Что на самом деле происходит в наушниках. Срываем покровы

Bluetooth - это беспроводная передача данных между двумя устройствами на короткое расстояние. Это делается радиоволнами (WPAN).

Немногие знают, что название технологии Bluetooth произошло от имени датского короля Харальда Синезубый (Harald Bluetooth I, 958 год н.э.). Именно он воссоединил части Норвегии и Дании. А сам символ Bluetooth обозначает скандинавские руны B и H.

Итак, для передачи музыки через Bluetooth необходимы 3 фактора:

Частота дискретизации (кГц): чем выше частота дискретизации, тем чище звук может быть передан (приближен к цифровому). Искажения в звуке уменьшаются и слышимый диапазон частот расширяется.

Глубина выборки (бит): чем больше глубина выборки, тем выше разрешение музыки. Динамика увеличивается по мере увеличения диапазона между мягкими и громкими звуками. Таким образом возможно получить больше более тонких звуковых уровней и тональных нюансов.

Скорость передачи данных (kbps): это скорость соединения, с которой в этом случае музыкальные звуковые данные передаются с устройства на наушники. Это, однако, не совсем так. Если говорить более точно, то эта величина указывает на возможный размер передаваемого количества данных за определенный момент времени. Чем выше скорость передачи данных с наушниками Bluetooth, тем больше данных (в то же время) может быть передано устройством. Таким образом, слышимый звук значительно улучшается.

Что означают сокращения aptX, pptx HD и LDAC?

Эти сокращения предназначены для обозначения кодеков Bluetooth и в основном описывают различные параметры передачи данных. Они отличаются частотой дискретизации, глубиной выборки и скоростью передачи. В устройствах на Android 8.0 обеспечивается поддержка этих аудиокодеков, и вы можете наслаждаться лучшим качеством звука.

atpX – это самый медленный вариант для беспроводной передачи музыки. Эта технология обеспечивает при частоте дискретизации в 48 кГц и глубине выборки 16 бит максимальную скорость передачи 352 килобит в секунду. Аналоговый сигнал считывается 48 000 раз в секунду и сохраняется с 16 битами. В принципе, это солидные цифры. Для сравнения, CD считывается и сохраняется с идентичными параметрами. Однако относительно медленная передача приводит практически к 50% -ной потере качества звука. Таким образом, глубина выборки составляет всего 8 бит, что связано с разрешением музыки.

AtpX HD также имеет частоту дискретизации 48 кГц, но цифровой сигнал сохраняется с разиером в 24 бита. Динамический диапазон увеличивается, что приводит к более высокому качеству звука. Использование LPCM (линейная импульсно-кодовая модуляция) приводит к передаче данных без потерь от аналогового к цифровому сигналу. Звук, таким образом, более чистый.

PCM - это метод модуляции, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой. На компакт-диск поступают аналоговые звуковые волны записи музыки.

В какой степени скорость передачи адаптирована в этом кодеке просто для передачи лучшего звука в наушниках пока не известно.

Bluetooth-кодек Sony LDAC — лучшая и самая быстрая из трех возможностей беспроводного аудио.

При скорости передачи данных менее 1 Мбит / с при частоте дискретизации (96 кГц) и глубине выборки 24 бит достигается почти качество CD.

Совместимые наушники Bluetooth

Современный рынок предлагает как наушники-вкладыши, так и обычные наушники, например, Sony h. ear wireless MDREX750BT/B , LG Tone Active + или PSB M4U 8 . Полный список поддерживающих беспроводное прослушивание музыки наушников можно найти на веб-сайте aptX-HD . Наушники Sony MDR-1000X и MDR-1ABT поддерживают LDAC.

Производители смартфонов постепенно отказываются от отдельного разъема под наушники. Пока это происходит вяло, но очевидно, что скоро мини-джеков совсем не будет. Его уже нет в iPhone 7 и 7 Plus – а если Apple что-то делает, то это становится стандартом.

Музыку без отдельного разъема под наушники можно слушать двумя способами: через USB (Lightning) или через Bluetooth. Первый вариант выглядит как временные «костыли», пока не у всех еще есть беспроводные наушники. Будущее за вторым методом.

«Bluetooth-наушники удобные, но звучат посредственно» – это стереотип.

Существуют технологии, которые передают по «беспроводу» качественный и приятный для обычного человеческого уха звук. В этой статье мы расскажем о протоколе AptX , широко используемом сейчас, и о его улучшенной версии , которую уже потихоньку внедряют.

Почему Bluetooth-наушники плохо звучали?

Стереотип о плохом звучании беспроводных наушников появился не просто так. Они могли быть сколько угодно продвинутыми в «железном» плане, но ограничения Bluetooth превращали качественный звук в «коричневый».

«Синий зуб» – это универсальная, распространенная и экономичная технология, но канал передачи данных у нее очень узкий. Поэтому нельзя просто пустить Lossless в наушники – нужно его сжимать.

Самый распространенный профиль сжатия, который используется во всех смартфонах, – A2DP. Его базовый кодек называется SBC. Он сильно уменьшает объем передаваемых данных, но и звук становится посредственным. Например, для упрощения вычислений (и, следовательно, увеличения скорости обработки информации) попросту обрезаются все частоты выше 14 кГц. Из-за этого даже при одинаковом битрейте качество хуже, чем в MP3. А и это формат далеко не эталонный.

Кодек AAC жмет не так варварски – качество звучания уже лучше, чем в MP3, но всё равно хуже, чем в CD.

AptX звучит почти как CD

Вот мы и подошли к технологии, ради которой собрались. AptX передает звук по Bluetooth с битрейтом 352 кБ/с и не обрезает диапазон – он составляет 10 Гц — 22 кГц. Получается это за счет сложных алгоритмов, поэтому для работы кодека требуется в три раза более производительный процессор по сравнению с SBC. Для современных смартфонов это уже давно не проблема, так что AptX работает на всех Android-девайсах.

Однако требуется, чтобы технологию поддерживал и смартфон, и наушники.

Иначе сжатие будет производиться через базовый кодек.

AptX действительно сравним с качеством CD-дисков, но все же уступает ему. Применяется компрессия 4:1. То есть, диапазон сужается в четыре раза по сравнению с оригиналом, теряются высокие и низкие частоты. На официальном сайте вы найдете только формулировку «near-CD quality» – «близкое к CD качество». Близкое, но не такое же.

До и после компрессии

Тем не менее, оглянитесь вокруг – большинство слушает музыку во «ВКонтакте» через комплектные или дешевые наушники, не обращая внимания на тонкости. Им и с AptX жилось бы вполне себе хорошо.

AptX HD звучит лучше CD

Для тех, кому все же нужен более качественный звук, придумали кодек AptX HD . Сейчас разберёмся, что это такое . Звуковой поток тоже сжимается в четыре раза, но битрейт при этом вырос с 352 до 576 кБ/с. Официальный сайт обещает нам «качество лучше, чем CD».

Правда, технология пока распространена очень слабо. Так же, как и в случае с AptX, нужно, чтобы кодек был и на смартфоне, и на наушниках. Список телефонов с поддержкой AptX HD скуден:

• Vertu Constellation Octane
• Luna TG-L900S (слышали вообще про такой?)

LG Tone Active+ – одни из немногих наушников с поддержкой AptX HD

Навряд ли вы купите какой-то из последних двух смартфонов. В пару к флагманам LG нужно будет еще приобрести одни из четырех доступных наушников от все той же LG и Audio-Technica. Недавно мы делали обзор одной из таких гарнитур – .

Что все это значит?

То, что проводные наушники скоро канут в лету. Конечно, не в ближайший год или два, но в обозримом будущем. Это во многом зависит от того, как скоро технология придет на компьютеры. Музыку ведь слушают не только со смартфонов.

Главное, что необходимая технология для отказа от проводов уже есть. Сложно представить себе человека, которому нужно качество еще лучше или который считает проводные наушники удобнее беспроводных.

Конечно, всегда будут аудиофилы, которые будут слушать винил и пользоваться аудиосистемами за огромные деньги. AptX HD – не для них. Это именно массовая технология, которая наверняка станет общеиспользуемой.

Нас окружают сотни потрясающих и уникальных явлений, мы каждый день сталкиваемся с ними, но даже не задумываемся, как они работают. Одно из таких явлений – звук.

Для нас с вами звук – это воспринимаемые слухом колебания воздуха.

Звуки состоят из смеси вибраций, разной силы и частоты. Вибрировать могут голосовые связки человека, струны в музыкальном инструменте, любые окружающие предметы далее вибрация распространяется в воздухе и передается на барабанную перепонку в ухе, а наш мозг воспринимает эти колебания как звуки.

Но как все устроено с цифровым звуком?

Как звук становится цифровым

Звук имеет аналоговую природу, он распространяется в воздушном пространстве. Колебания воздуха преобразовываются в электрические колебания посредством микрофона, а затем специальный преобразователь фиксирует их и кодирует на цифровом языке.

Именно в процессе кодирования задается дальнейшее качество цифровой копии воспроизводимого звука. Чем меньше шаг выборки при оцифровке звука, тем больше информации о звуке переведется в цифровой формат.

Как хранится цифровая музыка

Сейчас подавляющее большинство музыки хранится в цифровом виде, ведь так проще, удобней и надежней. Один раз закодированный по определенному алгоритму файл не потеряет свои свойства и не утратит качество.

Изначально закодированное качество звука нельзя существенно улучшить при помощи программ, колонок или наушников.

Цифровой звук можно бесконечно копировать, при этом его свойства не теряются, а качество остается неизменным.

Как воспроизводится цифровой звук

Для передачи на наушники или колонки необходимо произвести обратный процесс конвертации.

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) в том или ином виде присутствует на всех смартфонах, плеерах и компьютерах. Он нужен для того, чтобы перевести цифровую музыку в аналоговый формат.

Последовательность нулей и единиц, понятных для компьютеров и смартфонов, превращается в набор электических сигналов, заставляющих динамики издавать звук.

Чем мощнее ЦАП, тем более качественный звук получается на выходе. Большинство современной электроники редко оснащают серьезными преобразователями. Появление ЦАП от именитого бренда в смартфоне – всегда большое событие.

Настоящие аудиофилы предпочитают специализированные недешевые музыкальные плееры, например, модель . Это устройство оснащено просто царским ЦАПом высокого качества, как в серьезной Hi-Fi аппаратуре

По сути это Hi-Fi плеер и мощный усилитель в одном устройстве, которое может воспроизводить цифровую музыку с кодированием до 32 бит / 384 кГц. KANN выдает до 7В на балансном выходе, это не только легко «раскачает» высокоомные наушники, но и позволит подключить низкоомные громкоговорители.

Также KANN оснащен четырёхконтактным 2,5 мм балансным выходом. Такое решение позволяет подавлять практически все шумы и получить большую амплитуду за счет удвоения передаваемого сигнала.

Что происходит потом

Далее все просто: электрический ток из преобразователя проходит через усилитель и подается на контакты динамика. Далее ток попадает на катушку, которая толкает мембрану. Смена направлений подаваемого тока зависит от частоты звуковых колебаний музыки (или других воспроизводимых звуков).

Громкость звука прямо пропорциональна силе подаваемого на катушку тока. При этом чем выше напряжение, тем выше сила тока в катушке. От этого прослушивание музыки на большой громкости быстрее разряжает батарею мобильного устройства.

Что внутри динамика

Все мы знаем, что два магнита на определенном расстоянии друга от друга начинают взаимодействовать между собой: притягиваться или отталкиваться. Это же явление используется в любом аудио-динамике.

Внутри динамика находится постоянный магнит, выполненный в форме круга. В отверстие посредине и помещают катушку из медной проволоки, которую соединяют с мембраной (легким и жестким конусом). На проводник с переменным током в магнитном поле действует переменная сила, которая и двигает катушку и закрепленный на ней диффузор.

Движение мембраны создает сжатие и разрежение воздуха, что способствует появлению звука.

В компьютерах, смартфонах, гарнитурах и наушниках для экономии места чаще всего используют один широкополосный динамик, который отвечает за воспроизведение всего звукового диапазона.

Никакой принципиальной разницы между динамиком в колонке или наушнике нет. Отличия между ними в размере и звукоизоляции.

А как в bluetooth-наушниках

В цепи между цифроаналоговым преобразователем звука и динамиком появляется еще одно звено. Хоть наличие bluetooth и не влияет на принцип работы динамика, очень часто при передаче музыки без проводов качество становится хуже.

Чтобы обойти это досадное ограничение, можно использовать компактный от Astell&Kern. Он позволяющий сделать проводные наушники беспроводными.

Любой аудиофил подтвердит, что проводные наушники или колонки звучат чище и детальнее, музыка, воспроизводимая через них, более насыщенная. Это происходит из-за того, что звук повторно подвергается сжатию для передачи по bluetooth.

В каждую секунду времени получается уместить лишь ограниченное количество информации о звуке, в результате чего, теряются некоторые детали.

Ранее для повышения качества звука, передаваемого по Bluetooth, использовали кодек aptx . Его дальнейшим развитием стал формат aptx HD . Он поддерживает передачу звука высокого разрешения и на сегодняшний день является единственным способом получить хорошее звучание при использовании беспроводных наушников. Конечно для этого и плеер и наушники должны поддерживать aptx HD.

Кто помог нам с этим разобраться

Далеко не все современные флагманы поддерживают этот крутой кодек. Ставку на звук делают лишь некоторые производители в единичных моделях.

На рынке плееров технология aptX HD встречается чаще, пионером в этом направлении стала компания Astell&Kern. Поддержка aptX HD уже есть в моделях AK380, AK320, AK300 и AK70. Выделяется наличием новомодной опции и свежий

В последних флагманах и музыкальных смартфонах часто появляется характеристика поддержки AptX. Разбираемся, что это и как работает.

Что такое AptX?

Технология AptX позволяет получить по-настоящему качественный звук в Bluetooth-наушниках. Ее суть заключается в сжатии звуковой дорожки при передаче данных в условиях ширины пропускного канала Bluetooth.

Отказ производителей смартфонов от разъема для наушников становится все более популярным решением и одной из ключевых тенденций на ближайшие годы. Отсутствие разъема 3,5 мм в смартфонах Apple мотивирует других производителей переходить к системе беспроводной передачи звука.

Стереотип о недостаточном качестве музыки в проводных наушниках связан с ограничением в передаче частот в технологии A2DP, которая искажает звучание оригинального файла. AptX корректно передает файлы с высоким битрейтом. Современный способ сжатия Lossless-файлов позволяет передавать качественный звук с помощью . Учитывая все преимущества, кодеку пророчат массовость и повсеместное распространение.

Преимущества

Принцип работы кодека заключается в том, что он позволяет сжимать аудиофайл для передачи данных с битрейтом до 352 Кбит/сек. Модификация от Qualcomm - AptX HD - поддерживает битрейт до 576 Кбит/сек.

Для передачи данных на наушники или аудиосистему используется метод уплотнения аудиопотока, который требует высокой производительности от принимающего устройства. Доступный диапазон частот варьируется в пределах от 10 до 22000 Гц, обеспечивая качество звука практически равное CD, но пока не дотягивающее до винила.

Особенности и требования

Важным фактором при выборе устройства с технологией AptX считается его автономность и производительность. Кодек требует больших затрат энергии на декодирование и воспроизведение полученных данных, нагружая при этом железо.

Залогом корректной работы всех звеньев звуковой цепи является поддержка кодека на обоих устройствах - и смартфоне, и наушниках. В этом случае качество звука будет максимально высоким. Если же один из гаджетов не поддерживает кодек, звучание обеспечит стандартный драйвер, следовательно, оценить технологию не получится. Отметим, что большинство современных флагманов уже поддерживает AptX: Samsung Galaxy S7 и S8, OnePlus 5T, LG G5 и G6, Huawei Nova 2 и другие.

Как известно, со штатным комплектом ПО многие Android-смартфоны и планшеты, в том числе флагманские (и в том числе даже Pixel, OnePlus 3, Xiaomi Mi5 и Samsung Galaxy Note Pro 12.2) не поддерживают кодек aptX, благодаря которому музыку в потоковом режиме слушать можно через внешние Bluetooth-девайсы с очень и очень приличным качеством.

Дело в тут сугубо в нежелании производителей платить деньги (и немалые) за соответствующую лицензию, которые так или иначе потом придется включать в стоимость той или иной модели.

С точки зрения конечного юзера, то есть нас с вами, это как бы не совсем хорошо. Всё-таки музыку со смартфона послушать мы все любим. Но без aptX даже к новому и дорогому флагману подключать приходится зачастую только проводные «уши» и/или спикер, иначе потоковый звук будет, как говорится, не тот.

С другой стороны, флагман — это не только «плюс» к имиджу, но и кое-какие дополнительные технические возможности, которые позволяют владельцу некоторые проблемки решать не дожидаясь милостей от производителя.

При желании, конечно, и при наличии хотя бы базового опыта и кое-каких знаний в области установки на мобильные Android-устройства так называемого кастомного программного обеспечения.

К примеру, чипсет Qualcomm, на котором как раз и работают многие нынешние смартфоны топового уровня, работать с aptX может, не смотря на то, что официально этот кодек в этих смартфонах и не поддерживается. Разумеется, для этого требуются правильные драйверы, которые не всегда просто найти. Но так уж получилось, что в этот раз нужный софт грамотные товарищи (наше им спасибо) не только написали, но и оформили в виде файла, который скачать и установить может даже не самый искушенный в этом деле пользователь.

В этой связи, расскажем мы о том, как активировать поддержку кодека aptX в смартфонах и планшетах с Xiaomi, Google Pixel, Nexus, OnePlus и др.

Итак, по порядку:

ШАГ #1. Проводим блиц-проверку имеющегося девайса на предмет соответствия его аппаратной базы техническим требованиям технологии aptX.

С этим не просто. Однако для начала отметим, что прежде, чем качать и ставить ПО на смартфон (или планшет), необходимо:

• иметь под рукой наушники (гарнитуру) или внешний спикер, которые поддерживают aptX;

• уметь устанавливать zip-файл с помощью специальной утилиты восстановления системы (т.н. рекавери);

• и уже иметь на смартфоне правильно установленную и настроенную кастомную (т.е. неофициальную) прошивку CM14.x ROM (или OOS 4.0).

Что касается, аппаратной совместимости самого смартфона (или планшета), то на момент публикации этого поста, список мобильных устройств, которые гарантированно поддерживают кодек aptX (после установки драйвера), следующий:

• OnePlus 3T, 3, X, 2 и One;

• Google Pixel XL, Nexus 6P и Nexus 6;

• Ксиоми Mi5, Redmi Note 3, Mi4i и Redmi 2;

• Samsung Galaxy Note Pro 12.2.

Если вы пользуетесь смартфоном (или планшетом) другой модели, то расстраиваться пока не стоит. Проверьте спецификацию аппарата. Если он оснащается процессором Snapdragon 821, 820, 810, 805, 801, 800, 650, 615 или 410 , вы можете установить (или уже установили) на него прошивку CyanogenMod 14 и готовы слегка поэкспериментировать, то можете переходить к следующему этапу нашего мероприятия.

ШАГ #2. Качаем aptx.zip

На смартфон скачиваем файл aptх.zip (ссылка на сайт XDA Developers). Желательно так, чтобы его не нужно было потом долго искать.

ШАГ #3. Делаем бэкап данных

в обязательном порядке создаем резервную копию всех важных файлов, которые хранятся в памяти вашего смарфона или планшета, а также копии всех настроек смартфона. Во избежание потери чего-то нужного, если в процессе или по факту установки нового софта возникнут какие-либо непредвиденные проблемы.

ШАГ №4. Перезагружаем девайс в режим рекавери

Загружаемся в recovery-режиме (это может быть TWRP, CWM и пр.), тапаем кнопку «Install» (или «Install Zip»), находим и выделяем наш файл aptx.zip и запускаем установку (кнопка «Swipe to confirm flash» внизу экрана). В процессе на экране смартфона появятся несколько строчек текста, и потом девайс автоматически перезагрузится. Перезагрузка должна ознаменовать успешное завершение мероприятия.

ШАГ #4. Тестируем aptX

Чтобы окончательно удостоверится в том, что поддержка кодека aptX на устройстве активирована, проверяем logcat (можно с помощью приложения CatLog или любого другого с функцией поиска). Для этого подключаем свои Bluetooth-наушники (или спикер) и включаем плеер. Если все работает, как надо, то в logcat по запросу «aptX» в строке a2dp_encoder_init вы найдете «selected codec aptX».