Технология AptX: что это и как работает

18.06.2019

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.

Технология Bluetooth названа в честь Харальда Синезубого, древнего короля викингов. И ради всевышнего не спрашивайте почему. Лучше разберемся с действительно важными вещами: как она устроена, на что способна, чем интересна - а чем не интересна - меломану. И главное, что происходит с аудиопотоком, когда он покидает смартфон или планшет, чтобы добраться до беспроводных наушников или колонок по Bluetooth-каналу.

Сегодня без поддержки Bluetooth невозможно представить себе ни смартфон, ни планшет, ни любое другое уважающее себя мобильное устройство. Однако сама технология появилась на свет куда раньше смартфонов и планшетов - еще в 1994-м, а ее изначальной целью была замена проводов в начинке телекоммуникационных станций.

Первоначально у «синего зуба» имелась масса проблем со скоростью и надежностью связи, энергоемкостью и совместимостью между различными устройствами, но со временем технология подросла, с каждой новой версией становясь заметно проворней, экономичней и способней.

На фото Харальд I Синезубый принимает крещение. Согласно легенде (неподтвержденной) король объединил датские поселения в единую страну. Этот факт и стал идеей для Bluetooth - связать все устройства одним протоколом

Некоторые улучшения - например, упрощение процедуры «спаривания» в версии 2.1 и серьезное уменьшение нагрузки на аккумуляторы в текущей версии 4.0 - сделали повседневную жизнь меломанов заметно комфортней. Еще больше комфорта внесло появление технологии NFC - в связке с ней Bluetooth вообще не требует никаких церемоний при взаимном распознавании приемника и передатчика, достаточно просто прикоснуться гаджетами друг к другу. Но в целом на качестве передачи звука прогресс отразился мало: в самом свежем издании Bluetooth этот процесс устроен так же, как и в его позапрошлой версии десятилетней давности. А собственно как?

35 синих зубов

Как и подавляющее большинство других беспроводных интерфейсов, Bluetooth основан на использовании радиоволн. Для передачи информации «синий зуб» использует радиочастоты в районе 2,4 ГГц - здесь же по соседству «пасутся» Wi-Fi-роутеры, беспроводные компьютерные клавиатуры и мыши, некоторые DECT телефоны и масса прочего оборудования.

Чем отличается Bluetooth от многих других беспроводных технологий? С одной стороны - относительно невысокой дальнобойностью: радиус ее действия не превышает десятка метров, а толстые стены могут дополнительно снизить этот показатель.

Что любопытно, логотип Bluetooth состоит из двух скандинавских рун: «хаглаз» и «беркана» (аналоги латинских букв H и B)

С другой стороны - многофункциональностью. «Синий зуб» можно использовать в самых разнообразных целях: от переброски фоток на ноутбук до отправки документов на печать, от управления внешними устройствами до потоковой трансляции аудио. Неудивительно, что у Bluetooth так много различных т.н. «профилей», каждый из которых обеспечивает выполнение той или иной конкретной задачи, определяя технические параметры взаимодействия между Bluetooth-передатчиком и приемником. Общее количество профилей измеряется десятками (согласно статье на Wikipedia базовых 35 штук), за передачу звука отвечают только три. Чем они отличаются друг от друга?

Bluetooth-профили HSP, HFP и A2DP

Первый из аудиопрофилей Bluetooth носит имя HSP - Headset Profile. Как можно понять из названия, он создан для работы с мобильными гарнитурами и заточен под базовую передачу голоса со всеми вытекающими отсюда последствиями: аудио допускается только в моно формате и с битрейтом не выше 64 кБ/c. По сравнению с этим звуком даже пережатые MP3 кажутся божественным наслаждением для ушей.

Второй - HFP, Handsfree Profile - представляет собой чуть более продвинутую версию того же профиля. Его адресат - все те же монофонические гарнитуры, так что стерео по-прежнему не поддерживается, но качество звука несколько выше. Впрочем, для прослушивания музыки этот профиль по-прежнему не подходит.

Как только появился A2DP, многие Hi-Fi-производители обратили на него внимание. Но раньше всех были небольшие компании, сделавшие адаптеры, как приведенный на фото GOgroove BlueGate, - небольшая коробочка с ЦАПом и усилителем для наушников внутри.

Для этой цели предусмотрен специальный профиль A2DP - Advanced Audio Distribution Profile. Именно он отвечает за соединение мобильных устройств с беспроводными колонками и наушниками. Профиль A2DP позволяет источнику звука найти общий язык с беспроводной акустикой, а главное - управляет сжатием аудио для отправки по «синезубому» каналу. Избежать этой процедуры нельзя из-за невысокой пропускной способности Bluetooth, но уровень компрессии, используемые для сжатия алгоритмы и, в конечном итоге, потери в качестве звука могут заметно варьироваться. Вот тут-то, как говорится, и возникают нюансы.

Кодек SBC жмет грубее MP3

Как известно, сжимать звук можно по-разному. С потерями в качестве или без них, с низким или высоким битрейтом, с различными настройками, с применением разных кодеков. Вместо какого-нибудь из повсеместно распространенных кодеков для сжатия аудиопотока в профиле A2DP по умолчанию применяется собственный алгоритм компрессии Subband Coding - или, попросту, SBC.

Сравнение, проведенное Брентом Баттервутом (автор About.com), показывает разницу в том, какие шумы возникают при подаче тона 5, 10, 12.5 и 20 кГц. Синяя линия - aptX, зеленая - SBC ()

Обработка звука по методам SBC имеет немало общего с хорошо всем знакомым MP3-сжатием, но приоритеты выстроены несколько по-иному: главная задача - не столько минимизировать звуковые потери, сколько упростить вычисления. Все должно быть быстро, просто и легко выполнимо даже для самого хлипкого мобильного процессора.

В результате SBC обходится со звуком без лишних церемоний - например, частоты выше 14 кГц при конвертации попросту отрезаются, в результате чего частотный диапазон заметно сужается. Не удивительно, что даже при равном битрейте с MP3 (а SBC допускает битрейт до 320 кБ/c) аудио в SBC-кодировке звучит заметно хуже.

На этом графике показаны спектры при трансляции сигнала 1 кГц через aptX (синий) и SBC (зеленый), а также 4 кГц - aptX (пурпурный) и SBC (красный) ()

В результате при использовании дефолтного кодировщика передача по Bluetooth ухудшает звучание не только несжатого аудио, но и обычных mp3-файлов - ведь в процессе беспроводной транспортировки они сперва декодируются, а затем вновь сжимаются, на этот раз куда грубей. К счастью, SBC - основной, но не обязательно единственный инструмент для компрессии аудиопотока, который имеется в арсенале A2DP. Есть и другие, более интересные предложения.

Advanced Audio Coding: продвинутое, но не идеальное

Базовый кодек SBC с его скромными музыкальными способностями - не лучшее средство привлечь внимание меломанов к Bluetooth-технологии. Вот почему разработчики многих «синезубых» устройств, особенно в топовом сегменте, комплектуют профиль A2DP опциональными, более продвинутыми средствами сжатия звука. Самое популярное из этих средств - алгоритм AAC.

В отличие от кодека SBC, знакомого разве что любителям поглубже покопаться в технических спецификациях Bluetooth, аббревиатура AAC неплохо известна широким народным массам. Еще бы! Ведь именно этот формат используется, например, в iTunes. Изначальной задачей разработчиков алгоритма было превзойти MP3 по качеству звучания при одних и тех же битрейтах - не случайно его имя расшифровывается как Advanced Audio Coding, «продвинутое кодирование звука».

За счет более сложных алгоритмов AAC действительно сохраняет больше музыкальной информации, чем mp3, и уж тем более SBC. Не удивительно, что его включение в набор кодеков, поддерживаемых профилем A2DP, заметно улучшает звучание Bluetooth-колонок и наушников.

Главное - убедиться в том, что кодек AAC поддерживается обоими «синезубыми» девайсами: и тем, что служит передатчиком аудиосигнала, и тем, что работает на его приеме. Если из пары таких устройств кодировку AAC способно понять лишь одно - профиль A2DP автоматически откатывает назад на базовый кодек. С вполне очевидными последствиями для звучания.

Кодек AptX: лучший вариант для меломана

Еще более продвинутое сжатие звука обеспечивает кодек aptX, который активно продвигает на рынке беспроводного Bluetooth-аудио компания CSR. Создатели пропагандируют его как средство для беспроводной передачи музыки «в CD-качестве».

Кодек aptX имеет свой логотип, потому что разработан и запатентован компанией CSR

На самом деле это не совсем так, хотя алгоритмы, лежащие в основе aptX, по принципу своей работы действительно напоминают лосслесс-кодировщики, уплотняющие аудиопоток без потери звуковой информации. Среди достоинств aptX - способность к Bluetooth-трансляции MP3 и AAC без дополнительной обработки, а значит, и без ухудшения звука.

Специальная версия aptX Low Latency, заточенная под запросы геймеров и киноманов, обеспечивает еще и минимальную задержку в доставке сигнала - а значит, просмотр кино без отставания реплик от мимики персонажей.

Кодек aptX обеспечивает передачу аудио с битрейтом до 352 кБ/с, не обрезает верхний регистр и раздвигает частотный диапазон до вполне солидных 10 Гц - 22 кГц, но высокая сложность применяемых алгоритмов требует от мобильных процессоров утроенной вычислительной мощности по сравнению с базовым SBC. Именно поэтому поддержка aptX встречается среди «синезубых» приборов довольно редко, чаще всего - в премиальном сегменте смартфонов.

Впрочем, ради того, чтобы стать обладателем смартфона с aptX, не обязательно выкладывать так уж много наличности: в каталогах Samsung, Sony, HTS и Asus представлено немало моделей с поддержкой продвинутого кодека, в том числе вполне доступных по цене.

Как и в случае с AAC, при беспроводном соединении источника звука с колонками или наушниками следует убедиться, что кодек aptX поддерживается обоими устройствами. Лишь в этом случае можно не сомневаться, что ты действительно выжимаешь из «синего зуба» максимум его музыкального потенциала.

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.

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.

Sony H. EAR in Wireless

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.

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».