ما هو برنامج ترميز Bluetooth LC3؟ هل هو أفضل من SBC؟

في حدث CES 2020 ، أعلن نائب رئيس التسويق لمجموعة Bluetooth Special Interest Group ، كين كولدراب ، عن ولادة Bluetooth Low Energy - نوع جديد من تقنية نقل الصوت عبر Bluetooth التي تستخدم طاقة أقل مع تقديم أفضل جودة.

في قلب هذه التقنية ، كان هناك برنامج ترميز صوتي جديد يسمى ترميز الاتصالات منخفض التعقيد (LC3). هذا يطرح السؤال: هل برنامج الترميز هذا أفضل من SBC ، العنصر الأساسي لنقل الصوت عبر Bluetooth؟ حسنًا ، دعنا نكتشف ذلك.

فهم أنواع البلوتوث

قبل مقارنة برامج الترميز ، من الضروري فهم الفرق بين تقنيتي Bluetooth اليوم. على نطاق واسع ، هناك نوعان من فئات البلوتوث الرئيسية. فيما يلي نظرة عامة موجزة عن كليهما.

بلوتوث كلاسيك

يُعرف أيضًا باسم معدل Bluetooth الأساسي / معدل البيانات المحسن (BR / EDR) ، يستخدم Bluetooth Classic مجموعة من أجهزة الراديو المصممة لنقل البيانات بمعدلات بت أعلى. يتراوح معدل البت هذا ، في معظم الحالات ، من 1 إلى 3 ميجا بايت / ثانية. نظرًا لمعدل البت العالي هذا ، يتم استخدام Bluetooth Classic لنقل الصوت في سماعات الرأس اللاسلكية ومكبرات الصوت وأنظمة الترفيه في السيارة.

بلوتوث منخفض الطاقة (BLE)

بالمقارنة مع تقنية Bluetooth الكلاسيكية ، تستخدم تقنية Bluetooth منخفضة الطاقة أجهزة لاسلكية خاصة منخفضة الطاقة. ونتيجة لهذا، بلوتوث منخفض الطاقة ينقل البيانات مع استهلاك طاقة أقل. ومع ذلك ، فإن كفاءة الطاقة هذه تقلل معدل البت إلى 2 ميجا بايت / ثانية كحد أقصى. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر BLE إرسالين منخفضين لمعدل البت عند 125 و 500 كيلوبت في الثانية.

نظرًا لانخفاض عرض النطاق الترددي واستهلاك الطاقة ، يتم استخدام تقنية Bluetooth منخفضة الطاقة لنقل البيانات إلى الساعات الذكية والأجهزة الذكية الأخرى التي لا تعتمد على البيانات كثيرًا.

نظرًا لمحدودية النطاق الترددي لـ BLE ، فإن Bluetooth Classic هي الوسيلة الأساسية لنقل الصوت لاسلكيًا. ومع ذلك ، تغير كل شيء في عام 2020 عندما أصدرت مجموعة Bluetooth Special Interest Group LC3. ولكن كيف يمكن لبرنامج ترميز واحد أن يغير كل شيء؟ قبل الإجابة على ذلك ، يجب أن نحدد كيفية إرسال الصوت عبر البلوتوث.

كيف يتم إرسال الصوت عبر البلوتوث؟

كما أوضحنا سابقًا ، غالبًا ما يتم استخدام Bluetooth Classic لنقل الصوت لاسلكيًا. للقيام بذلك ، يتم إرسال الموسيقى المخزنة على جهازك إلى سماعات الأذن اللاسلكية باستخدام موجات الراديو.

يتم إنشاء هذه الموجات باستخدام أجهزة راديو Bluetooth عالية الطاقة ، ويتم إرسال الواحد والأصفار إلى الجهاز اللاسلكي عن طريق تغيير تردد الموجات المرسلة. ومع ذلك ، فإن Bluetooth Classic لها نطاق ترددي محدود ، ولا يمكن إرسال صوت عالي الجودة عليها. ومن هنا تظهر برامج الترميز في الصورة.

تستخدم معظم ملفات الصوت التي تقوم بدفقها عبر Bluetooth برامج الترميز مثل SBC و AAC و Aptx و LDAC و LHDC. الهدف الرئيسي من برامج الترميز هذه هو ضغط الملفات الصوتية ، وتمكينها من الإرسال عبر البلوتوث. ثم يتم إرسال هذه الملفات المضغوطة إلى جهاز الاستقبال ، ويتم فك ضغطها وتشغيلها.

كيف تعمل برامج ترميز الصوت

عندما يكون الصوت غير مضغوط ، فإنه يأخذ مساحة تخزين كبيرة. لوضع الأمور في نصابها الصحيح ، يبلغ معدل البت لملف صوتي غير مضغوط 1.4 ميجابت / ثانية. هذا يعني أنه لبث ثانية واحدة من الصوت غير المضغوط ؛ يجب أن يرسل هاتفك الذكي 1.4 × 10 ^ 6 بت من المعلومات إلى سماعات الأذن الخاصة بك باستخدام البلوتوث.

إذا نظرت إلى النطاق الترددي الخاص بـ Bluetooth Classic ، فستجد أنه يمكنه إرسال البيانات بمعدل بت 3 ميجا بايت / ثانية. لذلك قد تستنتج أن برامج الترميز ليست مطلوبة - ولكن هناك مشكلة. 3 ميغا بايت / ثانية هو الحد الأقصى النظري.

في أفضل ظروف العالم الحقيقي ، يبلغ الحد الأقصى لمعدل البت لقناة Bluetooth الكلاسيكية حوالي 900 كيلوبت / ثانية. يتم تحقيق هذه المعدلات فقط عند استيفاء شروط محددة ، واستخدام الأجهزة المعنية برامج ترميز Bluetooth عالية الدقة. في معظم الحالات ، يوفر إرسال Bluetooth معدل بت يبلغ 320 كيلو بايت / ثانية فقط. نظرًا لقيود النطاق الترددي ، يلزم وجود برامج الترميز لضغط حجم الملف الصوتي الذي يتم إرساله إلى سماعات الأذن الخاصة بك.

يجب أن يستخدم كل من جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال نفس برامج الترميز لنقل الصوت. إذا كان أي من الأجهزة لا يدعم ترميزًا معينًا ، ينتقل الإرسال إلى برنامج الترميز الافتراضي ، SBC ، أثناء استخدام Bluetooth Classic. بالنسبة للأجهزة التي تستخدم صوت BLE ، يكون برنامج الترميز الافتراضي هو LC3.

ما هو LC3؟

كان نقل الصوت عبر BLE مستحيلًا ، لأن برامج ترميز Bluetooth Classic لا يمكنها تقديم صوت عالي الجودة بمعدلات بت منخفضة. قامت مجموعة Bluetooth Special Interest Group بتطوير برنامج الترميز LC3 لحل هذه المشكلة. أتاح تقديم صوت بجودة أفضل بمعدلات بت منخفضة نقل صوت عالي الجودة عبر BLE.

من حيث الأرقام ، يمكن لبرنامج ترميز LC3 تقديم نفس جودة الصوت مثل SBC بنصف معدل البت. نظرًا لهذا الضغط العالي ، يقلل برنامج الترميز LC3 من زمن الوصول واستهلاك الطاقة ، مما يسمح لسماعات الأذن اللاسلكية بتوفير عمر بطارية أفضل في فترات استجابة أقل. يعمل هذا الكمون المنخفض على تحسين تجربة المستخدم للتطبيقات في الوقت الفعلي مثل الألعاب ويتيح استخدام برنامج الترميز لتطبيقات الاتصال بدون استخدام اليدين.

قبل LC3 ، تم استخدام اثنين من برامج الترميز المختلفة ، وهما Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) و Hands-Free Profile (HFP) ، في سماعات الأذن. بينما تم تصميم A2DP لجودة عالية ، تم استخدام HFP لنقل البيانات الصوتية عبر البلوتوث.

نظرًا لمتطلبات زمن الوصول المنخفض لتطبيقات الاتصال بدون استخدام اليدين ، فإن ملف تعريف التحدث الحر ذات جودة صوت رديئة. ولكن مع التقدم في الاتصالات ، مثل VoIP ، نحصل الآن على جودة عالية ، حتى عبر المكالمات الهاتفية اللاسلكية. ومع ذلك ، فإن قيود HFP تعني أن جودة الصوت تنخفض إذا استخدمنا سماعة رأس Bluetooth للاتصال بدون استخدام اليدين.

هذا هو المكان الذي يظهر فيه LC3 في الصورة ، حيث يمكنه نقل صوت عالي الجودة من ميكروفون سماعة الأذن إلى الهاتف والعكس بالعكس في فترات الاستجابة المنخفضة.

SBC مقابل. LC3؟ أيهما أفضل؟

عند مقارنة برامج الترميز ، فإن المعلمة الرئيسية التي يجب مراعاتها هي معدل البت الخاص بها. يوفر برنامج الترميز ذي معدل البت الأعلى جودة أفضل لأنه ينقل المزيد من المعلومات الصوتية ، مما يمكّن الأجهزة من إعادة إنشاء الصوت المسجل بشكل أفضل.

يعتمد معدل بتات برنامج الترميز على تردد أخذ العينات وعمق البت. تردد أخذ العينات هو المعدل الذي يتم عنده التقاط عينات من الإشارة الصوتية للضغط. على العكس من ذلك ، فإن عمق البتات يحدد عدد البتات المطلوبة لتحديد اتساع الإشارة في كل عينة.

يمكن تحديد معدل بتات برنامج الترميز بضرب كل من معدل أخذ العينات وعمق البت. بالإضافة إلى هذه المعلمات ، يجب مراعاة عدد قنوات الإشارة الصوتية أثناء تحديد معدل البت الخاص بها. بالنسبة للصوت الأحادي ، يكون عدد القنوات واحدًا ، بينما بالنسبة لصوت الاستريو هو اثنان.

لذلك ، يمكننا استخدام هذه الصيغة لإيجاد معدل البت لبرنامج الترميز:

معدل البت = معدل أخذ العينات × عمق البت × عدد القنوات

بالنظر إلى هذه المعلومات ، دعنا نقارن بين برنامجي الترميز ونرى معدلات البت الخاصة بهما.

عندما ننظر إلى الأرقام ، من الواضح أن برنامج الترميز LC3 يمكنه تقديم جودة صوت أفضل مقارنةً بـ SBC نظرًا لارتفاع معدلات البت فيه. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لـ LC3 تقديم ضعف جودة الصوت بنفس معدل البت مقارنةً بـ SBC. هذا لأنه يستخدم خوارزميات ضغط أفضل وإخفاء فقدان الحزمة ، مما يوفر تجربة صوتية أفضل بكثير.

بالإضافة إلى الجودة العالية ، يوفر LC3 زمن انتقال أقل مقارنةً بـ SBC ، مما يوفر تجربة مستخدم أفضل للتطبيقات في الوقت الفعلي.

يتم تكوين أخذ العينات وأعماق البت المستخدمة بواسطة زوج من سماعات الرأس اللاسلكية من قبل الشركات المصنعة. نظرًا لأنه يمكن تهيئتها للعمل بمعدلات بت منخفضة لتحسين عمر البطارية وتقليل أخطاء الإرسال ، فقد تختلف قدرة برنامج الترميز عن الجودة الفعلية التي تقدمها سماعات الرأس.

هل ستقوم LC3 بتغيير صوت Bluetooth إلى الأبد؟

يقع برنامج الترميز LC3 في قلب صوت BLE ، وهو أهم مراجعة لمواصفات Bluetooth منذ أكثر من عقد. لا يركز برنامج الترميز فقط على تقديم صوت عالي الجودة ، ولكنه يفعل ذلك أيضًا مع توفير زمن انتقال واستهلاك أقل للطاقة.

نظرًا لهذه التغييرات ، ستوفر منتجات Bluetooth التي يتم تشغيلها بواسطة LC3 للمستخدمين جودة اتصال وصوت أفضل أثناء استخدام طاقة أقل. نظرًا لاستهلاك أقل للطاقة ، ستتمتع سماعات الأذن اللاسلكية بعمر بطارية أفضل والمطورين يمكن أن تستخدم هذه الطاقة لتقديم ميزات حسابية أفضل مثل المعادلات والضوضاء النشطة إلغاء.