Оригинал материала находится по адресу www.computerra.ru/154584/woz-vs-bt/
25.08.2016

Стив Возняк и плоское звучание Bluetooth

Стив Возняк обожает розыгрыши. И, электронщик от бога, он никогда не стеснялся использовать в них своё знание техники. Так что его жертвы ловили пропадающий телесигнал, страдали от ударов током, оплачивали чужие телефонные счета и т.п. (многое описано в его замечательной книге «Неизвестный Стив»). И именно страсть к техническим шуткам — первое объяснение, приходящее на ум, когда слышишь, как он, отец персонального компьютера, гений электроники, схемы которого выставляются сейчас в музеях, жалуется на «плоское звучание Bluetooth». ПЛОСКОЕ. ЗВУЧАНИЕ. BLUETOOTH!

Вы поймите меня правильно: как ещё это можно объяснить? Выжить из ума в свои 66 он явно не мог. Забыть основы информатики и вычтехники — тоже. Вот и остаётся единственное правдоподобное объяснение: очередной розыгрыш! Однако, чем глубже в эту «шутку» погружаешься, тем серьёзней она выглядит. И покопавшись в ней несколько часов, лично я убеждён теперь, что Воз вовсе не шутил. За его словами скрывается история куда более сложная и интересная, чем кажется на первый взгляд.

И её тем более стоит рассказать, поскольку совсем недавно мы говорили о вещах, с ней непосредственно связанных. Помните весеннюю дискуссию о вероятном отказе Apple от аналогового разъёма для наушников? Тогда комментарии читателей (спасибо, что читаете, а не только смотрите картинки!) заставили меня проштудировать техническую часть вопроса — и сегодня это пригодилось.

Так вот, собственно, что произошло. На днях Возняк, беседуя с журналистом The Australian Financial Review, коснулся темы возможного исчезновения аудиоджека в новом смартфоне Apple. «Айфоны» по осени считают, так что запуск 7-й модели на носу. И в такой вот ответственный момент сооснователь компании через газету предупреждает своих бывших коллег: откажетесь от джека в iPhone 7 — разочаруете миллионы поклонников и меня в том числе! Сам Воз, говорит, будет вынужден в таком случае использовать монструозные аналоговые переходники. Есть, конечно, Bluetooth, но это для Стива не вариант. Почему? Потому что, цитирую, «я много раз сравнивал звук через проводное соединение и блютус — и блютус всегда звучал плоско».

Для случайного человека с улицы такая характеристика была бы обыкновенной: ну, не понимает человек, о чём говорит. Но Стив Возняк?! Ведь он не может не знать, что речь о цифровом механизме, который по самому своему определению должен работать лучше любого аналогового (тем более такого хлипкого, как аудиоджек). Не может, верно. А значит, стоит задуматься, о чём он умолчал.

Формально, Bluetooth — всего лишь беспроводный канал для передачи данных в одну или обе стороны. И исторически его ориентируют (причём, чем дальше, тем сильней акцент) не на связь компьютера с компьютером, а на связь полноценных цифровых устройств с неполноценными «умными»: монофоническими гарнитурами для телефонов, стереонаушниками, стереосистемами, а в последнее время и с «умными» браслетами, и с портативным е-транспортом, например. Уже это само по себе предполагает дефицит энергии и постоянную необходимость её экономить. Таким образом логично предположить, что промежуточные операции над данными в Bluetooth должны быть сведены к минимуму: передал — принял как есть — отключился. Однако в реальности, как оказалось, дело обстоит не совсем так.

Если углубиться в документацию, выяснится, что передача «звука» — самое популярное применение Bluetooth — предполагает обязательное сжатие данных. Попросту, чтобы быть воспроизведённой с телефона на блютус-наушниках, песня должна подвергнуться компрессии на телефоне, быть передана по блютус-каналу, распаковаться на «ушах», и только потом воспроизвестись. Это плохо уже само по себе (вот откуда берутся задержки при воспроизведении), но в реальности всё ещё хуже. И чтобы понять, чем и почему, нужно узнать, какие алгоритмы сжатия применяются.

На такой акустике и в таких условиях разницу, конечно, не заметишь.

Каждый раз, когда два Bluetooth-устройства устанавливают соединение друг с другом («спариваются»), они делают это, применяя один из нескольких так называемых «профилей», то есть, упрощённо, выбирают схему передачи данных, наиболее подходящую для данного случая. С наушниками и стереосистемами (в том числе, с автомобильными магнитолами) связь производится по профилю A2DP (Advanced Audio Distribution Profile). Который предполагает использование следующих алгоритмов сжатия звука: SBC, MP3/AAC/ATRAC, aptX. Я специально выстроил их в таком поряде и сгруппировал, чтобы облегчить понимание.

Несколько упрощая, SBC — формат вчерашнего дня, выросший из MP2 (MPEG-1/2 Audio Layer II: был такой до MP3, «грязный» и в разы менее эффективный). Все его недостатки перекрываются тем, что он свободен от патентов. MP3, AAC и ATRAC примерно принадлежат к следующему поколению: они дают более высокое качество звука, но патенты на них ещё не истекли, а потому, чтобы кодировать звук с их помощью, придётся платить правообладателям за каждую копию кодека (соответственно, Technicolor, Apple и Sony). Наконец, aptX хорош тем, что чуть ли не единственный из всех умеет кодировать звук как с потерями, так и без таковых (ATRAC это тоже умеет, но не так хорошо), но тоже запатентован (Qualcomm).

Нужно ли объяснять, почему на подавляющем большинстве Bluetooth-устройств по умолчанию включается SBC? Именно его скорее всего будут использовать в профиле A2DP два произвольных устройства от разных производителей (и чем они дешевле, тем вероятней такой выбор). Вообще, простому пользователю данный аспект неподконтролен: нет даже стандартного способа узнать, какой кодек выбран, не говоря уже о том, чтобы включить какой-то определённый. Единственная реальная возможность хоть что-то гарантировать — это покупать устройства от одного производителя или по крайней мере с чипсетами, выпущенными одним производителем.

Однако, даже тут вас ожидает подводный камень — и, как обнаружилось в дискуссиях, разгоревшихся после слов Возняка, это многие замечают. Проблема даже не в том, что по умолчанию включается самый низкосортный кодек, а в том, что «блютусовский звук» получается сжатым с потерями дважды! Сперва музыка подвергается компрессии, когда её сжимают в MP3, чтобы хранить на телефоне. А второй раз её сжимают (в SBC или AAC или другие названные форматы) при передаче по Bluetooth. И можете не сомневаться, это приводит к значительным потерям качества, вне зависимости от того, сколь высокий битрейт выбран.

Сверху вниз: оригинал стереофонической записи (WAV, без потерь), первая копия (MP3, 128 кбит/с, стерео), вторая копия (те же параметры). Обратите внимание, в частности, на то, как раз от раза стираются и деформируются пики.

Вот так мы и подошли к разгадке «плоского» звучания Bluetooth-устройств. Большинство меломанов способны почувствовать разницу в звучании музыки, кодированной с разным битрейтом, а тем более разными поколениями форматов (если не на автомобильной акустике, то по крайней мере на домашнем музыкальном центре или в наушниках). Логично предположить, что и пережатый звук большинство определить в состоянии — и Стив Возняк наверняка слышит не хуже. Может быть термин «плоский» и не самый удачный в данном случае, но Воз, вероятно, просто не стал углубляться в детали — которые (ориентированное на неспециалистов) издание всё равно опустило бы.

Что же делать? Некоторую надежду вроде бы даёт Bluetooth 5, в котором обещают вдвое увеличить скорость передачи данных. Но если уж быть дотошным, то проблема не в скорости. Её уже и на Bluetooth 2.0 хватало для прокачивания CD-звука вообще без компрессии (1400 килобит в секунду примерно). Решение: дать пользователю возможность переключать A2DP на кодек, сжимающий без потерь. Сегодня, насколько я понимаю, таких средств не существует. Всё работает «автомагически». Так что идеи приветствуются.

P.S. В статье использованы иллюстрации Thomas Hawk, Philips Communications, автора.

P.P.S. Не совсем продолжение, но близко: «Смертельный шум: кто, как и зачем облучал дипломатов в Гаване?».


Bluetooth,A2DP,Стив_Возняк,аудиофил,цифровой_звук,aptX,SBC,ATRAC,компрессия_информации,Apple,джек




Евгений Золотов, 1999-2018. Личный архив. Некоторые права защищены