Vad är Bluetooth LC3 Codec? Är det bättre än SBC?

Vid CES 2020-evenemanget tillkännagav vice VD för marknadsföring för Bluetooth Special Interest Group, Ken Kolderup, födelsen av Bluetooth Low Energy — en ny typ av Bluetooth-ljudöverföringsteknik som använde lägre effekt samtidigt som den erbjuder bättre kvalitet.

Kärnan i denna teknik var en ny ljud-codec kallad Low Complexity Communication Codec (LC3). Detta ställer frågan: är denna codec bättre än SBC, basen för ljudöverföring via Bluetooth? Nåväl, låt oss ta reda på det.

Förstå typerna av Bluetooth

Innan du jämför codecs är det viktigt att förstå skillnaden mellan de två Bluetooth-teknikerna idag. I stort sett finns det två huvudkategorier för Bluetooth. Här är en kort översikt över båda.

Bluetooth klassisk

Även känd som Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), använder Bluetooth Classic en uppsättning radioapparater utformade för att överföra data med högre bithastigheter. Denna bithastighet varierar i de flesta fall från 1 till 3 Mb/s. På grund av denna höga bithastighet används Bluetooth Classic för ljudöverföringar i trådlösa hörlurar, högtalare och bilunderhållningssystem.

Bluetooth Low Energy (BLE)

Jämfört med Bluetooth classic använder lågenergi-Bluetooth speciella lågenergiradioapparater. På grund av detta, Bluetooth lågenergi överför data samtidigt som den förbrukar mindre ström. Som sagt, denna energieffektivitet minskar bithastigheten till maximalt 2 Mb/s. Dessutom erbjuder BLE två lägre bithastighetsöverföringar på 125 och 500 kbps.

På grund av den lägre bandbredden och strömförbrukningen används lågenergi Bluetooth för att överföra data till smartklockor och andra smarta enheter som inte är lika mycket beroende av data.

Med tanke på bandbreddsbegränsningen för BLE är Bluetooth Classic det primära sättet för trådlös överföring av ljud. Men allt förändrades 2020 när Bluetooth Special Interest Group släppte LC3. Men hur kunde en enda codec förändra allt? Innan vi svarar på det måste vi bestämma hur ljud skickas över Bluetooth.

Hur skickas ljud via Bluetooth?

Som förklarats tidigare används Bluetooth Classic ofta för att överföra ljud trådlöst. För att göra detta skickas musiken som är lagrad på din enhet till dina trådlösa hörlurar med hjälp av radiovågor.

Dessa vågor genereras med hjälp av högenergi-Bluetooth-radio, och ettor och nollor sänds till den trådlösa enheten genom att ändra frekvensen på de sända vågorna. Bluetooth Classic har dock begränsad bandbredd och högkvalitativt ljud kan inte skickas på den. Det är här som codecs kommer in i bilden.

De flesta ljudfiler du streamar över Bluetooth använder codecs som SBC, AAC, Aptx, LDAC och LHDC. Huvudmålet med dessa codecs är att komprimera ljudfiler, så att de kan överföras via Bluetooth. Dessa komprimerade filer skickas sedan till mottagaren, dekomprimeras och spelas upp.

Hur ljudkodekar fungerar

När ljudet är okomprimerat tar det upp mycket lagringsutrymme. För att sätta saker i perspektiv har en okomprimerad ljudfil en bithastighet på 1,4 Mb/s. Detta innebär att för att strömma en sekunds okomprimerat ljud; din smartphone måste skicka 1,4x10^6 bitar av information till dina hörlurar med hjälp av Bluetooth.

Om du tittar på Bluetooth Classics bandbredd kommer du att upptäcka att den kan skicka data med en bithastighet på 3 Mb/s. Du kan därför dra slutsatsen att codecs inte krävs – men det finns en hake. 3Mb/s är ett teoretiskt maximum.

I bästa fall är den maximala bithastigheten för en klassisk Bluetooth-kanal cirka 900 Kbp/s. Dessa priser uppnås endast när specifika villkor är uppfyllda och de inblandade enheterna används högupplösta Bluetooth-codecs. I de flesta fall erbjuder Bluetooth-överföring en bithastighet på bara 320 Kb/s. På grund av denna bandbreddsbegränsning krävs codecs för att komprimera storleken på ljudfilen som skickas till dina hörlurar.

Både sändaren och mottagaren måste använda samma codecs för ljudöverföring. Om någon av enheterna inte stöder en viss codec, växlar överföringen till standardcodec, SBC, medan Bluetooth Classic används. För enheter som använder BLE-ljud är standardcodec LC3.

Vad är LC3?

Ljudöverföring över BLE var omöjlig, eftersom Bluetooth Classic-kodekar inte kan leverera högkvalitativt ljud vid så låga bithastigheter. Bluetooth Special Interest Group utvecklade LC3-codec för att lösa detta problem. Att erbjuda bättre ljudkvalitet vid lägre bithastigheter möjliggjorde ljudöverföring av hög kvalitet över BLE.

När det gäller siffror kan LC3-codec leverera samma ljudkvalitet som SBC med halva bithastigheten. På grund av denna högre komprimering minskar LC3-codec latensen och strömförbrukningen, vilket gör att trådlösa hörlurar kan erbjuda bättre batteritid vid lägre latenser. Denna lägre latens förbättrar användarupplevelsen för realtidsapplikationer som spel och gör att codec kan användas för handsfree-samtalapplikationer.

Före LC3 användes två olika codecs, nämligen Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) och Hands-Free Profile (HFP), i hörlurar. Medan A2DP designades för hög kvalitet, användes HFP för att överföra röstdata över Bluetooth.

På grund av de låga latenskraven för handsfree-samtalapplikationer har handsfree-profilen dålig ljudkvalitet. Men med framsteg inom telekommunikation, som VoIP, får vi nu hög kvalitet, även över trådlösa telefonsamtal. HFP: s begränsningar innebär dock att ljudkvaliteten sjunker om vi använder ett Bluetooth-headset för handsfreesamtal.

Det är här LC3 kommer in i bilden, eftersom den kan överföra högkvalitativt ljud från hörlurarnas mikrofon till telefonen och vice versa med låga latenser.

SBC vs. LC3? Vilken är bättre?

När man jämför codecs är den viktigaste parametern att överväga deras bithastighet. En codec med högre bithastighet erbjuder bättre kvalitet eftersom den sänder mer ljudinformation, vilket gör det möjligt för enheter att återskapa det inspelade ljudet bättre.

En codecs bithastighet beror på samplingsfrekvens och bitdjup. Samplingsfrekvensen är den hastighet med vilken samplingar från ljudsignalen tas upp för komprimering. Bitdjupet, tvärtom, definierar antalet bitar som krävs för att bestämma signalamplituden vid varje sampel.

Bithastigheten för en codec kan definieras genom att multiplicera både samplingshastigheten och bitdjupet. Utöver dessa parametrar måste antalet kanaler i en ljudsignal beaktas när man definierar dess bithastighet. För monoljud är antalet kanaler en, medan det för stereoljud är två.

Därför kan vi använda den här formeln för att hitta en codecs bithastighet:

bithastighet = samplingshastighet x bitdjup x antal kanaler

Med tanke på denna information, låt oss jämföra de två codecs och se deras bithastigheter.

När vi tittar på siffrorna är det uppenbart att LC3-codec kan erbjuda bättre ljudkvalitet jämfört med SBC på grund av dess högre bithastigheter. Dessutom kan LC3 leverera dubbelt så hög ljudkvalitet med samma bithastighet jämfört med SBC. Detta beror på att den använder bättre komprimeringsalgoritmer och Packet Loss Concealment, vilket ger en mycket bättre ljudupplevelse.

Förutom den höga kvaliteten erbjuder LC3 lägre latens jämfört med SBC, vilket ger en bättre användarupplevelse för realtidsapplikationer.

Samplingen och bitdjupen som används av ett par trådlösa hörlurar konfigureras av tillverkarna. Eftersom de kan konfigureras att köras med lägre bithastigheter för att förbättra batteritiden och minska överföringsfel, kan en codecs kapacitet skilja sig från den faktiska kvaliteten som levereras av hörlurarna.

Kommer LC3 att ändra Bluetooth-ljud för alltid?

LC3-codec är hjärtat i BLE-ljud, den viktigaste revideringen av Bluetooth-specifikationen på över ett decennium. Codec fokuserar inte bara på att leverera högkvalitativt ljud, den gör det också samtidigt som den erbjuder lägre latens och strömförbrukning.

Med tanke på dessa förändringar kommer Bluetooth-produkter som drivs av LC3 att erbjuda användarna bättre samtals- och ljudkvalitet samtidigt som de använder mindre ström. På grund av denna lägre strömförbrukning kommer trådlösa hörlurar att ha bättre batteritid och utvecklare skulle kunna använda denna energi för att erbjuda bättre beräkningsfunktioner som equalizers och aktivt brus annullering.