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Welche Bluetooth-Standards und Audio-Codecs sind wissenswert?
Bluetooth ist eine Technologie, die die Art und Weise, wie wir unsere Geräte drahtlos verbinden, revolutioniert hat. Mit seiner Entwicklung sind verschiedene Audiostandards und Codecs entstanden, die einen großen Einfluss auf die Klangqualität und die Anrufleistung haben.
Standard-Bluetooth
Bluetooth ist ein drahtloser Technologiestandard für den Nahbereich, der zum Austausch von Daten zwischen stationären und mobilen Geräten über kurze Distanzen und zum Aufbau von Personal Area Networks (PANs) dient. Im am häufigsten verwendeten Modus ist die Sendeleistung auf 2,5 Milliwatt begrenzt, was eine Reichweite von bis zu 10 Metern (33 Fuß) ermöglicht. Diese Technologie nutzt UHF-Radiowellen in den ISM-Bändern von 2,402 GHz bis 2,48 GHz.
Bluetooth wird hauptsächlich als Alternative zu Kabelverbindungen verwendet und ermöglicht den Austausch von Dateien zwischen tragbaren Geräten in der Nähe sowie die Verbindung von Mobiltelefonen und Musikplayern mit drahtlosen Kopfhörern.
Version Bluetooth
| Version | Datenübertragung | Betriebsbereich | Kompatibilität | Stromverbrauch | Ausfallrate |
|---|---|---|---|---|---|
| Bluetooth 1.0a / 1.0b | 732,2 kb/s | 10 m | - | Groß | Hoch |
| Bluetooth 1.1 | 732,2 kb/s | 10 m | - | Groß | Hoch |
| Bluetooth 1.2 | 1 Mbit/s | 10 m | - | Groß | Hoch |
| Bluetooth 2.0 + EDR** | 2,1 Mbit/s | 10 m | jedes Gerät mit BT / möglichen Störungen | Groß | Hoch |
| Bluetooth 2.1 + EDR** | 2,1 Mbit/s | 10 m | jedes Gerät mit BT / möglichen Störungen | Groß | Groß |
| Bluetooth 3.0 + HS*** | 24 Mbit/s | 10 m | jedes Gerät mit BT | Groß | Hoch |
| Bluetooth 4.0 | 24 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 4.0 empfohlen | Mittelmäßig | Mäßig |
| Bluetooth 4.0 LE* | 1 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 4.0 LE wird empfohlen | Mittelmäßig | Mäßig |
| Bluetooth 4.0 + EDR** | 25 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 4.0 + EDR empfohlen | Mittelmäßig | Mäßig |
| Bluetooth 4.1 | 25 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 4.1 empfohlen | Mittelmäßig | Mäßig |
| Bluetooth 4.2 | 25 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 4.2 empfohlen | Mittelmäßig | Mäßig |
| Bluetooth 5.0 | 50 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 5.0 und neuer empfohlen | Kurz | Leicht |
| Bluetooth 5.0 LE* | 2 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 5.0 und neuer empfohlen | Kurz | Leicht |
| Bluetooth 5.1 | 50 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 5.0 und neuer empfohlen | Kurz | Leicht |
| Bluetooth 5.2 | 50 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / Empfohlener BT 5.0 und neuer | Kurz | Leicht |
| Bluetooth 5.3 | 50 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 5.0 und neuer empfohlen | Kurz | Leicht |
| Bluetooth 5.4 | 50 Mbit/s | 10 m | Jedes Gerät mit BT / BT 5.0 und neuer empfohlen | Kurz | Leicht |
*Bluetooth LE (Low Energy) – geringer Energieverbrauch hauptsächlich in Audiogeräten. **Bluetooth EDR (Enhanced Data Rate) – erhöhte Datenübertragung. ***Bluetooth HS (High Speed) – erhöhte Datenübertragung
Bluetooth-Einteilung in Klassen
| Klasse | Zulässige Leistung (mW) | Zulässige Leistung (dBm) | Maximale Reichweite (m) |
|---|---|---|---|
| 1 | 100 | 20 | 100 |
| 1.5 | 10 | 10 | 20 |
| 2 | 2.5 | 4 | 10 |
| 3 | 1 | 0 | 1 |
| 4 | 0,5 | -3 | 0,5 |
Klasse 1.5 – verwandt mit Klasse 1 BR/EDR (BR – Basic Rate) Klasse 2 – hauptsächlich verwendet in Mobilgeräten, Mobiltelefonen, Kopfhörern mit einer Reichweite von bis zu 10 m
Audio-Codecs vs. Klangqualität
SBC (Low Complexity Subband Coding) ist der grundlegende Bluetooth-Codec, der in das A2DP-Profil (Advanced Audio Distribution Profile) integriert ist. A2DP gibt es seit etwa zwei Jahrzehnten und ist für Hersteller kostenlos, sodass jedes Bluetooth-Gerät diesen Codec unterstützt.
SBC wird weithin unterstützt und benötigt nicht viel Strom von den Geräten, bietet aber eine geringere Audioqualität. Es unterstützt Audiodateien mit bis zu 16 Bit/48 kHz und Bitraten von bis zu 345 KBit/s, ist jedoch häufig auf 256 KBit/s begrenzt, um den Akku zu schonen. Um 16-Bit/48-kHz-Dateien verlustfrei zu übertragen, müsste die Bitrate vier- bis sechsmal höher sein.
AAC (Advanced Audio Coding) ist der Nachfolger von MP3 und der Standard-Codec auf iOS-Geräten. Es ist komplexer als SBC, was einen höheren Stromverbrauch, aber auch eine bessere Klangqualität bedeutet. Es unterstützt 24-Bit/44,1-kHz-Audiodateien mit Bitraten von bis zu 320 kbps und wird von Android- (ab Version 8) und iOS-Geräten unterstützt.
Samsung Scalable Codec wird in den Galaxy Buds verwendet und kann die Bitrate je nach Stabilität der Bluetooth-Verbindung anpassen. Der Codec skaliert durch Analyse der Hochfrequenzumgebung und dynamische Anpassung der Bitrate (von 88 kbps bis 512 kbps). Wenn die Bluetooth-Verbindung schwächer wird, erhöht der Codec die Komprimierung und verringert die Bitrate, wodurch verhindert wird, dass die Verbindung auf Kosten der Klangqualität abbricht.
aptX ist ein Codec von Qualcomm, der Ende der 1980er Jahre hauptsächlich für den Einsatz in Radio- und Filmstudios entwickelt wurde. Derzeit wird es für die Bluetooth-Audiowiedergabe in vielen Smartphones, Tablets, Bluetooth-Lautsprechern und AV-Receivern verwendet. aptX kann Musik mit 16 Bit/44,1 kHz übertragen, verwendet jedoch Komprimierung, ist also ein verlustbehafteter Codec. Es hat ein Komprimierungsverhältnis von 4:1 und eine Bitrate von 352 kbps.
aptX HD ist eine neuere Version von aptX, die 2016 veröffentlicht wurde und eine bessere Audioqualität bietet. Unterstützt 24-Bit/48-kHz-Audiodateien mit einer Bitrate von bis zu 576 kbps. Es wird von vielen Kopfhörern wie Focal Bathys und dem älteren Sony WH-1000XM3 unterstützt, nicht jedoch von den neueren Modellen XM4 und XM5, die den LDAC-Codec von Sony verwenden. Die meisten neuen Geräte unterstützen aptX Adaptive, eine Erweiterung von aptX HD.
aptX Adaptive ersetzte aptX HD im Jahr 2018 und kombinierte die Vorteile der aptX HD-Audioqualität und der aptX Low Latency. Durch die Analyse der Anzahl und Intensität der Funkfrequenzen in der Umgebung minimiert aptX Adaptive Übertragungsunterbrechungen und optimiert den Klang, je nachdem, ob Sie telefonieren oder Musik hören.
aptX Adaptive passt die Bitrate dynamisch in Echtzeit an und skaliert von 279 kbps bis 420 kbps für hochauflösende CDs und Musik. Während diese Zahlen niedriger erscheinen als bei aptX und aptX HD, ist aptX Adaptive effizienter und bietet eine bessere Audioqualität. Es unterstützt auch 24-Bit/96-kHz-Dateien und ist damit der erste aptX-Codec mit solchen Funktionen. aptX Adaptive ist abwärtskompatibel mit aptX HD auf der Senderseite, was bedeutet, dass ein Telefon mit aptX Adaptive Audio an aptX HD-Kopfhörer senden kann.
aptX Low Latency bietet Audio- und Videosynchronisation mit einer Verzögerung von weniger als 40 Millisekunden beim Ansehen von Videos oder Spielen. Es überträgt Musik in einer Auflösung von 16 Bit/44,1 kHz mit einer Bitrate von 352 kbps. Es wird derzeit weniger unterstützt, da es in aptX Adaptive enthalten ist.
aptX Lossless ist der neueste aptX-Codec von Qualcomm. Es unterstützt 96-kHz-Audio mit dynamischer Skalierung der Bitrate von 279 kb/s bis 860 kb/s und sein Hauptmerkmal ist die verlustfreie Tonübertragung in CD-Qualität (16 Bit/44,1 kHz) im klassischen Bluetooth-Standard und 48 kHz im neuen Standard Bluetooth LE (Low Energy). Um dies zu erreichen, kann die Codec-Bitrate von 1,1 Mbit/s auf 1,2 Mbit/s skaliert werden. Qualcomm behauptet, dass „keine Daten verloren gehen, wenn Audio mit aptX Lossless kodiert und dekodiert wird.“
LDAC von Sony unterstützt hochauflösendes Audio mit bis zu 32 Bit/96 kHz über Bluetooth mit bis zu 990 Kbit/s. Laut Sony ermöglicht LDAC dank effizienterer Kodierung und „optimierter Paketierung“ der Daten eine Verdreifachung der über Bluetooth gestreamten Datenmenge.
LHDC (Low Latency and High Definition Audio Codec) wurde von Savitech als Alternative zu LDAC entwickelt. Unterstützt 24-Bit/192-kHz-Audioqualität bei Bitraten von bis zu 1000 kbps. LHDC schneidet im Hinblick auf Audio mit geringer Latenz besser ab. Obwohl es bereits seit einiger Zeit als „Standard der nächsten Generation für hochwertiges Bluetooth“ beworben wird, ist die Geräteunterstützung immer noch eine Nische.
LC3 (Low Complexity Communications Codec) wurde 2020 als Teil des Bluetooth LE Audio-Standards eingeführt. Es repräsentiert die nächste Generation der Bluetooth-Audiotechnologie und verbessert die Übertragungseffizienz. Unterstützt 32-Bit/48-kHz-Audio mit 345 kbps. Dank höherer Energieeffizienz sollen LC3-fähige Kopfhörer eine bessere Akkulaufzeit bieten.
Die ersten LC3-fähigen Geräte sind bereits im Handel erhältlich. Da jedoch sowohl das Quell- als auch das Empfangsgerät LC3 unterstützen müssen, ist die Technologie noch nicht weit verbreitet.
