Типове читацьке запитання: Я хотів би попросити вас пояснити дві різні технології. Я планую придбати бездротові навушники для телевізора, який не підтримує Bluetooth. Але я знайшов навушники з власною станцією, яка підключається до телевізора лише за допомогою класичного аудіокабелю, а бездротові навушники потім спілкуються лише з ним. Однак в описі я зіткнувся з різними типами технологій, тоді як деякими такими парами навушників і станцій є Bluetooth та інші радіочастоти (РФ). Тому я хотів би запитати, чим вони відрізняються і в якій технології передача звуку краща.

Питання цього типу дуже поширені щодо бездротових навушників. Люди хочуть отримати швидку відповідь типу A або B, не розуміючи, що використання позначки RF або Bluetooth, яку вони бачать в описі товару, не пояснює відмінності в якості звуку.

Це схоже на запитання, чи краще планшет чи iPad, що є безглуздим питанням, оскільки останній є підкатегорією першого. Плутанина в основних визначеннях часто не винна самих споживачів, а маркетингових відділів та магазинів, які просувають продукцію таким чином.

дротові

Бездротові навушники передають свій сигнал за допомогою електромагнітних хвиль, і якщо їх частота знаходиться в діапазоні від декількох Гц до 300 ГГц, ми також називаємо це радіо, радіочастотою (РЧ) або радіосигналом.

Бездротові навушники "RF" можуть бути будь-якої якості, від страшних до чудових. Єдиною умовою їх позначення як РЧ є використання радіочастотного сигналу (від 1 Гц до 300 ГГц), що стосується практично всіх бездротових навушників у світі. Звичайний діапазон продуктів становить від 800 МГц до 3,2 ГГц.

Навушники Bluetooth також є радіочастотними, тобто радіочастотними, оскільки вони використовують сигнал на частоті 2,4 ГГц. Їх відрізняє стандарт зв'язку, який називається Bluetooth. Навушники цього стандарту повинні поводитися і взаємодіяти певним чином, роблячи їх сумісними з іншими пристроями Bluetooth, щоб телевізор або смартфон Samsung могли підключатися через Bluetooth, наприклад, до навушників Sony Bluetooth.

Якщо навушники не є частиною будь-якого такого стандарту, вони, як правило, підключаються лише до власного радіочастотного передавача, який вони мають і який може з ними спілкуватися.

ЩО ДІЙСНО ВИЗНАЧАЄ ЯКІСТЬ ЗВУКУ

Різні навушники (а також динаміки) мають різну якість звуку, що обумовлено їхніми окремими компонентами відтворення. Будь-який проміжний зв'язок між вихідним аудіофайлом може знизити якість та спотворення. Якщо ми знехтуємо якістю вихідного аудіофайлу (певного музичного файлу чи звукової доріжки до фільму) і вважаємо це найкращим із можливих, якість звуку, який потрапляє у вуха, суверенно найбільша частка якість остаточної системи механічного відтворення.

Значно краща обробка вібраційної конструкції праворуч /Fictiv/Bolt.io/

Іншими словами, наскільки добре створена механічна вібраційна структура, з якої виходить справжній звук. Звичайним показником якості є ціна, хоча масштаб нелінійний, і він швидко стикається з мінімальним підвищенням якості при значних різницях у цінах. Хоча різниця в якості навушників за 15 і 150 євро може бути величезною і захоплюючою, різниця між тими, хто коштує від 150 євро до 1500 євро, є лише "великою", а різниця між тими, хто коштує 1500 євро, 15 000 євро є лише "вимірюваною".

Лише на вторинну якість впливають інші впливи, а саме якість перетворювача сигналу, а також якість несучої сигналу. Щоб почути звук, пристрій, на якому зберігається вихідний цифровий файл, повинен перетворити цей цифровий звук в аналоговий електричний сигнал, який може коливати привід системи відтворення.

Для перетворення сигналів використовуються аналого-цифрові перетворювачі (ЦАП), розташовані всередині телевізора, смартфона або ноутбука. Вони в основному перетворюють "кроковий" цифровий сигнал назад в аналогову криву і відправляють його на несучу. Для навушників з 3,5-мм гніздом носієм є класична мідна проводка, через яку цей електричний сигнал проходить до коливальної котушки або до іншої частини навушників та динаміків, яка вібрує їх діафрагму.

Чим кращий датчик, тим краще, але сьогодні більшість пристроїв настільки хороші, що звукове обладнання за поточними цінами не дає різниці між ним та варіантом високого класу за екстремальними цінами (набагато важливіше те, що середня людина інвестує в кращі або навушники, ніж конвертер).

Так само якість кабелю не є великим фактором, оскільки більшість пристроїв мають достатньо хороший. Якщо в ньому немає обривів, або роз’єм погано припаяний до нього, електричний сигнал проходить через нього практично без змін.

ІСТИННІ БЕЗДРОТОВІ НАВУШНИКИ МАЮТЬ БІЛЬШУ ЯКІСТЬ ЗВУКУ?

І ось тут у дію входить бездротова мережа. Передача звуку від вихідного файлу до ваших вух нагадує ланцюжок, де окремі компоненти передають один одному інформацію. У випадку з бездротовими колонками ми додаємо ще одну ланку в ланцюжку і не одну, а декілька.

Смартфон або інший пристрій, як правило, все одно повинен декодувати музичні дані, але потім не надсилає їх на кабель, а лише продає контролеру, який перетворює їх на сигнал для антени. Потім бездротовий радіосигнал проходить по повітрю і підхоплюється антеною в навушниках, а перетворювач ЦАП, розташований в навушниках, повинен розшифрувати його до аналогового сигналу, який коливає котушку і діафрагму, створюючи звук для ваших вух.

Раніше цей факт був величезною проблемою для бездротових навушників, оскільки якість їх перетворювачів ЦАП була жалюгідною. Часто використовували конвертери, якраз підходящі для комплектів гучного зв'язку, які перетворювали лише голос під час телефонного дзвінка, тоді як їх здатності до музики було просто недостатньо.

Однак цей час давно минув, оскільки зростання смартфонів та іншої потужної портативної електроніки принесло доступність невеликих, економічних та якісних ЦАП-перетворювачів, які можна було б встановити у звичайні бездротові навушники без великих витрат та поступок.

В даний час перетворювачі ЦАП бездротових навушників практично на одному рівні з перетворювачами ЦАП, які зазвичай інтегровані в смартфони, ноутбуки або телевізори. Може навіть трапитися так, що нові, більш дорогі бездротові навушники мають трохи краще, ніж 5 або 10-річний комп'ютер. Звичайно, це не стосується, якщо в комп'ютері чи іншій електроніці встановлена ​​краща звукова система (наприклад, виробники материнських плат вже намагаються дійсно надзвичайно і похвально).

У будь-якому випадку перетворювач ЦАП, інтегрований у навушники, сьогодні просто не є проблемою. Але заміна ланцюга ланцюга у вигляді перетворювача ЦАП була поштучно (ЦАП в комп’ютері для ЦАП в навушниках). Ми все ще маємо ланки ланцюга, які були додані.

Давайте відкриємо цю чарівну чорну скриньку на нашому знімку і подивимося, що в ній відбувається. Як ми бачимо, ця додана ланка ланцюга приймає форму повторного стиснення і, як правило, стиснення з втратами. Bluetooth та інші радіочастотні технології можуть використовувати різні алгоритми стиснення для передачі, причому одні є кращими, а інші гіршими. Якщо вони мають збитки, вони неминуче спричинять спотворення якості, яке в результаті може бути чутним.

Але тут важливо вказати, той факт, що бездротова передача музики технічно спричиняє таку втрату, не означає автоматично, що відтворення звуку буде гіршим. Як ми вже згадували у вступі, найвпливовішим фактором якості звуку є остаточне механічне відтворення, а не шлях сигналу до нього.

Як правило, наприклад, телевізор із жахливим хрустким вбудованим динаміком, який встановлений на задній панелі дисплея та звернений до стіни, видаватиме набагато гірший звук, ніж ви чуєте від бездротових навушників або безпроводової акустики вищої якості.

Щоб справді відчути, що бездротові навушники передають гірший звук, ніж дротові, ми повинні скористатися прикладом, коли ми маємо два однакові пристрої відтворення (навушники чи динаміки), які відрізняються лише типом підключення. Для ілюстрації давайте поговоримо про одну слухавку, яка може бути дротовою або бездротовою.

Якщо ми з'єднаємо їх дротом, це станеться. Аудіофайл відтворюється на комп'ютері або телевізорі. Він кодує свій формат як FLAC, MP3, AAC, AC3 або DTS, і отримана нестиснута звукова доріжка перетворюється ЦАП-перетворювачем в аналоговий електричний сигнал у вигляді кривої, яка надсилається в навушники через роз'єм 3,5 мм. Сигнал фізично проходить через кабель і в кінці свого шляху він стикається з репродуктивною системою, яка коливається, створюючи звук, який ви чуєте. Затримка майже дорівнює нулю. Сигнал рухається зі швидкістю світла, яка становить 280 000 000 метрів в секунду в мідному кабелі.

/ Фото: Амелія Холовати Кралес /

Тепер, у нашому прикладі, ми від’єднаємо кабель і підключимо навушники бездротовим способом. Буде наступне. Аудіофайл відтворюється на комп'ютері або телевізорі. Він кодує свій формат як FLAC, MP3, AAC, AC3 або DTS і перетворює нестиснуту звукову доріжку. Поки що все однаково.

Проблема в тому, що ця нестиснута звукова доріжка має досить багато даних. Якщо говорити про стереозвук загального типу, одна секунда частотної кривої описується 44100 вибірками. Кожен зразок має 16-бітну глибину, і коли мова заходить про стереозвук, ми маємо все двічі (44100 × 16 × 2). Ми отримуємо 1411 200 біт за секунду, тобто 1411 кілобіт.

Це близько 30 МБ для 3-хвилинної пісні, і для її передачі в режимі реального часу нам потрібна швидкість передачі даних 176 КБ/с (1411 Кб/с). До цього повинні бути додані дані для виправлення помилок передачі, управління зв'язком тощо.

Однак швидкість передачі даних при звичайному з'єднанні Bluetooth становить лише 800 кбіт/с. Тож лише приблизно половина необхідної швидкості. Хоча швидкість переданого радіосигналу все ще знаходиться на рівні світла (у повітрі), потік даних, який він передає, обмежений його частотою, тобто тим, як часто хвилі, що представляють біти, повторюються.

Це не матиме значення при надсиланні файлів, оскільки дані просто передаватимуться удвічі більше часу. Але зі звуком, який відтворюється в реальному часі, це проблема. Ці дані короткі за секунду для навушників обов'язково доведеться дістати.

Якби цього не сталося, а передача секунди музики зайняла більше секунди, вона не відтворювалася б у правильному темпі та спотворювалась. У той же час звук буде затримуватися, наприклад, за зображенням фільму.

ДУЖЕ ДВОЙНЕ СТИСНЕННЯ І ЇЇ ПРИЧИНА

З цієї причини перед бездротовою передачею необхідно перекомпресувати 30-МБ закодований файл. І оскільки нам потрібно скоротити його щонайменше наполовину, щоб увійти в потік даних Bluetooth або іншу радіочастотну передачу, зазвичай нам потрібно використовувати кодек із втратами, який неминуче відключає якість.

Для Bluetooth це стиснення називається SBC (кодування низькосмугового піддіапазону), і це практично те саме, що коли ви збільшуєте стиснення зображення у форматі JPG, або як коли стискаєте аудіо компакт-диск CD або файл FLAC без втрат до формату MP3 з втратами .

Це означає, що файл, який, напевно, вже був стиснутий у формат MP3 і втратив якість, знову стискається з втратами, тим самим втрачаючи ще більшу якість.

Повторні компресійні атаки/Ілюстрації: Маріан Каменський, Сергій Пристяжнюк /

Більшість людей у ​​цьому місці дивуються, чому це робиться так по-дурному. Чому існуючий файл пісні у розмірі 5 Мб MP3 спочатку кодується у нестиснений файл розміром 30 Мб, а потім рекомпресується в інший стиснутий файл розміром 5 Мб, перш ніж його передавати.

Чому оригінал не надсилає оригінал відразу, наприклад, коли ви копіюєте фотографію чи пісню з телефону на телефон вручну?

Ну, це тому, що в навушниках механізм декодування повинен знати, як його декодувати. Стислий файл нагадує пакет конкретних інструкцій, і вони повинні щось знати (кодек) і правильно на них реагувати. Результатом є стиснене аудіо у формі, яка може потрапити в перетворювач, що перетворить його в аналогову криву.

З дротовими навушниками все це робиться за допомогою комп’ютера, будь то у вигляді ноутбука, смартфона або смарт-телевізора. Він має достатню потужність, джерело живлення та склад алгоритмів декодування. Він може декодувати MP3, OGG, AAC, FLAC, AC3, DTS та багато інших форматів. Якщо хтось інший не знає, ви можете навчитися, встановлюючи нове програмне забезпечення.

Дротові навушники просто чекають. Їм не потрібно нічого розшифровувати. Коротше кажучи, до них надходить лише готовий аналоговий електричний сигнал, який коливає їх систему і музика відтворюється.

Це не стосується бездротових навушників. Вони все ще отримують звук у цифровій формі. Тому в їх надрах повинен бути декодер і перетворювач ЦАП, який безпосередньо перед вашими вухами перетворює сигнал в аналоговий, який може коливати механізм відтворення.

І місця в навушниках небагато. Особливо, якщо вони ступінчасті. Замість того, щоб підтримувати велику кількість різних кодеків, навушники підтримують лише один або кілька простих. Найчастіше використовується SBC або aptX. І це причина подвійного стиснення.

Ілюстрація періодичного травного тракту корови/Підручник Аддісона-Веслі /

Отже, якщо ви натрапите на звук своєї музичної колекції FLAC без втрат, а потім прослухаєте її на гарнітурі Bluetooth, перед тим, як почути свою цінну музику без втрат, вона швидко стискається у формат з втратами, гірший за MP3, і тоді ви чуєте це в вуха.

Однак є винятки. Наприклад, Apple використовує декодер, який включає кодек AAC у свої бездротові навушники. Отже, якщо у вас є музика у форматі AAC (якщо це стосується iTunes), вона надсилається прямо в навушники, де вона розпаковується локальним декодером і відправляється в ЦАП. Тому подвійного стиснення не відбувається.

Однак, якщо звук не у форматі AAC (наприклад, MP3 або OGG на Spotify), подвійне стиснення обов'язково відбуватиметься і в навушниках Apple. Немає декодера, який може стискати їх для перетворювача ЦАП.

Деякі бездротові навушники високого класу можуть також підтримувати внутрішнє стиснення aptX HD без втрат (не плутати з aptX, який все ще втрачає), але його порівнюють з іншими як шафран. У їхньому випадку, хоча подвійне стиснення також залишається, це не має значення, оскільки додаткової втрати якості не буде. Підтримка цього внутрішнього стиснення без втрат повинна бути як на навушниках, так і на спареному пристрої (список).

ВИБЕРІТЬ ВЛАСНУ БОРОТЬБУ І НЕ МРІЙТЕ МІСЛЕНИХ ФЕЙЛІВ ДУХІ

Навіть якщо ви читаєте цю статтю, щоб отримати уявлення про технологічні ускладнення бездротових навушників, пам’ятайте, що Bluetooth за двадцять років свого існування пройшов довгий шлях, а разом із ним і бездротові навушники, що використовують цю стандартну або іншу радіочастотну передачу.

Минув той час, коли значне падіння якості звуку спричинило поганий ЦАП у їхніх кишках. Таким чином, залишається лише проблема подвійного стиснення, яка в деяких (поки рідкісних) випадках також стихає.

Однак тут ми знову повинні виділити безперечний і суверенно найважливіший фактор. Переважна більшість якості/низької якості обумовлена ​​остаточною репродуктивною системою. З цієї причини ви також можете отримати дуже хороший звук із бездротових навушників.

Бездротові навушники за 50 або 100 євро відтворюватимуть музику значно краще, ніж дротові навушники за 5 євро. Невеликі втрати внаслідок подвійного стиснення будуть абсолютно затоптані в землю великою різницею у фізичних репродуктивних компонентах (10: 1 або, можливо, 100: 1).

Але якщо порівняти звук дротових навушників на 50 євро з бездротовими навушниками на 50 євро, то дротові будуть значно кращими. Але будьте обережні! Ви чуєте різницю не через передачу даних та подвійне стиснення. Це все одно буде спричинено головним чином різницею в кінцевій репродуктивній системі.

Серветки на дротовій і бездротовій трубці повинні неодмінно відрізнятися. І хтось повинен за це заплатити/Фото: ifixit /

Це пов’язано з тим, що дротові навушники вартістю 50 євро витрачають лише витрати на їх підтримку та відтворення. Однак ціна бездротових також повинна включати акумулятор, перетворювач ЦАП, механізм декомпресії, управління живленням, контролер бездротової передачі та його антену. Як результат, на репродуктивну систему залишиться менше грошей. Тому він не може бути настільки хорошим за однакового рівня цін.

З бездротовими навушниками завжди потрібно переходити на вищий рівень цін, щоб отримати таку ж якість звуку, як із дротовими навушниками за нижчим рівнем цін. Тільки якщо елементи відтворення знаходяться на технічно однаковому рівні, можна починати обчислювати втрати через подвійне стиснення з втратами. Особливо, якщо ви поціновувач із нестиснутою колекцією FLAC або аудіо CD.

Але нехай вас це не надто жахає. Істина полягає в тому, що якщо вам більше 20 або 25 років, ваша здатність виявляти подальше стиснення з втратою (на найякіснішій репродуктивній системі) швидко падає. Однак це трохи інша історія, до якої ми потрапимо в одному з наступних продовжень цієї серії.

Читайте більше статей із серії Що для чого.