Guía de los códecs de audio de Bluetooth

Entender los códecs de audio Bluetooth es uno de los hitos clave en la búsqueda de una excelente calidad de audio inalámbrico.

Tanto si buscas auriculares inalámbricos para hacer ejercicio, jugar, ver la televisión o incluso para proteger tus oídos del ruido, no debes pasar por alto esta importante característica: Códec de audio Bluetooth.

Hay empresas molestas (te miro a ti, Bose) que deciden no mostrar el códec de audio compatible.

En este artículo, intentaremos desvelar el misterio y la jerga de los códecs de audio Bluetooth de una forma fácil para los principiantes.

También hablaremos de:

• Cómo funciona la transmisión inalámbrica de audio
• ¿Cómo afecta el códec de audio de Bluetooth a la calidad de audio y a la latencia?
• Los diferentes tipos de códecs y sus características
• ¡Y más!

Vamos a sumergirnos de lleno.

El viaje de la transmisión inalámbrica de audio

Tipos de conexión inalámbrica

Antes de hablar del viaje del audio inalámbrico, tenemos que hablar primero del tipo de conexión inalámbrica. Imagina que quieres ir del punto A al punto B, seleccionar el tipo de conexión es similar a elegir el tipo de transporte (coche, tren, etc.) que quieres para completar tu viaje.

En general, hay tres tipos de conexión inalámbrica para auriculares:

• Infrarrojos (IR)
• Radiofrecuencia (RF)
• Bluetooth (BT)

Como estamos hablando del códec de audio Bluetooth, nos centraremos en la conexión BT. Pero en general, el mecanismo subyacente es el mismo.

El Bluetooth se denominó originalmente tecnología de radio «de enlace corto».

Comienza el viaje

Primero tienes que un transmisor de audio Bluetooth que es la fuente de audio. En este caso, puede ser tu teléfono. A continuación, necesitas un receptor de audio BTque puede ser tu auricular o altavoz.

El trabajo del transmisor no es tan sencillo como enviar el archivo de música al receptor. Dependiendo de la calidad del audio grabado, afecta al tamaño del archivo de audio. Una mayor calidad de grabación equivale a un mayor tamaño de archivo. El tamaño del archivo afecta directamente al ancho de banda necesario para transmitir el audio al receptor.

Piensa en ancho de banda como la anchura del carretera de tráfico y el tamaño del archivo como el flujo de tráfico.

Si el flujo de tráfico supera lo que permite la autopista, se producen atascos y el viaje se vuelve lento e inestable.

Una conexión Bluetooth tiene un ancho de banda máximo que puede acomodar. Sin pérdidas formatos de archivo como WAV y AIFF tienen un tamaño de archivo enorme. Si enviáramos sin más estos archivos en bruto de forma inalámbrica, el ancho de banda se comerá, superando lo que la conexión Bluetooth puede soportar. La conexión de audio comenzará a tartamudear, afectando a la calidad general de la conexión de audio.

Aquí es donde procesos como codificación y decodificación son muy útiles.

Codificación y descodificación

Para reducir el tamaño del archivo de audio, el transmisor BT codifica el archivo original con una salsa especial (creo que los científicos los llaman algoritmos) en una forma comprimida. La forma comprimida en sí no es un archivo de audio viable. Luego se envía al receptor.

El receptor BT descodificará la forma comprimida en un archivo de audio que se podrá reproducir.

Introduce el códec

Entonces, ¿cuál es la salsa especial que hemos mencionado anteriormente?

En realidad, es, sorpresa, la códec de audio.

Un códec es una pieza de software, o algoritmo, que toma tus datos (música), los comprime para reducir el tamaño del archivo y los codifica en un formato para su transmisión. El mismo códec también es necesario para descodificar los datos codificados para que podamos escuchar nuestra música.

El receptor BT debe soportar el mismo códec de audio que el transmisor BT. Por ejemplo, el códec LDAC sólo se utilizará si tanto el transmisor como el receptor admiten LDAC.

Una vez que se ha comprimido un archivo, no es posible devolverle su calidad original.

Reducir el tamaño del archivo manteniendo la fidelidad de los datos de audio no es una tarea sencilla. Mediante la investigación y el análisis psicoacústico, el códec no tiene en cuenta la información enmascarada en la música, información que puede eliminarse sin una pérdida notable de calidad.

Cada códec de audio Bluetooth tiene su propio algoritmo de compresión y también la velocidad de transmisión de los datos. Esto afecta a la calidad del audio inalámbrico en términos de latencia y fidelidad.

Los códecs más comunes con los que te encontrarás son los siguientes

Antes de adentrarnos en los códecs y sus características, debemos reconocer y comprender cierta terminología básica de audio.

Terminología básica de audio

Al leer artículos y especificaciones sobre códecs Bluetooth, hay algunos términos que aparecen una y otra vez. Vamos a discutirlos primero.

Si tienes unos conocimientos básicos de audio digital, es posible que te hayas encontrado con ellos antes.

1. Frecuencia de muestreo
2. Profundidad de bits
3. Tasa de bits
4. Audio HD

Frecuencia de muestreo

Una señal de audio se almacena utilizando modulación por código de pulsos (PCM). Para capturar, almacenar y reproducir una señal con precisión, se toman instantáneas o muestras de la señal entrante a una velocidad específica, una frecuencia de muestreo, medida en hercios (Hz).

Para reproducir el espectro completo de una señal musical, se utiliza como mínimo una frecuencia de muestreo de 44.100 Hz, o 44,1 kHz. Es decir, 44.100 muestras por segundo.

También verás que se utilizan frecuencias de muestreo más altas para la música, 48kHz, 96kHz e incluso 192kHz. Hay muchas argumentos para utilizar frecuencias de muestreo superiores a 44,1 kHz.

Para la mayoría de los consumidores, 44,1kHz es más que aceptable. Es la frecuencia más utilizada para la música. Utilizar esta frecuencia de muestreo permite reproducir con precisión frecuencias de hasta 22050Hz, justo por encima del límite de la audición humana.

Se pueden utilizar frecuencias más bajas cuando no se requiere una escucha crítica, como en el caso del habla.

Profundidad de bits

Para la música, las profundidades de bits con las que te encontrarás son 16bit y 24bit. Mientras que la frecuencia de muestreo se ocupa de capturar la frecuencia con precisión, la profundidad de bits está relacionada con el rango dinámico.

El rango dinámico es la distancia entre los sonidos más silenciosos y los más fuertes de una pieza musical, y la calidad de la resolución dentro de este rango.

Durante muchos años, 16 bits fue el estándar, la profundidad utilizada en los CD. Aunque los 16 bits siguen siendo muy comunes, los 24 bits se están utilizando cada vez más para el audio de alta resolución (HD). Los consumidores pueden ahora comprar música en formatos sin pérdidas que admiten mayores frecuencias de muestreo y profundidades de bits.

Velocidad de bits

La tasa de bits es la medida de la velocidad a la que se transfieren los datos de un punto a otro. Se mide en bits por segundo (bps), kilobits por segundo (kbps) o megabits por segundo (Mbps).

También se utiliza el bitrate para describir la fidelidad de los archivos de audio. Un archivo MP3 comprimido a 320kbps, tendrá un rango dinámico y una calidad de sonido mucho mejores que uno comprimido a 128kbps.

Con una mayor tasa de bits, se pueden enviar de forma inalámbrica archivos de audio con mayor profundidad de bits y frecuencia de muestreo, aumentando así la calidad del audio. Sin embargo, esto supone un aumento del ancho de banda utilizado para la transmisión.

Los códecs tienen la capacidad de alterar la velocidad a la que se envían los datos, lo que afecta directamente a la calidad.

Audio HD

A medida que la velocidad de Internet ha aumentado y la tecnología se ha desarrollado, los formatos sin pérdidas se han hecho más populares como medio para distribuir y comprar música. Las plataformas de streaming de música como Qobuz y Marea ya utilizan archivos sin pérdidas.

Los formatos digitales de alta definición, como FLAC, ALAC, WAVy AIFFson la elección de los audiófilos y coleccionistas de música que se alejan del soporte físico.

Si el audio de alta definición es algo primordial para ti, tendrás que elegir un equipo que implemente códec(s) que puedan ofrecer el resultado que necesitas.

El códec que utilices será inevitablemente vinculado al equipo que tienes. Pero si te estás introduciendo en el mundo del audio por Bluetooth, o te estás actualizando, es importante conocer las cualidades de los distintos códecs.

Aparte de los códecs, ¿qué afecta a la calidad del audio Bluetooth?

Aparte de los propios códecs, hay otros factores que pueden afectar directamente a la calidad del Audio Bluetooth:

• La distancia entre el emisor y el receptor: Cuanto más lejos estén los dos aparatos, menos estable será la conexión. Esto disminuye la velocidad de transmisión, lo que provoca un audio entrecortado. Mantén la distancia lo más cercana posible.
• El número de bloqueos entre el transmisor y el receptor: El Bluetooth puede atravesar las paredes. Pero ten en cuenta que una vez que la señal atraviesa las paredes, la fuerza de la señal se atenúa y el alcance disminuye. No es necesario que haya línea de visión entre dos dispositivos, pero al menos mantenlos dentro de la misma habitación. Tener muchos bloqueos puede provocar el problema de que los auriculares Bluetooth estén conectados pero no tengan sonido.
• Interferencias eléctricas de otros dispositivos: Como las señales Bluetooth son ondas electromagnéticas, pueden verse afectadas por otros dispositivos emisores de ondas electromagnéticas que interfieran, como la radio, los teléfonos móviles, etc.
• Versiones de Bluetooth: Aunque el Bluetooth se ha convertido en el estándar de la conectividad inalámbrica, todavía está lejos de ser perfecto. Por eso, los fabricantes de Bluetooth siguen actualizando continuamente sus funciones y corrigiendo errores. Tener una versión inferior de Bluetooth puede dar lugar a diferentes problemas de audio que pueden haberse resuelto ya en las últimas versiones.

Tipos de códecs Bluetooth

SBC

• Baja demanda de potencia de cálculo
• Bajo consumo de energía
• Soporta archivos de audio de 48kHz/16 bits
• Admite velocidades de bits de hasta 345kbps (en realidad, 256kbps)
• Compatibilidad universal

SBC o «Codificación de subbanda de baja complejidad» es el primer códec Bluetooth introducido para transferir audio. Está integrado en el Perfil de Distribución de Audio Avanzado (A2DP), un conjunto de especificaciones por defecto de Bluetooth para la transmisión de audio por Bluetooth.

Como tal, todos los dispositivos Bluetooth que tengas serán compatibles con este códec, y se comunicarán entre sí sin problemas.

Si hay alguna incompatibilidad de códecs, tu dispositivo utilizará por defecto el códec SBC.

A diferencia de casi todos los demás códecs de los que se habla aquí, el SBC es de dominio público, por lo que los fabricantes de equipos pueden utilizarlo gratuitamente.

El SBC tiene mala reputación entre los códecs de audio de Bluetooth por su algoritmo de compresión con muchas pérdidas y, por tanto, por su menor calidad de audio en general. Pero en realidad, el SBC es un códec bastante flexible. Es capaz de soportar una frecuencia de muestreo de hasta 48 kHz con una profundidad de bits de 16 bits. También es capaz de transmitir datos a velocidades de hasta 345kbps.

Sin embargo, los fabricantes no siempre aprovechan al máximo las características del SBC o el ancho de banda, por razones de mejora del rendimiento del dispositivo. Una tasa de bits más realista será de 256kbps, que equivale aproximadamente a la calidad de la grabación en MP3.

Te encontrarás con problemas de latencia cuando utilices este códec para jugar y ver transmisiones. Este problema no es exclusivo de este códec.

Si no te preocupa el audio de alta definición, y utilizas archivos sin pérdidas, el SBC estará totalmente bien. Es eficiente en lo que hace, por lo que no te hará daño la batería.

En situaciones ruidosas, como el gimnasio o el transporte público, o cuando sólo utilices auriculares de baja calidad, no notarás la diferencia entre éste y los códecs que se comentan a continuación.

AAC

• Mejor algoritmo de compresión con pérdidas que el SBC
• Soporta archivos de audio de 44,1kHz/24 bits
• Admite tasas de bits de hasta 320kbps
• Compatible con Android (8+)
• Mejor implementación en dispositivos iOS
• hambriento de energía

Codificación de audio avanzada (AAC) es un códec complejo en comparación con el SBC, utiliza más potencia de cálculo y provoca un mayor consumo de energía.

Cuando aplica la compresión con pérdidas, puede producir mejores resultados que el SBC.

Es el sucesor del MP3 y proporciona resultados de calidad de audio mejorados cuando se utilizan ajustes de compresión similares (kbps). Esta mejora tiene un coste, un mayor consumo de energía.

El AAC no es de dominio público, por lo que los fabricantes tienen que pagar el a los titulares de las patentes para aplicarlo en su tecnología. Existe una cuota de pago única de 15.000 dólares (1.000 $ si la empresa tiene menos de 15 empleados) y 0,98 $ por los primeros 500.000 dispositivos.

Aunque es el códec por defecto en los dispositivos iOS, no es propiedad de Apple. La forma en que cada fabricante lo implementa supone una gran diferencia. Su implementación y calidad de audio son generalmente mucho mejores en los dispositivos iOS que en los Android.

Algunas de sus especificaciones pueden parecer similares o inferiores a las del SBC, pero es un códec más avanzado, y se escucha el beneficio de ello.

aptX

• Mejor algoritmo de compresión con pérdida que el SBC
• Soporta archivos de audio de 48kHz/16 bits
• Admite tasas de bits de hasta 384kbps
• Compatible con Android 4.4+
• No es compatible con iOS

El aptX es propiedad de Qualcomm. aptX se introdujo como alternativa al SBC, y responde a las quejas sobre la implementación del SBC y la calidad del sonido.

Utiliza un tipo de compresión de datos diferente al SBC y al AAC: la Modulación de Código de Pulso Diferencial Adaptativa (ADPCM). En lugar de utilizar el análisis psicoacústico y el enmascaramiento para desechar lo que se considera innecesario, codifica el archivo de una manera diferente para reducir el ancho de banda de los datos.

Tampoco es de dominio público, Qualcomm cobra a los fabricantes por implementarlo. También proporcionan un registro de todos los dispositivos que implementan sus códecs. Los fabricantes que quieran utilizar el códec aptX tienen que pagar un cuota de pago único de 6.000 dólares y ~1$ por dispositivo.

aptX HD

• Perfil de codificación aptX mejorado
• Soporta archivos de audio de 48kHz/24 bits
• Admite tasas de bits de hasta 576kbps
• Compatible con Android 8+
• No es compatible con iOS

aptX HD no es un códec de audio independiente, sino un perfil de codificación aptX mejorado. Admite mayores profundidades y tasas de bits. El resultado de esto se escucha como una mejor reproducción del sonido y menos ruido (más rango dinámico).

Con estas mejoras, ofrece un audio HD que puede acercarse a la calidad del archivo original (si es HD)

A pesar de estas mejoras, no está tan ampliamente adoptado por los fabricantes como el estándar aptX.

aptX LL

• Baja latencia (~ 32ms)
• Admite velocidades de bits de hasta 352kbps
• Admite archivos de audio de 44,1kHz/16 bits
• No hay soporte para smartphones

Al igual que el aptX HD, el aptX LL no es un códec independiente. El LL significa baja latencia.

Este códec resuelve el problema de la latencia, o al menos la mejora enormemente en comparación con los otros códecs.

La latencia, es el retraso introducido debido al procesamiento del audio. Es el retraso entre los datos que se codifican, se transmiten y se reciben, y causará un retraso evidente en el juego, y en la sincronización de los diálogos en las películas y la televisión.

Aparte del aptX LL la latencia es un problema común con otros códecs. Para escuchar sólo música, la latencia no es un gran problema. Pero para jugar o ver películas, la latencia se vuelve significativamente obvia porque puedes ver el problema de no sincronización.

Si quieres utilizar tus auriculares inalámbricos para jugar o ver películas, debería ser un requisito que soporten este códec aptX-LL.

Sin embargo, asegúrate de que tu fuente de audio soporta el mismo códec de audio. De lo contrario, volverán por defecto al códec común que comparten (probablemente SBC). Actualmente, no hay teléfonos móviles que soporten aptX LL. Hay un mejor soporte en el escritorio de Windows.

LDAC

• Soporta archivos de audio de 96kHz/24 bits
• Admite tasas de bits de hasta 990kbps
• Compatible con Android (8+)
• Opciones limitadas de auriculares

El códec LDAC ha sido desarrollado por Sony. Tiene el potencial de ofrecer una calidad de audio casi sin pérdidas.

Tanto el dispositivo de transmisión como el de recepción tienen que ser capaces, en primer lugar, de soportar el códec, pero también tienen que ser capaces de manejar el gran ancho de banda de datos que se envía y recibe.

La intensidad de la señal siempre juega un papel importante cuando se utiliza el códec LDAC. Como este códec utiliza más datos, cualquier interferencia en la señal reducirá el ancho de banda, lo que provocará un descenso de la calidad de la señal. Entonces se perderán las ventajas de las capacidades HD de LDAC.

Probablemente por cuestiones de licencia, los auriculares inalámbricos que admiten el códec LDAC son sólo los de Sony.

LC3

LC3, o LE (low energy) Audio, también conocido como Low Complexity Communications Codec, es el nuevo códec Bluetooth por defecto, presentado en la feria CES 2020.

Como acaba de ser presentado, aún no están disponibles las especificaciones completas. Dice ser la «próxima generación de audio Bluetooth», basada en las innovaciones de los últimos 20 años.

La información que se ha compartido afirma que se han realizado grandes mejoras en las áreas de;

• Calidad de audio
• Latencia
• Consumo de energía
• Compartir audio (nueva función)

Si todo esto es cierto, será un cambio de juego para el usuario. Dado que el mercado de auriculares Bluetooth sigue expandiéndose, estas nuevas funciones podrían acabar con la necesidad de utilizar auriculares con cable.

Todos los códecs de los que se ha hablado aquí siguen siendo relevantes, ya que se necesitará algún tiempo para implementar y poner en marcha la nueva tecnología compatible con el códec LC3.

Códec escalable de Samsung

Este códec es un códec propio desarrollado por Samsung para sus Galaxy Buds, unos auriculares True Wireless. Como era de esperar, sólo los dispositivos de Samsung admiten este códec.

Lo único que tiene el códec escalable de Samsung es su capacidad para soportar una amplia gama de tasas de bits. Puede cambiar de forma adaptativa la tasa de bits, en función de la estabilidad de la conexión Bluetooth, para mantener una conexión estable y reducir el audio entrecortado.

A medida que la fuerza de la conexión Bluetooth se debilita, el códec de audio aumentará de forma inteligente la relación de compresión mientras reduce la tasa de bits. Esto puede reducir la calidad general del audio, pero al menos la conexión no se corta.

Comparación de los códecs

Aquí tienes una tabla para que puedas comparar fácilmente las diferentes características de los códecs mencionados en este artículo.

Conclusión

Basándome en mis conocimientos técnicos y en la investigación adicional realizada para este artículo, hay que decir que existe información contradictoria en Internet sobre este tema.

Parte de esto es el resultado de la cantidad de información, o la falta de ella, que dan los fabricantes sobre cómo implementan los códecs que utilizan.

La otra es la capacidad de probar lo que los fabricantes y los códecs afirman que hacen. Con la multitud de configuraciones entre transmisores y receptores disponibles, es difícil llegar a un consenso.

Algunos códecs ofrecen ventajas sobre otros, esto se refiere a;

• El ancho de banda: afecta directamente a la calidad del audio
• Soporte de velocidad de muestreo/profundidad de bits – audio con pérdida, sin pérdida, HD
• Hábitos de escucha: tipo de auriculares, latencia, entorno
• Tipo/estilo de auriculares frente a los requisitos de los audiófilos
• Fuente de audio: la calidad de audio de tu fuente y el dispositivo que utilizas (PC, Mac, consolas de juegos como Xbox One, Nintendo Switch, etc.)

Así que los códecs son importantes. Es algo de lo que debes informarte para obtener el rendimiento y la experiencia auditiva que buscas