Qu'est-ce que le codec Bluetooth LC3? Est-ce mieux que SBC ?

Lors de l'événement CES 2020, le vice-président du marketing du groupe d'intérêt spécial Bluetooth, Ken Kolderup, a annoncé le Naissance de Bluetooth Low Energy, un nouveau type de technologie de transmission audio Bluetooth qui utilise moins d'énergie tout en offrant une meilleure qualité.

Au cœur de cette technologie se trouvait un nouveau codec audio appelé Low Complexity Communication Codec (LC3). Cela amène la question: ce codec est-il meilleur que SBC, l'agrafe pour la transmission audio via Bluetooth? Eh bien, découvrons.

Comprendre les types de Bluetooth

Avant de comparer les codecs, il est essentiel de comprendre la différence entre les deux technologies Bluetooth aujourd'hui. En gros, il existe deux catégories principales de Bluetooth. Voici un bref aperçu des deux.

Bluetooth Classique

Également connu sous le nom de Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), Bluetooth Classic utilise un ensemble de radios conçues pour transmettre des données à des débits plus élevés. Ce débit, dans la plupart des cas, varie de 1 à 3 Mb/s. En raison de ce débit binaire élevé, Bluetooth Classic est utilisé pour les transmissions audio dans les écouteurs sans fil, les haut-parleurs et les systèmes de divertissement automobile.

Bluetooth basse consommation (BLE)

Par rapport au Bluetooth classique, le Bluetooth à faible consommation d'énergie utilise des radios spéciales à faible consommation d'énergie. En raison de ce, Bluetooth basse consommation transfère les données tout en consommant moins d'énergie. Cela dit, cette efficacité énergétique réduit le débit à un maximum de 2 Mb/s. De plus, BLE offre deux transmissions à débit binaire inférieur à 125 et 500 kbps.

En raison de la bande passante et de la consommation d'énergie réduites, le Bluetooth à faible consommation d'énergie est utilisé pour transmettre des données aux montres intelligentes et autres appareils intelligents qui ne dépendent pas autant des données.

Compte tenu de la limitation de bande passante de BLE, Bluetooth Classic est le principal moyen de transmission audio sans fil. Cependant, tout a changé en 2020 lorsque le groupe d'intérêt spécial Bluetooth a publié LC3. Mais comment un seul codec pourrait-il tout changer? Avant de répondre à cela, nous devons déterminer comment l'audio est envoyé via Bluetooth.

Comment l'audio est-il envoyé via Bluetooth?

Comme expliqué précédemment, Bluetooth Classic est souvent utilisé pour transmettre de l'audio sans fil. Pour ce faire, la musique stockée sur votre appareil est envoyée à vos écouteurs sans fil par ondes radio.

Ces ondes sont générées à l'aide de radios Bluetooth à haute énergie, et des uns et des zéros sont transmis à l'appareil sans fil en modifiant la fréquence des ondes transmises. Cependant, Bluetooth Classic a une bande passante limitée et un son de haute qualité ne peut pas y être envoyé. C'est ici que les codecs entrent en scène.

La plupart des fichiers audio que vous diffusez via Bluetooth utilisent des codecs tels que SBC, AAC, Aptx, LDAC et LHDC. L'objectif principal de ces codecs est de compresser les fichiers audio, leur permettant d'être transmis via Bluetooth. Ces fichiers compressés sont ensuite envoyés au récepteur, décompressés et lus.

Comment fonctionnent les codecs audio

Lorsque l'audio n'est pas compressé, il prend beaucoup de stockage. Pour mettre les choses en perspective, un fichier audio non compressé a un débit binaire de 1,4 Mb/s. Cela signifie que pour diffuser une seconde d'audio non compressé; votre smartphone doit envoyer 1,4x10^6 bits d'informations à vos écouteurs via Bluetooth.

Si vous regardez la bande passante de Bluetooth Classic, vous constaterez qu'il peut envoyer des données à un débit de 3 Mb/s. Vous pourriez donc conclure que les codecs ne sont pas nécessaires, mais il y a un hic. Le 3Mb/s est un maximum théorique.

Dans le meilleur des cas, dans des conditions réelles, le débit maximal pour un canal classique Bluetooth est d'environ 900 Kbp/s. Ces taux ne sont atteints que lorsque des conditions spécifiques sont remplies et que les appareils concernés utilisent codecs Bluetooth haute résolution. Dans la plupart des cas, la transmission Bluetooth offre un débit binaire de seulement 320 Kb/s. En raison de cette contrainte de bande passante, des codecs sont nécessaires pour compresser la taille du fichier audio envoyé à vos écouteurs.

L'émetteur et le récepteur doivent utiliser les mêmes codecs pour la transmission audio. Si l'un des appareils ne prend pas en charge un codec particulier, la transmission passe au codec par défaut, SBC, lors de l'utilisation de Bluetooth Classic. Pour les appareils utilisant l'audio BLE, le codec par défaut est LC3.

Qu'est-ce que LC3?

La transmission audio via BLE était impossible, car les codecs Bluetooth Classic ne peuvent pas fournir un son de haute qualité à des débits aussi bas. Le groupe d'intérêt spécial Bluetooth a développé le codec LC3 pour résoudre ce problème. Offrir un son de meilleure qualité à des débits binaires inférieurs a permis une transmission audio de haute qualité via BLE.

En termes de chiffres, le codec LC3 peut fournir la même qualité audio que SBC à la moitié du débit binaire. En raison de cette compression plus élevée, le codec LC3 diminue la latence et la consommation d'énergie, permettant aux écouteurs sans fil d'offrir une meilleure autonomie de la batterie à des latences plus faibles. Cette latence plus faible améliore l'expérience utilisateur pour les applications en temps réel telles que les jeux et permet d'utiliser le codec pour les applications d'appel mains libres.

Avant LC3, deux codecs différents, à savoir Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) et Hands-Free Profile (HFP), étaient utilisés dans les écouteurs. Alors que A2DP a été conçu pour une haute qualité, HFP a été utilisé pour transmettre des données vocales via Bluetooth.

En raison des exigences de faible latence des applications d'appel mains libres, le profil mains libres a une qualité audio médiocre. Mais avec les progrès des télécommunications, comme la VoIP, nous obtenons désormais des appels de haute qualité, même via des appels téléphoniques sans fil. Cependant, les limitations de HFP signifient que la qualité audio diminue si nous utilisons un casque Bluetooth pour les appels mains libres.

C'est là que LC3 entre en jeu, car il peut transmettre un son de haute qualité du microphone de l'écouteur au téléphone et vice-versa à de faibles latences.

SBC contre LC3? Quel est le meilleur?

Lors de la comparaison des codecs, le principal paramètre à prendre en compte est leur débit. Un codec avec un débit binaire plus élevé offre une meilleure qualité car il transmet plus d'informations audio, permettant aux appareils de mieux recréer l'audio enregistré.

Le débit binaire d'un codec dépend de la fréquence d'échantillonnage et de la profondeur de bits. La fréquence d'échantillonnage est la vitesse à laquelle les échantillons du signal audio sont captés pour la compression. La profondeur de bits, au contraire, définit le nombre de bits nécessaires pour déterminer l'amplitude du signal à chaque échantillon.

Le débit binaire d'un codec peut être défini en multipliant à la fois le taux d'échantillonnage et la profondeur de bits. En plus de ces paramètres, le nombre de canaux d'un signal audio doit être pris en compte lors de la définition de son débit. Pour l'audio mono, le nombre de canaux est de un, tandis que pour l'audio stéréo, il est de deux.

Par conséquent, nous pouvons utiliser cette formule pour trouver le débit binaire d'un codec :

débit = taux d'échantillonnage x profondeur de bits x nombre de canaux

Compte tenu de ces informations, comparons les deux codecs et voyons leurs débits.

Lorsque nous examinons les chiffres, il est évident que le codec LC3 peut offrir une meilleure qualité audio par rapport à SBC en raison de ses débits binaires plus élevés. De plus, LC3 peut offrir une qualité audio deux fois supérieure au même débit par rapport à SBC. En effet, il utilise de meilleurs algorithmes de compression et de dissimulation de perte de paquets, offrant ainsi une bien meilleure expérience audio.

En plus de la haute qualité, LC3 offre une latence plus faible par rapport à SBC, offrant une meilleure expérience utilisateur pour les applications en temps réel.

L'échantillonnage et les profondeurs de bits utilisés par une paire d'écouteurs sans fil sont configurés par les fabricants. Puisqu'ils peuvent être configurés pour fonctionner à des débits inférieurs afin d'améliorer la durée de vie de la batterie et de réduire les erreurs de transmission, la capacité d'un codec peut différer de la qualité réelle fournie par le casque.

Le LC3 va-t-il changer définitivement l'audio Bluetooth?

Le codec LC3 est au cœur de l'audio BLE, la révision la plus importante de la spécification Bluetooth depuis plus d'une décennie. Non seulement le codec se concentre sur la fourniture d'un son de haute qualité, mais il le fait également tout en offrant une latence et une consommation d'énergie plus faibles.

Compte tenu de ces changements, les produits Bluetooth alimentés par LC3 offriront aux utilisateurs une meilleure qualité d'appel et audio tout en utilisant moins d'énergie. En raison de cette consommation d'énergie moindre, les écouteurs sans fil auront une meilleure autonomie de la batterie, et les développeurs pourrait utiliser cette énergie pour offrir de meilleures fonctionnalités de calcul comme les égaliseurs et le bruit actif annulation.