Wikipedista:FiliSh/LC3 (kodek)
LC3 (Low Complexity Communications Codec) je kodek určený pro ztrátové kódování mluveného slova a hudby při nízkém datovém toku.[1] Je součástí Bluetooth protokolu LE Audio, který se zaměřuje na požadavky bezdrátových sluchátek a naslouchadel, které vyžadují malou spotřebu energie, nízkou odezvu a nezávislé kanály pro každé ucho.[1] LC3 podporuje neomezené množství kanálů, širokou škálu bitových rozlišení, škálovacích frekvencí a také datových toků. Kodek je vyvíjen společnostmi Fraunhofer IIS a Ericsson. Bluetooth Special Interest Group oznámila využití kodeku společně se protokolem LE Audio na CES 2020.[2]
Technické specifikace[editovat | editovat zdroj]
Algoritmus LC3 popisuje pouze kódování jednoho kanálu. Neomezené množství kanálů může být kódováno po jednotlivých mono kanálech.[3]
Kodek podporuje vzorkovací frekvence 8 kHz, 16 kHz, 24 kHz, 32 kHz, 44,1 kHz a 48 kHz. Pro 44,1 kHz veškeré další nastavení je stejné jako pro 48 kHz.[3]
Bitové rozlišení může být libovolná hodnota od 16 do 32 bitů na vzorek. Nicméně optimální hodnoty jsou 16, 24 a 32 bitů.[3]
Varianty[editovat | editovat zdroj]
LC3[editovat | editovat zdroj]
Základní varianta LC3 doplňuje kodek EVS pro VoLTE (hovory přes LTE). S použitím LC3 mohou uživatelé, kteří chtějí používat bezdrátová sluchátka, slyšet hovory ve srovnatelné kvalitě jako pouze pomocí EVS, bezdrátový přenos do sluchátek tedy není limitací.[4] Tuto variantu LC3 si zvolila Bluetooth Special Interest Group jako kodek pro svůj protokol LE Audio, který má být Bluetooth standardem pro další dvě dekády.[5]
LC3plus[editovat | editovat zdroj]
Rozšířená verze LC3plus má všechny funkce základní varianty LC3, jako je nízká odezva a nízká energetická náročnost při vysoké kvalitě zvuku. Navrch obsahuje také možné funkce, které mají za úkol zvýšit spolehlivost přenosu signálu, a ještě více snížit odezvu. Toho dosahuje mimo jiné tím, že umožňuje minimální délku paketu 2,5 milisekund až 5 milisekund oproti variantě LC3, která má minimální délku 7,5 milisekund. Další funkcí je mód vysokého rozlišení, který oproti LC3 podporuje vzorkovací frekvenci 48 kHz a 96 kHz při rozlišení 24 bitů na vzorek. Varianta LC3plus je určena například pro VoIP (hovory přes Internet), kde je vyžadována větší spolehlivost kvůli velkému zatížení komunikační infrastruktury.[4] LC3plus se v roce 2019 stal součástí standardu DECT, který se zabývá bezdrátovým přenosem signálu pro pevnou linku.[6]
Pro zvýšení spolehlivosti je součástí LC3plus technologie na maskování chybějících paketů (PLC) na pokročilé úrovni.[4] Je zde implementováno několik metod PLC fungujících na odlišných způsobech a vhodných na různé typy signálu. Při chybějícím paketu je pak zvolena správná metoda na základě posledních přijatých paketů a charakteristikách signálu, který obsahují.[7]
Kromě maskování chybějícího signálu umožňuje LC3plus také ochranu proti chybám. Disponuje čtyřmi módy, které se liší mírou možné korekce chyb na úkor klesajícího datového toku. Vhodný mód je zvolen pro každý paket zvlášť a odeslán s ním.[7]
Poslední složkou pro zvýšení spolehlivosti je posílání redundantních paketů, které jsou časově posunuté oproti hlavním paketům a v nižší kvalitě. Tyto pomocné pakety jsou využity v případě, že dojde ke ztrátě či poškození hlavního paketu.[7]
Efektivita[editovat | editovat zdroj]
Standardizační organizace ETSI testovala LC3 na kódování mluveného slova pomocí neodborných posluchačů. Byly testované scénáře kódování z Bluetooth zařízení od telefonu, naopak a z Bluetooth zařízení do telefonu a zpět do Bluetooth zařízení jako nejhorší případ. Z výsledků vyplývá, že LC3 na 32 kb/s má významně vyšší kvalitu zvuku než G.772 na 64 kb/s. LC3 má také významně vyšší kvalitu zvuku jako OPUS při stejném datovém toku. Funkce pro předcházení a opravy chyb dosahují lepších výsledků při nižších datových tocích, než kodeky G.722 a G.726.[8]
Implementace[editovat | editovat zdroj]
Protokol LE Audio, který využívá LC3, je součástí standardu Bluetooth 5.2.[9] Velice nízká odezva nachází využití u naslouchacích zařízení, která kvůli své velikosti také vyžadují nízkou energetickou náročnost. Komerčně nejvýraznější implementací jsou pak tzv. True Wireless sluchátka, která vyžadují stejné přednosti. Varianta LC3plus je kvůli své spolehlivosti využívána pro hovory přes Internet.[4]
Společnost Fraunhofer poskytla licenci na LC3 firmám Microsoft, Broadcom, MediaTek.[10][11][12] Společnost Cadence zabývající se návrhy elektronických systémů, oznámila licencování LC3 pro svoje čipy na zpracování digitálního signálu (DSP) Tensilica HiFi.[13] LC3 je implementovaný v jejich čipu Tensilica HiFi 1, který mimo jiné slouží na rozpoznávání klíčového slova u hlasových asistentů.[14]
Výrobce HiFi techniky Bang & Olufsen využívá variantu LC3plus v módu vysokého rozlišení pro bezdrátové připojení na přenos zvuku do reproduktorů s nízkou odezvou.[15] Globální výrobce chytrých telefonů Xiaomi plánoval využití LC3 v rámci protokolu LE Audio pro svoje bezdrátová sluchátka AirDrops 3 Pro.[16] Výrobce komunikačních zařízení Yealink používá variantu LC3plus v DECT telefonu Yealink W59R.[17]
Betaverze Androidu 12 získala podporu API LE Audia, tím pádem i LC3. Telefony musí obsahovat čipy Qualcomm FastConnect 6700 nebo FastConnect 6900, aby mohly LC3 využívat.[18] Společnost Qualcomm také vyrábí čipy QCC305x určené pro bezdrátová sluchátka, které umožňují využívat LC3.[19]
- ↑ a b A Technical Overview of LC3. Bluetooth® Technology Website [online]. 2020-11-02 [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Bluetooth SIG introduces LE Audio with a new LC3 codec and support for Multi-Stream Audio, Hearing Aids, and Audio Sharing [online]. 2020-01-07 [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ a b c Low Complexity Communication Codec. www.bluetooth.org [online]. [cit. 28/4/2022]. Dostupné online.
- ↑ a b c d LC3/LC3plus. Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS [online]. [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ LC3 is Raising the Bar on Wireless Audio Quality. Bluetooth® Technology Website [online]. 2020-09-29 [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ ETSI TS 103 634 V1.2.1 (2020-10). www.etsi.org [online]. [cit. 28/4/2022]. Dostupné online.
- ↑ a b c LC3 and LC3plus: The new audio transmission standards for wireless communication. www.aes.org [online]. [cit. 28/4/2022]. Dostupné online.
- ↑ ETSI TR 103 590 V1.1.1 (2018-09). www.etsi.org [online]. [cit. 28/4/2022]. Dostupné online.
- ↑ Bluetooth Core Specification Version 5.2 Feature Overview. www.bluetooth.com [online]. [cit. 28/4/2022]. Dostupné online.
- ↑ Fraunhofer IIS licenses LC3 audio codec software to MediaTek – Fraunhofer Audio Blog [online]. [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Fraunhofer IIS licenses LC3 audio codec software to Broadcom – Fraunhofer Audio Blog [online]. [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Fraunhofer IIS licenses LC3 audio codec software to Microsoft – Fraunhofer Audio Blog [online]. [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ LC3 for Bluetooth LE Audio Now Available for Cadence Tensilica HiFi DSPs. www.cadence.com [online]. [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ New Tensilica HiFi 1 DSP Features LC3/LC3plus – Fraunhofer Audio Blog [online]. [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Bang & Olufsen High-Resolution Audio Products use Fraunhofer IIS LC3plus Audio Codec – Fraunhofer Audio Blog [online]. [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ How LE Audio Empowers Xiaomi to Enhance the Audio Experience. Bluetooth® Technology Website [online]. 2021-07-26 [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Yealink Ruggedized DECT Handset W59R. www.yealink.com [online]. [cit. 28/4/2022]. Dostupné online.
- ↑ Android 12 adds APIs for supporting Bluetooth LE Audio profile [online]. 2021-05-19 [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Qualcomm's new Bluetooth chips will bring BLE Audio to mid-tier true wireless earbuds [online]. 2020-12-16 [cit. 2022-04-29]. Dostupné online. (anglicky)