Про LDAC с беконом. Тест Bluetooth-модуля Audison B-CON с разбором работы разных Bluetooth-кодеков

Всё началось пару лет назад – ко мне в руки попал прототип будущего Bluetooth-модуля Audison B-CON, который итальянцы из Elettromedia прислали в Россию для бета-тестирования. Он принимает сигнал со смартфона (кроме стандартного кодека SBC поддерживает AAC и LDAC) и гонит его в оптику. Уже тогда я заприметил его себе в систему. И вот совсем недавно он наконец-то вышел в продажу, и я могу сделать по нему развёрнутый отчёт.
И тут многие возразят, мол, зачем было ждать, ведь полно же «китайцев» с AliExpress, которые решают ровно те же задачи. Собственно, в ожидании серийных Audison B-CON я как раз и пользовался таким (и на момент теста он пока ещё в системе). Он тоже понимает LDAC и гонит сигнал в процессор по оптике, но… как оказалось, не всё там так гладко. В общем, поехали разбираться.


Перед тестом. Что такое LDAC, и почему именно он? Экскурс в передачу аудио по Bluetooth

Как оно вообще работает. Изначально передача звука была лишь «побочной» возможностью технологии Bluetooth, поскольку оная создавалась для другого. Так что взять и передать, например, поток цифровых данных в формате CD Audio по Bluetooth было невозможно, для этого не хватило бы пропускной способности радиоканала. Поэтому аудиосигнал перед передачей придумали сжимать (кодировать), а на приёме – разжимать (декодировать). И тут фигурируют два понятия – кодек и битрейт.

Что такое кодек. Кодирование и декодирование важно делать по единому алгоритму, который (если сильно упрощённо) и называется кодеком (образовано от слов «кодировать» и «декодировать»).

Что такое битрейт. Радиоканал Bluetooth может пропустить через себя не больше определённого количества бит в секунду. Этот объём информации – и есть битрейт. Чем ниже битрейт, тем меньше информации можно передать, тем больше полезной информации приходится выкидывать из исходного сигнала, и тем хуже звук.

Subband codec, он же SBC. Базовый алгоритм кодирования/декодирования (кодек), принятый на заре развития Bluetooth, который обязали поддерживать всех производителей. Простой для вычисления, так что с ним легко справляется даже самое дохлое железо.
Сигнал тупо делится на несколько частотных полос (низкие, средние, высокие), а дальше начинается округление и выбрасывание всего «лишнего». Кодирование идёт от нижних частот к верхним, а когда весь доступный канал связи «израсходовался» на нижние и средние частоты, то верха обрезаются.
Например, при битрейте 328 кбит/с звук ещё худо-бедно приемлемый, но при 240 кбит/с разницу заметит даже тот, у кого медвежий выводок на ушах потоптался.

Advanced audio codec, он же ААС. Как всегда, Apple пошли своим путём и сделали своё кодирование. AAC – это главный кодек на всех девайсах от Apple, используется в том числе и для потоковой передачи аудио. Кстати, Android-смартфоны его тоже поддерживают.
В отличие от SBC, кодек AAC имеет более «осмысленный» алгоритм сжатия, использующий психоакустическую модель (кстати, как и MP3). Он выбрасывает из сигнала не всё подряд, а только то, что для слуха наименее значимо. Если упростить, то можно привести такой пример – резкие и громкие звуки маскируют собой тихие, а значит тихие можно «безболезненно» выкинуть из сигнала. Для слуха не так драматично, а поток данных сокращается заметно.
Так что бытует мнение, что при прочих равных ААС звучит лучше, чем SBC. Но на деле не всегда. Потому что AAC – сложный для вычисления кодек, и чтобы он хорошо звучал, нужен хороший декодер, т. е. требования к «железу» выше. Но лазейки для упрощения он оставляет, поэтому если у вас приёмный девайс не родной от Apple, то как повезёт. И в любом случае помним, что он теряет информацию, так что для наших аудиофильских целей – тоже не фонтан.

Семейство кодеков aptX. Вообще-то сегодняшним подопытным – Audison B-CON – этот кодек не поддерживается, но упомянуть его просто обязан. Как минимум, чтобы понять, почему Elettromedia не стали делать на него ставку.
Начну с того, что это действительно не один кодек, а семейство: кроме базового aptX в него входят aptX HD (с повышенным битрейтом), aptX Adaptive (с переменным битрейтом), aptX Low Latency (с низкой задержкой) и, может, ещё что-нибудь эдакое. Это кодеки от компании Qualcomm (хотя ради справедливости отмечу, что придумали их не в Qualcomm, да и вообще базовый алгоритм появился задолго до изобретения Bluetooth). Работают безо всяких сложных вычислений (в отличие от ААС), так что для «железа» тоже достаточно лёгкие.
Кодек aptX (и все его производные) распиарен как кодек с упором на качество звука, но… при всей своей пафосности он в иных случаях может проиграть даже тупейшему SBC.
Дело в том, что aptX – тоже кодек со сжатием, только работает иначе. В отличие от SBC, сигнал не делится на частотные диапазоны, он кодируется весь, как говорится, «от» и «до». А если канала передачи данных не хватает, то aptX не «переносит биты» на те частоты, которые больше всего в них нуждаются, а тупо снижает битность. Иными словами, он не обрезает верхние частоты, а «схлопывает» динамику звучания.
Так что если мы возьмём SBC и aptX с близкими битрейтами, то на музыке с широким частотным диапазоном, но сильной компрессией выиграет aptX, а на музыке с узким частотным диапазоном, но большим динамическим диапазоном (большой разницей между тихими и громкими звуками) SBC может его даже обойти.
С точки зрения качества звука интересен в основном aptX HD – у него высокий максимальный битрейт, который позволяет без значительных потерь «пропускать» даже довольно сложный аудиосигнал.

LDAC. Этот кодек придумали Sony, и он намного ближе к нашим задачам, поскольку умеет передавать больше данных, причём с частотами дискретизации аж до 96 кГц (с потерями или без потерь передаётся Hi-Res – уже другой вопрос, об этом скажу чуть дальше).
LDAC имеет три режима – с пропускной способностью (ну или битрейтом, если хотите) 330, 660 или 990 кбит/с. По сравнению с остальными кодеками это очень много: для SBC предел – 328 кбит/с, для aptX – 352 кбит/с, aptX HD – 576 кбит/с.
Во-первых, смотрим, как вообще возможно организовать такой «жирный» канал передачи данных. Высокие битрейты реализуются в LDAC с использованием Enhanced Data Rate (EDR) – специального режима для увеличения максимальной скорости. Он появился ещё в спецификации Bluetooth 2.0, правда, начиная с версии Bluetooth 4.0 «всё прогрессивное человечество» кинулось снижать потребление энергии, поэтому EDR в девайсах может отсутствовать. Следовательно, даже если в Bluetooth-приёмнике заявлен LDAC, ещё не факт, что он реально будет принимать сигнал с максимальным битрейтом.
Кстати, в описании Audison B-CON как раз отмечена поддержка Bluetooth 5.0 + EDR, так что у него с этим всё должно быть в порядке.
Второй вопрос – является ли LDAC кодеком с потерями? Строго говоря, да, он тоже подразумевает некоторое сжатие. Это гибридный кодек, принцип его работы в некоторых моментах схож с SBC и aptX: при кодировании диапазон делится на поддиапазоны (как в SBC), и когда канал связи уже забит под завязку, на верхних частотах снижается битность (как у aptX).
Однако если учесть огромную (по сравнению с остальными кодеками) пропускную способность, то по факту сжимаются лишь исходники в формате Hi-Res, да и то за пределами слышимого диапазона. А файлы с обычными разрешениями (например, тот же CD Audio с частотой дискретизации 44,1 кГц) пролетают через радиоканал, ни в чём себе не отказывая.
Так что формально LDAC действительно является Lossу-кодеком, но фактически (при передаче с высокими битрейтами, и если исходники имеют «обычное», не повышенное разрешение) его можно смело приравнивать к Lossless. Так что его выбор для Audison B-CON вполне объясним.

Как настроить смартфон для максимального качества звука

Как показывает практика, многие не пользуются звуковыми возможностями своего смартфона на все 100%, сами об этом не подозревая. Во-первых, смартфоны по умолчанию обычно включают кодирование SBC (Sub Band Codec). И во-вторых, включив кодек LDAC, нужно не забыть выбрать именно высокий битрейт.
На официальном сайте есть пошаговое описание, как это сделать, но я коротко опишу сам принцип. Действуем так. Заходим в список Bluetooth-девайсов, заходим в свойства подключенного Audison B-CON и разрешаем использование LDAC.


Второе – открываем в настройках «Меню разработчика». Если оно недоступно, зайдите в раздел «О телефоне», подраздел «Информация о ПО» и много раз тапайте на строчке «Версия сборки». На экране выйдет сообщение о том, что «Меню разработчика» стало доступно. Заходим в него и там смотрим, чтобы у нас был включен HD Audio и был выбран кодек LDAC.


Тут же заходим в «Качество воспроизведения» и принудительно выбираем «Оптимизировать качество звука (990/909 кбит/с)».


Всё, смартфон готов для передачи аудио на Audison B-CON с использованием LDAC.

Начинаем разбирать Audison B-CON: общий конструктив

Ну вот, наконец-то перехожу к самому Audison B-CON. Размерами он едва крупнее спичечного коробка.


С тыльной стороны все соединения и переключения подписаны – не запутаешься.


На верхней стороне – пара светодиодов, показывающих состояние Bluetooth-соединения и в каком разрешении идёт стриминг аудиопотока.


Внутри всё собрано на единой плате плюс сам Bluetooth-модуль в виде «накладной» субплаты. Правда, достоверно накопать по нему информацию, к сожалению, мне не удалось. По остальному компонентному составу есть свои особенности – некоторые из них буду отмечать по ходу дела.

Что умеет Audison B-CON, и почему он лучше дешёвых «китайцев»

Основная задача Audison B-CON – принять сигнал от смартфона по Bluetooth, преобразовать его в формат SPDIF и выдать на цифровой выход. Казалось бы, то же самое умеют и «китайцы» с AliExpress, но… Давайте сравним. Вытащил из своей машины модуль, с которым прокатался больше года, у него тоже есть цифровой выход и заявлена поддержка LDAC.


Кому любопытно, вот его начинка. Построен на чипе CSR8675.


Буду откровенен, снаружи «китаец» создаёт более благоприятное впечатление: в отличие от Audison, корпус у него металлический. Но, как говорил классик советского юмора, «вам шашечки или ехать?». Смотрим, что они оба умеют.

Цифровые выходы и входы. «Китаец» имеет оптический и коаксиальный выходы, и на этом всё. У Audison B-CON нет коаксиала, зато есть не только оптический выход, но и вход. Т. е. если в процессоре оптика уже занята (к примеру, подключено штатное ГУ через MOST-адаптер), B-CON можно добавить «в разрыв» имеющегося оптического сигнала. Когда смартфон «молчит», B-CON переключается на оптический вход и работает в «сквозном» режиме. Поддерживается «транзит» потока с разрешением до 24 бит/ 192 кГц.


Тут обращу внимание на два важных момента. Во-первых, если к процессору уже что-то подключено по оптике (да хотя бы штатное ГУ через MOST-адаптер), то зачем нужен B-CON? Тут всё просто – он даст более высокое качество звучания, т. к. в основном штатки поддерживают по Bluetooth только работу через SBC или AAC, т. е. кодеки попроще.
И второй момент – модуль дополнительно «чистит» тактирование цифрового потока, в приёмо-передающей части используется чип WM8804 Wolfson Microelectronics (Cirrus Logic). Не стану вдаваться сейчас в технические подробности, просто отмечу – это снижает количестве ошибок, что, в конечном итоге, благоприятно сказывается и на качестве звука (кстати, одна из причин вечных «страданий аудиофилов» от разного звучания оптических кабелей).

Аналоговые выходы. Конкретно у моего «китайца» аналоговых выходов нет, но на AliExpress что-то подобное встречал. У Audison B-CON аналоговые выходы есть, причём на отдельном, пусть и не сильно заморочном, но приличном ЦАП PCM5101 Burr Brown (Texas Instruments). К слову, для своих задач качество звука вполне приемлемое – можно иметь в виду.


Питание и управление включением. «Китаец» работает по принципу: подали питание – включился, сняли питание – выключился. При этом требует 5 Вольт, т. е. в простейшем случае придётся «колхозить» хотя бы автомобильную зарядку с USB.
B-CON можно подключить к 12-вольтовой бортовой сети безо всяких дополнений. Причём есть постоянные «плюс» и «минус», управление включением Remote, и ещё можно задействовать АСС.
А ещё есть два управляющих выхода (что-то аналогичное Rem OUT), на которых появляется «плюс» при переключении на стриминг или на оптический вход. Т. е. B-CON может сам управлять включением внешних девайсов по разным сценариям. Например, можно реализовать автоматическое переключение процессора с оптики на аналоговый вход при остановке стриминга и поступлении входящего звонка, чтобы сохранить возможность пользоваться штатным hands-free.


Интеграция с процессорами Audison. Этот пункт интересен в первую очередь владельцам новых процеусей Audison семейства Forza и процессоров bit One HD Virtuoso. В комплекте идут короткие шлейфы для подключения к ним B-CON, чтобы завязать их в единую систему без дополнительных проводов и соединений.


Особенности регулировки громкости. Ещё один момент, которого нет у «китайца». На корпусе Audison B-CON имеется переключатель, которым можно включить или выключить режим Absolute Volume (ещё есть среднее положение для обновления прошивки, но сейчас не об этом).



Работает он так. При выключении этого режима громкость регулируется со смартфона как обычно. Но тогда есть проблема – при уменьшении уровня смартфоны нещадно «рубят» качество сигнала, так что все наши потуги с использованием LDAC – сами знаете кому под хвост. Придётся каждый раз контролировать выставление громкости на максимум.
При включении Absolute Volume смартфону даётся команда зафиксировать уровень громкости на максимуме, чтобы исключить лишние обработки сигнала внутри программного микшера Android (который «смешивает» сигналы от разных программ). Сам микшер, понятное дело, при этом не обходится, но сигнал хотя бы сохраняется в исходном виде, насколько это возможно.
А ещё можно поиграться с раздельным выводом звука из программ на выбранные устройства (по крайней мере, у меня в Samsung такая возможность в настройках есть), чтобы исключить «подмешивание» к основному аудиопотоку всякого рода голосовых подсказок, уведомлений и прочих сигналов.
И да, небольшое замечание. Если вы решили включить или выключить режим Absolute Volume, но сходу режимы не меняются, нужно не только щёлкнуть переключателем на корпусе, но и переподключить сам смартфон по Bluetooth. А ещё лучше удалить B-CON из списка Bluetooth-девайсов в смартфоне и «познакомить» их заново. Это делается лишь один раз при установке B-CON в систему.

Качество передачи сигнала по Bluetooth. Есть нюансы

Вот тут я, честно сказать, был удивлён сравнением Audison с «китайцем». Хоть у обоих заявлена поддержка LDAC, декодирование, судя по всему, происходит по-разному. Но не стану забегать вперёд, лучше по порядку.
Изначально я просто хотел показать разницу между кодеками LDAC и SBC, но не знал, как это сделать наглядно. Решение подсмотрел в обзоре Audison B-CON от Дейва Маккиннона на англоязычном сайте bestcaraudio.com – он снимал АЧХ системы и смотрел спектры сигналов. Буду откровенен, отдельные моменты в его статье показались спорными, но вот разное поведение системы на ВЧ действительно может оказаться показательным.
В качестве источника использовал свой смартфон (Samsung A50), подключил его по Bluetooth к Audison B-CON. Сигнал с него загнал по оптике в свой ЦАП на АК4490 (кстати, похвалюсь, в лаборатории недавно появилось новое волокно Tchernov Cable серии Special – отличный кабель), и уже на выходе ЦАП смотрел аналоговый электрический сигнал.
Вот так, к примеру, выглядят получившиеся АЧХ белого шума в диапазоне 20-20000 Гц при разном Bluetooth-кодировании (взял первый подвернувшийся трек с какого-то тестового диска, сильно не заморачиваясь: тут важна не абсолютная форма АЧХ, а сравнение на ВЧ):


Обратите внимание, SBC не просто срезает ВЧ, но и ощутимо корявит АЧХ. Я такого не ожидал, и, признаюсь, объяснить причину этой кривизны прямо сейчас не готов. Кодирование LDAC обращается с сигналом корректнее, хотя снижение разрешения тоже дало небольшой спад наверху.
Казалось бы, «китаец» должен был повторить эти результаты, ведь по заявке это тот же LDAC и тот же SBC, но… Я не знаю, какие лазейки оставляют эти кодеки производителям для лукавства, но, судя по АЧХ, снятых ровно в тех же условиях (тупо заменой модуля в этом импровизированном тракте), сигнал декодируется явно иначе.

Да, такой результат очень удивил, но в какой-то мере и обрадовал, поскольку, как оказалось, уши не врали – при смене «китайца» на Audison B-CON разница в звучании не была самовнушением, она действительно есть, и это теперь подтверждено инструментально.

Коротко по делу

Лично для себя я уже решил – однозначно буду менять китайский Bluetooth-приёмник на Audison B-CON. Да, в части самой передачи по Bluetooth у обоих заявлены схожие возможности, но, как оказалось, без лукавства не обошлось. Когда нужно наверняка, Audison – это хороший вариант с честной поддержкой LDAC. Ориентирован на владельцев Android-смартфонов или плееров на этой ОС, хотя и владельцы iPhone в накладе не останутся – AAC он тоже поддерживает.
В дополнительных плюсах у B-CON имеем, как минимум, нормальное подключение к 12 В без «колхоза», работа «в проход» для подключения других цифровых источников, режим Absolute Volume, отключающий регулировку громкости в микшере Android (пусть и не обходящий микшер совсем, но уже заметно лучше). А ещё – наличие управляющих выходов (работающих по принципу Rem OUT), сигнал на которых появляется в зависимости от состояния стриминга. Ну а владельцам Audison Forza и bit One HD этот модуль – и вовсе «то, что доктор прописал».

Плюсы
Работает с любыми процессорами и «процеусями» с оптическим входом
Нормальная поддержка не только кодеков SBC и AAC, но и LDAC
Возможность «транзитного» подключения других источников по оптике
Режим Absolute Volume, отключающий регулировку громкости в смартфоне
Дополнительные управляющие выходы (по принципу Rem OUT)
Возможность удобной интеграции с новыми Audison Forza и bit One HD
Индикатор контроля разрешения сигнала, передаваемого по Bluetooth

Минусы
Дороже китайских noname модулей Bluetooth c AliExpress

https://carmus.ru/content/652