, die Funktionen der Bluetooth-Betriebssystemstapel, Kopfhörer und Lautsprecher, Bluetooth-Codecs für Musik und Sprache zu verstehen, herauszufinden, welche Auswirkungen die Qualität und Latenz des übertragenen Klangs haben, und zu erfahren, wie Informationen zu unterstützten Codecs und anderen Funktionen gesammelt und decodiert werden. Vom Gerät.
Bluetooth-Musik
Die Funktionskomponente von Bluetooth wird durch Profile definiert: spezifische Funktionsspezifikationen. Das Bluetooth-Musik-Streaming erfolgt über das hochwertige Einweg-Audio-Streaming-Profil A2DP. Der A2DP-Standard wurde 2003 verabschiedet und hat sich seitdem nicht dramatisch geändert.
Innerhalb des Profils sind 1 obligatorischer SBC-Codec mit geringer Rechenkomplexität, der speziell für Bluetooth erstellt wurde, und 3 zusätzliche standardisiert. Es ist auch erlaubt, undokumentierte Codecs Ihrer eigenen Implementierung zu verwenden.
Warum brauchen Sie überhaupt Codecs, fragen Sie sich, wenn Bluetooth über EDR verfügt, das Datenübertragungsraten von 2 und 3 Mbit / s ermöglicht, und 1,4 Mbit / s für unkomprimiertes 2-Kanal-16-Bit-PCM ausreichen?
Bluetooth-Datenübertragung
In Bluetooth gibt es zwei Arten der Datenübertragung: Asynchronous Connection Less (ACL) für die asynchrone Übertragung ohne Verbindungsaufbau und Synchronous Connection Oriented (SCO) für die synchrone Übertragung mit vorheriger Zustimmung der Verbindung.
Die Übertragung erfolgt unter Verwendung eines Zeitteilungsschemas und der Auswahl des Übertragungskanals für jedes Paket separat (Frequenzsprung / Zeitteilungs-Duplex, FH / TDD), wobei die Zeit in Schlitze unterteilt wird von 625 Mikrosekunden als Slots bezeichnet. Eines der Geräte sendet in geraden Steckplatznummern, das andere in ungeraden Steckplätzen. Das übertragene Paket kann je nach Datengröße und konfigurierter Übertragungsart 1, 3 oder 5 Steckplätze belegen. In diesem Fall erfolgt die Übertragung durch ein Gerät in geraden und ungeraden Steckplätzen bis zum Ende der Übertragung. In nur einer Sekunde können Sie bis zu 1600 Pakete empfangen und senden, wenn jedes von ihnen 1 Steckplatz belegt und beide Geräte etwas senden und empfangen, ohne anzuhalten.
2 und 3 Mbit / s für EDR, die in den Anzeigen und auf der Bluetooth-Website zu finden sind, sind die maximale Kanalübertragungsrate aller Daten insgesamt (einschließlich technischer Header für alle Protokolle, in denen sie enthalten sein müssen Kapselung der Daten) in zwei Richtungen gleichzeitig. Die tatsächlichen Datenübertragungsraten variieren stark.
Zum Übertragen von Musik wird eine asynchrone Methode verwendet, fast immer mit Hilfe von Paketen vom Typ 2-DH5 und 3-DH5, die im EDR-Modus die maximale Datenmenge von 2 Mbit / s bzw. 3 Mbit / s übertragen und 5 belegen Zeitteilung Slots.
Schematische Darstellung einer Übertragung mit 5 Steckplätzen für ein Gerät und 1 Steckplatz für ein anderes (DH5 / DH1):
5 слотов на передачу, каждый из которых передаётся 625 микросекунд, и один слот на приём, тоже 625 миукно. В сумме – 3,75 миллисекунды.
Aufgrund des Prinzips der zeitlichen Aufteilung der Luft müssen wir nach der Übertragung eines Pakets ein Zeitintervall von 625 Mikrosekunden abwarten, wenn das zweite Gerät nichts oder ein kleines Paket sendet, und eine längere Zeit, wenn das zweite Gerät dies ist Senden in großen Paketen. Wenn mehr als ein Gerät an das Telefon angeschlossen ist (z. B. Kopfhörer, Uhren und ein Fitnessarmband), wird die Übertragungszeit von allen geteilt.