Bluetooth w sprzęcie audio - wersje, kodeki, ustawienia

W dobie niesamowitej popularności bezprzewodowego sprzętu audio trudno zaprzeczyć, że jest to przyszłość. I to nie tylko jeśli chodzi o urządzenia mobilne, ale także te, z których korzystamy w domu. Trzymając w ręku smartfon czy tablet, potrzebujemy przecież tylko kompatybilnej z nimi elektroniki, aby móc wygodnie odtwarzać muzykę z ulubionego serwisu strumieniowego. Doszło nawet do tego, że producenci zaczęli usuwać ze swoich urządzeń klasyczne gniazda słuchawkowe, które przez wiele, wiele lat były w tej dziedzinie jedynym obowiązującym standardem. I choć niektórzy w odpowiedzi na ten trend wprowadzają na rynek przewodowe słuchawki z wtyczkami Lightning czy USB, użytkownicy nie wydają się być w pełni przekonani do tej koncepcji. Stopniowa rezygnacja z gniazd 3,5 mm oznacza, że coraz więcej osób przesiadło się już na słuchawki i głośniki Bluetooth. Z pewnością nie raz korzystaliście z tej technologii, ale czy wiecie, jak wykorzystać jej potencjał?

Jeszcze do niedawna Bluetooth średnio interesował audiofilów. Był traktowany jako opcja, gadżet umożliwiający sporadyczne słuchanie muzyki z komputera czy smartfona na domowym sprzęcie hi-fi. Transmisja sygnału w formie skompresowanej i wynikające z tego pogorszenie jakości dźwięku sprawiały jednak, że Bluetooth nie był w tym środowisku traktowany poważnie. Sytuacja zaczęła się zmieniać, gdy technologia ta została rozwinięta do tego stopnia, że możliwe stało się nawet przesyłanie za jej pomocą dźwięku hi-res. Proces ten z całą pewnością jeszcze się nie zakończył. Inżynierowie opracowują coraz więcej kodeków, które mają nadrobić lub zmniejszyć wszystkie wady bezprzewodowej transmisji danych. Nie sposób nie zgubić się w gąszczu akronimów i skrótów, dlatego przygotowaliśmy poradnik, w którym przyjrzymy się technologii Bluetooth, wyjaśnimy, co oznaczają poszczególne terminy i sprawdzimy, jak to wszystko naprawdę funkcjonuje.

Czym jest i jak narodził się Bluetooth?

Bluetooth to standard bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi, takimi jak smartfony, laptopy, tablety, soundbary, amplitunery czy słuchawki bezprzewodowe. Przesył danych odbywa się za pośrednictwem fal radiowych, a ponieważ zgodnie z założeniami tego standardu każde urządzenie może być zarówno nadajnikiem, jak i odbiornikiem, nie ma potrzeby korzystania z routera, tak jak chociażby w przypadku łączności Wi-Fi.

Popularna dziś technologia została opracowana przez skandynawskich inżynierów na początku lat dziewięćdziesiątych. Autorem koncepcji łatwego łączenia urządzeń elektronicznych bez podłączania kabli był Jim Kardach. W przeciwieństwie do pomysłodawców wielu rozwiązań, które może i były obiecujące, ale nie przyjęły się i nigdy nie były wykorzystywane na masową skalę, doskonale zdawał on sobie sprawę z tego, że realne rozpowszechnienie jakiegokolwiek standardu bezprzewodowego przesyłania danych będzie wymagało zaangażowania w cały projekt wielkich koncernów z branży komputerowej i telekomunikacyjnej. Swoim pomysłem zainteresował więc takich gigantów jak Ericsson, IBM, Intel, Nokia i Toshiba. W 1998 roku firmy te powołały do życia twór o nazwie SIG (Special Interest Group).

Pierwotny zamiar wyeliminowania kabli szybko przekształcił się w prace nad bezprzewodową siecią, która mogłaby stać się konkurencją dla standardu 802.11. W lipcu 1999 Bluetooth SIG opublikowało 1500-stronicową specyfikację standardu Bluetooth 1.0. No dobrze, ale skąd ta "infantylna" nazwa? Otóż Jim Kardach był szczerze zafascynowany pewną postacią historyczną - duńskim królem Haraldem Sinozębym. Ów jegomość, panujący w tym kraju w latach 958–987, znany był między innymi z tego, że wprowadził do Danii chrześcijaństwo. Innymi słowy, był takim duńskim odpowiednikiem naszego Mieszka I. Jego przydomek wziął się podobno od sczerniałego zęba, który częściowo wybity w potyczce lub w wypadku uległ martwicy. Czy to prawda, czy legenda, do końca chyba nie wiadomo, gdyż za życia króla Haralda nikt tak nie nazywał (może po prostu nikt się nie odważył). W 970 roku podporządkował sobie Norwegię i tym samym przyczynił się do zjednoczenia rywalizujących rodów z Danii i Norwegii, a jakby tego było mało, objął też panowanie nad południową częścią Szwecji, Skanią (jeżeli ta nazwa kojarzy się komuś z producentem samochodów ciężarowych, to też nie jest przypadek). Jim Kardach musiał uznać zjednoczenie tych trzech narodów za największe osiągnięcie Haralda Sinozębego - tak samo Bluetooth miał "zjednoczyć" różne urządzenia elektroniczne, które nie zawsze można było połączyć nawet za pomocą kabla.

Kto pamięta przerzucanie plików z telefonu na komputer, a następnie z komputera na empetrójkę albo próby przesyłania zdjęć przez podczerwień (IrDA), ten wie, że Bluetooth pojawił się na świecie zdecydowanie za późno. Co ciekawe, charakterystyczne logo tego standardu bazuje na runach wiązanych, czyli odmianie systemu piśmienniczego będącej połączeniem dwóch lub więcej liter w jedną za pomocą wspólnego pnia, a konkretnie na połączeniu znaków haglaz (ᚼ) oraz berkanan (ᛒ), będących odpowiednikami wielkich liter "h" oraz "b". Berkanan to właśnie pierwsza litera przydomku króla Haralda - Blåtand.

Jak działa Bluetooth?

Bluetooth do przesyłania danych wykorzystuje fale radiowe, umożliwiając komunikację urządzeń ze sobą, takich jak pilot telewizyjny i sam telewizor. Oczywistą zaletą tego systemu jest prostota komunikacji. W przeciwieństwie do Wi-Fi, nie wymaga on osobnego routera - urządzenia obsługujące Bluetooth mogą komunikować się ze sobą bez potrzeby korzystania z "pośrednika". Co więcej, nie musimy się trzymać łączenia tylko dwóch urządzeń za pomocą Bluetooth. Coraz częściej możemy połączyć więcej. Tylko różne standardy w każdym urządzeniu mogą wpłynąć na jakość połączeń między nimi, więc musimy stale brać to pod uwagę, zwłaszcza gdy zależy nam na szybkości transferu danych między poszczególnymi częściami tej konfiguracji.

Jakie są wersje i standardy Bluetooth?

Biorąc pod uwagę, że technologia Bluetooth istnieje już od ponad dekady, nie jest zaskoczeniem, że jej standardy ewoluują wraz z nią. Z każdym kolejnym standardem rosła między innymi przepustowość transmisji, co oczywiście znacząco zwiększało możliwości tej metody bezprzewodowego łączenia urządzeń elektronicznych. W wersji 1.0 szybkość transmisji danych była ograniczona do zaledwie 21 kbps. Dziś byłoby to nie do przyjęcia.

W kolejnych odsłonach prędkość znacznie rosła - 124 kbps w standardzie 1.1, 328 kbps w 1.2, a później już 2,1 Mbps w Bluetooth 2.0, 24 Mbps w 3.0 + HS, a nawet 40 Mbps w wersji 3.1 + HS. W standardzie 4.0 + LE prędkość transmisji spadła, jednak udało się obniżyć zużycie baterii i zwiększyć zasięg transmisji danych do nawet 100 metrów. LE, co jest skrótem od "Low Energy", co później posłużyło jako fundament dla wersji BLE ("Bluetooth Low Energy"), która później rozwinęła się i zyskała popularność. Bluetooth 4.1 otworzył nowe możliwości dla urządzeń sieciowych pracujących w naszych domach, a w wersji 4.2 dodatkowo wzrosła prędkość transferu danych. Zarówno prędkość, jak i zasięg zostały znów poprawione w standardzie 5.0. Opcja lokalizacji urządzenia w Bluetooth 5.1, która została wprowadzona na początku stycznia 2019 roku, pozwala użytkownikom na określenie lokalizacji urządzenia z dokładnością do jednego centymetra.

W 2020 roku wprowadzono Bluetooth 5.2. Oferuje on zmniejszone zużycie energii i ustanawia standaryzację dla transmisji dźwięku Bluetooth Low Energy. Dodatkowo obsługuje transmisję jeden do wielu i wiele do jednego, umożliwiając licznym urządzeniom odbiorczym odbiór sygnału wysłanego z jednego źródła. Kodek SBC został w Bluetooth 5.2 zastąpiony przez nowy kodek LC3 (Low Complexity Communications Codec), dzięki czemu nawet przy niskich przepływnościach jakość dźwięku jest lepsza. W lipcu 2021 roku została przyjęta specyfikacja Bluetooth 5.3, jednak obyło się bez rewolucyjnych zmian w stosunku do poprzedniej generacji. Najważniejsze różnice to na przykład ulepszenie kontroli rozmiaru klucza szyfrowania czy ulepszenie klasyfikacji kanałów.

Niezwykle ważnym elementem wszystkich standardów jest kompatybilność wsteczna, dzięki czemu Bluetooth 5.0 może funkcjonować z Bluetooth 4.2 i wcześniejszymi. Należy pamiętać, że wolniejsze urządzenie będzie wtedy dyktować prędkość transferu danych. Taka elastyczność sprawia jednak, że znacznie prościej jest korzystać z różnych urządzeń wyposażonych w Bluetooth i swobodnie łączyć najnowocześniejsze urządzenia z tymi ciut starszymi, na przykład nowiutkie słuchawki bezprzewodowe z kilkuletnim laptopem.

Kodeki a sprawa audiofilska

W dużym skrócie kodek to rodzaj oprogramowania, które szyfruje i odszyfrowuje strumienie danych cyfrowych. Słowo to jest ściśle związane z wyrażeniami "kodować" i "dekodować". Aby kodek miał szansę działać, musi być obsługiwany zarówno przez urządzenie nadawcze, takie jak telefon, nadajnik Bluetooth czy odtwarzacz sieciowy, jak i odbiorcze, takie jak słuchawki czy głośniki. Dlatego oczekiwana jakość dźwięku nie zostanie osiągnięta w przypadku używania słuchawek obsługujących kodek aptX HD z telefonem, który tego nie potrafi. Stosowane obecnie kodeki stosują metody kompresji stratnej, co oznacza po prostu, że podczas dekodowania ścieżki "tracą" część informacji, które algorytm uzna za najmniej istotne. W większości przypadków są to same krawędzie pasma lub "ciche" fragmenty przekazu muzycznego, które podczas odsłuchu są przykrywane przez inne, głośniejsze dźwięki.

Domyślnym kodekiem stosowanym w bezprzewodowej transmisji dźwięku jest SBC (Subband Coding). To właśnie on jest winien niekorzystnym brzmieniowym konsekwencjom kompresji dźwięku, które były szczególnie szkodliwe dla wczesnych generacji słuchawek Bluetooth. Kodek SBC został opracowany z myślą o najwyższej wydajności, a nie o niezrównanych wrażeniach audio. Jego twórcom zależało na tym, aby działał z minimalnym opóźnieniem, zużywając mniej danych, energii i innych zasobów. Trzeba jednak pamiętać, że kodek ten może być odpowiedzialny za nudny, pusty i mało ciekawy dźwięk, jednak mimo to spełnia większość potrzeb konsumentów w zakresie jakości i jest opcją często spotykaną w tanich, budżetowych słuchawkach i głośnikach bezprzewodowych. Kodek SBC może przesyłać dane z prędkością do 328 kbps, czyli jakość brzmienia jest porównywalna do "dobrych" plików MP3 320 kbps. Ponieważ jest to domyślny kodek Bluetooth, będzie on używany, jeśli dwa urządzenia (nadające i odbierające) nie obsługują innych kodeków i nie zostanie to sprecyzowane przez użytkownika.

LDAC, czyli zdecydowanie mniej znany, ale szeroko stosowany kodek opracowany przez Sony, był wykorzystywany w smartfonach z serii Xperia, a jednocześnie dostępny jest na licencji dla innych firm. Ciekawostką jest, że Sony i Google z powodzeniem współpracowały nad bezpośrednim włączeniem kompatybilności LDAC do Androida 8.0 Oreo, czyli jednej z wersji systemu. Aby doświadczyć jego dobrodziejstw, wystarczy zatem smartfon z niezbędnym systemem operacyjnym oraz kompatybilne słuchawki. LDAC radzi sobie z plikami z prędkością do 990 kbps, czyli trzykrotnie szybciej niż SBC. Dzięki transmisji przez Bluetooth, nawet w przypadku korzystania z plików TIDAL i MQA, obsługiwana rozdzielczość plików wynosi 24bit/94kHz, co czyni go naprawdę interesującą opcją.

AAC (Advanced Audio Codec) to kodek, który został wybrany przez firmę Apple jako opcjonalny kodek audio Bluetooth dla systemu iOS. Melomani wciąż dyskutują o tym, czy AAC brzmi tak dobrze jak aptX, ale oba kodeki są stratne (niezależnie od śliskiej rozmowy technicznej Qualcomm) i oba brzmią lepiej niż SBC, w różnym stopniu w zależności od implementacji sprzętowej. AAC to jedyna alternatywa dla SBC dla użytkowników telefonów i tabletów z nadgryzionym jabłkiem, które obecnie nie obsługują kodeków z rodziny aptX lub LDAC (sytuacja wygląda inaczej tylko w przypadku laptopów MacBook). Dla osób wykorzystujących iPhone'a jako źródło dźwięku jest to jedyna alternatywa poprawiająca jakość sygnału przesyłanego przez Bluetooth. Na plus należy zaliczyć fakt, że korzystając z AAC powinniśmy uzyskać nieskompresowany dźwięk w przypadku korzystania ze słuchawek kompatybilnych z omawianym kodekiem czy też streamingu za pośrednictwem Apple Music.

Spośród wszystkich dostępnych obecnie kodeków Bluetooth bez wątpienia najlepiej rozpoznawalny jest aptX. Został on opracowany przez firmę Qualcomm i jest stale rozbudowywany i wydawany w nowszych, bardziej wszechstronnych wersjach. Kodek aptX, który może odtwarzać pliki 16 bit/48 kHz z prędkością 352 kbps, został zaprojektowany, aby przenieść jakość CD do komunikacji Bluetooth. Ponieważ pliki FLAC spełniają górne granice kodeka, można wnioskować, że aptX będzie odpowiedni dla osób korzystających tych plików, jednak choć sam FLAC jest plikiem bezstratnym, to kompresja spowodowana zastosowaniem aptX będzie miała wpływ na końcową jakość dźwięku. Na tym jednak nie koniec. aptX HD to młodsze, ale w żadnym wypadku nie mniej zdolne rodzeństwo oryginalnego kodeka aptX, które obsługuje ścieżki do 24 bit/48 kHz w trybie LPCM (Linear Pulse Code Modulation) z prędkością do 576 kbps. Na papierze wartości te są już znacznie lepsze od tego, co udało się osiągnąć SBC i aptX. W przypadku korzystania z TIDAL Masters z abonamentem Hi-Fi, który zawiera pliki w formacie MQA 24 bit/96 kHz, aptX HD powinien działać bez zarzutu. Kolejną godną uwagi wersją jest aptX Low Latency. Wprowadzając ten kodek, Qualcomm wykonał ukłon w stronę graczy i kinomanów, kładąc nacisk na synchronizację obrazu i dźwięku jeszcze bardziej niż dotychczas i osiągając czas opóźnienia wynoszący zaledwie 32 milisekundy na linii nadajnik-odbiornik.

Fajnie, ale jak z tego skorzystać?

Jak mówią, to jest bardzo dobre pytanie. Przede wszystkim przed zakupem sprzętu należy upewnić się, że zarówno nasz nadajnik (smartfon, tablet, laptop), jak i odbiornik (słuchawki, głośnik bezprzewodowy, wzmacniacz z łącznością bezprzewodową) obsługują kodek, na którym najbardziej nam zależy. Jeśli tak, pozostaje pogrzebać w ustawieniach. Instrukcja będzie oczywiście inna w zależności od urządzenia. Najmniej roboty (ale i najmniejsze możliwości) będą mieli posiadacze urządzeń Apple'a. Informacje o kodeku wykorzystywanym podczas połączenia Bluetooth dostępne są w menu "Ustawienia" w zakładce "Muzyka" - "Dźwięk" - "Strumieniuj" (do wyboru mamy zwykle tylko AAC 256 kbps lub HE AAC z niskim przepływem danych). Na urządzeniach z Androidem ustawienia te powinny być dostępne w zakładce "Opcje programisty" - "Kodek audio". Na telefonach Samsunga z serii Galaxy należy jednak wybrać "Ustawienia" - "Połączenia" - "Bluetooth", a następnie kliknąć ikonkę kółka zębatego przy urządzeniu będącym odbiornikiem. Wówczas wystarczy wybrać najlepszy kodek Bluetooth, który jest kompatybilny z naszym sprzętem.

Podsumowanie

Choć przyzwyczailiśmy się, że sprzęt bezprzewodowy ma być przede wszystkim wygodny i prosty w użyciu, znajomość zasad funkcjonowania technologii Bluetooth, a w szczególności wykorzystywanych w niej kodeków audio, może umożliwić nam wyraźną poprawę jakości brzmienia za pomocą kilku kliknięć w ustawieniach. Jeśli połączymy tę wiedzę ze specyfikacją sygnału oferowanego przez wiodące serwisy strumieniowe, może się okazać, że dostęp do muzyki hi-res jest, a może nawet już dawno był na wyciągnięcie ręki. Warto jednak pamiętać o tym, że w sprzęcie bezprzewodowym liczy się znacznie więcej niż to, jaką wersję Bluetooth i jakie kodeki obsługuje. Wielu użytkowników i melomanów szukających sprzętu dla siebie niestety o tym zapomina. Czy mówimy o głośniku bezprzewodowym, czy o słuchawkach, są tam przede wszystkim przetworniki, obudowa, cały układ akustyczny, wzmacniacz i kilka innych, bardzo ważnych komponentów elektronicznych. Dane urządzenie może więc być kompatybilne z najnowszą specyfikacją Bluetooth i najbardziej audiofilskimi kodekami, ale co z tego, jeśli na końcu tego łańcucha znajdzie się tandetny głośniczek nie warty funta kłaków? To samo możemy powiedzieć o słuchawkach. Sama obsługa lepszego kodeka nie oznacza, że bezprzewodowe dokanałówki za 129 zł zostawią w tyle starsze, ale zbudowane z wykorzystaniem lepszych podzespołów nauszniki za 1599 zł. Jeśli chodzi o sprzęt stacjonarny, warto z kolei zastanowić się, czy nie warto byłoby przesiąść się na Wi-Fi. To jednak temat na osobny artykuł.

Zdjęcia: Materiały producentów

• « poprz.
• nast. »