Технология Bluetooth: что это и как работает в аудиоустройствах
Содержание:
Беспроводное аудио, такое как TWS-наушники или портативные колонки, бьёт рекорды по популярности. В 2023 году мировые поставки устройств Bluetooth достигли цифры в 5,4 миллиарда единиц! Мы наслаждаемся его удобством, так как «свобода от кабеля» сделала прослушивание музыки комфортным повсюду: на тренировке, в транспорте или на прогулке. В этом материале мы расскажем о технологии Bluetooth, лежащей в основе этого удобства. Поговорим о принципах работы, сравним версии и представим варианты развития этой технологии. Начнём!
Что такое Bluetooth?
Bluetooth — это технология беспроводной связи малого радиуса действия, которая соединяет беспроводные девайсы между собой. Этот протокол связи появился в 90-х годах и был разработан консорциумом компаний, включая Ericsson, IBM, Toshiba, Intel, Nokia и Sony. Эти компании осознали потенциал беспроводной технологии и решили инвестировать в ее развитие. Впервые она появилась на рынке в 2000-х годах, была интегрирована во многие устройства и постепенно завоевала успех.
Основа технологии заключается в том, что разные по задачам устройства с помощью неё способны соединяться без кабелей. Данные между устройствами передаются благодаря радиочастотам, работающим в диапазоне 2,4 ГГц. Сегодня Bluetooth очень популярен, его повсеместно используют в бытовой электронике.
Как работает?
Bluetooth работает аналогично Wi-Fi, преобразуя данные в радиочастотные волны в спектре 2,4 ГГц. Однако в отличие от Wi-Fi, у которого радиус действия 50 метров в помещении и вдвое больше на открытом воздухе, Bluetooth больше заботится о поддержании низкой мощности передачи, чтобы продлить срок службы батареи и избежать радиопомех с соседними устройствами. Это в первую очередь потому, что он работает по принципу создания персональной сети (PAN), также известной как пикосеть.
Бренд: Marshall
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 20
Тип гарнитуры: стерео
Бренд: Noble Audio
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Бренд: Sony
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 4
Бренд: Marshall
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Версия Bluetooth: 5.3
Мультипоинт: да
Бренд: Marshall
Тип наушников: беспроводные
Мультипоинт: да
Бренд: Anker
Тип наушников: беспроводные
Тип гарнитуры: стерео
Бренд: Noble Audio
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Бренд: Sony
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 4
У типичного потребительского устройства Bluetooth минимальный радиус действия 10 метров, а общая мощность передачи составляет менее 2,5 милливатт. Это позволяет крошечным гаджетам, таким как беспроводные наушники и мыши, работать без проводов, не разряжая ограниченные резервы маленькой батареи.
Bluetooth и Wi-Fi: в чем разница?
Зачем нужны два отдельных беспроводных стандарта? Однако у Wi-Fi и Bluetooth есть достаточно четко определенные варианты использования, которые оправдывают их сосуществование в потребительской электроники. Существенная разница между Bluetooth и Wi-Fi заключается в диапазоне беспроводной связи, энергопотреблении и топологии сети.
| Параметр сравнения | Bluetooth | Wi-Fi |
| Частота | 2.4 ГГц | 2,4 ГГц, 5 ГГц, 6 ГГц |
| Максимальная пропускная способность | 3 Мбит/с | 9.8 Гбит/с |
| Типичный диапазон | 1-30 метров | 46-92 метра |
| Типичная задержка | 3-200 мс | 150 мс |
| Стоимость внедрения | Низкая | Высокая |
| Простота использования | Просто | Сложно |
Протокол Bluetooth изначально разрабатывался с учетом топологии одноранговой сети или сети типа «равный-равному». Он был разработан для соединения компьютеров и мобильных устройств друг с другом и с беспроводными периферийными устройствами (наушниками, колонками и тд).
Wi-Fi использует топологию сети-концентратора для создания беспроводной локальной сети, подходящей для домов и небольших офисов. Это объясняет его сильную направленность на высокие скорости передачи и большую дальность, не говоря уже о сложности оборудования. Которая связана с запуском крупной сети с большим количеством подключенных устройств.
При этом и Bluetooth, и Wi-Fi добавили функции, которые стирают границы между двумя стандартами беспроводной связи. Совсем недавно Bluetooth 5 и его версии добавил возможности ячеистых сетей. Между тем, Wi-Fi тоже попробовал свои силы в одноранговом подключении с помощью Wi-Fi Direct.
Bluetooth Classic и Low Energy (LE)
Сейчас чаще всего используются версии Bluetooth Low Energy, которые обеспечивают низкое электропотребление и высокое качество передачи потокового аудио. Для сравнения Classic и Low Energy мы составили таблицу.
| Классические версии 1.0 – 3.0 | |||||
| Версия Bluetooth | Год | Максимальная скорость | Максимальная дальность действия | Потребляемая мощность батареи | Надежность соединения |
| 1.0 | 1999 | 732,2 кбит/с | 10 м | Высокая | Низкая |
| 1.1 | 2001 | 732,2 кбит/с | 10 м | Высокая | Низкая |
| 1.2 | 2003 | 1 Мбит/с | 10 м | Высокая | Низкая |
| 2.0 | 2004 | 2.1 Мбит/с | 30 м | Высокая | Низкая |
| 2.1 | 2007 | 2.1 Мбит/с | 30 м | Высокая | Низкая |
| 3.0 | 2009 | 24 Мбит/с | 30 м | Высокая | Низкая |
| Вывод: в версии 3.0 мы видим революционное повышение скорости в 11 раз, по сравнению с версией 2.0 с 2.1 Мбит/с до 24 Мбит/с. радиус действия от первой до третьей версии вырос в 3 раза. | |||||
| Версии с низким энергопотреблением 4.0 – 5.4 | |||||
| Версия Bluetooth | Год | Максимальная скорость LE (Low Energy) и EDR (Enhanced Data Rate) | Максимальная дальность действия | Потребляемая мощность батареи | Надежность соединения |
| 4.0 | 2009 | 1 Мбит/с (LE) 3 Мбит/с (EDR) | 60 м | Средняя | Средняя |
| 4.1 | 2013 | 1 Мбит/с (LE) 3 Мбит/с (EDR) | 60 м | Средняя | Средняя |
| 4.2 | 2014 | 1 Мбит/с (LE) 3 Мбит/с (EDR) | 60 м | Средняя | Средняя |
| 5.0 | 2016 | 2 Мбит/с (LE) 50 Мбит/с (EDR) | 60 м | Низкая | Высокая |
| 5.1 | 2019 | 2 Мбит/с (LE) 50 Мбит/с (EDR) | 240 м | Низкая | Высокая |
| 5.2 | 2020 | 2 Мбит/с (LE) 50 Мбит/с (EDR) | 240 м | Низкая | Высокая |
| 5.3 | 2021 | 2 Мбит/с (LE) 50 Мбит/с (EDR) | 240 м | Низкая | Высокая |
| 5.4 | 2023 | 2 Мбит/с (LE) 50 Мбит/с (EDR) | 240 м | Низкая | Высокая |
| Вывод: версия 5.0 стала революционной, так как скорость удвоилась в сравнении с 4.2. радиус действия увеличился с 60 м в версии 5.0 до 240 м в версии 5.1. | |||||
Некоторые устройства, например, смартфоны работают с Bluetooth Classic и LE. Вы сможете подключить наушники Bluetooth 2.0 к своему телефону 5.0. Но учитывая разрыв между двумя технологиями, будут проблемы с синхронизацией звука.
Фишки последних версий Bluetooth в аудио
Что даёт 5.0?
Как видим из таблицы выше, версия 5.0 сделала «прыжок в стратосферу» по сравнению с предыдущими поколениями как по пропускной способности, так и по охвату. Конечно, на радиус действия будут влиять стены, этажи и другие препятствия для прохождения сигнала, но мы не уверены, что пользователь не будет уходить слишком далеко от колонки или наушников.
Революционная возможность открылась в функции Dual Audio, благодаря которой к смартфону можно подключить сразу две пары наушников. Если, конечно, у телефона есть нужный софт, такой как Bluetooth Dual Audio у Samsung. При этом пользователю доступна регулировка громкости для каждой пары наушников отдельно, очень актуально при совместном просмотре фильмов. Применение Dual Audio, которое стало популярным, — объединение двух колонок в стереопару. Например, эта возможность есть у Anker Soundcore Rave Neo и Klipsch GIG XXL.
Бренд: Marshall
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 20
Бренд: Sony
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 4
Тип гарнитуры: стерео
Бренд: Bowers & Wilkins
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Мультипоинт: да
Бренд: Anker
Тип наушников: беспроводные
Бренд: Ugreen
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 20
Тип гарнитуры: стерео
Бренд: Kinera
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Бренд: Klipsch
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Версия Bluetooth: 5.0
Мультипоинт: да
Бренд: Audio-Technica
Тип наушников: беспроводные
Мультипоинт: да
Бренд: Bose
Тип наушников: беспроводные
Wi-Fi: да
Адаптер питания от сети: да
Бренд: Bowers & Wilkins
Бренд: Anker
Версия Bluetooth: 5.0
Воспроизведение через USB: да
Бренд: Klipsch
Версия Bluetooth: 5.0
Воспроизведение через USB: да
FM-тюнер: да
Адаптер питания от сети: да
Бренд: Tivoli
Адаптер питания от сети: да
Бренд: Klipsch
Версия Bluetooth: 5.0
Что даёт 5.1?
Этот стандарт мы видим в Marshall Emberton II, JBL Flip 6, JBL Charge 5, Marshall Willen и других. Выбор наушников с 5.1 также обширен. Конечно, 5.1 — это незначительное обновление по сравнению с переходом с 4.2 на 5.0. Однако 5.1 позволяет устройствам Bluetooth определять ваше местоположение. Эта технология, которая проложила путь для функций «Find My Earbuds» в приложении, чтобы вы всегда могли найти свои TWS. Также есть небольшие улучшения в плане быстрого сопряжения и снижения энергопотребления. Также немного улучшилось управление.
Что даёт 5.2?
Стандарт, который фокусируется на улучшении аудиоустройств. Среди наушников отметим:
Бренд: Sennheiser
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 6
Тип гарнитуры: стерео
Бренд: Noble Audio
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Бренд: Bowers & Wilkins
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 10
Бренд: Anker
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Версия Bluetooth: 5.2
Мультипоинт: да
Бренд: Bowers & Wilkins
Тип наушников: беспроводные
Тип гарнитуры: стерео
Бренд: Noble Audio
Вид беспроводных наушников: True Wireless
Основная новая идея — это LE Audio, что означает Low Energy Audio. Вместе с ним появился новый аудиокодек LC3, который отличается высококачественным звуком с низким энергопотреблением. Меняется принцип соединения между двумя наушниками, если речь идёт о TWS. Раньше в паре один наушник был ведущим, звук со смартфона проходил через него и попадал во второй. Из-за этой особенности увеличивалась звуковая задержка, наушники разряжались неравномерно. С 5.2 каждый наушник подключается к смартфону по своему каналу, что увеличивает автономность и синхронизацию. Теперь в приложении у многих моделей можно выбрать один наушник для прослушивания.
Что даёт 5.3?
Наушники и колонки получили от стандарта четыре основные новшества.
- Periodic Advertising Enhancement. Без этой функции устройства отправляют одни и те же данные снова и снова, чтобы убедиться, что они доставлены. Periodic Advertising Enhancement позволяет делать такую проверку только один раз, чтобы убедиться, что данные были получены. Увеличивается срок службы батареи.
- Улучшения управления размером ключа шифрования. Это позволяет хостовому устройству указывать, сколько символов содержится в ключе шифрования принимающего устройства, сокращая обмен данными между двумя устройствами. Это повышает эффективность.
- Connection Sub Rating. Предназначено для быстрого переключения между вариантами использования устройства Bluetooth. Обычно у них два цикла использования: низкий и высокий. Низкий предназначен для нетребовательного использования, например, для слухового аппарата. Но если затем использовать этот слуховой аппарат для прослушивания музыки по беспроводной сети или принятия звонка, он переключится на цикл использования высокой нагрузки. Connection Sub Rating должен сделать эти переключения плавными и менее заметными.
- Улучшение классификации каналов. Делает беспроводное соединение более безопасным и менее восприимчивым к помехам, позволяя устройствам выполнять классификацию каналов, когда пакеты данных отправляются через разные частоты.
Что даёт 5.4?
Это последняя версия, и поэтому она пока встречается достаточно редко. Стандарт не даёт качественных изменений в прослушивании аудио.
Ответы на популярные вопросы
Улучшает ли версия 5.0 качество звука в сравнении с 4.2?Версия не влияет напрямую на качество звука, но определяет функционал наушников. Например, популярный мультипоинт, позволяющий автоматически переключаться между устройствами не доступен на ранних версиях. Также срок службы батареи и надёжность соединения у последних стандартов выше. Большая пропускная способность версии 5.0 и старше даёт возможность использовать высококачественные кодеки без потерь, такие как LDAC и aptX HD.
Что такое Auracast?Эта функция позволяет передатчику транслировать аудио на несколько приемников Bluetooth. Приложение на телефоне сканирует и отображает доступные аудиотрансляции поблизости. Это похоже на то, как мы подключаемся к общественным точкам Wi-Fi. С помощью этой функции можно подключаться к аудиотрансляциям в общественных местах. Также Auracast позволяет вам делиться аудио с устройствами других людей. Например, транслировать музыку на разных колонках, которые объединены в одну сеть.
Какие возможности даёт кодек LC3?Этот новый кодек обеспечивает более высокое качество звука для беспроводного аудио. И он делает это на 50% от битрейта старого кодека SBC. Меньший битрейт означает, что LC3 требуется меньшая пропускная способность для передачи больших объемов данных, что приводит к меньшему энергопотреблению. Это отличная новость для срока службы батареи ваших наушников и смартфона. Кодек сокращает время задержки, что особенно важно при прослушивании в TWS-наушниках.
Wi-Fi: да
Адаптер питания от сети: да
Бренд: Bowers & Wilkins
Wi-Fi: да
Адаптер питания от сети: да
Бренд: Devialet
Адаптер питания от сети: да
Бренд: Defunc
Версия Bluetooth: 5.3
Заключение
Несмотря на распространенность других типов беспроводных соединений, Bluetooth остается королем. Каждое усовершенствование улучшает наш опыт прослушивания. Так что, если вы беспокоитесь о качестве звука при выборе версии Bluetooth, помните, что разные версии определяют не только это. Рекомендуем отдавать предпочтение новому аудио, которое открывает широкие возможности мультипоинт и мультирум. В магазинах Dr.Head вы сможете протестировать все виды беспроводного аудио, чтобы найти лучшее портативное или стационарное решение.
О том, как правильно выбрать беспроводные наушники или колонку, вы можете посмотреть в наших материалах: “Гид: как выбрать беспроводные наушники” и “Гид: как выбрать беспроводную колонку”.
