aptX - aptX

aptX

Tipo de mídia da Internet	audio / aptx
Desenvolvido por	Qualcomm
Tipo de formato	Codec de áudio

aptX ( apt stands para tecnologia de processamento de áudio ) é uma família de proprietários de codec de áudio algoritmos de compressão de propriedade da Qualcomm , com uma forte ênfase na de áudio sem fio aplicações.

História

O algoritmo aptX original foi desenvolvido na década de 1980 pelo Dr. Stephen Smyth como parte de seu doutorado. pesquisa na Escola de Eletrônica, Engenharia Elétrica e Ciência da Computação da Queen's University em Belfast ; seu design é baseado nos princípios da ADPCM no domínio do tempo, sem técnicas de mascaramento auditivo psicoacústico .

A codificação de áudio aptX foi introduzida pela primeira vez no mercado comercial como um produto semicondutor, um circuito integrado DSP programado personalizado com o nome de peça APTX100ED, que foi inicialmente adotado por fabricantes de equipamentos de automação de transmissão que exigiam um meio de armazenar áudio com qualidade de CD em um disco rígido de computador drive para playout automático durante um programa de rádio, por exemplo, substituindo assim a tarefa do disc jockey .

A empresa foi comprada pela Solid State Logic ca. 1988 e tornou-se parte da Carlton Communications plc. em 1989. No início dos anos 1990, os codecs da APT foram usados ​​para transferir áudio via linhas ISDN por empresas como a Disney para verificar a dublagem feita na Europa. Em 23 de dezembro de 1999, o Solid State Logic foi vendido pela Carlton Communications para a 3i . Então, em 2005, Solid State Logic vendeu APT em uma aquisição de gestão. Em 1 de março de 2005, a APT Licensing Ltd. foi incorporada em Belfast (até 18 de dezembro de 2008 denominada Audio Processing Technology Holdings Limited ).

A gama de algoritmos aptX para compressão de dados de áudio em tempo real se expandiu com propriedade intelectual, tornando-se disponível na forma de software, firmware e hardware programável para áudio profissional , transmissão de televisão e rádio e eletrônicos de consumo , especialmente aplicativos em áudio sem fio, sem fio de baixa latência áudio para jogos e vídeo e áudio sobre IP . Além disso, o codec aptX foi introduzido como uma alternativa ao SBC , o esquema de codificação de sub-banda para streaming de áudio estéreo / mono com perdas exigido pelo Bluetooth SIG para o Perfil de Distribuição de Áudio Avançado ( A2DP ) de Bluetooth , o pessoal sem fio de curto alcance padrão de rede de área . aptX é compatível com periféricos Bluetooth de alto desempenho.

Hoje, aptX padrão e aptX aprimorado (E-aptX) são usados ​​em hardware de codec de áudio ISDN e IP de vários fabricantes de equipamentos de transmissão, incluindo APT WorldCast Systems , Tieline Technology, AVT, Harris Corporation , BW Broadcast, Digigram, MAYAH, Prodys, e Qbit. Um acréscimo à família aptX na forma de aptX Live, que oferece compactação de até 8: 1, foi introduzido em 2007; e aptX HD, um codec de áudio de qualidade com perda, mas escalável, adaptável e "quase sem perdas", foi anunciado em abril de 2009.

A empresa se separou em 2009; o negócio de hardware de transmissão foi adquirido pela Audemat e tornou-se parte do que agora é WorldCast Systems , e o negócio de licenciamento tornou-se APT Licensing e foi adquirido pela CSR plc em 2010. aptX era anteriormente denominado apt-X até ser adquirido pela CSR em 2010. CSR era posteriormente adquirida pela Qualcomm em agosto de 2015.

Começando com Android Oreo e Android 10 , respectivamente, aptX / aptX HD e aptX adaptive foram adicionados ao Android Open Source Project , permitindo que cada OEM integre esses padrões em seus próprios dispositivos Android livremente.

Variantes

aptX

O codec de áudio aptX é usado para aplicações de áudio sem fio automotivas e de consumidor, notavelmente o streaming em tempo real de áudio estéreo com perdas através da conexão / emparelhamento Bluetooth A2DP entre um dispositivo "fonte" (como um smartphone, tablet ou laptop) e um " coletor "(por exemplo, um alto-falante estéreo Bluetooth, fone de ouvido ou fones de ouvido). A tecnologia deve ser incorporada no transmissor e no receptor para derivar os benefícios sônicos da codificação de áudio aptX sobre a codificação de sub-banda padrão (SBC) exigida pelo padrão Bluetooth. Produtos com o logotipo CSR aptX são certificados para interoperabilidade entre si.

AptX aprimorado

O aptX aprimorado fornece codificação em taxas de compressão de 4: 1 para aplicações de transmissão de áudio profissional e é adequado para AM, FM, DAB, HD Radio e 5.1. O aptX aprimorado pode lidar com até 4 pares estéreo de áudio AES3 e comprimir até 1 fluxo AES3 para transmissão. O aptX aprimorado suporta profundidades de 16, 20 ou 24 bits. Para amostras de áudio a 48 kHz, a taxa de bits para E-aptX é 384 kbit / s (canal duplo), 768 kbit / s (canal quádruplo), 1024 kbit / s (canal 5.1) e 1280 kbit / s ( 5.1 canais mais estéreo). Sua taxa de bits mais baixa é de 60 (?) Kbit / s para áudio mono amostrado a 16 kHz, oferecendo resposta de frequência de cerca de 7,5 kHz logo abaixo da dos codecs de telefonia de banda larga (que geralmente operam com taxa de amostragem de 16 kHz).

aptX Live

aptX Live é um codec de áudio de baixa complexidade projetado especificamente para maximizar a densidade do canal do microfone sem fio digital em cenários de largura de banda restrita, como performance ao vivo (também conhecido como Criação de Programa e Eventos Especiais), onde a eficiência de espectro de dispositivos baseados em rádio ( microfones sem fio, monitoramento in-ear, sistemas talk-back) está se tornando uma consideração operacional primordial. aptX Live oferece compactação de até 8: 1 de fluxos de áudio digital com resolução de 24 bits, mantendo a integridade acústica (faixa dinâmica de aproximadamente 120 dB) e garantindo latência de cerca de 1,8 ms em taxas de amostragem de 48 kHz. Além disso, aptX Live também apresenta técnicas que auxiliam a conexão em situações onde a taxa de erro de bit (BER) é excessivamente alta.

aptX LL

aptX LL ou aptX Low Latency destina-se a aplicações de vídeo e jogos que requerem uma sincronização confortável de áudio e vídeo sempre que o áudio estéreo é transmitido por rádio de curto alcance para o (s) ouvinte (s) usando o padrão de perfil de áudio A2DP Bluetooth . A tecnologia oferece uma latência ponta a ponta de 32 ms por Bluetooth. Em comparação, a latência do estéreo Bluetooth padrão varia muito, dependendo da implementação e do buffer do sistema. Estão disponíveis soluções que usam codificação / decodificação SBC padrão que atinge latência ponta a ponta de menos de 40 ms. A latência recomendada para a sincronização de áudio para vídeo na transmissão de televisão é de +40 ms e -60 ms (áudio antes / depois do vídeo, respectivamente). No entanto, o AptX Low Latency requer uma antena sem fio dedicada, por isso não teve muita adoção em smartphones e foi aposentado pela Qualcomm em favor do aptX Adaptive. Seu principal concorrente é o LLAC .

aptX HD

aptX HD ou aptX High Definition tem taxa de bits de 576 kbit / s. Ele suporta áudio de alta definição com taxas de amostragem de até 48 kHz e resoluções de amostragem de até 24 bits. Ao contrário do que o nome sugere, o codec ainda é considerado com perdas; no entanto, ele permite um esquema de codificação "híbrido" para aplicativos onde as taxas médias ou de pico de dados compactados devem ser limitados a um nível restrito. Isso envolve a aplicação dinâmica de codificação "quase sem perdas" para as seções de áudio em que a codificação completamente sem perdas é impossível devido a restrições de largura de banda. A codificação "quase sem perdas" mantém uma qualidade de áudio de alta definição, retendo frequências de áudio de até 20 kHz e uma faixa dinâmica de pelo menos 120 dB. Seus principais concorrentes são o codec LDAC desenvolvido pela Sony e LHDC .

Outro parâmetro escalável dentro do aptX HD é a latência de codificação. Ele pode ser negociado dinamicamente em relação a outros parâmetros, como níveis de compressão e complexidade computacional. A latência do codec aptX HD pode ser dimensionada para tão baixo quanto 1 ms para áudio amostrado de 48 kHz, dependendo das configurações de outros parâmetros configuráveis. aptX HD tem um desempenho particularmente bom contra outros codecs sem perdas quando a latência de codificação é restrita a ser pequena, como 5 ms ou menos, tornando-o particularmente apropriado para aplicativos de áudio interativos sensíveis a atrasos.

Muitos codecs sem perdas possuem o benefício de uma baixa sobrecarga computacional em comparação com codecs com perdas bem conhecidos, como MP3 e AAC . Isso é particularmente importante para aplicativos de áudio profundamente integrados em execução em dispositivos móveis de baixa potência. aptX HD promove baixo overhead computacional ao selecionar dinamicamente as funções de codificação mais simples para cada segmento curto de áudio, ao mesmo tempo em que cumpre outras restrições operacionais, como níveis de compressão e atraso de codificação. Dependendo das configurações de outros parâmetros escaláveis, aptX HD pode codificar um fluxo de áudio estéreo de 16 bits de 48 kHz usando apenas 10 MIPS em um processador RISC moderno com extensões de processamento de sinal . O decodificador correspondente representa apenas 6 MIPS na mesma plataforma.

Os metadados do usuário e os dados de sincronização especiais podem ser incorporados ao formato compactado em taxas configuráveis. O último permite a ressincronização rápida do decodificador no caso de corrupção ou perda de dados em links de comunicação onde a qualidade do serviço (QoS) pode variar rapidamente. Dependendo das configurações dos parâmetros, a ressincronização do decodificador pode ocorrer dentro de 1–2 ms.

aptX Adaptive

aptX Adaptive é um codec de áudio ajustável dinamicamente de próxima geração, projetado para qualidade de áudio premium e baixa latência. A taxa de bits do aptX Adaptive é escalonada dinamicamente entre 279kbps e 420kbps. Ele também funciona com uma antena sem fio compartilhada, em vez de dedicada. A Qualcomm afirma que seu novo algoritmo de compressão fornece uma taxa de compressão entre 5: 1 e 10: 1. Isso permite que o aptX Adaptive a 279kbps e 420kbps produza a mesma qualidade de som que o aptX a 352kbps e o aptX HD a 576kbps. aptX Adaptive suporta profundidades de 16 e 24 bits em taxas de amostragem de 44,1, 48 e 96 kHz. O hardware aptX Adaptive tem latência ponta a ponta de 80 ms, mas a maioria dos telefones está usando um transmissor de software - que não tem nenhuma vantagem de latência sobre outros codecs. aptX Adaptive também é compatível com os codecs aptX e aptX HD mais antigos, mas não com aptX LL.

aptX Voice

aptX Voice é um novo recurso do aptX Adaptive e é projetado para melhorar significativamente a qualidade de voz para aqueles que usam acessórios Bluetooth para fazer chamadas de voz. Ele faz isso fornecendo qualidade de chamada de voz de 32 kHz no Perfil de mãos livres Bluetooth .

Modo de operação

O exemplo de fluxo de 16 bits de 44 kHz com qualidade de CD (largura de banda de sinal de até 22 kHz) é dividido por duas camadas de QMF de 64 tap ( filtro de espelho de quadratura ) em quatro sub-bandas de 16 bits de 11 kHz (largura de banda de sinal de até 5,5 kHz cada). O primeiro QMF de 64 tap se divide em duas bandas (bandas de 0–11 kHz e 11–22 kHz) e, em seguida, cada uma é alimentada em outro QMF de 64 tap dividindo-se em quatro bandas: 0–5,5 kHz, 5,5–11 kHz, 11–16,5 kHz e 16,5–22 kHz. Em geral, espera-se que a variação reduzida seja encontrada em bandas mais altas em comparação com bandas mais baixas, portanto, ADPCM é empregado para alocar bits de forma otimizada.

Cada banda é codificada com ADPCM usando alocação de bits de 8 bits para a banda 1 (espectro de 0-5,5 kHz), 4 bits para a banda 2 (5,5-11 kHz), 2 bits cada para as bandas 3 e 4 (11-16,5 kHz e 16,5 –22 kHz). Uma modificação futura é considerada com realocação adaptativa de bits com base na análise de variância de cada sub-banda, por exemplo, 9, 2, 3, 2, etc.

Como resultado, para o canal mono, a entrada de 16 bits @ 44,1 kHz = 705,6 kbit / s é convertida em (4 × 16) 64 bits@11,025 kHz = 705,6 kbit / s e depois em (8 + 4 + 2 + 2) 16 bits @ 11,025 kHz = 176,4 kbit / s.

Opcionalmente (adiciona um pequeno atraso), um analisador RMSE de curto prazo é usado para reduzir a faixa dinâmica e, assim, alocar bits de forma mais eficaz durante passagens silenciosas (ou seja, formato com perdas).

Para um sinal estéreo, um fluxo padrão PCM 1.4-Mbit é convertido em fluxo aptX de 352 Kbit / seg.

Detalhes podem ser encontrados na patente EP0398973B1. O principal raciocínio é que a variação do sinal é reduzida em frequências mais altas, o que o torna passível de codificação com codecs como ADPCM.

Veja também

• Lista de codecs
• LDAC (codec) (codec concorrente)
• LHDC e LLAC (codec concorrente)
• Compressão de dados com perdas

Referências

links externos

• Website oficial
• Artigo Pula Segunda Família de Codificação , Radio World 09.12.2007
• "Entertainment Engineering, Volume 6, Issue 6: Licensable Intellectual Property for HD Digital Audio" (PDF) . Arquivado do original em 16 de fevereiro de 2012 . Recuperado em 29 de junho de 2009 .CS1 maint: bot: status do URL original desconhecido ( link )