Was ist der Bluetooth LC3-Codec? Ist es besser als SBC?

Auf der CES 2020 gab der Vizepräsident für Marketing der Bluetooth Special Interest Group, Ken Kolderup, dies bekannt Geburt von Bluetooth Low Energy – einer neuen Art von Bluetooth-Audioübertragungstechnologie, die weniger Strom verbraucht und gleichzeitig eine bessere Leistung bietet Qualität.

Das Herzstück dieser Technologie war ein neuer Audio-Codec namens Low Complexity Communication Codec (LC3). Dies bringt die Frage mit sich: Ist dieser Codec besser als SBC, das Grundnahrungsmittel für die Audioübertragung über Bluetooth? Finden wir es heraus.

Verständnis der Arten von Bluetooth

Bevor Sie Codecs vergleichen, ist es wichtig, den Unterschied zwischen den beiden heutigen Bluetooth-Technologien zu verstehen. Im Großen und Ganzen gibt es zwei Bluetooth-Hauptkategorien. Hier ist ein kurzer Überblick über beide.

Bluetooth-Klassiker

Bluetooth Classic, auch bekannt als Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), verwendet eine Reihe von Funkgeräten, die für die Übertragung von Daten mit höheren Bitraten ausgelegt sind. Diese Bitrate liegt in den meisten Fällen zwischen 1 und 3 Mb/s. Aufgrund dieser hohen Bitrate wird Bluetooth Classic für Audioübertragungen in drahtlosen Kopfhörern, Lautsprechern und Car-Entertainment-Systemen verwendet.

Bluetooth Low Energy (BLE)

Im Vergleich zu Bluetooth classic verwendet Low-Energy-Bluetooth spezielle Low-Energy-Funkgeräte. Deswegen, Bluetooth Low-Energy überträgt Daten bei geringerem Stromverbrauch. Allerdings reduziert diese Energieeffizienz die Bitrate auf maximal 2 Mb/s. Darüber hinaus bietet BLE zwei Übertragungen mit niedrigerer Bitrate bei 125 und 500 kbps.

Aufgrund der geringeren Bandbreite und des geringeren Stromverbrauchs wird Low-Energy-Bluetooth für die Datenübertragung an Smartwatches und andere intelligente Geräte verwendet, die nicht so stark auf Daten angewiesen sind.

Angesichts der Bandbreitenbeschränkung von BLE ist Bluetooth Classic das primäre Mittel zur drahtlosen Übertragung von Audio. Im Jahr 2020 änderte sich jedoch alles, als die Bluetooth Special Interest Group LC3 veröffentlichte. Aber wie könnte ein einziger Codec alles verändern? Bevor wir darauf antworten, müssen wir bestimmen, wie Audio über Bluetooth gesendet wird.

Wie wird Audio über Bluetooth gesendet?

Wie bereits erwähnt, wird Bluetooth Classic häufig für die drahtlose Übertragung von Audio verwendet. Dazu wird die auf Ihrem Gerät gespeicherte Musik per Funk an Ihre drahtlosen Ohrhörer gesendet.

Diese Wellen werden mit hochenergetischen Bluetooth-Funkgeräten erzeugt, und Einsen und Nullen werden an das drahtlose Gerät übertragen, indem die Frequenz der übertragenen Wellen geändert wird. Bluetooth Classic hat jedoch eine begrenzte Bandbreite und es kann kein hochwertiges Audio gesendet werden. Hier kommen Codecs ins Spiel.

Die meisten Audiodateien, die Sie über Bluetooth streamen, verwenden Codecs wie SBC, AAC, Aptx, LDAC und LHDC. Das Hauptziel dieser Codecs besteht darin, Audiodateien zu komprimieren, damit sie über Bluetooth übertragen werden können. Diese komprimierten Dateien werden dann an den Empfänger gesendet, dekomprimiert und abgespielt.

Wie Audio-Codecs funktionieren

Wenn Audio unkomprimiert ist, nimmt es viel Speicherplatz ein. Zum Vergleich: Eine unkomprimierte Audiodatei hat eine Bitrate von 1,4 Mb/s. Dies bedeutet, dass Sie eine Sekunde unkomprimiertes Audio streamen; Ihr Smartphone muss 1,4 x 10 ^ 6 Bits an Informationen über Bluetooth an Ihre Kopfhörer senden.

Wenn Sie sich die Bandbreite von Bluetooth Classic ansehen, werden Sie feststellen, dass es Daten mit einer Bitrate von 3 Mb/s senden kann. Sie könnten daher zu dem Schluss kommen, dass Codecs nicht erforderlich sind – aber es gibt einen Haken. Die 3Mb/s sind ein theoretisches Maximum.

Im besten Fall unter realen Bedingungen beträgt die maximale Bitrate für einen klassischen Bluetooth-Kanal etwa 900 Kbp/s. Diese Raten werden nur erreicht, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind und die beteiligten Geräte verwendet werden Hochauflösende Bluetooth-Codecs. In den meisten Fällen bietet die Bluetooth-Übertragung eine Bitrate von nur 320 Kb/s. Aufgrund dieser Bandbreitenbeschränkung sind Codecs erforderlich, um die Größe der Audiodatei zu komprimieren, die an Ihre Kopfhörer gesendet wird.

Sowohl der Sender als auch der Empfänger müssen dieselben Codecs für die Audioübertragung verwenden. Wenn eines der Geräte einen bestimmten Codec nicht unterstützt, wechselt die Übertragung bei Verwendung von Bluetooth Classic zum Standard-Codec SBC. Bei Geräten mit BLE-Audio ist der Standardcodec LC3.

Was ist LC3?

Die Audioübertragung über BLE war unmöglich, da Bluetooth Classic-Codecs bei solch niedrigen Bitraten kein qualitativ hochwertiges Audio liefern können. Die Bluetooth Special Interest Group hat den LC3-Codec entwickelt, um dieses Problem zu lösen. Das Angebot besserer Audioqualität bei niedrigeren Bitraten ermöglichte eine qualitativ hochwertige Audioübertragung über BLE.

In Zahlen ausgedrückt kann der LC3-Codec die gleiche Audioqualität wie SBC bei halber Bitrate liefern. Aufgrund dieser höheren Komprimierung verringert der LC3-Codec die Latenz und den Stromverbrauch, sodass drahtlose Ohrhörer eine bessere Akkulaufzeit bei geringeren Latenzen bieten. Diese geringere Latenz verbessert die Benutzererfahrung für Echtzeitanwendungen wie Spiele und ermöglicht die Verwendung des Codecs für Freisprechanwendungen.

Vor LC3 wurden zwei verschiedene Codecs, nämlich Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) und Hands-Free Profile (HFP), in Kopfhörern verwendet. Während A2DP auf hohe Qualität ausgelegt war, diente HFP zur Übertragung von Sprachdaten über Bluetooth.

Aufgrund der niedrigen Latenzanforderungen von Anwendungen für Freisprechanrufe weist das Freisprechprofil eine schlechte Audioqualität auf. Aber mit Fortschritten in der Telekommunikation, wie VoIP, erhalten wir jetzt auch über drahtlose Telefongespräche eine hohe Qualität. Die Einschränkungen von HFP bedeuten jedoch, dass die Audioqualität abnimmt, wenn wir ein Bluetooth-Headset für Freisprechanrufe verwenden.

Hier kommt LC3 ins Spiel, da es qualitativ hochwertige Audiodaten vom Mikrofon des Ohrhörers zum Telefon und umgekehrt mit geringen Latenzen übertragen kann.

SBC vs. LC3? Welches ist besser?

Beim Vergleich von Codecs ist der wichtigste zu berücksichtigende Parameter ihre Bitrate. Ein Codec mit einer höheren Bitrate bietet eine bessere Qualität, da er mehr Audioinformationen überträgt, sodass Geräte das aufgezeichnete Audio besser reproduzieren können.

Die Bitrate eines Codecs hängt von der Abtastfrequenz und der Bittiefe ab. Die Abtastfrequenz ist die Rate, mit der Abtastungen aus dem Audiosignal zur Komprimierung aufgenommen werden. Die Bittiefe hingegen definiert die Anzahl der Bits, die erforderlich sind, um die Signalamplitude bei jedem Abtastwert zu bestimmen.

Die Bitrate eines Codecs kann definiert werden, indem sowohl die Abtastrate als auch die Bittiefe multipliziert werden. Zusätzlich zu diesen Parametern muss die Anzahl der Kanäle eines Audiosignals bei der Definition seiner Bitrate berücksichtigt werden. Bei Mono-Audio beträgt die Anzahl der Kanäle eins, bei Stereo-Audio zwei.

Daher können wir diese Formel verwenden, um die Bitrate eines Codecs zu finden:

Bitrate = Abtastrate x Bittiefe x Anzahl der Kanäle

Vergleichen wir anhand dieser Informationen die beiden Codecs und sehen wir uns ihre Bitraten an.

Wenn wir uns die Zahlen ansehen, ist es offensichtlich, dass der LC3-Codec aufgrund seiner höheren Bitraten eine bessere Audioqualität im Vergleich zu SBC bieten kann. Darüber hinaus kann LC3 im Vergleich zu SBC die doppelte Audioqualität bei gleicher Bitrate liefern. Dies liegt daran, dass es bessere Komprimierungsalgorithmen und Packet Loss Concealment verwendet und somit ein viel besseres Audioerlebnis bietet.

Neben der hohen Qualität bietet LC3 im Vergleich zu SBC eine geringere Latenz und damit ein besseres Benutzererlebnis für Echtzeitanwendungen.

Die von einem drahtlosen Kopfhörer verwendeten Sampling- und Bittiefen werden von den Herstellern konfiguriert. Da sie so konfiguriert werden können, dass sie mit niedrigeren Bitraten laufen, um die Batterielebensdauer zu verlängern und Übertragungsfehler zu reduzieren, kann die Leistungsfähigkeit eines Codecs von der tatsächlichen Qualität abweichen, die von den Kopfhörern geliefert wird.

Wird LC3 Bluetooth-Audio für immer verändern?

Der LC3-Codec ist das Herzstück von BLE-Audio, der bedeutendsten Überarbeitung der Bluetooth-Spezifikation seit über einem Jahrzehnt. Der Codec konzentriert sich nicht nur auf die Bereitstellung von qualitativ hochwertigem Audio, sondern bietet auch eine geringere Latenz und einen geringeren Stromverbrauch.

Angesichts dieser Änderungen bieten Bluetooth-Produkte mit LC3 den Benutzern eine bessere Anruf- und Audioqualität bei geringerem Stromverbrauch. Aufgrund dieses geringeren Stromverbrauchs haben drahtlose Ohrhörer eine bessere Akkulaufzeit und Entwickler könnte diese Energie nutzen, um bessere Berechnungsfunktionen wie Equalizer und aktives Rauschen anzubieten Stornierung.