Bluetooth-Probleme


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Bluetooth-Probleme

Bluetooth

Wie die Ablehnung von 3,5-mm-Buchsen eine vollständige Katastrophe mit drahtlosem Sound verursachte

Bluetooth

2016 überraschte Apple die Welt erneut mit der Veröffentlichung des iPhone 7 ohne unsere übliche 3,5-mm-Audiobuchse. Das Unternehmen erklärte dann seinen Schritt damit, dass es die Schaffung eines normalen Wasserschutzes störte. Ob es wahr ist oder nicht, Sie können lange streiten, aber mit diesem Schritt hat Apple die Entwicklung von drahtlosen Kopfhörern vorangetrieben, aktiv daran teilgenommen und verschiedene AirPods auf den Markt gebracht.

Daher scheint das Fehlen einer 3,5-mm-Buchse an einem Smartphone derzeit nicht mehr ungewöhnlich zu sein, ebenso wie die Dominanz verschiedener drahtloser Kopfhörer aller Formen und Größen auf dem Markt. Sie können beide Modelle für bedingte tausend Rubel kaufen, wie Xiaomi AirDots mit minimalen Funktionen und mittelmäßiger Verarbeitung, und das Flaggschiff Sony WH-1000XM4 zum Preis einiger der besten Smartphones, die über eine hervorragende Geräuschkontrolle und viele Konfigurationen verfügen.

Beim Übergang zum Bluetooth-Sound ist jedoch ein neues Problem aufgetreten: Wenn Sie drahtlose Kopfhörer an ein beliebiges Gerät anschließen, können Sie nur sicher wissen, wie der Sound sein wird. Aber seine Qualität und Latenz können fraglich sein, und um dies zu beheben, müssen Sie in die Hölle der Bluetooth-Codecs eintauchen, die ich seit ein paar Jahren alleine überkoche. Gern geschehen.

SBC ist ein guter Standard-Codec, den Treiber übertönt haben

Wenn Sie einen Datenübertragungsstandard erstellen, in unserem Fall Sound, müssen Sie ihn natürlich zu einer grundlegenden und zugänglichen Implementierung für alle machen – so sah der SBC Bluetooth-Codec oder SubBand-Codec aus. Es hat minimale Hardwareanforderungen und sogar einfache Telefone können damit arbeiten. Es verfügt über ein grundlegendes psychoakustisches Modell und umfangreiche Anpassungsoptionen. Es ist kostenlos und Open Source und seit über 15 Jahren für alle verfügbar. All dies hätte den Rest der Codecs nur unnötig machen sollen, wenn nicht für eine Sache.

In 99% der Geräte hat dieser Codec eine Bitrate von 328 kbps. Nur zum Vergleich: Standard-16-Bit-CD-Audio mit 44,1 kHz hat eine viermal höhere Bitrate von etwas mehr als 1,4 Mbit / s. Selbst wenn Sie Musik von Streaming-Diensten hören, reicht die Bitrate nicht mehr aus und die Psychoakustik kann beginnen um die oberen Frequenzbereiche über 16-18 kHz auszuschalten, damit die unteren, die jeder hört, mehr Platz bei der “engen” Bitrate bekommen. Infolgedessen kann beim Anhören mehrerer Kompositionen mit einer breiten Bühne (z. B. mit Frauenstimmen) die Klangqualität erheblich sinken, weshalb der SBC-Codec traditionell als ungeeignet für die Übertragung hochwertiger Musik angesehen wird.

Das Hinzufügen von Kraftstoff zum Feuer ist die Tatsache, dass viele Kopfhörerhersteller DSP (Digital Signal Processing) für diesen Codec einfach nicht konfigurieren. Kopfhörer haben einen gleichnamigen Prozessor, der für die Vorbereitung des Tons vor seiner direkten Ausgabe verantwortlich ist, und er kann dazu gebracht werden, viele nützliche Dinge zu tun, zum Beispiel ist es der DSP-Prozessor, der für die Rauschunterdrückung verantwortlich ist. Sie können Codec-Störungen auch beheben, indem Sie mit einem Equalizer arbeiten. Und wenn für mehrere AACs oder AptX die Hersteller der Kopfhörer immer noch ausgehen und den Sound “optimieren”, dann macht selbst Sony nichts mit SBCs in ihrer WH-1000XM-Reihe audiophiler Overhead-Lösungen, geschweige denn mit einfacheren Kopfhörern.


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TOP 5: Bluetooth-Audio-Codecs: aptX + (HD), LDAC, AAC und SBC

TOP 5: Bluetooth-Audio-Codecs: aptX + (HD), LDAC, AAC und SBC

Bluetooth audio codec

Es gibt 5 Haupt-Bluetooth-Audio-Codecs, mit denen Ton über Bluetooth von einer Quelle zu Kopfhörern (oder Lautsprechern) übertragen wird: SBC, AAC, aptX, aptX HD und LDAC. Da drahtlose Verbindungen immer beliebter werden, ist es eine gute Idee zu verstehen, was Bluetooth-Codecs sind und wie sie funktionieren.

Bluetooth Audio Codecs

Bluetooth aptx

Es lohnt sich, 2 Punkte gleichzeitig zu beachten:

– Der Bluetooth-Sound ist in allen Qualitätsparametern immer noch merklich schlechter als der kabelgebundene Sound.
– In dieser Phase kann drahtloser Sound mit hochwertigen Codecs die Anforderungen der meisten Benutzer erfüllen.
Wir werden uns nicht länger auf diese “Axiome” konzentrieren. Im Allgemeinen sind sie klar. Und viele Menschen mit Erfahrung im Zuhören und Vergleichen werden wahrscheinlich nicht mit ihnen streiten.

Wie kann man den Bluetooth-Codec auf einem Android-Handy auswählen, ändern und lernen?

Was ist besser: Musik über Kabel oder Bluetooth hören?

Grundlagen des Bluetooth-Audio-Streamings

Bitrate
Was Bitrate ist, weiß wohl jeder. Dies ist die Anzahl der Bits, die zum Übertragen von Daten pro Sekunde verwendet werden. Je höher es ist, desto besser natürlich. Aber je mehr Ressourcen benötigt werden, insbesondere Stromverbrauch, Speicherplatz usw.

Komprimierung wird seit langem verwendet, um verlustbehaftete und verlustfreie Ressourcen zu optimieren. Bei der verlustfreien Komprimierung werden Algorithmen verwendet, um die Bitrate und die Dateigröße zu reduzieren, ohne das Original zu ändern. Das heißt, Sie können ohne Verlust eine exakte Kopie der unkomprimierten Originaldatei wiederherstellen.

Maximale Bitrate von Bluetooth-Codecs
Maximale Bitrate von Bluetooth-Codecs

Durch verlustfreie Verarbeitung können Sie die Bitrate maximal zweimal reduzieren. Mehr oder weniger. Für eine Datei mit CD-Qualität (1411 kb / s), die ohne Verlust komprimiert wurde, werden beispielsweise Werte von 770-900 kb / s angezeigt. Alles darunter ist verlustbehaftete Komprimierung.

Wenn die Bitrate und / oder Dateigröße weiter reduziert werden muss, wird sie durch Verwerfen der “irrelevanten” Informationsbits komprimiert. Das heißt, der ausgewählte Codec “entscheidet” gemäß seinen Algorithmen, in welchem ​​Frequenzbereich keine Daten vorhanden sind (oder er kann vernachlässigt werden), und verwirft diese. Das unkomprimierte Original kann nicht aus der resultierenden Datei wiederhergestellt werden.
Die Algorithmen für die Codecs sind unterschiedlich: Einige schließen nur hochfrequente Töne aus, andere basieren auf Psychoakustik. Für die meisten ist der Unterschied zwischen einem guten verlustbehafteten Track und seiner verlustfreien Version vernachlässigbar oder nicht vorhanden.
Zusätzlich zum “Verwerfen” bei verlustbehafteter Komprimierung werden “überlappende” Informationsblöcke hinzugefügt. Dieser Teil des Algorithmus zielt darauf ab, das Signal zu glätten und Quantisierungsfehler zu korrigieren.
Abtastrate und Bittiefe
Die Abtastrate zeigt, in wie viele “diskrete” Segmente das analoge Signal für die digitale Aufzeichnung unterteilt ist. Je größer es ist, desto näher ist die “Figur” am Original. Gemessen in Hertz. Dieses Konzept ist untrennbar mit dem Frequenzbereich verbunden.
Eine Person hört Geräusche von 20 Hz bis 20 kHz. Es hat sich gezeigt, dass zum Quantisieren (Digitalisieren) eines verlustfreien Audiosignals die Abtastrate mehr als das Zweifache des Frequenzbereichs des ursprünglichen Audiosignals betragen muss. Folglich ist die 44,1-kHz-CD-Qualität ausreichend: Die Urheber des Formats haben sich auf dieses Gesetz verlassen.
Die Bittiefe bestimmt, wie viele Bits benötigt werden, um jedes der vorhergehenden Segmente zu quantisieren. Je größer desto besser. Es ist logisch, dass das Audioformat (oder der Codec) umso besser angesehen wird, je höher die Bitrate und die Abtastrate sind. 16 Bit 44,1 kHz für CD gegenüber 24 Bit 88,2 (oder mehr) kHz für hochauflösendes Audio.
Abtastrate
Abtastrate

Hintergrundgeräuschpegel
Der Hintergrundrauschpegel bestimmt in diesem Fall, wann das gewünschte Signal nicht mehr vom “Rauschen” des Codec-Komprimierungsalgorithmus zu unterscheiden ist. Je niedriger dieser Pegel, desto breiter der Dynamikbereich des endgültigen Signals, desto leiser sind die Töne, die wir unterscheiden können.

Rauschpegel LDAC (990 kbps) (CD)
Beispiel: LDAC-Rauschpegel 990 kbps

In den Diagrammen ist es korrekter, vom höchsten Gipfel aus zu navigieren. Es kann die niedrigsten Töne übertönen. Es ist nicht nur die Höhe der Peaks wichtig, sondern auch, wie glatt („dicht“) sie sind. Typische Hintergrundgeräuschpegel werden in Grafiken durch eine gepunktete Linie für 16-Bit-Qualität und einen oberen roten Bereich für 24-Bit-Qualität angezeigt.

Alle Codecs “versuchen”, Bandbreite zu sparen. Zusätzlich zu allen anderen Einstellungen wird das Quantisierungsrauschen nach Möglichkeit im HF-Bereich über 20 kHz entfernt. Eine Person hört diese Geräusche nicht, daher ist der Algorithmus gerechtfertigt.

Bluetooth-Audiostandards: Auswahl der richtigen drahtlosen Kopfhörer

Bluetooth-Audiostandards: Auswahl der richtigen drahtlosen Kopfhörer

Bluetooth Headphones

Im Zeitalter moderner Technologien werden Sie niemanden mehr mit drahtlosen Geräten überraschen: Wir nutzen Wi-Fi aktiv auf Telefonen und Laptops, verbinden drahtlose Mäuse und Tastaturen mit Computern und hören Musik über Bluetooth-Kopfhörer. Und hier tritt ein Nachteil auf: Wie wählt man die besten Kopfhörer speziell für Ihre Geräte aus, da es viele BT-Audioübertragungsprotokolle gibt und nicht alle von den Kopfhörern und dem Gerät selbst unterstützt werden?

Bluetooth Headphones

Geschichte und Eigenschaften des Bluetooth-Standards

Aber wir werden wie gewohnt in der Geschichte von BT beginnen. Und sie haben einige Jahre vor USB damit begonnen, es zu schaffen, was bemerkenswert ist. 1994 begann Ericsson, ein bekannter Hersteller von Telekommunikationsgeräten, an diesem Standard zu arbeiten. Der Standard selbst wurde als drahtlose Alternative zu einer kabelgebundenen RS-232-Verbindung (besser bekannt als serielle Schnittstelle) entwickelt. Die Spezifikationen selbst waren 1998 fertig, als die Bluetooth SIG-Gruppe gegründet wurde, zu der neben Ericsson auch IBM, Intel, Nokia und Toshiba gehörten. Im Jahr 2002 wurde Bluetooth Teil des IEEE 802.15.1-Standards (Wi-Fi ist im IEEE 802.11-Standard enthalten). Die Bluetooth SIG umfasst derzeit mehr als 18.000 Unternehmen. Damit ist Bluetooth einer der wenigen wichtigen Standards für die Datenübertragung über kurze Entfernungen.

Wie funktioniert Bluetooth?

Wie Wi-Fi und viele andere Systeme arbeitet es im ISM-Band von 2,4 bis 2,4835 GHz. Die Verwendung eines Bereichs führt natürlich zu Signalstörungen (Überlappung), was sich wiederum negativ auf Stabilität und Leistung auswirkt. Arbeitsgeschwindigkeit. In Anbetracht der Tatsache, dass Ton immer mit der gleichen Qualität und ohne Verzögerung übertragen werden sollte, haben die Entwickler des Standards einen Trick gemacht. Das vielleicht wichtigste Problem für BT ist genau Wi-Fi: In jedem Haus gibt es viele solcher Netzwerke im 2,4-GHz-Band, und in diesem Bereich befinden sich möglicherweise 13 Kanäle mit einer Breite von 22 MHz.

Hier ist der Ansatz einfach: Sowohl der Sender als auch der Empfänger verwenden ständig einen ziemlich breiten Kanal. Ja, es kann sich mit anderen Kanälen überschneiden, was sich negativ auf die Geschwindigkeit, aber nicht auf die Stabilität auswirkt. Dies ist für jeden geeignet. Bluetooth verwendet einen anderen Ansatz: Im ISM-Band gibt es bereits 79 Kanäle (in einigen Ländern gibt es 23, aber Russland gehört nicht dazu) mit einer Breite von nur 1 MHz, und der Empfänger und der Sender mit einer Frequenz von 1600 Mal pro Sekunde ändern die Kanal nach einem gegebenen Algorithmus.

Dies geschieht speziell, um die Wahrscheinlichkeit eines Signal-Aliasing in einem so kleinen Frequenzbereich stark zu verringern. Dies hebt die Störung jedoch nicht auf: Kleine BT-Kanäle können in große Wi-Fi-Kanäle gelangen, und dies führt zu einem Geschwindigkeitsverlust, der für eine qualitativ hochwertige Tonübertragung nicht akzeptabel ist. Daher verwendet BT die AFH-Technologie (Adaptive Frequency Hopping). Das Prinzip ist, dass beim Ändern von Bluetooth-Kanälen diejenigen Kanäle ignoriert werden, die in den großen Wi-Fi-Kanal fallen.

Wenn Sie also Bluetooth an einem Ort verwenden, gibt es theoretisch keine Probleme mit der Tonübertragung: Aus 79 Kanälen werden freie ausgewählt, die genügend Geschwindigkeit bieten. Wenn Sie umziehen, können Probleme auftreten. Haben Sie jedoch schon oft Wi-Fi-Netzwerke auf der Straße gesehen? Daher kann die Technologie zur Schallübertragung über BT als völlig unempfindlich gegen Rauschen angesehen werden, und es müssen nur noch die Standards für die Schallübertragung durch BT ermittelt werden.