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Les différents codecs Bluetooth (ACC, SBC, AptX, LDAC)

Posté le 12/10/2023 Tutoriels & Guides, Guides 3853

Tag: Bluetooth, sans-fil

Comprendre le fonctionnement du Bluetooth et de ses différents codecs

LES DIFFÉRENTS CODECS BLUETOOTH (ACC, SBC, APTX, LDAC)

Tout d'abord, qu'est-ce que le Bluetooth ? C'est un protocole de transmission sans-fil qui permet à deux appareils, bien souvent, un émetteur et un récepteur, de se transmettre des données. Cette norme de télécommunication permet en effet un échange bidirectionnel de données sur des courtes distance. Le Bluetooth utilise des ondes radio sur la bande passante 2.4GHz. Apparu dans les années 90, Il est devenu la norme sur tous les appareils électroniques souhaitant permettre à leurs utilisateurs une interconnexion sans liaison filaire. Aujourd'hui très présent dans le monde de l'audio, on le retrouve aussi bien sur les appareils Hi-Fi haut de gamme que ceux plus abordables.

Sommaire

L'évolution du Bluetooth du 1.0 au 5.4

Mais alors concrètement, c'est quoi un codec ?

SBC
AAC
aptX
aptX Losless
LDAC
LHDC
LC3

Les avantages et les inconvenients du Bluetooth en audio

Récapitulatifs des spécifications de chaque codec Bluetooth

Anecdote historique

Selon la légende, le nom "Bluetooth" fait référence au surnom du roi viking danois Harald 1er dis Harald à la dent bleu se traduisant littéralement en anglais par Harald Bluetooth. Ce dernier est connu pour avoir unifié les tribus danoises au sein de leur royaume. Le nom aurait été proposé par un certain Jim Kardash de la société Intel en 1996. Cela fait sens quand l'on comprend la fonction première du Bluetooth qui est "d'unifier", de connecter deux appareils entre eux. Le logo est même inspiré des initiales d'Harald Blåtand en alphabet runique.

Avant d'aller plus loin, voici quelques définitions pour vous faciliter la compréhension de cet article :

Bitrate ou débit binaire : cela désigne le nombre de données traité par unité de temps. Dans l'audio on parle de Kbps (KiloBits/seconde) ou de Mbps (MegaBits/seconde) .
Latence : elle indique le temps de transfert de données sur un réseaux. En d'autres termes, c'est le temps nécessaire à un paquet de données pour passer de sa source à sa destination.
Compression : cela consiste à minimiser la taille des données tout en leur permettant de restituer les mêmes informations. Cependant résulte souvent de la compression une perte de données qui peut affecter la qualité du rendu notamment en audio.
Fréquence d'échantillonage : elle représente le nombre d'échantillons de données par unité de temps. En audio, l'unité de temps utilisé étant la seconde, elle s'exprime en Hertz.

L'évolution du Bluetooth du 1.0 au 5.4

Bluetooth 1.0 : la version 1.0 est apparue en 1998 et le premier téléphone portable à l'intégrer en 1999 est l'Ericsson T39. Cette technologie est aujourd'hui bien évidemment dépassée par les normes actuelles. Elle a subi quelques améliorations jusqu'à la version 1.2 mais présentait de nombreux désavantages tel que le manque d'anonymat par exemple.

Bluetooth 2.0 : révélée en 2004, cette version a permis d'améliorer la vitesse de transfert des données grâce à la technologie EDR. La version 2.1 a présenté des améliorations sur le système d'appairage des appareils notamment en matière de sécurité.

Bluetooth 3.0 : mise sur le marché en 2009, elle permit une vitesse de transfert de données jusqu'à 24Mbps mais en résultait une consommation d'énergie très importante de la part des appareils émetteurs.

Bluetooth 4.0 : arrivée en 2010 cette version a permis de réduire la consommation d'énergie importante générée par l'utilisation du Bluetooth. Elle a d'abord été commercialisée sous le nom de Smart et Ready. Une variante dite Bluetooth Low Energie (BLE) a démocratisé plus largement l'utilisation du Bluetooth sur le marché des appareils connectés. Cette version a évolué jusqu'en 2014 avec la version 4.2 qui a contribué à rendre possible la sortie de l'Internet des objets (IoT). Cette version a donc permis entre autres à un même appareil d'avoir plusieurs rôles.

Bluetooth 5.0 : petite révolution de la transmission sans fil, apparu en 2016, il a notamment ouvert la voie à la transmission de fichiers audio sans perte en quadruplant le débit des transmissions et en doublant la porté de diffusion. Cette version a également permis de faire évoluer le monde de la publicité destiné au retail. Les magasins et commerces peuvent envoyer de la publicité ciblée sur leur lieu de vente sur le téléphone des clients possédant leur application. La version 5.1 présente quelques améliorations par rapport à la version 5.0, mais c'est réellement la version 5.2 introduite en 2021, aussi appelée Bluetooth LE Audio, qui a permis des avancées majeures. La version 5.2 rend désormais possible la diffusion de plusieurs flux audio, une meilleure efficacité dans les environnements encombrés et une meilleure localisation des appareils ainsi que la synchronisation des flux audio et vidéo.

Bluetooth 5.3 : cette version LE Audio permet la prise en charge du codec LC3 et par conséquent le transfert audio simultané vers plusieurs appareils.

Bluetooth 5.4 : dernière mise à jour présentée par le Bluetooth Special Interest Group (SIG), elle offre un débit de données annoncé à 3Mbps avec une porté possible de 400 mètres en champs libre, tout en intégrant la technologie Bluetooth Low Energie Audio. Il faudra attendre que les fabricants de puces électroniques et les acteurs du marché proposent des appareils conformes et compatibles avec cette dernière norme.

Mais alors concrètement c'est quoi un codec ?

Le principe du codec est simple si l'on décompose son nom. En effet, "co" pour codage et "dec" pour décodage. C'est donc un système qui sert à encoder et décoder un flux de données numériques dans l'optique d'une transmission ou d'un stockage. Dans le monde du Bluetooth, il existe différents codecs audio dont notamment le SBC, le AAC, l'aptX, et le LDAC. Ces derniers permettent donc aux appareils émetteurs tels que bien souvent un smartphone, une tablette, un ordinateur ou un amplificateur et aux appareils récepteurs tels qu'un DAC, des enceintes ou encore un casque audio de communiquer entre eux.

Pour transmettre des données sans-fil via une communication Bluetooth les appareils devront donc être compatibles entre eux au niveau des codecs. Le seul codec obligatoire dans la norme Bluetooth étant le SBC, cela signifie que si votre appareil émetteur ou votre appareil récepteur ne peut pas prendre en charge les mêmes codecs, la connexion par défaut se fera en SBC. Mais alors comment s'y retrouver entre les différents codecs Bluetooth ?

SBC, le codec obligatoire de la norme Bluetooth

SBC signifie Low Complexity Subband Codec. Il est le seul à être obligatoire dans la norme Bluetooth. Son débit est variable de 127 à 320Kbps avec une latence d'environ 300ms selon les conditions et le nombre de canaux. Vous l'aurez compris, deux aspects qui ont poussé l'émergence de nouveaux codecs plus performants. En effet, le SBC est suffisant pour profiter de fichiers mp3 mais ne vous permettra pas de profiter pleinement de fichiers de qualité CD en 44.1kHz par exemple.

AAC, un codec particulier

AAC est un codec qui tire son nom de celui des fichiers audio. Cependant cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de compression lors de l'encodage d'un fichier PCM en AAC. Son bitrate maximum est de 250Kbps pour une latence de 150ms soit de moitié inférieur au SBC. Par ailleurs, il a été largement adopté par les constructeurs et est à ce jour le codec optionnel le plus utilisé sur le marché.

aptX, aptX HD, aptX LL, aptX Adaptive

Le codec aptX existe depuis les années 80 mais il s'est développé dans les années 2010 grâce au Bluetooth avant de se décliner en plusieurs évolutions. Propriété de Qualcomm, cette famille de codecs est des plus populaires aujourd'hui car il est gage d'un rendu audio qualitatif. En effet, son bitrate s'élève à 384Kbps pour un niveau de latence à 120ms. Cette performance restant encore trop peu pour certaines utilisations, il a été décliné sur plusieurs versions :

AptX LL : LL pour Low Latency. Ce codec a une latence 40ms ce qui lui permet d'être très efficace pour une utilisation avec installation gaming par exemple.
Aptx HD : son bitrate peut monter jusqu'à 576kbps. Il y aura donc moins de perte dans la compression qu'avec l'aptX classique mais sa latence s'élève à 200ms.
Aptx Adaptative : comme son nom l'indique il permet aux appareils de s'adapter avec un bitrate oscillant entre 279 et 420Kbps et une latence de 50 à 80ms. Cela permet une connexion stable en toute circonstances, le débit bas étant privilégié si vos appareils sont trop éloignés et le débit haut si la connexion est rapproché afin de privilégier le meilleur rendu sonore possible.

aptX Lossless, la qualité CD en connexion sans-fil

Dernier-né de la famille des codecs Qualcomm, il est destiné spécifiquement à une utilisation audiophile avec une bande passante à 1mbps soit suffisante pour garantir la transmission de fichier de qualité CD soit 1411Kpbs avec un niveau très faible de compression. Seulement aujourd'hui, très peu d'appareils sur le marché sont compatibles avec ce codec.

LDAC

Le LDAC est un codec développé par la marque japonaise Sony. Comme l'aptX Adaptive, il permet à vos appareils de privilégier la connexion ou la qualité du rendu sonore en fonction de leur environnement. Et ceci avec un avantage considérable, il est également configurable manuellement à partir de votre appareil source sur trois modes ; priorité de la qualité (max. 990Kbps), normal (max. 660Kbps) ou priorité à la connexion (max. 320Kbps). Ce codec est généralement disponible nativement sur les appareils Android et profite de la certification Hi-Res Wireless.

LHDC et LLAC (LHDC LL)

Le LHDC est un un codec audio haute définition à faible latence développé par Savitech . Il est basé sur le protocole A2DP et prends en charge les débits binaires de 400/560/900Kbps et un taux d'échantillonnage jusqu'à 24bits 96kHz. Il vient ainsi concurrencer l'aptX et le LDAC. Il détient par ailleurs la certification Hi-Res Wireless tout comme ce dernier.

Le LLAC aussi appelé LHDC LL est sa version faible latence avec une latence annoncée à 30ms par Savitech. Il prend en charge des bitrates de 400/600Kbps et un taux d'échantillonnage jusqu'à 24bits 48kHz.

LC3, le codec du futur ?

C'est la norme Bluetooth LE Audio qui a introduit ce nouveau codec. Le Bluetooth SIG souhaite en faire la nouvelle norme. Il remplacerait donc le SBC à l'avenir. Le LC3 permettrait d'offrir une meilleure qualité de rendu sonore.

Les avantages et les inconvénients du Bluetooth en audio

Les audiophiles ont longtemps renié les connexions Bluetooth avec pour cause le codec SBC. Même s'il bénéficie d'une mauvaise réputation, l'avènement des codecs haute définition en fait aujourd'hui un moyen de communication fiable, qualitatif et stable pour la transmission de fichier audio.

Avantages	Inconvénients
Peu énergivore	Latence trop élevée pour une utilisation couplée de l'image et du son
Standard des protocoles transmission sans fil	Porté limitée
Capacité à compresser des fichiers audio haute qualité	Tous les sons de l'appareils source sont partagés simultanéments

Récapitulatif des spécifications de chaque codec Bluetooth

Codecs	Bitrate max.	Latence	Profondeur de Bit	Taux d'échantillonnage max.	Compatibilité
SBC	320Kbps	300ms	16Bit	44.1 / 48kHz	Tous les appareils Bluetooth
AAC	264Kbps	150ms	16Bit / 24Bit	44.1kHz	La plupart des appareils Bluetooth
aptX	384Kbps	120ms	16Bit	48kHz	Tous les appareils android, et une bonne partie des appareils Hi-Fi
aptX LL	384Kbps	40ms	16Bit	44.1 / 48kHz	Quelque appareils
aptX HD	576Kbps	200ms	16Bit / 24Bit	48kHz	Quelque appareils
aptX Adaptative	279Kbps / 420Kbps	80ms	16Bit / 24Bit	48kHz	Quelque appareils
aptX Lossless	1.1Mbps/1.2Mbps	80ms	16Bit	44.1kHz	Peu d'appareils
LDAC	320Kbps / 660Kbps / 990Kbps	200ms	16Bit / 24Bit	96kHz	Peu d'appareils
LHDC	400Kbps / 560Kbps / 900Kbps	NC	16Bit / 24Bit	96kHz	Peu d'appareils
LHDC LL / LLAC	400Kbps / 600Kbp	30ms	16Bit / 24Bit	48kHz	Peu d'appareils
LC3	160Kbps / 392Kbps	10ms	16Bit / 24Bit / 32Bit	96kHz	À terme, la majorité des appareils Bluetooth