aptX - aptX

aptX
QC aptX Vertical Black 4754.png
Internetmedietyp ljud/aptx
Utvecklad av Qualcomm
Typ av format Ljud codec

aptX ( apt står för ljudbearbetningsteknik ) är en familj av proprietära ljudkodek -komprimeringsalgoritmer som ägs av Qualcomm , med stor vikt vid trådlösa ljudprogram .

Historia

Den ursprungliga aptX -algoritmen utvecklades på 1980 -talet av Dr Stephen Smyth som en del av hans doktorsexamen. forskning vid Queen's University Belfast School of Electronics, Electrical Engineering and Computer Science; dess design baseras på tidsdomänens ADPCM -principer utan psykoakustisk hörselmaskeringsteknik .

aptX-ljudkodning introducerades först på den kommersiella marknaden som en halvledarprodukt, en anpassad programmerad DSP- integrerad krets med delnamn APTX100ED, som ursprungligen antogs av tillverkare av broadcast-automationsutrustning som behövde ett sätt att lagra ljud i CD-kvalitet på en datorhårddisk kör för automatisk uppspelning under ett radioprogram, till exempel, därför ersätter discjockeyens uppgift .

Företaget köptes av Solid State Logic ca. 1988 och blev en del av Carlton Communications plc. 1989. I början av 1990 -talet användes APT: s codecs för att överföra ljud via ISDN -linjer av företag som Disney för att kontrollera dubbning som gjorts i Europa. Den 23 december 1999 såldes Solid State Logic av Carlton Communications till 3i . Sedan 2005 sålde Solid State Logic APT i en management -buyout. Den 1 mars 2005 bildades APT Licensing Ltd. i Belfast (fram till 18 december 2008 med namnet Audio Processing Technology Holdings Limited ).

Utbudet av aptX algoritmer för realtids ljuddatakomprimering utökas med immateriella rättigheter blir tillgängliga i form av programvara, firmware och programmerbar hårdvara för professionell ljud , TV och radio sändning , och hemelektronik , speciellt applikationer inom trådlös audio, låg latens trådlöst ljud för spel och video och ljud över IP . Dessutom introducerades aptX-codec som ett alternativ till SBC , subbandets kodningsschema för förlustförlust av stereo/mono-ljudströmning som krävs av Bluetooth SIG för Advanced Audio Distribution Profile ( A2DP ) för Bluetooth , den korta räckviddens trådlösa personliga områdesnätstandard . aptX stöds i högpresterande Bluetooth-kringutrustning.

Idag används standard aptX och Enhanced aptX (E-aptX) i både ISDN- och IP-ljudkodekhårdvara från många tillverkare av sändningsutrustning, inklusive APT WorldCast Systems , Tieline Technology, AVT, Harris Corporation , BW Broadcast, Digigram, MAYAH, Prodys, och Qbit. Ett tillägg till aptX -familjen i form av aptX Live, som erbjuder upp till 8: 1 -komprimering, introducerades 2007; och aptX HD, en förlustaktig men skalbar, anpassningsbar, "nästan förlustfri" kvalitetskod codec tillkännagavs i april 2009.

Företaget splittrades 2009; broadcast-hårdvaruverksamheten förvärvades av Audemat och blev en del av det som nu är WorldCast Systems , och licensverksamheten blev APT Licensing och förvärvades av CSR plc 2010. aptX var tidigare stylad apt-X tills det förvärvades av CSR 2010. CSR var förvärvades därefter av Qualcomm i augusti 2015.

Från och med Android Oreo respektive Android 10 , tillkom aptX/aptX HD och aptX adaptive till Android Open Source Project , vilket gjorde det möjligt för varje OEM att integrera dessa standarder i sina egna Android -enheter fritt.

Varianter

aptX -varianter
SBC aptX aptX LL aptX HD aptX Adaptiv Ljud -CD
@ 279 kbit/s @ 420 kbit/s (som referens)
diverse. Lansera ? <2009 2012 2016 2018 1980 -talet
Varumärke - Qualcomm
(fram till augusti 2015: CSR , fram till juli 2010: APT Licensing Ltd. , fram till mars 2005: Solid State Logic )
-
Relaterade patent EP 0400755B1  ( utgången ) EP 0398973B1  (återkallad) aptX,
US 9398620B1  ( utgången )
aptX ? -
Gratis implementeringar BlueZ libsbc
PulseAudio , PipeWire
FFmpeg , libopenaptx, PulseAudio , PipeWire FFmpeg , libopenaptx, PipeWire FFmpeg , libopenaptx, PulseAudio , PipeWire Ej tillgängligt -
Propertiära implementeringar Flera olika Qualcomm libaptX Ingen Qualcomm libaptXHD ? -
Chip - CSR8635 CSR8670 CSR8675 QCC5100 -
Audio
Encoding
Orddjup ? 16-bitars 16-bitars 16-bitars
24-bitars
24-bitars 16-bitars
Samplingshastighet 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 bitar vid 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 -
Hårdvarusändars latens ? ? ≈ 40 ms
(med dedikerad antenn)
? ≈ 80 ms -
Programsändars latens (de flesta telefoner) 200 - 500 ms
beroende på överföringsenheten
-
Bakåtkompatibel med - SBC SBC, aptX SBC, aptX SBC, aptX, aptX HD ?
Ljud
kvalitet
THD+N @ 1 kHz −67 dB eller −85 dB? −85 dB -80 dB eller −90 dB? −90 dB −100 dB
Multiton @ 1 kHz −100 dB ? −100 dB −90 dB −100 dB
Multiton @ 10 kHz −65 dB ? −90 dB −85 dB −95 dB
Överhörning −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
Frekvenssvar över BT 20 Hz - 22,7 kHz 20 Hz - 22,7 kHz 20 Hz - 22,7 kHz 20 Hz - 22,7 kHz

aptX

AptX-ljudkodek används för konsument- och fordons trådlösa ljudapplikationer, särskilt realtidsströmning av förlorande stereoljud via Bluetooth A2DP- anslutning/parning mellan en "källa" -enhet (t.ex. en smartphone, surfplatta eller bärbar dator) och en " sink "tillbehör (t.ex. en Bluetooth stereohögtalare, headset eller hörlurar). Tekniken måste införlivas i både sändare och mottagare för att dra de soniska fördelarna med aptX-ljudkodning jämfört med standard sub-bandkodning (SBC) som krävs av Bluetooth-standarden. Produkter med CSR aptX -logotypen är certifierade för driftskompatibilitet med varandra.

Förbättrad aptX

Enhanced aptX ger kodning vid 4: 1 -komprimeringsförhållanden för professionella ljudsändningsapplikationer och är lämplig för AM, FM, DAB, HD -radio och 5.1. Enhanced aptX kan hantera upp till 4 stereopar AES3 -ljud och komprimera till 1 AES3 -ström för sändning. Förbättrad aptX stöder bitdjup på 16, 20 eller 24 bitar. För ljud samplat vid 48 kHz är bithastigheten för E-aptX 384 kbit/s (dubbelkanal), 768 kbit/s (fyrkanal), 1024 kbit/s (5,1-kanal) och 1280 kbit/s ( 5,1 kanaler plus stereo). Dess lägsta bithastighet är 60 (?) Kbit/s för monoljud samplat vid 16 kHz, och erbjuder cirka 7,5 kHz frekvenssvar strax under bredbåndstelefoni-codec (som vanligtvis fungerar med 16 kHz samplingshastighet).

aptX Live

aptX Live är en ljudkomplex med låg komplexitet som är särskilt utformad för att maximera digital trådlös mikrofonkanaltäthet i bandbreddsbegränsade scenarier, till exempel liveframträdande (aka Program Making and Special Events), där spektrumeffektiviteten för radiobaserade enheter ( trådlösa mikrofoner, in-ear-övervakning, talk-back-system) blir en viktig operationell övervägande. aptX Live erbjuder upp till 8: 1 komprimering av 24-bitars upplösning digitala ljudströmmar samtidigt som akustisk integritet bibehålls (cirka 120 dB dynamiskt omfång) och säkerställer latens på cirka 1,8 ms vid 48 kHz samplingshastigheter. Dessutom har aptX Live också tekniker som hjälper anslutning i situationer där bitfelhastigheten (BER) är alltför hög.

aptX LL

aptX LL eller aptX Low Latency är avsedd för video- och spelapplikationer som kräver bekväm ljud-videosynkronisering när stereoljudet överförs över kortdistansradio till lyssnaren med Bluetooth A2DP -ljudprofilstandard. Tekniken erbjuder en end-to-end latens på 32 ms över Bluetooth. Som jämförelse varierar latensen för standard Bluetooth -stereo mycket beroende på systemimplementering och buffring. Det finns lösningar som använder standard SBC-kodning/avkodning som uppnår end-to-end latens på mindre än 40 ms. Den rekommenderade latensen för ljud-till-video-synkronisering i broadcast-tv är inom +40 ms och −60 ms (ljud före/efter video, respektive). AptX Low Latency kräver emellertid en dedikerad, trådlös antenn, så den uppnådde inte mycket användning i smartphones och blev pensionerad av Qualcomm till förmån för aptX Adaptive. Dess främsta konkurrent är LLAC .

aptX HD

aptX HD eller aptX High Definition har en bithastighet på 576 kbit/s. Den stöder högupplöst ljud upp till 48 kHz samplingshastigheter och samplingsupplösningar upp till 24 bitar. Till skillnad från namnet antyder anses codec fortfarande förlustfull; det tillåter emellertid ett "hybrid" kodningsschema för applikationer där genomsnittliga eller toppkomprimerade datahastigheter måste begränsas till en begränsad nivå. Detta innebär dynamisk tillämpning av "nära förlustfri" kodning för de sektioner av ljud där helt förlustfri kodning är omöjlig på grund av bandbreddsbegränsningar. "Nästan förlustfri" kodning upprätthåller en högupplöst ljudkvalitet, behåller ljudfrekvenser upp till 20 kHz och ett dynamiskt omfång på minst 120 dB. Dess främsta konkurrenter är LDAC -codec som utvecklats av Sony och LHDC .

En annan skalbar parameter inom aptX HD är kodningstid. Det kan handlas dynamiskt mot andra parametrar, såsom komprimeringsnivåer och beräkningskomplexitet. Latensen för aptX HD -codec kan skalas till så lågt som 1 ms för 48 kHz samplat ljud, beroende på inställningarna för andra konfigurerbara parametrar. aptX HD presterar särskilt bra mot andra förlustfria codecs när kodningsfördröjningen begränsas till att vara liten, till exempel 5 ms eller mindre, vilket gör den särskilt lämplig för fördröjningskänsliga interaktiva ljudprogram.

Många förlustfria codecs har fördelen med en låg beräkningskostnad jämfört med välkända lossy-codecs, som MP3 och AAC . Detta är särskilt viktigt för djupt inbäddade ljudprogram som körs på mobila enheter med låg effekt. aptX HD främjar låga beräkningskostnader genom att dynamiskt välja de enklaste kodningsfunktionerna för varje kort ljudsegment samtidigt som de uppfyller andra operativa begränsningar, såsom komprimeringsnivåer och kodningsfördröjning. Beroende på inställningarna för andra skalbara parametrar kan aptX HD koda en 48 kHz 16-bitars stereoljudström med endast 10 MIPS på en modern RISC- processor med signalbehandlingstillägg . Motsvarande avkodare representerar endast 6 MIPS på samma plattform.

Användarmetadata och speciell synkroniseringsdata kan införlivas i det komprimerade formatet med konfigurerbara hastigheter. Det senare tillåter snabb avkodningssynkronisering vid datakorruption eller förlust över kommunikationslänkar där servicekvalitet (QoS) kan variera snabbt. Beroende på parametrarnas inställningar kan dekodersynkronisering ske inom 1-2 ms.

aptX Adaptiv

aptX Adaptive är en nästa generations dynamiskt justerbara ljudkodek som är avsedd för förstklassig ljudkvalitet och låg latens. aptX Adaptives bitrate skala dynamiskt mellan 279 kbps och 420 kbps. Det fungerar också med en delad, snarare än dedikerad, trådlös antenn. Qualcomm hävdar att deras nya komprimeringsalgoritm ger ett komprimeringsförhållande mellan 5: 1 till 10: 1. Detta gör att aptX Adaptive med 279 kbps och 420 kbps ger samma ljudkvalitet som aptX vid 352 kbps och aptX HD med 576 kbps. aptX Adaptive stöder 16 och 24 bitdjup vid samplingshastigheterna 44,1, 48 och 96 kHz. Hardware aptX Adaptive har en end-to-end-latens på 80 ms, men de flesta telefoner använder en mjukvarusändare-som inte har några latensfördelar jämfört med andra codecs. aptX Adaptive är också bakåtkompatibel med äldre aptX- och aptX HD -codecs, men inte med aptX LL.

aptX -röst

aptX Voice är en ny funktion i aptX Adaptive och är utformad för att avsevärt förbättra röstkvaliteten för dem som använder Bluetooth -tillbehör för att ringa röstsamtal. Det gör detta genom att leverera 32 kHz röstsamtalskvalitet inom Bluetooth-handsfree-profilen .

Driftsätt

Exemplet CD-kvalitet 16-bitars 44 kHz (upp till 22 kHz signalbandbredd) ström delas av två lager med 64-tryck QMF ( Quadrature mirror filter ) i fyra 16-bitars subband på 11 kHz (upp till 5,5 kHz signalbandbredd varje). Den första 64-knappars QMF delas upp i två band (0–11 kHz och 11–22 kHz-band), och sedan matas var och en in i en annan 64-knapps QMF som delas in i fyra band: 0–5,5 kHz, 5,5–11 kHz, 11–16,5 kHz och 16,5–22 kHz. Minskad varians förväntas i allmänhet finnas i högre band jämfört med lägre band, så ADPCM används för att fördela bitar optimalt.

Varje band kodas med ADPCM med bitallokering av 8 bitar för band 1 (0-5,5 kHz spektrum), 4 bitar för band 2 (5,5–11 kHz), 2 bitar vardera för band 3 och 4 (11-16,5 kHz och 16,5 –22 kHz). En framtida modifiering övervägs med adaptiv bitomfördelning baserat på variansanalys av varje delband, till exempel 9, 2, 3, 2 etc.

Som ett resultat, för monokanal, omvandlas 16 bitar @ 44,1 kHz = 705,6 kbit/s ingång till (4 × 16) 64 bitar @ 11,025 kHz = 705,6 kbit/s och sedan till (8+4+2+2) 16 bitar @ 11,025 kHz = 176,4 kbit/s.

Eventuellt (lägger till en liten fördröjning) används en kortsiktig RMSE- analysator för att reducera dynamiskt omfång och därmed fördela bitar mer effektivt under tysta passager (dvs. förlustformat).

För en stereosignal omvandlas en vanlig PCM 1,4-Mbit-ström till 352 Kbit/sek aptX-ström.

Detaljer finns i patentet EP0398973B1. Det främsta resonemanget är att signalvariationen reduceras vid högre frekvenser, vilket gör det möjligt att koda med codecs som ADPCM.

Se även

Referenser

externa länkar