aptX - aptX

aptX

Internetmedietype	lyd/aptx
Udviklet af	Qualcomm
Type format	Lyd codec

aptX ( apt står for lydbehandlingsteknologi ) er en familie af proprietære audio codec -komprimeringsalgoritmer, der ejes af Qualcomm , med stor vægt på trådløse lydprogrammer .

Historie

Den originale aptX -algoritme blev udviklet i 1980'erne af Dr. Stephen Smyth som en del af hans ph.d. forskning på Queen's University Belfast School of Electronics, Electrical Engineering og Computer Science; dets design er baseret på tidsdomæne ADPCM -principper uden psykoakustiske auditive maskeringsteknikker .

aptX audio kodning blev først introduceret til det kommercielle marked som en halvleder produkt, en brugerdefineret programmeret DSP integreret kredsløb med en del navn APTX100ED, som oprindeligt blev vedtaget med broadcast automation udstyrsproducenter der kræves et middel til at gemme lyd-cd-kvalitet på en computer harddisk drive for automatisk afspilning under et radioprogram, for eksempel, og derfor erstatte discjockeyens opgave .

Firmaet blev købt af Solid State Logic ca. 1988, og blev en del af Carlton Communications plc. i 1989. I begyndelsen af ​​1990'erne blev APT's codecs brugt til at overføre lyd via ISDN -linjer af virksomheder som Disney til at kontrollere dubbing foretaget i Europa. Den 23. december 1999 blev Solid State Logic solgt af Carlton Communications til 3i . Så i 2005 solgte Solid State Logic APT i et management buyout. Den 1. marts 2005 blev APT Licensing Ltd. inkorporeret i Belfast (indtil 18. december 2008 med navnet Audio Processing Technology Holdings Limited ).

Rækken af aptX algoritmer til realtids lyddatakomprimering udvidet med intellektuel ejendomsret bliver tilgængelige i form af software, firmware og programmerbar hardware til professionelle audio- , tv og radio -udsendelse , og forbrugerelektronik , navnlig applikationer inden for trådløs lyd, lav latency trådløs lyd til spil og video og lyd over IP . Desuden blev aptX-codec indført som et alternativ til SBC , den underbåndskodning ordning for lossy stereo / mono audio streaming mandat fra Bluetooth SIG for Advanced Audio Distribution Profile ( A2DP ) af Bluetooth , den kortrækkende trådløse personligt område netværk standard. aptX understøttes i højtydende Bluetooth-periferiudstyr.

I dag bruges standard aptX og Enhanced aptX (E-aptX) i både ISDN- og IP-lydcodec-hardware fra mange producenter af broadcast-udstyr, herunder APT WorldCast Systems , Tieline Technology, AVT, Harris Corporation , BW Broadcast, Digigram, MAYAH, Prodys, og Qbit. En tilføjelse til aptX -familien i form af aptX Live, der tilbyder op til 8: 1 -komprimering, blev introduceret i 2007; og aptX HD, en tabsagtig, men skalerbar, adaptiv, "næsten tabsfri" lyd-codec af kvalitet blev annonceret i april 2009.

Virksomheden splittede i 2009; broadcast hardware-virksomheden blev opkøbt af Audemat og blev en del af det, der nu er WorldCast Systems , og licensvirksomheden blev APT Licensing og blev opkøbt af CSR plc i 2010. aptX blev tidligere stylet apt-X, indtil den blev erhvervet af CSR i 2010. CSR var efterfølgende erhvervet af Qualcomm i august 2015.

Startende med henholdsvis Android Oreo og Android 10 blev aptX/aptX HD og aptX adaptive tilføjet til Android Open Source Project , hvilket gjorde det muligt for enhver OEM frit at integrere disse standarder i deres egne Android -enheder.

Varianter

aptX

AptX audio codec bruges til forbruger- og biltrådløse lydapplikationer, især streaming i realtid af tabt stereolyd via Bluetooth A2DP- forbindelse/parring mellem en "kilde" -enhed (f.eks. En smartphone, tablet eller bærbar computer) og en " vask "tilbehør (f.eks. en Bluetooth stereohøjttaler, headset eller hovedtelefoner). Teknologien skal inkorporeres i både sender og modtager for at udlede de soniske fordele ved aptX-lydkodning frem for standard sub-band-kodning (SBC), der er pålagt af Bluetooth-standarden. Produkter med CSR aptX -logoet er certificeret til interoperabilitet med hinanden.

Forbedret aptX

Enhanced aptX giver kodning ved 4: 1 kompressionsforhold til professionelle lydudsendelsesprogrammer og er velegnet til AM, FM, DAB, HD Radio og 5.1. Enhanced aptX kan håndtere op til 4 stereopar AES3 -lyd og komprimere til 1 AES3 -stream til transmission. Forbedret aptX understøtter bitdybder på 16, 20 eller 24 bit. For lyd samplet ved 48 kHz er bithastigheden for E-aptX 384 kbit/s (dual channel), 768 kbit/s (quad channel), 1024 kbit/s (5,1 channel) og 1280 kbit/s ( 5,1 kanaler plus stereo). Dens laveste bithastighed er 60 (?) Kbit/s for monolyd samplet ved 16 kHz og tilbyder cirka 7,5 kHz frekvensrespons lige under bredbåndstelefoni-codecs (som normalt fungerer ved 16 kHz samplingshastighed).

aptX Live

aptX Live er en lyd-codec med lav kompleksitet, der er specielt designet til at maksimere digital trådløs mikrofonkanaltæthed i båndbreddebegrænsede scenarier, f.eks. live performance (aka Program Making og Special Events), hvor spektrumeffektiviteten af ​​radiobaserede enheder ( trådløse mikrofoner, in-ear-overvågning, talk-back-systemer) er ved at blive en vigtig operationel overvejelse. aptX Live tilbyder op til 8: 1 komprimering af digitale lydstrømme med 24 bit opløsning, samtidig med at den akustiske integritet bevares (ca. 120 dB dynamisk område) og sikrer latens på omkring 1,8 ms ved 48 kHz samplingshastigheder. Derudover har aptX Live også teknikker, der hjælper tilslutning i situationer, hvor bitfejlhastigheden (BER) er for høj.

aptX LL

aptX LL eller aptX Low Latency er beregnet til video- og spilapplikationer, der kræver behagelig lyd-videosynkronisering, når stereolyd overføres over kortdistanceradio til lytteren (e) ved hjælp af Bluetooth A2DP -lydprofilstandarden. Teknologien tilbyder en ende-til-ende latens på 32 ms over Bluetooth. Til sammenligning varierer latensen af ​​standard Bluetooth -stereo meget afhængigt af systemimplementering og buffering. Der findes løsninger, der bruger standard SBC-kodning/-kodning, der opnår ende-til-ende-latency på mindre end 40 ms. Den anbefalede latenstid for lyd-til-video-synkronisering i broadcast-tv er inden for +40 ms og −60 ms (lyd før/efter video, henholdsvis). AptX Low Latency kræver imidlertid en dedikeret, trådløs antenne, så den opnåede ikke megen accept i smartphones og blev pensioneret af Qualcomm til fordel for aptX Adaptive. Dens vigtigste konkurrent er LLAC .

aptX HD

aptX HD eller aptX High Definition har en bithastighed på 576 kbit/s. Det understøtter high-definition lyd op til 48 kHz samplingshastigheder og prøveopløsninger på op til 24 bit. I modsætning til navnet antyder, betragtes codec stadig som tabende; det tillader imidlertid et "hybrid" kodningsskema til applikationer, hvor gennemsnitlige eller maksimale komprimerede datahastigheder skal begrænses til et begrænset niveau. Dette indebærer den dynamiske anvendelse af "næsten tabsfri" kodning for de sektioner af lyd, hvor helt tabsfri kodning er umulig på grund af båndbreddebegrænsninger. "Næsten tabsfri" kodning opretholder en lydkvalitet i høj opløsning og bevarer lydfrekvenser op til 20 kHz og et dynamisk område på mindst 120 dB. Dets største konkurrenter er LDAC -codec udviklet af Sony og LHDC .

En anden skalerbar parameter inden for aptX HD er kodningstid. Det kan handles dynamisk mod andre parametre, såsom kompressionsniveauer og beregningskompleksitet. Latenstiden for aptX HD codec kan skaleres til så lavt som 1 ms for 48 kHz samplet lyd afhængigt af indstillingerne for andre konfigurerbare parametre. aptX HD klarer sig særligt godt i forhold til andre tabsfri codecs, når kodningstiden er begrænset til at være lille, f.eks. 5 ms eller mindre, hvilket gør den særlig velegnet til forsinkelsesfølsomme interaktive lydprogrammer.

Mange tabsfri codecs har fordelen ved en lav beregningsomkostning sammenlignet med velkendte lossy codecs, såsom MP3 og AAC . Dette er især vigtigt for dybt integrerede lydprogrammer, der kører på mobile enheder med lav effekt. aptX HD fremmer lav beregningsomkostninger ved dynamisk at vælge de enkleste kodningsfunktioner for hvert kort lydsegment, samtidig med at de overholder andre operationelle begrænsninger, såsom kompressionsniveauer og kodningsforsinkelse. Afhængigt af indstillingerne for andre skalerbare parametre kan aptX HD kode for en 48 kHz 16-bit stereolydstrøm ved hjælp af kun 10 MIPS på en moderne RISC- processor med signalbehandlingsudvidelser . Den tilsvarende dekoder repræsenterer kun 6 MIPS på den samme platform.

Brugermetadata og særlige synkroniseringsdata kan inkorporeres i det komprimerede format med konfigurerbare hastigheder. Sidstnævnte tillader hurtig synkronisering af dekoder i tilfælde af datakorruption eller tab via kommunikationsforbindelser, hvor servicekvaliteten (QoS) kan variere hurtigt. Afhængigt af parametrene kan dekoderresynkronisering forekomme inden for 1-2 ms.

aptX Adaptiv

aptX Adaptive er en næste generations dynamisk justerbare lydcodec beregnet til førsteklasses lydkvalitet og lav latens. aptX Adaptives bitrate skaleres dynamisk mellem 279 kbps og 420 kbps. Det fungerer også med en delt, snarere end dedikeret, trådløs antenne. Qualcomm hævder, at deres nye komprimeringsalgoritme giver et komprimeringsforhold mellem 5: 1 til 10: 1. Dette gør det muligt for aptX Adaptive ved 279 kbps og 420 kbps at producere den samme lydkvalitet som aptX ved 352 kbps og aptX HD ved 576 kbps. aptX Adaptive understøtter 16 og 24 bitdybder ved 44,1, 48 og 96 kHz samplingshastigheder. Hardware aptX Adaptive har end-to-end latens på 80 ms, men de fleste telefoner bruger en softwaresender-som ikke har nogen latensfordele i forhold til andre codecs. aptX Adaptive er også bagudkompatibel med ældre aptX- og aptX HD -codecs, men ikke med aptX LL.

aptX stemme

aptX Voice er en ny funktion i aptX Adaptive og er designet til væsentligt at forbedre stemmekvaliteten for dem, der bruger Bluetooth -tilbehør til at foretage taleopkald. Det gør dette ved at levere 32 kHz taleopkaldskvalitet inden for Bluetooth Hands-Free-profilen .

Funktionsmåde

Eksemplet 16-bit 44 kHz (op til 22 kHz signalbåndbredde) i cd-kvalitet er opdelt af to lag 64-tapet QMF ( kvadratur spejlfilter ) i fire 16-bit subbånd på 11 kHz (op til 5,5 kHz signalbåndbredde hver). Den første 64-tapede QMF deler sig i to bånd (0-11 kHz og 11-22 kHz bånd), og derefter føres hver enkelt til en anden 64-taps QMF, der deler sig i fire bånd: 0-5,5 kHz, 5,5-11 kHz, 11–16,5 kHz og 16,5–22 kHz. Reduceret varians forventes generelt at findes i højere bånd sammenlignet med lavere bånd, og derfor anvendes ADPCM til at allokere bits optimalt.

Hvert bånd er kodet med ADPCM ved hjælp af bitallokering af 8 bit til bånd 1 (0-5,5 kHz spektrum), 4 bit til bånd 2 (5,5-11 kHz), 2 bit hver til bånd 3 og 4 (11-16,5 kHz og 16,5 –22 kHz). En fremtidig ændring overvejes med adaptiv bit -omfordeling baseret på variansanalyse af hvert underbånd, for eksempel 9, 2, 3, 2 osv.

Som et resultat konverteres 16 bits @ 44,1 kHz = 705,6 kbit/s input til monokanal til (4 × 16) 64 bits @ 11,025 kHz = 705,6 kbit/s og derefter til (8+4+2+2) 16 bits @ 11,025 kHz = 176,4 kbit/s.

Eventuelt (tilføjer en lille forsinkelse) bruges en kortsigtet RMSE- analysator til at reducere dynamisk område og dermed tildele bits mere effektivt under stille passager (dvs. tabsformat).

For et stereosignal konverteres en standard PCM 1,4-Mbit-strøm til 352 Kbit/sek aptX-strøm.

Detaljer findes i EP0398973B1 -patentet. Hovedræsonnementet er, at signalvariation er reduceret ved højere frekvenser, hvilket gør det muligt at kode med codecs som ADPCM.

Se også

• Liste over codecs
• LDAC (codec) (konkurrent codec)
• LHDC og LLAC (konkurrent codec)
• Tabt datakomprimering

Referencer

eksterne links

• Officiel hjemmeside
• Artikel springer over anden kodningsfamilie , Radio World 09.12.2007
• "Entertainment Engineering, bind 6, udgave 6: Licenseret intellektuel ejendomsret til HD digital lyd" (PDF) . Arkiveret fra originalen den 16. februar 2012 . Hentet 29. juni 2009 .CS1 -vedligeholdelse: bot: original URL -status ukendt ( link )