Die Entwicklung der Bluetooth-Audio-Codecs: Von HSP zum neuartigen L2HC von Huawei
Entwicklung der Bluetooth-Audio-Codecs
Die Bluetooth-Technologie hat die Art und Weise, wie wir Audioinhalte konsumieren, revolutioniert und bietet die Freiheit, Musik zu genießen und drahtlos zu telefonieren. Im Laufe der Jahre wurden die Bluetooth-Audio-Codecs erheblich weiterentwickelt und gipfelten im L2HC-Standard von Huawei. In dieser umfassenden Untersuchung tauchen wir in die faszinierende Reise der Bluetooth-Audio-Codecs ein, von ihren bescheidenen Anfängen mit HSP bis zu den bahnbrechenden Innovationen von heute.
Höhepunkte:
Die frühen Jahre: HSP und HFP
Die Geschichte beginnt Ende der 1990er Jahre, als der Mobiltelefonhersteller Ericsson zusammen mit Branchenriesen wie IBM, Intel, Nokia und Toshiba die Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) gründete. Ihr Ziel war es, kabelgebundene Verbindungen durch eine kabellose Alternative zu ersetzen. Im Jahr 1999 wurde Bluetooth 1.0 eingeführt und bereitete damit den Grundstein für drahtloses Audio.
In diesem aufkommenden Stadium konzentrierten sich Bluetooth-Headsets hauptsächlich auf die Lösung des Problems der kabelgebundenen Verbindungen zwischen Mobilgeräten und Headsets. Das Headset Profile (HSP) und das Hands-Free Profile (HFP) waren die bevorzugten Protokolle für die Audioübertragung. Sie wurden jedoch speziell für Sprachanrufe entwickelt und bieten eine magere Bitrate von 64 Kbit/s, die für Gespräche geeignet ist, aber für die Musikwiedergabe in hoher Qualität nicht ausreicht.
Die Ankunft von SBC
Im Jahr 2004 kam es mit der Einführung des Subband Coding (SBC)-Codecs in Bluetooth Version 2.0 + EDR zu einem entscheidenden Wendepunkt. SBC wurde entwickelt, um die Mängel früherer Codecs zu beheben und die Klangqualität und Effizienz von Bluetooth-Audiogeräten zu verbessern. Die Unterstützung von Abtastfrequenzen von 16 kHz bis 48 kHz und Bitraten von 192 kbit/s (Mono) bis 345 kbit/s (Stereo) markierte einen bedeutenden Fortschritt.
SBC wurde schnell zum Industriestandard und gewährleistete die Kompatibilität mit einer Vielzahl von Bluetooth-Audiogeräten. Dieser Codec legte den Grundstein für verbesserte Audioerlebnisse, es gab jedoch noch Raum für Innovationen.
AAC: Apples Qualitätssprung
Etwa zur gleichen Zeit feierte Advanced Audio Coding (AAC) sein Debüt in der Bluetooth-Spezifikation 2.0 + EDR, insbesondere im Advanced Audio Distribution Profile (A2DP). AAC zeichnete sich im Vergleich zu SBC durch seine Fähigkeit aus, eine überlegene Klangqualität bei niedrigeren Bitraten zu liefern. Dies erregte die Aufmerksamkeit von Apple und führte dazu, dass es als Standard-Audioformat für iPods und iTunes übernommen wurde.
Die Fähigkeit von AAC, hochwertiges Audio zu liefern, hatte ihren Preis: höhere Anforderungen an die Rechenleistung, was möglicherweise die Akkulaufzeit des Geräts verkürzen könnte. Dennoch setzte die Einführung durch Apple einen neuen Standard für die Audioqualität in der Branche.
Qualcomms aptX: Verbesserter Sound und niedrige Latenz
Im Jahr 2007 führte Qualcomm den aptX-Codec als Teil der Bluetooth-Version 2.1 ein. aptX brachte erhebliche Verbesserungen sowohl bei der Klangqualität als auch bei der Latenz und war damit ein Wendepunkt bei der drahtlosen Audioübertragung. Der Standard-aptX-Codec bot eine Abtastrate von 48 kHz, eine 16-Bit-Bittiefe und eine feste Bitrate von 352 kbps.
Eines der herausragenden Merkmale von aptX war sein komplexerer Kodierungsalgorithmus, der eine überragende Klangqualität bei gleichzeitiger Beibehaltung einer konsistenten Datenübertragungsrate bietet. Insbesondere zeichnete sich aptX durch eine geringere Latenz aus, was es ideal für Anwendungen macht, die synchronisiertes Audio und Video erfordern.
Darüber hinaus gab es von aptX verschiedene Iterationen, darunter aptX HD für eine höhere Klangqualität mit einer Abtastrate von 48 kHz, einer Bittiefe von 24 Bit und einer Bitrate von 576 kbps. aptX Low Latency (aptX LL) konzentrierte sich darauf, Verzögerungen bei der Audioübertragung auf weniger als 40 ms zu minimieren und so das Benutzererlebnis weiter zu verbessern.
Sonys LDAC: Hohe Datenübertragungsraten
Im Jahr 2015 führte Sony die LDAC-Technologie ein, mit dem Ziel, die Grenzen von Bluetooth-Audio zu erweitern. LDAC zeichnete sich durch seine Fähigkeit aus, Audio mit Raten von bis zu 990 Kbit/s zu übertragen, was die Fähigkeiten vieler vorhandener Bluetooth-Codecs übertrifft. Was LDAC auszeichnete, war sein adaptiver Übertragungsmodus, der die Datenübertragungsraten basierend auf der Qualität der drahtlosen Verbindung dynamisch anpasste.
Bei starker Verbindung stellte LDAC Datenübertragungsraten mit maximaler Kapazität bereit und sorgte so für eine kompromisslose Audioqualität. In Szenarien mit eingeschränkter Konnektivität hat LDAC die Datenübertragungsrate intelligent herunterskaliert, um einen kontinuierlichen Audiostream aufrechtzuerhalten. Diese Anpassungsfähigkeit machte LDAC zu einem bedeutenden Anbieter von hochwertigem drahtlosem Audio.
Der Aufstieg von HWA (Hi-Res Wireless Audio)
Das Jahr 2022 markierte die Einführung des Hi-Res Wireless Audio (HWA)-Standards, der von der HWA Alliance vorangetrieben wird. Unter der Leitung der China Electronic Audio Industry Association und des China Electronics Technology Standardization Institute zielte diese Allianz darauf ab, Bluetooth-Audio durch den Schwerpunkt auf technologische Innovation und strenge Qualitätskontrolle zu verbessern.
HWA hat eine Reihe neuer Codierungsstandards eingeführt, die der Zertifizierung von Hi-Res-Funk-Headsets ähneln und eine hohe Klangqualität für zertifizierte Funk-Headsets versprechen. Ziel war es, einen fairen Wettbewerb in der Branche zu fördern, wobei alle Allianzmitglieder strenge Standards und Normen einhalten sollten.
Huaweis L2HC: Ein revolutionärer Standard
Im Jahr 2023 führte China seinen ersten selbst entwickelten hochauflösenden drahtlosen Audiocodierungsstandard L2HC ein und markierte damit einen monumentalen Sprung in der Bluetooth-Audiotechnologie. Huawei spielte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung des L2HC-Protokolls und stellte sein technisches Können und seine Innovation unter Beweis.
L2HC ging neue Wege, indem es Übertragungsbitraten von bis zu 1920 kbps unterstützte und damit die Anforderungen an die verlustfreie Klangqualität auf CD-Niveau übertraf. Dies bedeutete, dass es eine verlustfreie Audioübertragung in hoher Qualität in Echtzeit ermöglichen konnte, eine bemerkenswerte Errungenschaft in der Welt des Bluetooth-Audios.
Darüber hinaus zeichnete sich L2HC durch außergewöhnliche Anti-Interferenz-Fähigkeiten und geringe Latenz aus. Es kann seine Bitrate intelligent an die vorherrschenden Bedingungen anpassen und so ein stabiles High-Definition-Audioerlebnis auch in anspruchsvollen Umgebungen wie Einkaufszentren und Flughäfen gewährleisten. Darüber hinaus bot L2HC nahtlose Kompatibilität mit gängigen Codec-Technologien und ermöglichte so eine mühelose Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten und Plattformen.
L2HC nutzte fortschrittliche Audiokodierungstechnologie, um eine hohe Klangqualität bei niedrigeren Bitraten zu liefern. Im Vergleich zu herkömmlichen Kodierungsmethoden wurden bei gleicher Bandbreite bessere Klangqualitätserlebnisse erzielt. Darüber hinaus priorisierte L2HC die Echtzeitübertragung und minimierte die Audiolatenz durch Algorithmusoptimierung und Datenkapselung. Seine starke Kompatibilität erstreckte sich auf Bluetooth und WLAN und es verarbeitete nahtlos verschiedene Bildlängen für eine reibungslosere Video- und Audioübertragung im Spiel.
Die Auswirkungen der Übertragung mit hoher Bitrate
Die Übertragung mit hoher Bitrate ist ein entscheidender Faktor für die Erzielung einer überragenden Audioqualität. So wie ein hochauflösendes Bild mehr Pixel enthält, was zu einem klareren und detaillierteren Bild führt, umfassen Audiodaten mit hoher Bitrate umfangreichere Informationen. Dieser Reichtum ermöglicht die genaue Wiedergabe von Klangnuancen, einschließlich hochfrequenter Details, niederfrequenter Rhythmen und Klangfülle. Dadurch genießen Benutzer ein reichhaltigeres, intensiveres Hörerlebnis.
In der Praxis basiert die standardmäßige verlustfreie Klangqualität auf CD-Niveau typischerweise auf dem Pulse Code Modulation (PCM)-Format, das für seine verlustfreie Audioqualität bekannt ist. CD-Audio folgt einer Standardabtastrate von 44,1 kHz, einer 16-Bit-Bittiefe und zwei Kanälen (Stereo). Die Berechnung der minimal erforderlichen Bitrate lautet wie folgt: 44,1 kHz * 16 Bit * 2 = 1411,2 kbps. Aufgrund des inhärenten Datenverlusts bei der drahtlosen Übertragung ist für die Übertragung mindestens eine Bitrate von 1,5 Mbit/s erforderlich. L2HC erfüllt und übertrifft diese Anforderung mühelos und bietet ein unvergleichliches Hörerlebnis.
Die Huawei FreeBuds Pro 3: Ein Beispiel für L2HC
Um die Fähigkeiten des neuen L2HC-Protokolls zu demonstrieren, stellte Huawei die FreeBuds Pro 3-Kopfhörer vor. Diese Kopfhörer verfügten über ein Dual-Treiber-System und einen dreifachen adaptiven Equalizer und unterstützten die Hi-Res-Audiocodecs LDAC und L2HC 2.0. Mit einer Bitrate von 1,5 Mbit/s (die heimische Version unterstützt L2HC 3.0 mit den Mobiltelefonen der Mate60-Serie und erreicht eine Bitrate von 1,5 Mbit/s) lieferten diese Kopfhörer ein hochwertiges Klangerlebnis.
Die FreeBuds Pro 3 verfügen außerdem über ein intelligentes dynamisches ANC 3.0-Geräuschunterdrückungssystem und ein Pure Voice 2.0-Mikrofon, wodurch die Effizienz der Geräuschunterdrückung um 50 % gesteigert wird. Die verlängerte Akkulaufzeit von bis zu 31 Stunden und die Unterstützung für zwei Geräteverbindungen machten sie zu einem vielseitigen Audiobegleiter. Die innovative NearLink-Verbindungstechnologie von Huawei steigerte die Übertragungsraten weiter und reduzierte gleichzeitig den Stromverbrauch und die Latenz.
Abschluss:
Die Entwicklung der Bluetooth-Audio-Codecs ist ein Beweis für das unermüdliche Streben nach Exzellenz in der Audioqualität und dem Komfort der drahtlosen Verbindung. Von den Anfängen von HSP bis zum bahnbrechenden L2HC-Standard von Huawei hat sich Bluetooth-Audio erheblich weiterentwickelt. Jeder Meilenstein brachte eine verbesserte Klangqualität, geringere Latenz und eine größere Kompatibilität mit drahtlosen Audiogeräten.
Da die Technologie weiter voranschreitet, erwarten wir weitere Innovationen im Bereich Bluetooth-Audio, die unser Audioerlebnis verbessern und die Art und Weise verändern, wie wir uns verbinden und Musik und Anrufe genießen. Bluetooth-Audio-Codecs haben einen langen Weg zurückgelegt und die Zukunft verspricht noch aufregendere Entwicklungen.
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