Cos'è il codec Bluetooth LC3? È meglio di SBC?

All'evento CES 2020, il vice presidente del marketing per il Bluetooth Special Interest Group, Ken Kolderup, ha annunciato il nascita di Bluetooth Low Energy, un nuovo tipo di tecnologia di trasmissione audio Bluetooth che utilizzava una potenza inferiore pur offrendo di meglio qualità.

Al centro di questa tecnologia c'era un nuovo codec audio chiamato Low Complexity Communication Codec (LC3). Ciò pone la domanda: questo codec è migliore di SBC, l'elemento base per la trasmissione audio tramite Bluetooth? Bene, scopriamolo.

Comprensione dei tipi di Bluetooth

Prima di confrontare i codec, è essenziale capire la differenza tra le due tecnologie Bluetooth oggi. In generale, ci sono due categorie principali di Bluetooth. Ecco una breve panoramica di entrambi.

Bluetooth classico

Conosciuto anche come Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), Bluetooth Classic utilizza una serie di radio progettate per trasmettere dati a bitrate più elevati. Questo bitrate, nella maggior parte dei casi, va da 1 a 3 Mb/s. A causa di questo elevato bitrate, Bluetooth Classic viene utilizzato per le trasmissioni audio in cuffie wireless, altoparlanti e sistemi di intrattenimento per auto.

Bluetooth a basso consumo energetico (BLE)

Rispetto al Bluetooth classico, il Bluetooth a basso consumo utilizza speciali radio a basso consumo energetico. A causa di ciò, Bluetooth a basso consumo energetico trasferisce i dati consumando meno energia. Detto questo, questa efficienza energetica riduce il bitrate a un massimo di 2 Mb/s. Inoltre, BLE offre due trasmissioni a bitrate inferiore a 125 e 500 kbps.

A causa della larghezza di banda e del consumo energetico inferiori, il Bluetooth a basso consumo energetico viene utilizzato per la trasmissione di dati a smartwatch e altri dispositivi intelligenti che non si affidano tanto ai dati.

Data la limitazione della larghezza di banda di BLE, Bluetooth Classic è il mezzo principale per la trasmissione audio in modalità wireless. Tuttavia, tutto è cambiato nel 2020 quando il Bluetooth Special Interest Group ha rilasciato LC3. Ma come potrebbe un singolo codec cambiare tutto? Prima di rispondere, dobbiamo determinare come l'audio viene inviato tramite Bluetooth.

Come viene inviato l'audio tramite Bluetooth?

Come spiegato in precedenza, Bluetooth Classic viene spesso utilizzato per trasmettere audio in modalità wireless. Per fare ciò, la musica memorizzata sul tuo dispositivo viene inviata ai tuoi auricolari wireless utilizzando le onde radio.

Queste onde vengono generate utilizzando radio Bluetooth ad alta energia e gli uno e gli zeri vengono trasmessi al dispositivo wireless modificando la frequenza delle onde trasmesse. Tuttavia, Bluetooth Classic ha una larghezza di banda limitata e non è possibile inviare audio di alta qualità. È qui che entrano in gioco i codec.

La maggior parte dei file audio trasmessi tramite Bluetooth utilizza codec come SBC, AAC, Aptx, LDAC e LHDC. L'obiettivo principale di questi codec è comprimere i file audio, consentendone la trasmissione tramite Bluetooth. Questi file compressi vengono quindi inviati al ricevitore, decompressi e riprodotti.

Come funzionano i codec audio

Quando l'audio non è compresso, occupa molto spazio di archiviazione. Per mettere le cose in prospettiva, un file audio non compresso ha un bit rate di 1,4 Mb/s. Ciò significa che per lo streaming di un secondo di audio non compresso; lo smartphone deve inviare 1,4x10^6 bit di informazioni agli auricolari tramite Bluetooth.

Se guardi la larghezza di banda di Bluetooth Classic, scoprirai che può inviare dati a un bitrate di 3 Mb/s. Potresti quindi concludere che i codec non sono richiesti, ma c'è un problema. Il 3Mb/s è un massimo teorico.

Nelle migliori condizioni del mondo reale, il bitrate massimo per un canale classico Bluetooth è di circa 900 Kbp/s. Queste velocità vengono raggiunte solo quando vengono soddisfatte condizioni specifiche e i dispositivi coinvolti vengono utilizzati codec Bluetooth ad alta risoluzione. Nella maggior parte dei casi, la trasmissione Bluetooth offre un bit rate di soli 320 Kb/s. A causa di questo vincolo di larghezza di banda, i codec sono necessari per comprimere le dimensioni del file audio inviato agli auricolari.

Sia il trasmettitore che il ricevitore devono utilizzare gli stessi codec per la trasmissione audio. Se uno qualsiasi dei dispositivi non supporta un particolare codec, la trasmissione passa al codec predefinito, SBC, durante l'utilizzo di Bluetooth Classic. Per i dispositivi che utilizzano l'audio BLE, il codec predefinito è LC3.

Cos'è LC3?

La trasmissione audio tramite BLE era impossibile, poiché i codec Bluetooth Classic non sono in grado di fornire audio di alta qualità a bitrate così bassi. Il Bluetooth Special Interest Group ha sviluppato il codec LC3 per risolvere questo problema. L'offerta di audio di migliore qualità a bitrate inferiori ha consentito una trasmissione audio di alta qualità tramite BLE.

In termini di numeri, il codec LC3 può fornire la stessa qualità audio di SBC a metà del bitrate. A causa di questa maggiore compressione, il codec LC3 riduce la latenza e il consumo energetico, consentendo agli auricolari wireless di offrire una migliore durata della batteria a latenze inferiori. Questa latenza inferiore migliora l'esperienza dell'utente per le applicazioni in tempo reale come i giochi e consente l'utilizzo del codec per le applicazioni di chiamata in vivavoce.

Prima di LC3, negli auricolari venivano utilizzati due diversi codec, ovvero Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) e Hands-Free Profile (HFP). Mentre A2DP è stato progettato per l'alta qualità, HFP è stato utilizzato per trasmettere dati vocali tramite Bluetooth.

A causa dei requisiti di bassa latenza delle applicazioni di chiamata in vivavoce, il profilo vivavoce presenta una qualità audio scadente. Ma con i progressi nelle telecomunicazioni, come il VoIP, ora otteniamo chiamate di alta qualità, anche tramite telefono wireless. Tuttavia, le limitazioni di HFP comportano un calo della qualità audio se utilizziamo un auricolare Bluetooth per le chiamate in vivavoce.

È qui che entra in gioco LC3, in quanto può trasmettere audio di alta qualità dal microfono dell'auricolare al telefono e viceversa a basse latenze.

SBC vs. LC3? Qual è il migliore?

Quando si confrontano i codec, il parametro principale da considerare è il loro bitrate. Un codec con un bitrate più elevato offre una migliore qualità in quanto trasmette più informazioni audio, consentendo ai dispositivi di ricreare meglio l'audio registrato.

Il bit rate di un codec dipende dalla frequenza di campionamento e dalla profondità di bit. La frequenza di campionamento è la frequenza con cui i campioni del segnale audio vengono prelevati per la compressione. La profondità di bit, al contrario, definisce il numero di bit necessari per determinare l'ampiezza del segnale in ogni campione.

Il bit rate di un codec può essere definito moltiplicando sia il sample rate che la bit depth. Oltre a questi parametri, è necessario considerare il numero di canali di un segnale audio durante la definizione del suo bitrate. Per l'audio mono, il numero di canali è uno, mentre per l'audio stereo è due.

Pertanto, possiamo usare questa formula per trovare il bitrate di un codec:

bitrate = frequenza di campionamento x profondità di bit x numero di canali

Date queste informazioni, confrontiamo i due codec e vediamo i loro bitrate.

Quando guardiamo i numeri, è evidente che il codec LC3 può offrire una migliore qualità audio rispetto a SBC a causa dei suoi bitrate più elevati. Inoltre, LC3 può fornire il doppio della qualità audio allo stesso bitrate rispetto a SBC. Questo perché utilizza migliori algoritmi di compressione e Packet Loss Concealment, offrendo così un'esperienza audio molto migliore.

Oltre all'elevata qualità, LC3 offre una latenza inferiore rispetto a SBC, offrendo una migliore esperienza utente per le applicazioni in tempo reale.

Il campionamento e la profondità di bit utilizzati da un paio di cuffie wireless sono configurati dai produttori. Poiché possono essere configurati per funzionare a bitrate inferiori per migliorare la durata della batteria e ridurre gli errori di trasmissione, la capacità di un codec può differire dalla qualità effettiva fornita dalle cuffie.

LC3 cambierà per sempre l'audio Bluetooth?

Il codec LC3 è al centro dell'audio BLE, la revisione più significativa delle specifiche Bluetooth in oltre un decennio. Non solo il codec si concentra sulla fornitura di audio di alta qualità, ma lo fa anche offrendo latenza e consumo energetico inferiori.

Alla luce di questi cambiamenti, i prodotti Bluetooth alimentati da LC3 offriranno agli utenti una migliore qualità delle chiamate e dell'audio utilizzando meno energia. A causa di questo minore consumo energetico, gli auricolari wireless avranno una migliore durata della batteria e gli sviluppatori potrebbe utilizzare questa energia per offrire migliori funzionalità di calcolo come equalizzatori e rumore attivo cancellazione.