Alguna verdad incómoda sobre LDAC

Este artículo es una continuación de la discusión que surgió en el artículo anterior .

Como lo ha demostrado la práctica, el trabajo del equipo de marketing de Sony ha valido la pena, y el códec LDAC en su implementación de Bluetooth está ganando popularidad e incluso ganó un cierto número de fanáticos.

¿A ver si todo es realmente tan magnífico?



Esta imagen es la principal carta de triunfo de Sony en la promoción de LDAC. La compañía afirma que con este códec fue posible superar la calidad de transmisión de sonido tres veces mejor que SBC e incluso aptX, mientras seguía utilizando Bluetooth como tecnología de transmisión y, al mismo tiempo, transmitía sonido de alta definición.

Hmmmm ...

Al principio, centrémonos en los conceptos básicos de Bluetooth. Sé que ya escribí sobre esto, pero sin recordarlo, es imposible concentrarme en lo que me gustaría discutir.

Introducción y breve programa educativo.

Hay versiones, perfiles y códecs. Entonces, su dispositivo puede tener Bluetooth versión 3.0. El perfil de música en él es A2DP, como en todas las versiones de Bluetooth durante muchos años. Y dentro del perfil A2DP, puede usar diferentes códecs de música (MP3, AAC, SBC, aptX, LDAC, etc.) para comprimir archivos de música a velocidades de bits que se pueden transmitir a través de Bluetooth.

En Bluetooth, el dispositivo de envío a menudo se llama SRC (fuente), y el dispositivo de recepción a menudo se llama SNK (sumidero).

El Perfil de distribución de audio avanzado o A2DP se desarrolló hace más de una década. Antes de este perfil, existía la llamada "capa de voz", diseñada para auriculares y con un ancho de banda de solo 64 kbit / s. El resto de Bluetooth era "capa de datos". Por lo tanto, para mejorar la calidad del sonido (y especialmente para transmitir una señal estéreo), se desarrolló A2DP, cuya esencia era capturar parte de la tasa de bits destinada a la "transferencia de datos" y adaptarla para la música.

También hay un Perfil de control remoto de audio / video - AVRCP, que funciona en paralelo para proporcionar la transmisión de datos de control: comandos para cambiar el volumen, cambiar de pista, etc.

¿Qué velocidad de datos puede obtener A2DP del grupo compartido? De hecho, no hay restricciones en la versión actual de A2DP , sin embargo, hay recomendaciones, y se ven de la siguiente manera para el códec SBC:



Por lo tanto, a una frecuencia de muestreo de 48 kHz, el valor máximo disponible es 345 kbit / s, y en el caso de 44,1 kHz - 328 kbit / s. Dado que la calidad de los CD sin comprimir requiere una transmisión de 1411 kbps, las velocidades de bits recomendadas anteriormente son claramente inferiores a las requeridas para transferir música sin compresión.

Lossy vs Lossless

Para argumentar más, es importante distinguir entre dos tipos de compresión: sin pérdida y con pérdida. Ambos reducen el tamaño del archivo y, por lo tanto, reducen la "carga" en la tasa de bits. Los nombres hablan por sí mismos: durante la compresión sin pérdidas, la información no se pierde, y el archivo restaurado en el receptor, el archivo es idéntico al archivo en la fuente. La compresión sin pérdida reduce el tamaño del archivo al definir patrones que pueden describirse y transmitirse más rápido que enviando los datos sin procesar en sí. En términos generales, es más rápido decir "en un archivo 1000 palabras" hola "seguidas" que decir hola 1000 veces. La información será la misma, la transferencia se realizará sin pérdida, pero con compresión.

Existe una restricción en la relación de compresión sin pérdida, y casi todos los códecs sin pérdida existentes (Apple Lossless, FLAC, Ogg Vorbis) permiten que la compresión se logre aproximadamente dos veces, y nada más . Este valor depende del tipo de contenido y el método utilizado.

La compresión con pérdida reduce el tamaño del archivo al descartar bits. Los códecs con pérdida buscan información que creen que no escuchas y luego la eliminan con la esperanza de que no sientas la diferencia. Con este enfoque, no hay límite para el grado de compresión que se puede lograr, solo se arrojará más información. MP3 128k comprime el CD unas 13 veces. Parte de la compresión es sin pérdidas, como se mencionó anteriormente. Todo lo demás son datos descartados. Y no importa qué innovaciones de software o hardware afirme el fabricante: nunca restaurará lo que se tiró, es como volver a pintar una fotografía en blanco y negro.

Bueno, esto es en cualquier caso en teoría y en la lógica de las cosas.

aptX

Puede usar varios códecs en el perfil Bluetooth A2DP. De hecho, incluso puede usar MP2, MP3, WMA, AAC y ATRAC; sin embargo, el soporte para un códec es obligatorio: SBC (Códec de sub-banda). Este códec admite transmisiones mono y estéreo a varias frecuencias de muestreo específicas de hasta 48 kHz.

Todos los demás códecs son opcionales (incluida la familia Sony ATRAC), y las empresas pueden incluso definir sus propios códecs. PERO: para una operación exitosa, es necesario que el soporte de estos códecs esté preinstalado en dispositivos SRC y SNK.

En consecuencia, aptX, que se afirma que es el "códec Bluetooth extendido de la más alta calidad", solo funcionará si ambos dispositivos son compatibles con aptX, por ejemplo, su teléfono inteligente y su altavoz Bluetooth.

La compatibilidad con AptX requiere que el fabricante pague una tarifa de licencia que se pagará al propietario de aptX (CSR / Qualcomm). Bueno, esto ya fue escrito en un artículo anterior, pero observamos que hasta hace poco, Apple incluía aptX solo en pequeñas series de MacBook, y los dispositivos Android recibían soporte aptX solo desde la séptima versión del sistema operativo (aptX HD - desde el octavo) - además, incluso en esta versión, para algunos dispositivos, el soporte estaba deshabilitado a nivel de software. Está claro que una gran cantidad de fabricantes de dispositivos SNK (altavoces inalámbricos, paneles de sonido, etc.) ni siquiera piensan en este soporte, especialmente cuando se trata de tecnología económica.

AptX se afirma regularmente que es "calidad de CD", pero este no es el caso, ya que está limitado a 328 kbps en el perfil A2DP, aunque a menudo se indica que alcanza 384 kbps. Como recordamos, la compresión sin pérdida proporciona una ganancia máxima doble, por lo tanto, 384 kbit / s gira en el mejor de los casos a 768 kbit / s, y es obvio que aptX no alcanza el flujo necesario para la "calidad de CD" de 1411 kbit / s, y, por lo tanto, es más correcto llamarlo "calidad cercana al CD", de hecho, comparable a los archivos AAC o MP3 de 320 kbps.

Mención especial merece el códec casual aptX HD ya mencionado. De hecho, este es el mismo aptX, pero con un perfil de codificación diferente y la posibilidad de velocidades de bits de hasta 576 kbit / s. Y nuevamente, las matemáticas simples muestran que hasta la "calidad de CD" esta cifra no es suficiente, aunque ya es significativamente cercana (1152 kbit / s).

Nuestras conclusiones son confirmadas oficialmente por el Director Johnny McClintock (JM) - Director de Marketing y Ventas de Qualcomm en una entrevista con Sound + Image (S + I) :

S + I: ¿Puede confirmar si el códec aptX HD no tiene pérdidas o tiene pérdidas?
JM: Técnicamente, aptX HD es un códec de compresión con pérdida. Sin embargo, aptX HD utiliza una relación de compresión relativamente suave de 4: 1; no es de naturaleza destructiva. Dado que se basa en la modulación adaptativa del código de pulso diferencial y no en los principios de la percepción psicoacústica, aptX HD utiliza análisis predictivo en lugar de intentar reproducir las características de la audición humana a través de un oído sintético.
S + I: ¿Funciona en el perfil A2DP o utiliza datos adicionales?
JM: El algoritmo aptX HD usa A2DP para Bluetooth.
S + I: ¿Cuál es la velocidad de datos máxima posible?
JM: Para lograr una profundidad de 24 bits y admitir una frecuencia de muestreo de 48 kHz, se requieren 576 kbit / s.

Por lo tanto, el códec aptX no permite lograr la "calidad de CD".

Sony LDAC

Primera parte La historia

Para ser justos, debe decirse que Sony ya tenía y tiene soluciones Bluetooth con códecs no estándar: estos son los auriculares Sony DR-BT50 que admiten MP3 . También había un códec ATRAC de Sony, tan familiar para todos, desde mini discos que se habían hundido durante mucho tiempo en el olvido.

Pero aquí, Sony Australia representa una novedad en el deseo de la compañía de ingresar al mercado de soluciones de audio inalámbricas: el códec LDAC . La compañía simplemente nombró su decisión: el sistema Sony Multi-Room .



Este sistema incluye bastante: tres altavoces inalámbricos, incluido uno portátil, más una barra de sonido y una base de sonido, así como un sistema de micro-Hi-Fi SX7. También recomendamos agregar uno de los receptores AV compatibles de Sony, el STR-DN860 o 1060.

Las capacidades de la sala múltiple resultante incluyen la transmisión DLNA con alta definición de 24 bits / 96 kHz a 24 bits / 192 kHz. Además, hay Bluetooth, que utiliza la tecnología de codificación de audio LDAC propia de Sony, que, según la compañía, al lanzar la reproducción de audio de alta definición a través de Bluetooth, proporciona una velocidad de transferencia de datos de 990 kbps .

De hecho, hay tres niveles de LDAC que funcionan a 330, 660 y 990 kbps: para la velocidad de transferencia de datos más alta, debe elegir un modo con prioridad de calidad.
Al igual que con aptX, LDAC solo se puede usar si la fuente y el receptor están equipados con LDAC. Actualmente, esta lista es muy pequeña, además, bastante cara .

Pero volviendo a la pregunta principal: ¿cómo se logra esto usando Bluetooth? Como hemos visto, la velocidad de transferencia de datos de 990 kbps es mucho mayor que la especificación de todo el perfil estéreo Bluetooth A2DP, sin mencionar los códecs estándar que contiene.

Incluso si dejamos esto de lado, no está claro cómo se suman los números. La transmisión de calidad de CD en 16 bits / 44.1 kHz sin comprimir tiene una velocidad de datos de 1411 kbit / s. Por lo tanto, los 990 kbps especificados en LDAC pueden usar fácilmente la compresión sin pérdidas para lograr una calidad de CD completa a través de LDAC. Esto es entendible.

Pero, ¿qué pasa con esta declaración de sonido de alta definición? Incluso si hablamos del límite inferior declarado de 24 bits / 96 kHz, la transmisión 24/96 debería tener una velocidad de transmisión superior a 4,5 Mbit / s. Para obtener esta calidad sin pérdida con una tasa de bits de 990 kbps, necesita una relación de compresión de aproximadamente 5: 1, que es más del doble que todos los códecs sin pérdida conocidos. Es decir, ¿el códec comprime los datos con pérdidas? ¿Pero entonces qué es este "sonido de alta definición"?

Segunda parte Pasión por el audio de alta resolución

Sound + Image contactó a Sony Australia por correo electrónico y recibió la confirmación de que LDAC es de hecho un códec con pérdidas que utiliza una compresión de datos de aproximadamente 4.5 veces, aproximadamente la mitad de las cuales pueden no tener pérdidas (¡el mismo factor de 2!), El resto - con pérdidas Al mismo tiempo, lograr valores más altos de la transmisión solo es posible a través de DLNA, pero no a través de Bluetooth.

Pero bastante rápido, siguió otro correo electrónico con información de Japón, después de lo cual estalló la correspondencia:

Sony

La información que se le proporcionó anteriormente de que LDAC es un códec con pérdida que utiliza una compresión de datos de aproximadamente 4.5 veces no es válida.

Respuesta correcta: LDAC es un códec Bluetooth que utiliza una compresión de datos más eficiente que los códecs Bluetooth normales como SBC o aptX. La ganancia en compresión puede alcanzar hasta 3 veces.

Sin embargo, aunque LDAC es superior a otros códecs Bluetooth, todavía comprime el contenido. También debe tenerse en cuenta que la transmisión de audio de alta definición es posible a través de Wi-Fi. Nuestro sistema MultiRoon admite una solución de doble banda y, en este caso, ofrece audio inalámbrico de alta calidad.

Pedimos disculpas por la información contradictoria.

S + I:

Nos disculpamos, pero entendemos que el audio de alta definición se puede transmitir a través de Wi-Fi. Sin embargo, los materiales LDAC de Sony muestran claramente una transmisión de audio de alta definición 24/96 que requiere 4.5 Mbps a través de un canal Bluetooth de 990 kbps. ¡No es Wi-Fi, Bluetooth! Captura de pantalla adjunta:



Responda la pregunta: cuando se transmite audio 24/96 a través de Bluetooth, ¿se utiliza compresión con o sin pérdida?

La compresión sin pérdida significa que los datos originales se pueden restaurar completa y perfectamente. Reducir la transmisión a una velocidad de 4.6 Mbps a 990 Kbps sin pérdida sería un gran logro: ningún otro códec conocido puede lograr este valor en tiempo real.

Por lo tanto, pensamos en tres opciones posibles:

a) Sony tiene un maravilloso sistema de compresión sin pérdidas con un coeficiente de 4.5x;
b) LDAC: códec de compresión con pérdida al enviar 24-96 por Bluetooth;
c) el sitio web y los materiales publicados son erróneos, y LDAC no puede enviar sonido de alta definición a través de Bluetooth, solo a través de Wi-Fi.

Sony

Nuevamente, nos disculpamos por las respuestas conflictivas. De hecho, su pregunta es bastante complicada y, por lo tanto, nuestros expertos están divididos en opiniones.

Para aclarar la situación, invitamos a Andrew Hughes, y dijo que la situación es más cercana a lo que usted estableció en la opción a), aunque no quisiéramos usar la palabra "maravilloso".

Para ayudar a ilustrar.

Considere un escenario en el que envía sonido de alta definición desde un Walkman LDAC a un auricular LDAC:
- Para la transmisión por aire a través de Bluetooth, el archivo se comprime para la transmisión, y luego, en el otro extremo, los auriculares reconstruyen / descomprimen el archivo para obtener una música equivalente a 96/24.
- Esto hace que la señal sea sin pérdidas, mientras que la calidad de la música no se pierde. La compresión con pérdida, por otro lado, comprime el archivo para su transmisión, pero no lo restaura en el otro extremo, por lo que la calidad se parece más a MP3.
- La transferencia de archivos en este escenario es posible para sonido de alta definición con características 96/24. El siguiente nivel de detalle - 192/24 - en el caso de nuestro escenario conducirá a una pérdida de calidad a un nivel equivalente a 96/24. LDAC no puede transmitir una calidad superior a 96/24.

Por lo tanto, Sony anuncia su sistema de compresión sin pérdidas capaz de lograr una relación de más de 4: 1.

La correspondencia tuvo lugar en 2015, y debe rendir homenaje a los chicos corrosivos de S + A, después de un año se reunieron con Sony durante el IFA 2016 en Berlín.

"Este no es un sonido de alta definición " , dijo un ingeniero de Sony de la región Asia-Pacífico. " No estamos diciendo que este es un sonido de alta definición, pero está cerca de un sonido de alta definición".

El ingeniero no pudo establecer claramente si el códec es sin pérdida o con pérdida, pero enfatizó que Sony siempre es cuidadoso en sus afirmaciones: en los últimos materiales, "LDAC admite efectivamente la profundidad de bits original y la frecuencia de 24 bits / 96 kHz, proporcionando más Audio de alta resolución completo y rico ". Muy inteligente, ¿no?

Con respecto a cómo Sony redujo la velocidad de LDAC de 990 kbps a un canal A2DP mucho más limitado, el ingeniero respondió que LDAC aumenta la tasa de bits y no funciona de acuerdo con la especificación recomendada de A2DP.

Y finalmente, la respuesta final a la pregunta se obtuvo solo en la conferencia de prensa de IFA 2016 en una conversación entre Sound + Image y el Arquitecto Jefe de Sony Audio Technology (centrado en los auriculares) Koji Nageno (KN) . Esto es realmente épico:



S + I: Nos gusta que Sony haya prestado tanta atención al sonido de alta definición en todos sus productos, hasta los auriculares, ¡desde 2013, es realmente genial! Pero nos parece que el término "sonido de alta definición" a menudo se usa en el sentido incorrecto. Por ejemplo, auriculares MDR-1000X: en los folletos dice "audio de alta resolución", hay un logotipo de audio de alta resolución, pero si lo lee con cuidado, resulta que, de hecho, el sonido es "casi" de alta definición. ¿Puede explicar cómo, por ejemplo, estos auriculares Bluetooth pueden reproducir sonido de alta definición?
KN: En cuanto a Bluetooth, está limitado por la velocidad de transmisión, es de 1 Mbps, por lo que es imposible transmitir una señal sin alguna compresión con pérdida. Pero LDAC es un códec que está muy cerca de transmitir audio de alta definición. Pero evitamos decir "esto es audio de alta resolución", sí, lo evitamos.
S + I: ¿Pero cómo explicar el logotipo y las especificaciones de audio de alta resolución?
KN: Cuando está conectado a una entrada analógica, el MDR-1000X puede funcionar en modo "NC encendido" con sonido de alta definición. Pero no decimos que esto se puede lograr con la transmisión inalámbrica, ¿verdad?
S + I: Por lo tanto, la velocidad de LDAC, como usted dice, es de 1 Mbit / s, 990 kbit / s, pero para 24/96 requiere 4.5 Mbit / s, que es cuatro veces y media más alta. Con una compresión sin pérdidas, puede obtener 2 Mbps para operar a 990 Kbps, pero todavía está a más de la mitad del sonido de alta definición. ¿Cómo es "muy cerca de transmitir sonido de alta definición"?
KN: Quizás esto es realmente 100% inalcanzable con la tasa de bits actual. Es necesario buscar formas de aumentar la tasa de bits o aumentar la relación de compresión sin pérdida en el códec. Pero sí, por el momento esto es inalcanzable.
S + I: Es decir, no está "cerca" del sonido de alta definición, ¿es 50% más bajo que el sonido de alta definición?
KN: La calidad del sonido se verifica principalmente ... bueno, puedes evaluar la calidad de la música escuchándola, también puedes evaluar la forma espectral de las ondas. Estas son cosas diferentes, pero verificamos la calidad del sonido y no vemos diferencias. Si utiliza la tasa de bits completa, la tasa de muestreo máxima y la profundidad de bits máxima, obtendremos una gran cantidad de información, pero aún así no lograremos el ideal. Cuando escuchamos música en las fiestas, ¿no hay pérdidas? Aunque para los sonidos de alta frecuencia, las especulaciones de profundidad de bits pueden conducir a una disminución de la calidad. En cualquier caso, no puedo decir cuánto porcentaje estamos cerca del sonido de alta definición. La calidad del sonido es buena, las pruebas con escucha y las formas de onda espectrales pasan, no hay diferencia.

[Otros reporteros hacen preguntas.]

S + I: Como ingenieros, ustedes hablan mucho sobre la pureza del sonido y, en particular, sobre la pureza del sonido de alta definición. , , ? ? ( Sony DSEE (Digital Sound Enhancement Engine) HX, Sony HDR-1000).
KN: , , , . – . , , .
S+I: , , ?
KN: . [.]
S+I: , . , MP3 – . .
KN: . , MP3 , . .
S+I: , ? — 256, 320, CD? ? .

[ .]

KN:Lo siento DSEE HX mejora el sonido, pero la velocidad de bits original debe ser de 248 kbps. Entonces se puede mejorar a casi alta definición. Entonces, si la fuente de sonido original es más baja, no se puede mejorar a este nivel.
S + I: ¡Guau! ¿Entonces Sony cree que 256k puede sonar como un sonido de alta definición?
KN: Sí, casi como un sonido de alta definición.

El telónY mis aplausos Sonido + Imagen. Lo hicieron

Tercera parte Sobre generosidad

En 2017, se supo de la generosa "víctima" de Sony, que hizo que el uso de la tecnología LDAC sea gratuito en Android O, con el fin de "beneficiar en gran medida la expansión de la lista de dispositivos inteligentes disponibles que pueden enviar datos utilizando LDAC". Sin embargo, como Trusted Reviews señala correctamente , es extremadamente improbable que otros fabricantes de altavoces, excepto Sony, estén tan interesados ​​en licenciar LDAC en sus auriculares, en principio lo vemos con el ejemplo de aptX / aptX HD.

Por lo tanto, muchos teléfonos pueden estar listos para usar LDAC, pero para reproducirlo en "casi alta definición" solo tiene que comprar auriculares Sony, ¡en este caso, la "víctima" está muy justificada!

Y en conclusión

Sin embargo, la versión 5.0 de Bluetooth no incluye referencias al sonido con una tasa de bits más alta como estándar, a pesar de un aumento significativo en el rendimiento de datos . Por lo tanto, la transmisión de sonido de alta calidad seguirá dependiendo de los códecs.

Mirando la limitación artificial de la tasa de bits SBC, los esquemas de licencias aptX y las pasiones en torno a LDAC, piensas mucho ...