aptX - aptX

aptX

Tipul media internet	audio / aptx
Dezvoltat de	Qualcomm
Tipul formatului	Codec audio

aptX ( apt standuri pentru tehnologia de procesare audio ) este o familie de proprietate codec audio algoritmi de compresie deținute de Qualcomm , cu un accent mare pe audio wireless aplicații.

Istorie

Algoritmul aptX original a fost dezvoltat în anii 1980 de Dr. Stephen Smyth ca parte a doctoratului său . cercetare la Queen's University Belfast School of Electronics, Electrical Engineering and Computer Science; proiectarea sa se bazează pe principiile ADPCM din domeniul timpului fără tehnici de mascare auditivă psihoacustică .

codificarea audio aptX a fost introdusă pentru prima dată pe piața comercială ca produs semiconductor, un circuit integrat DSP programat personalizat cu numele piesei APTX100ED, care a fost inițial adoptat de producătorii de echipamente de automatizare a difuzării care au necesitat un mijloc pentru a stoca audio de calitate CD pe un hard disk al computerului unitate pentru redare automată în timpul unei emisiuni radio, de exemplu, înlocuind astfel sarcina disc-jockey-ului .

Compania a fost cumpărată de Solid State Logic ca. 1988 și a devenit parte a Carlton Communications plc. în 1989. La începutul anilor 1990, codecurile APT au fost folosite pentru a transfera audio prin liniile ISDN de către companii precum Disney pentru a verifica dublarea făcută în Europa. La 23 decembrie 1999, Solid State Logic a fost vândut de Carlton Communications către 3i . Apoi, în 2005, Solid State Logic a vândut APT într-o achiziție de management. La 1 martie 2005, APT Licensing Ltd. a fost constituită în Belfast (până la 18 decembrie 2008, denumită Audio Processing Technology Holdings Limited ).

Gama de algoritmi aptX pentru compresia datelor audio în timp real extins cu proprietatea intelectuală devin disponibile sub formă de software, firmware și hardware programabil pentru audio profesionale , de televiziune și radio difuzate și electronice de consum , în special aplicații în audio fără fir, fără fir latență scăzută audio pentru jocuri și video și audio prin IP . În plus, codecul aptX a fost introdus ca o alternativă la SBC , schema de codare pentru sub-bandă pentru streaming audio stereo / mono cu pierderi impusă de Bluetooth SIG pentru profilul de distribuție audio avansată ( A2DP ) al Bluetooth , dispozitivul wireless wireless cu rază scurtă de acțiune standard de rețea de zonă . aptX este acceptat în perifericele Bluetooth de înaltă performanță.

Astăzi, aptX standard și Enhanced aptX (E-aptX) sunt utilizate atât în ​​hardware-ul codec audio ISDN, cât și IP de la numeroși producători de echipamente de difuzare, inclusiv APT WorldCast Systems , Tieline Technology, AVT, Harris Corporation , BW Broadcast, Digigram, MAYAH, Prodys, și Qbit. O adăugire la familia aptX sub forma aptX Live, care oferă compresie de până la 8: 1, a fost introdusă în 2007; și aptX HD, un codec audio de calitate cu pierderi, dar scalabil, adaptiv, „aproape fără pierderi” a fost anunțat în aprilie 2009.

Compania s-a despărțit în 2009; afacerea cu difuzare hardware a fost achiziționată de Audemat și a devenit parte a ceea ce este acum WorldCast Systems , iar afacerea cu licențe a devenit APT Licensing și a fost achiziționată de CSR plc în 2010. aptX a fost denumită anterior apt-X până când a fost achiziționată de CSR în 2010. CSR a fost achiziționată ulterior de Qualcomm în august 2015.

Începând cu Android Oreo și respectiv cu Android 10 , aptX / aptX HD și aptX adaptive au fost adăugate la Android Open Source Project , permițând fiecărui OEM să integreze aceste standarde în propriile dispozitive Android în mod liber.

Variante

aptX

Codecul audio aptX este utilizat pentru aplicațiile audio wireless pentru consumatori și auto, în special pentru transmiterea în timp real a sunetului stereo cu pierderi prin conexiunea / asocierea Bluetooth A2DP între un dispozitiv „sursă” (cum ar fi un smartphone, tabletă sau laptop) și un „ accesoriu pentru chiuvetă (de ex. difuzor stereo Bluetooth, căști sau căști). Tehnologia trebuie să fie încorporată atât în ​​emițător, cât și în receptor, pentru a obține beneficiile sonore ale codificării audio aptX peste codarea implicită sub-bandă (SBC) obligatorie de standardul Bluetooth. Produsele care poartă sigla CSR aptX sunt certificate pentru interoperabilitate între ele.

AptX îmbunătățit

AptX îmbunătățit oferă codare la rapoarte de compresie 4: 1 pentru aplicații profesionale de transmisie audio și este potrivit pentru AM, FM, DAB, HD Radio și 5.1. AptX îmbunătățit poate gestiona până la 4 perechi stereo de audio AES3 și poate comprima la 1 flux AES3 pentru transmisie. AptX îmbunătățit acceptă adâncimi de biți de 16, 20 sau 24 biți. Pentru sunetul eșantionat la 48 kHz, rata de biți pentru E-aptX este de 384 kbit / s (dual channel), 768 kbit / s (quad channel), 1024 kbit / s (5.1-channel) și 1280 kbit / s ( 5.1 canale plus stereo). Cea mai mică rată de biți este de 60 (?) Kbit / s pentru sunetul mono eșantionat la 16 kHz, oferind un răspuns de frecvență de aproximativ 7,5 kHz chiar sub codecurile de telefonie în bandă largă (care operează de obicei la o rată de eșantionare de 16 kHz).

aptX Live

aptX Live este un codec audio de complexitate redusă, care este conceput special pentru a maximiza densitatea canalului de microfon digital fără fir în scenarii cu lățime de bandă limitată, cum ar fi performanța live (aka Program Making și Evenimente speciale), unde eficiența spectrului dispozitivelor bazate pe radio ( microfoane wireless, monitorizare in-ear, sisteme de convorbire) devine un aspect operațional primar. aptX Live oferă compresie de până la 8: 1 a fluxurilor audio digitale cu rezoluție de 24 de biți, menținând în același timp integritatea acustică (interval dinamic de aproximativ 120 dB) și asigurând o latență de aproximativ 1,8 ms la rate de eșantionare de 48 kHz. În plus, aptX Live oferă și tehnici care facilitează conexiunea în situații în care rata de eroare de biți (BER) este excesiv de mare.

aptX LL

aptX LL sau aptX Low Latency este destinat aplicațiilor video și de jocuri care necesită sincronizare audio-video confortabilă ori de câte ori sunetul stereo este transmis prin radio cu rază scurtă de acțiune către ascultător (i) utilizând standardul de profil audio Bluetooth A2DP . Tehnologia oferă o latență end-to-end de 32 ms prin Bluetooth. Prin comparație, latența stereo Bluetooth standard variază foarte mult în funcție de implementarea sistemului și de tamponare. Sunt disponibile soluții care utilizează codificare / decodare SBC standard care ating o latență end-to-end mai mică de 40 ms. Latența recomandată pentru sincronizarea audio-video în televiziunea difuzată este de +40 ms și -60 ms (audio înainte / după video, respectiv). Cu toate acestea, AptX Low Latency necesită o antenă dedicată, fără fir, deci nu a obținut prea multă adoptare pe smartphone-uri și a fost retrasă de Qualcomm în favoarea aptX Adaptive. Principalul său concurent este LLAC .

aptX HD

aptX HD sau aptX High Definition are o rată de biți de 576 kbit / s. Suportă sunet de înaltă definiție cu rate de eșantionare de până la 48 kHz și rezoluții de eșantionare de până la 24 de biți. Spre deosebire de numele sugerat, codecul este încă considerat cu pierderi; cu toate acestea, permite o schemă de codificare „hibridă” pentru aplicații în care ratele de date medii sau maxime comprimate trebuie limitate la un nivel constrâns. Aceasta implică aplicarea dinamică a codificării „aproape fără pierderi” pentru acele secțiuni de sunet în care codificarea complet fără pierderi este imposibilă din cauza constrângerilor de lățime de bandă. Codificarea „aproape fără pierderi” menține o calitate audio de înaltă definiție, păstrând frecvențe audio de până la 20 kHz și un interval dinamic de cel puțin 120 dB. Principalii săi concurenți sunt codecul LDAC dezvoltat de Sony și LHDC .

Un alt parametru scalabil în aptX HD este latența de codare. Poate fi tranzacționat dinamic cu alți parametri, cum ar fi nivelurile de compresie și complexitatea de calcul. Latența codecului aptX HD poate fi redusă la 1 ms pentru sunetul eșantionat de 48 kHz, în funcție de setările altor parametri configurabili. aptX HD funcționează deosebit de bine împotriva altor codecuri fără pierderi atunci când latența de codare este limitată să fie mică, cum ar fi 5 ms sau mai puțin, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru aplicații audio interactive sensibile la întârziere.

Multe codec-uri fără pierderi au avantajul unei cheltuieli de calcul reduse comparativ cu codecurile cu pierderi bine cunoscute, cum ar fi MP3 și AAC . Acest lucru este deosebit de important pentru aplicațiile audio profund încorporate care rulează pe dispozitive mobile de mică putere. aptX HD promovează costuri reduse de calcul prin selectarea dinamică a celor mai simple funcții de codare pentru fiecare segment scurt de sunet, respectând în același timp alte restricții operaționale, cum ar fi nivelurile de compresie și întârzierea codării. În funcție de setările altor parametri scalabili, aptX HD poate codifica un flux audio stereo pe 16 biți de 48 kHz folosind doar 10 MIPS pe un procesor RISC modern cu extensii de procesare a semnalului . Decodorul corespunzător reprezintă doar 6 MIPS pe aceeași platformă.

Metadatele utilizatorului și datele speciale de sincronizare pot fi încorporate în formatul comprimat la rate configurabile. Acesta din urmă permite resincronizarea rapidă a decodorului în caz de corupție a datelor sau pierderea legăturilor de comunicații în care calitatea serviciului (QoS) poate varia rapid. În funcție de setările parametrilor, resincronizarea decodorului poate avea loc în 1-2 ms.

aptX Adaptive

aptX Adaptive este un codec audio reglabil dinamic de nouă generație destinat calității audio premium și cu latență redusă. Rata de biți a aptX Adaptive variază dinamic între 279 kbps și 420 kbps. Funcționează, de asemenea, cu o antenă wireless comună, mai degrabă decât dedicată. Qualcomm susține că noul lor algoritm de compresie oferă un raport de compresie între 5: 1 și 10: 1. Acest lucru permite aptX Adaptive la 279 kbps și 420 kbps să producă aceeași calitate a sunetului ca aptX la 352 kbps și aptX HD la 576 kbps. aptX Adaptive acceptă adâncimi de 16 și 24 de biți la rate de eșantionare de 44,1, 48 și 96 kHz. Hardware aptX Adaptive are o latență end-to-end de 80 ms, dar majoritatea telefoanelor folosesc un transmițător software - care nu are niciun avantaj de latență față de alte codecuri. aptX Adaptive este, de asemenea, compatibil cu versiunile mai vechi ale codecurilor aptX și aptX HD, dar nu și cu aptX LL.

aptX Voice

aptX Voice este o nouă caracteristică a aptX Adaptive și este conceput pentru a îmbunătăți semnificativ calitatea vocii pentru cei care utilizează accesorii Bluetooth pentru a efectua apeluri vocale. Face acest lucru oferind o calitate a apelurilor vocale de 32 kHz în profilul hands-free Bluetooth .

Mod de operare

Exemplul fluxului de 16 biți de 44 kHz (lățime de bandă a semnalului de până la 22 kHz) de calitate CD este împărțit la două straturi de 64-tap QMF ( filtru oglindă quadratură ) în patru subbande de 16 biți de 11 kHz (până la 5,5 kHz lățime de bandă a semnalului) fiecare). Primul QMF cu 64 de atingeri se împarte în două benzi (0-11 kHz și 11-22 kHz benzi), apoi fiecare este alimentat într-un alt QMF cu 64 de atingeri împărțit în patru benzi: 0-5,5 kHz, 5,5-11 kHz, 11–16,5 kHz și 16,5–22 kHz. În general, se așteaptă ca varianța redusă să se găsească în benzi mai mari comparativ cu benzile inferioare, astfel ADPCM este utilizat pentru a aloca biții în mod optim.

Fiecare bandă este codificată cu ADPCM utilizând alocarea de biți de 8 biți pentru banda 1 (spectru 0-5,5 kHz), 4 biți pentru banda 2 (5,5-11 kHz), 2 biți fiecare pentru benzile 3 și 4 (11-16,5 kHz și 16,5 –22 kHz). O modificare viitoare este luată în considerare cu realocarea de biți adaptivi pe baza analizei varianței fiecărei sub-benzi, de exemplu 9, 2, 3, 2 etc.

Ca rezultat, pentru canalul mono, 16 biți @ 44,1 kHz = 705,6 kbit / s intrarea este convertită în (4 × 16) 64 biți@11,025 kHz = 705,6 kbit / s și apoi în (8 + 4 + 2 + 2) 16 biți @ 11,025 kHz = 176,4 kbit / s.

Opțional (adaugă o mică întârziere) se utilizează un analizor RMSE pe termen scurt pentru a reduce gama dinamică și, astfel, aloca biți mai eficient în timpul pasajelor silențioase (adică formatul cu pierderi).

Pentru un semnal stereo, un flux PCM standard de 1,4 Mbit este convertit în flux aptX de 352 Kbit / sec.

Detalii pot fi găsite în brevetul EP0398973B1. Principalul raționament este că variația semnalului este redusă la frecvențe mai mari, ceea ce îl face susceptibil de codificare cu codecuri precum ADPCM.

Vezi si

• Lista codecurilor
• LDAC (codec) (codec competitor)
• LHDC și LLAC (codec competitor)
• Compresie pierderea datelor

Referințe

linkuri externe

• Site oficial
• Articolul omite a doua familie de codare , Radio World 09.12.2007
• „Inginerie de divertisment, volumul 6, numărul 6: proprietate intelectuală licențiată pentru audio digital HD” (PDF) . Arhivat din original la 16 februarie 2012 . Adus pe 29 iunie 2009 .CS1 maint: bot: starea URL originală necunoscută ( link )