Защо в безжичното аудио се използва най-вече Bluetooth, а не Wi-Fi

24
5798

През последните няколко години безжичното аудио се развива изключително бързо. Появяват се все повече смартфони без стандартно 3,5-милиметрово аудио гнездо, има почти Hi-Res кодеци, като например AptX HD и LDAC, продават се безжични слушалки с много високо качество на звука, в автомобилите масово се използват безжични връзки. Всички тези устройства имат една обща черта: използва се Bluetooth. Но защо е избрана именно тази технология, а не Wi-Fi, която се поддържа от повечето устройства?

Малкият брой на Wi-Fi каналите

В 2,4 GHz диапазон има само 13-14 канала, по които могат да се обменят данни. В 5 GHz диапазон те са повече – около 50, но от които само 24 не се припокриват. На пръв поглед може да се стори, че това би трябвали да стигне за всички безжични устройства на разстояние 10-15 метра. Но да обърнем внимание на два важни проблема. Първо, ширината на честотната лента на един канал в 2,4 GHz диапазон е 22 MHz и те се припокриват – тоест, ако използвате 6-ти канал например, то ще взаимодействате и с каналите от номер 4 до номер 8. Ето защо, когато има около и над пет Wi-Fi мрежи наоколо, скоростта на достъп до интернет осезателно намалява.

А сега да се представим, че освен пет рутера има и десетки други потребителски устройства – най-различни смарт колонки и Wi-Fi безжични слушалки. Получава се катастрофално понижаване на скоростта. Няма как да не се запитаме, как така, след като и Bluetooth работи в същия 2,4 GHz диапазон, няма никакви проблеми от подобен род?

Причината е, че Bluetooth използва цели 79 канала с ширина на канала 1 MHz, които не се припокриват. Не е така лесно да се заемат всичките 79 канала наведнъж.

Шумоустойчивост

Очевидно е, че ако искаме да получим минимална латентност и най-голяма скорост, най-добре е да се избере изцяло свободен Wi-Fi канал, който да е максимално далече от заетите. Съвсем същото важи за безжичния звук: очевидно е, че при свързването на компютърното устройство с безжичните слушалки автоматично се избира най-свободния диапазон. Но представете си, че се разхождате с тези слушалки някъде навън, където има много сгради, в които се намират най-различни безжични устройства използващи същия канал и където има огромен брой отразени сигнали. Ясно е как ще се отрази това на качеството на звука. Очевиден е изходът от тази ситуация – динамична смяна на каналите към по-свободен канал. Но уви, Wi-Fi това не го умее и смяната на канала от страна на което и да било от двете Wi-Fi свързани устройства ще доведе до прекъсване на връзката.

А Bluetooth именно затова се харесва и оцелява. Същата тази технология тук се нарича AFH (Adaptive Frequency Hopping) и с нейна помощ 1600 пъти в секундата текущият канал по интелигентен начин се сменя с един от другите 78. Методът е интелигентен, понеже много бързо открива каналите, заети от Wi-Fi връзките и не ги използва. Това малко намалява броя на свободните чисти канали, но това е къде по-добре, отколкото да се използва един единствен канал, в който редовно се появяват хрипове и стържещи шумове. Още повече, че Wi-Fi постепенно се премества към 5 GHz и 2,4 GHz диапазон се освобождава за Bluetooth.

Латентността

Както Wi-Fi, така и Bluetooth използват мрежови пакети за обмен на данните само че по различен начин. При Wi-Fi имаме няколко широки „конвейера“, в които могат да се поберат няколко от тези пакета едновременно, но може да се използва само един конвейер едновременно. Ето защо, ако този конвейер се използва от много хора, налага се да се чака докато се освободи място и се получи необходимия пакет. Крайният резултат е печален: в натоварените безжични мрежи таймингът може да достигне над 100 милисекунди, което е критично за звука.

Bluetooth работи по друг начин. Там има 79 тесни конвейера, които побират само по един мрежови пакет наведнъж, но може да се използва всеки един от тези 79 конвейера. По този начин латентността е съвсем ниска дори и при претоварен 2,4 GHz диапазон. А това при гледането на видео и при игрите е критично важно.

Едно устройство – две Wi-Fi мрежи

Очевидно е, че вкъщи смартфонът ще трябва да се свързва с интернет чрез Wi-Fi и също чрез Wi-Fi да осигурява аудиото за слушалките. Това не е проблем – съществува технологията Wi-Fi Direct, която осигурява на устройствата да обменят данни без каквито и да било рутери или точки за достъп. Но да не забравяме, че в мобилното устройство има само един Wi-Fi адаптер и само една антена, което налага обработката на мрежовите пакети от двете мрежи да става последователно. Резултатът е ясен – латентността се увеличава, качеството на звука намалява, намалява и скоростта на връзката с интернет.

Консумация на електрическа енергия

Безжичният звук е предназначен преди всичко за мобилни устройства и ниската консумация на електрическа енергия е важна. В това отношение Wi-Fi е по-зле в сравнение с Bluetooth LE. В пасивен режим Bluetooth консумира около 2,5 миливата, а консумацията на Wi-Fi достига 30. При активен обмен на данни консумацията на Bluetooth достига 100 миливата, а Wi-Fi до немалките 500 миливата. От гледна точка на консумацията Bluetooth е по-ефективен.

Качеството на звука

Скоростта на обмен на информацията при използването на Bluetooth не превишава 1 Mb/s, докато при Wi-Fi 802.11ac сериозните 500 Mb/s далеч не са предел. За осигуряване на CD аудио с 16 битово/44,1 KHz аудио е необходим битрейт 1411 Mb/s, а като се има предвид че за да няма загуби звукът може да се компресира само двойно, то за излъчването на подобно аудио е необходим кодек с битрейт над 700 Kb/s. Тоест, подходящ е стандартният LDAC, който работи с 990 Kb/s, безплатен е и е интегриран в ОС Android 8 и нагоре. В това отношение няма проблеми с този тип CD аудио.

Но какво ще стане, ако искаме да слушаме Hi-Res или 24 бита/96 KHz? За аудио с подобно високо качество е необходима скорост на връзката вече около 4,5 Mb/s. Да не забравяме двойната компресия, което означава, че за качествено аудио е необходим битрейт над 2 Mb/s – изненада, това е два пъти повече от възможностите на Bluetooth.

Тоест, за слушане на музика с много високо качество, битрейтът на Bluetooth със сигурност няма да стигне – по-точно, може и да стигне, но ще трябва да се използва компресия 4:1 със загуба на данни и качество, което обезсмисля слушането на lossless. А при Wi-Fi подобни проблеми няма – този тип връзка осигурява много по-висок битрейт. Но не може да се използва в движение. Като се има предвид, че повечето потребители използват стрийм услуги с битрейт на траковете не по-висок от 320 Kb/s, то за такава музика е достатъчен и обикновения AptX кодек и проблемът с качеството засяга малък брой аудиофили.

Защо не се създаде специална технология за безжично предаване на звук?

Ясно е, че Wi-Fi може да осигури качествен звук, но при неподвижни устройства и при ненатоварени мрежи. От друга страна, Bluetooth не може да осигури Hi-Res звук без компресия със загуба на качеството. Защо никой не създава нова технология специално предназначена за безжично предаване на звук?

Идеята е много добра, само че на практика не може да се реализира. Първо, за тази технология е необходим собствен честотен диапазон, иначе ще се чуват шумове и звукът понякога ще се губи. Да не забравяме, че честотните диапазони в различните държави са различни, ясно е, че ще трябва да се покриват няколко диапазона. А като се има предвид, че възникват проблеми дори и с честотните диапазони на новата 5G мрежа, то едва ли ще може да бъде отделен специален диапазон за безжичен звук.

Второ, дори и подобен диапазон бъде заделен, необходим е хардуер за работата на това безжично аудио. Най-лесно е това оборудване на бъде поръчано на някой голям производител. Например Qualcomm. Само че Qualcomm активно разработва AptX и едва ли ще започне да произвежда хардуер за нещо друго, което ще се използва от бъдещ конкурент.

Но нека да допуснем фантастичния вариант, че няма проблеми с оборудването и честотите. Има трети проблем, който е още по-сериозен. За новата технология са необходими драйвери за новите безжични аудио устройства, а след това някак трябва да се убедят всички производители да ги използват. При това не само в смартфоните и таблетите, но и в слушалките и аудио колонките – те трябва да започнат да използват новите безжични модули и новите драйвери. Това трябва да направят повечето компании от този бранш, понеже в противен случай тази технология ще стане нишова и ненужна. Засега не се вижда кой би могъл да убеди всички да започнат да използват тази нова хипотетична технология. Така или иначе, за повечето хора Bluetooth работи много добре и никой не се замисля за промени.

24
ДОБАВИ КОМЕНТАР

avatar
13 Коментари
11 Отговори на коментарите
14 Последователи
 
Коментарът с най-много реакции
Най-горещият коментар
  Абонирай се  
нови стари оценка
Извести ме за
Gosho
Gosho

Чудесна статия, благодаря

Виво
Виво

тва е статия за чайници бя

мъни
мъни

Страхотна статия! Благодаря

Аз-Съм
Аз-Съм

Много интересна тема!

Радослав
Радослав

Хубава статия. По същество-Компресираният звук е вреден за възприятията – защото ги Разкапват. И като се разкапят Възприятията – и Човек се Разкапва.
Хората с претенции ползват кабел, никакви безжични. И гледат да се докопат до 24,32 бит/96,192 килохерца. Макар, че студиата разсипват звука с излишни преминавания през Допълнителни усилватели стъпала, които са и транзисторнии – с две думи – от 50 те години – много регрес. Качественият звук, като на групата Dire Straits е изключение.

Не доразкапвайте нещата с Bluetooth, ако искате.

Торн
Торн

Врачанска работа да слушаш panasonic правен в сингапур – всъщност правен в малайзия(те са на една вода със сингапур ).

Малайзия – безпари работници
Сингапур – ултра скъпи работници

Обаче враца вярва на етикета

https://komplekt-za-karaoke.pazaruvaj.com/zephyr/mowna-karaoke-tonkolona-s-vgraden-akumulator-zephyr-z-9999-etv-15-incha-led-displej-mp3-bluetooth-2-bezzhichni-mikrofona-z-9999-etv-p411099965/

Радослав
Радослав

Нищо не знаеш. Като ги обърнеш във wav, пак по добре става, на пук на теорията. ALAC е доста по зле от Flac. Хората както винаги почти нищо не знаят – как се правят нещата, естествено и критерии нямат https://www.ap-linux.com/
Дори нямат идея.

Радослав
Радослав

Че и аз слушам от телефон 32/192.

Радослав
Радослав

Като гледам проницателноста Ви на отговора, тотална идея нямате за какво става дума в звукотехниката. Аз обаче няма да споря, има си просветители, и музиканти.

111
111

И естествено пак без източника на оригиналната статия, което прави тази тук открадната.

RB3301
RB3301

Браво. Нека има повече технически статии.

Виво
Виво

добре бе разбирачи – А видеото ( по WiFi [S-Beam] ) как върви без проблеми

Торн
Торн

What is S Beam?
There is another similar technology that was enabled for a few older Samsung smartphones, such as the Galaxy S III and Galaxy Note 2, a few years ago. It’s called S Beam, and unlike Android Beam, it used the NFC hardware in those phones to establish a transfer of files via a Wi-Fi Direct connection, instead of Bluetooth.

Докато изгледаме 40 мин аo филма през miracast(wi-fi direct – телефона дърпа от wifi и праща през wifi на телевизора) и телефон с 8 процесори ще изгори

Виво
Виво

щи изгорят бушоните
Bluetooth се ползва заради енергийните свойства(WiFI-то черпи много), а не заради честотна лента, латентност и качество…

sameman
sameman

Става въпрос за звук в движение. Иначе и Епъл имат Airplay – wifi протокол, чуствително по-добро качество от bluetooth, но нищо не бие на този етап кабела.

баба ти
баба ти

Интересна и улесняваща статия, но превода е като от руски вестник през 80те.

Торн
Торн

Първо, ширината на честотната лента на един канал в 2,4 GHz диапазон е 22 MHz

Даже и много старите белкин имат 40Mhz

Торн
Торн

През bluetooth 4,1 се гледа youtube 480р без плоблеми и щади батерията.

Торн
Торн

Само 4 телефона имат напълно bletoth 5,1 функционалност

Device LE 2M LE Coded Extended Advertising

Samsung Galaxy S10+ (Snapdragon) Yes Yes Yes
Xiaomi Mi 9 Yes Yes Yes
OnePlus 6T Yes Yes Yes
Huawei Mate 20 Pro Yes Yes Yes

https://www.xda-developers.com/check-bluetooth-5-all-features-supported/

Торн
Торн

Oния ден флашнах😨 новия софтуер на бежични лушалки Sony само през bluetooth.