aptX - aptX

aptX
QC aptX Vertical Black 4754.png
Internett -medietype lyd/aptx
Utviklet av Qualcomm
Type format Lydkodek

aptX ( apt står for lydbehandlingsteknologi ) er en familie av proprietære lydkodek -komprimeringsalgoritmer som eies av Qualcomm , med stor vekt på trådløse lydprogrammer .

Historie

Den opprinnelige aptX -algoritmen ble utviklet på 1980 -tallet av Dr. Stephen Smyth som en del av sin doktorgrad. forskning ved Queen's University Belfast School of Electronics, Electrical Engineering and Computer Science; designen er basert på ADPCM -prinsipper for tidsdomenet uten psykoakustiske høremaskeringsteknikker .

aptX lydkoding ble først introdusert for det kommersielle markedet som et halvlederprodukt, en tilpasset programmert DSP integrert krets med delnavn APTX100ED, som opprinnelig ble vedtatt av produsenter av kringkastingsautomatiseringsutstyr som trengte midler til å lagre lyd av CD-kvalitet på en harddisk på en datamaskin kjøre for automatisk avspilling under et radioprogram, for eksempel, og dermed erstatte oppgaven til discjockeyen .

Selskapet ble kjøpt av Solid State Logic ca. 1988, og ble en del av Carlton Communications plc. i 1989. På begynnelsen av 1990 -tallet ble APTs kodeker brukt til å overføre lyd via ISDN -linjer av selskaper som Disney for å kontrollere dubbing gjort i Europa. 23. desember 1999 ble Solid State Logic solgt av Carlton Communications til 3i . Så i 2005 solgte Solid State Logic APT i en management buyout. Mars 2005 ble APT Licensing Ltd. stiftet i Belfast (frem til 18. desember 2008 kalt Audio Processing Technology Holdings Limited ).

Utvalget av APTX algoritmer for sanntids audio data komprimering utvidet med intellektuell eiendom blir tilgjengelig i form av programvare, firmware og programmerbar hardware for profesjonell lyd , fjernsyn og radio kringkasting , og forbrukerelektronikk , spesielt anvendelser i trådløs lyd, lav latency trådløs lyd for spill og video, og lyd over IP . I tillegg ble APTX codec introdusert som et alternativ til SBC , den sub-band koding ordning for lossy stereo / mono audio streaming mandat av Bluetooth SIG for Advanced Audio Distribution Profile ( A2DP ) for Bluetooth , kort rekkevidde trådløs personlig områdenettstandard . aptX støttes i høyytelses Bluetooth-eksterne enheter.

I dag brukes standard aptX og Enhanced aptX (E-aptX) i både ISDN og IP lydkodek-maskinvare fra en rekke produsenter av kringkastingsutstyr, inkludert APT WorldCast Systems , Tieline Technology, AVT, Harris Corporation , BW Broadcast, Digigram, MAYAH, Prodys, og Qbit. Et tillegg til aptX -familien i form av aptX Live, som tilbyr opptil 8: 1 komprimering, ble introdusert i 2007; og aptX HD, en tapbar, men skalerbar, adaptiv, "nesten-tapfri" lydkodek av kvalitet ble kunngjort i april 2009.

Selskapet delte seg i 2009; kringkastingsmaskinvarevirksomheten ble kjøpt opp av Audemat og ble en del av det som nå er WorldCast Systems , og lisensvirksomheten ble APT Licensing og ble kjøpt opp av CSR plc i 2010. aptX ble tidligere stylet apt-X til den ble kjøpt av CSR i 2010. CSR var senere kjøpt av Qualcomm i august 2015.

Fra og med Android Oreo og Android 10, henholdsvis aptX/aptX HD og aptX adaptive ble lagt til Android Open Source Project , slik at hver OEM kunne integrere disse standardene i sine egne Android -enheter fritt.

Varianter

aptX -varianter
SBC aptX aptX LL aptX HD aptX Adaptiv Lyd -CD
@ 279 kbit/s @ 420 kbit/s (for referanse)
diverse. Lansering ? <2009 2012 2016 2018 1980 -tallet
Varemerke - Qualcomm
(til august 2015: CSR , til juli 2010: APT Licensing Ltd. , til mars 2005: Solid State Logic )
-
Relaterte patenter EP 0400755B1  (utløpt) EP 0398973B1  (opphevet) aptX,
US 9398620B1  (utløpt)
aptX ? -
Gratis implementeringer BlueZ libsbc
PulseAudio , PipeWire
FFmpeg , libopenaptx, PulseAudio , PipeWire FFmpeg , libopenaptx, PipeWire FFmpeg , libopenaptx, PulseAudio , PipeWire Ikke tilgjengelig -
Propertiære implementeringer Flere Qualcomm libaptX Ingen Qualcomm libaptXHD ? -
Chip - CSR8635 CSR8670 CSR8675 QCC5100 -
Audio
Encoding
Orddybde ? 16-bit 16-bit 16-bit
24-bit
24-bit 16-bit
Prøvetakingshastighet 44,1 kHz
48 kHz
 
44,1 kHz
48 kHz
 
44,1 kHz
48 kHz
 
44,1 kHz
48 kHz
 
44,1 kHz
48 kHz
96 kHz
44,1 kHz

 
Bithastighet 345 kbit/s (@ 48 kHz) 325 kbit/s (@ 44,1 kHz)
384 kbit/s (@ 48 kHz)
352 kbit/s (@ 48 kHz) 576 kbit/s (24 bits @ 48 kHz) 279 kbit/s 420 kbit/s 1411 kbit/s (@ 44,1 kHz)
Konstant Konstant Konstant Konstant Variabel Konstant
Codec Latency ? 1,8 - 2,0 ms ? 1,8 - 2,0 ms 1,4 - 2,0 ms -
Maskinvare sender ventetid ? ? ≈ 40 ms
(bruker dedikert antenne)
? ≈ 80 ms -
Programvare senderens ventetid (de fleste telefoner) 200 - 500 ms
avhengig av overføringsenheten
-
Bakoverkompatibel med - SBC SBC, aptX SBC, aptX SBC, aptX, aptX HD ?
lyd
kvalitet
THD+N @ 1 kHz −67 dB eller −85 dB? −85 dB -80 dB eller −90 dB? −90 dB −100 dB
Multitone @ 1 kHz −100 dB ? −100 dB −90 dB −100 dB
Multitone @ 10 kHz −65 dB ? −90 dB −85 dB −95 dB
Krysstale −120 dB ? −155 dB −90 dB −200 dB
SNR @ 1 kHz 93 dB 93 dB 129 dB 130 dB 135 dB
PEAQ −0,18 eller −0,08? ? 0,05 eller 0,04? −0,06 0,045
Frekvensrespons over BT 20 Hz - 22,7 kHz 20 Hz - 22,7 kHz 20 Hz - 22,7 kHz 20 Hz - 22,7 kHz

aptX

AptX lydkodek brukes for trådløse forbruker- og bilapplikasjoner, spesielt sanntidsstrømming av tapende stereolyd via Bluetooth A2DP- tilkobling/sammenkobling mellom en "kilde" -enhet (for eksempel en smarttelefon, nettbrett eller bærbar datamaskin) og en " vask "tilbehør (f.eks. en Bluetooth stereohøyttaler, hodetelefoner eller hodetelefoner). Teknologien må inkorporeres i både sender og mottaker for å få de soniske fordelene med aptX-lydkoding i forhold til standard sub-band-koding (SBC) som er pålagt av Bluetooth-standarden. Produkter som bærer CSR aptX -logoen er sertifisert for interoperabilitet med hverandre.

Forbedret aptX

Enhanced aptX gir koding med 4: 1 kompresjonsforhold for profesjonelle lydsendingapplikasjoner og er egnet for AM, FM, DAB, HD Radio og 5.1. Enhanced aptX kan håndtere opptil 4 stereopar AES3 -lyd og komprimere til 1 AES3 -strøm for overføring. Forbedret aptX støtter bitdybder på 16, 20 eller 24 bit. For lyd samplet ved 48 kHz er bithastigheten for E-aptX 384 kbit/s (to kanaler), 768 kbit/s (firekanal), 1024 kbit/s (5,1 kanal) og 1280 kbit/s ( 5,1 kanaler pluss stereo). Den laveste bithastigheten er 60 (?) Kbit/s for monolyd samplet ved 16 kHz, og tilbyr omtrent 7,5 kHz frekvensrespons like under bredbåndstelefoni-kodeker (som vanligvis opererer med 16 kHz samplingsfrekvens).

aptX Live

aptX Live er en lydkompleks med lav kompleksitet som er spesielt designet for å maksimere digital trådløs mikrofonkanaltetthet i båndbreddebegrensede scenarier, for eksempel liveopptreden (aka Program Making and Special Events), der spektrumeffektiviteten til radiobaserte enheter ( trådløse mikrofoner, in-ear-overvåking, talk-back-systemer) blir en førsteklasses operasjonell vurdering. aptX Live tilbyr opptil 8: 1 komprimering av 24-biters oppløsning digitale lydstrømmer samtidig som den opprettholder akustisk integritet (ca. 120 dB dynamisk område) og sikrer latens på rundt 1,8 ms ved 48 kHz samplingsfrekvenser. I tillegg har aptX Live også teknikker som hjelper tilkobling i situasjoner der bitfrekvensen (BER) er for høy.

aptX LL

aptX LL eller aptX Low Latency er beregnet på video- og spillapplikasjoner som krever komfortabel lyd- videosynkronisering når stereolyd overføres over kortdistanse radio til lytteren (e) ved hjelp av Bluetooth A2DP lydprofilstandard. Teknologien tilbyr en ende-til-ende-ventetid på 32 ms over Bluetooth. Til sammenligning varierer latensen til standard Bluetooth -stereo sterkt avhengig av systemimplementering og buffering. Det er tilgjengelige løsninger som bruker standard SBC-koding/dekoding som oppnår ende-til-ende-ventetid på mindre enn 40 ms. Den anbefalte latensen for lyd-til-video-synkronisering i kringkastings-tv er innen +40 ms og −60 ms (lyd før/etter video, henholdsvis). AptX Low Latency krever imidlertid en dedikert, trådløs antenne, så den oppnådde ikke mye adopsjon i smarttelefoner og ble pensjonert av Qualcomm til fordel for aptX Adaptive. Hovedkonkurrenten er LLAC .

aptX HD

aptX HD eller aptX High Definition har en bithastighet på 576 kbit/s. Den støtter HD-lyd opp til 48 kHz samplingsfrekvenser og prøveoppløsninger på opptil 24 bits. I motsetning til navnet antyder, er kodeken fortsatt ansett som tapende; den tillater imidlertid et "hybrid" kodingsopplegg for applikasjoner der gjennomsnittlige eller høyeste komprimerte datahastigheter må begrenses på et begrenset nivå. Dette innebærer dynamisk anvendelse av "nesten tapsfri" koding for de delene av lyd der helt tapsfri koding er umulig på grunn av båndbreddebegrensninger. "Nesten tapsfri" koding opprettholder en høyoppløselig lydkvalitet, og beholder lydfrekvenser på opptil 20 kHz og et dynamisk område på minst 120 dB. Hovedkonkurrentene er LDAC -kodek utviklet av Sony og LHDC .

En annen skalerbar parameter innen aptX HD er kodingstid. Den kan omsettes dynamisk mot andre parametere, for eksempel komprimeringsnivå og beregningskompleksitet. Latensen til aptX HD -kodeken kan skaleres til så lite som 1 ms for 48 kHz samplet lyd, avhengig av innstillingene til andre konfigurerbare parametere. aptX HD yter spesielt godt mot andre tapsfrie kodeker når kodetiden er begrenset til å være liten, for eksempel 5 ms eller mindre, noe som gjør den spesielt egnet for forsinkelsesfølsomme interaktive lydprogrammer.

Mange tapsfrie kodeker har fordelen med en lav beregningsomkostning sammenlignet med kjente tapskoder, for eksempel MP3 og AAC . Dette er spesielt viktig for dypt innebygde lydprogrammer som kjører på mobile enheter med lite strøm. aptX HD fremmer lave beregningsomkostninger ved dynamisk å velge de enkleste kodingsfunksjonene for hvert korte lydsegment mens de overholder andre operasjonelle begrensninger, for eksempel komprimeringsnivå og kodingsforsinkelse. Avhengig av innstillingene til andre skalerbare parametere, kan aptX HD kode for en 48 kHz 16-biters stereolydstrøm ved å bruke bare 10 MIPS på en moderne RISC- prosessor med signalbehandlingsutvidelser . Den tilsvarende dekoderen representerer bare 6 MIPS på samme plattform.

Brukermetadata og spesielle synkroniseringsdata kan inkorporeres i det komprimerte formatet med konfigurerbare hastigheter. Sistnevnte tillater rask dekodersynkronisering i tilfelle datakorrupsjon eller tap over kommunikasjonslenker der kvaliteten på tjenesten (QoS) kan variere raskt. Avhengig av parameterinnstillingene kan dekodersynkronisering forekomme innen 1-2 ms.

aptX Adaptiv

aptX Adaptive er en neste generasjon dynamisk justerbar lydkodek beregnet på førsteklasses lydkvalitet og lav ventetid. aptX Adaptives bitrate skaleres dynamisk mellom 279 kbps og 420 kbps. Det fungerer også med en delt, snarere enn dedikert, trådløs antenne. Qualcomm hevder at deres nye komprimeringsalgoritme gir et kompresjonsforhold mellom 5: 1 til 10: 1. Dette gjør at aptX Adaptive på 279 kbps og 420 kbps kan produsere samme lydkvalitet som aptX på 352 kbps og aptX HD på 576 kbps. aptX Adaptive støtter 16 og 24 bitdybder med 44,1, 48 og 96 kHz samplingshastigheter. Hardware aptX Adaptive har ende-til-ende-ventetid på 80 ms, men de fleste telefoner bruker en programvaresender-som ikke har noen latensfordeler i forhold til andre kodeker. aptX Adaptive er også bakoverkompatibel med eldre aptX- og aptX HD -kodeker, men ikke med aptX LL.

aptX Voice

aptX Voice er en ny funksjon i aptX Adaptive, og er designet for å forbedre stemmekvaliteten betydelig for de som bruker Bluetooth -tilbehør for å foreta taleanrop. Det gjør dette ved å levere 32 kHz taleoppringningskvalitet i Bluetooth-håndfriprofilen .

Driftsmodus

Eksemplet på 16-biters 44-kHz (opptil 22 kHz signalbåndbredde) CD-kvalitet er delt med to lag med 64-tappers QMF ( quadrature mirror filter ) i fire 16-biters subbånd på 11 kHz (opptil 5,5 kHz signalbåndbredde) Hver). Den første 64-tappers QMF deler seg i to bånd (0–11 kHz og 11–22 kHz bånd), og deretter mates hver til en annen 64-tappers QMF som deler seg i fire bånd: 0–5,5 kHz, 5,5–11 kHz, 11–16,5 kHz og 16,5–22 kHz. Redusert varians forventes generelt å bli funnet i høyere bånd sammenlignet med lavere bånd, og derfor brukes ADPCM for å tildele biter optimalt.

Hvert bånd er kodet med ADPCM ved hjelp av bitallokering av 8 bits for bånd 1 (0-5,5 kHz spektrum), 4 biter for bånd 2 (5,5–11 kHz), 2 biter hver for bånd 3 og 4 (11-16,5 kHz og 16,5 –22 kHz). En fremtidig modifikasjon vurderes med adaptiv bit -omdisponering basert på variansanalyse av hvert delbånd, for eksempel 9, 2, 3, 2 etc.

Som et resultat, for monokanal, blir 16 bits @ 44,1 kHz = 705,6 kbit/s inngang konvertert til (4 × 16) 64 bits @ 11,025 kHz = 705,6 kbit/s og deretter til (8+4+2+2) 16 bits @ 11,025 kHz = 176,4 kbit/s.

Eventuelt (legger til en liten forsinkelse) brukes en kortsiktig RMSE- analysator for å redusere dynamisk område, og dermed tildele biter mer effektivt under stille passasjer (dvs. tapsformat).

For et stereosignal konverteres en standard PCM 1,4 Mbit-strøm til 352 Kbit/sek aptX-strøm.

Detaljer finner du i EP0398973B1 -patentet. Hovedresonnementet er at signalvariasjonen reduseres ved høyere frekvenser, noe som gjør det mulig å kode med kodeker som ADPCM.

Se også

Referanser

Eksterne linker