Công nghệ Bluetooth có lẽ không còn xa lại gì đối với chúng ta. Hiện nay nó được sử dụng rất nhiều trong thiết bị di động như smartphone hoặc tai nghe. Bluetooth trong tai nghe rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng âm thanh. Vì vậy, bài viết sẽ giúp bạn hiểu hơn về ứng dụng của công nghệ Bluetooth trong tai nghe.

Bluetooth là gì?

Bluetooth là công nghệ truyền dữ liệu không dây trong phạm vi ngắn được ứng dụng trong các thiết bị điện tử sử dụng sóng vô tuyến UHT.

Thông thường, phạm vi hoạt động nằm trong khoảng 10m. Trong khi đó Bluetooth 5.0 có thể truyền tín hiệu trong bán kính lên đến 40m. Công nghệ này thường được sử dụng trong các thiết bị như smartphones, máy tính cá nhân, tivi, loa và tai nghe.

SIG (Special Interest Group) là tổ chức giám sát việc phát triển các tiêu chuẩn Bluetooth và cấp giấy phép cho nhà sản xuất sử dụng công nghệ này trong các sản phẩm của họ.

Các phiên bản Bluetooth mới nhất hiện nay

Những năm gần đây nhà phát triển đã ra mắt lần lượt các phiên bản Bluetooth 5.0, 5.1 và 5.2.

Bluetooth 5.0

BLE (Bluetooth Low Energy)

Tính năng này đã có trên Bluetooth 4.0 cho các thiết bị theo dõi. Nhưng với Bluetooth 5.0, bạn có thể sử dụng nó trên tai nghe. Low Energy tức là tiêu thụ ít năng lượng hơn không những ở máy phát mà còn ở cả máy thu.

Phạm vi hoạt động rộng hơn

Theo lý thuyết, tầm hoạt động của phiên bản Bluetooth 5.0 gấp 4 lần phiên bản trước của nó. Điều này có nghĩa là nó có thể truyền tín hiệu trong bán kính lên đến 240m.

Tốc độ truyền cao hơn

Tốc độ truyền dữ liệu được tăng gấp độ, từ 1Mbps thành 2Mbps. Đây là sự nâng cấp rất có ích cho các tính năng như Dual Audio và High-res Audio.

Âm thanh kép

Giờ đây bạn có thể kết nối hai thiết bị và sử dụng chúng cùng một lúc.

Bluetooth 5.1

Theo dõi vị trí chính xác

Phiên bản 5.1 yêu cầu nhiều hơn ăng-ten đặt xung quanh thiết bị phát. Bằng cách kiểm tra cường độ tín hiệu Bluetooth trong mỗi ăng-ten (thông qua góc tới và góc đi), nó có thể xác định vị trí của máy thu một cách chính xác hơn.

Tính năng này rất hữu ích khi theo dõi các thiết bị bị mất.

Bộ nhớ đệm GATT

GATT caching (Generic Attribute) giúp tăng tốc độ ghép nối giữa hai thiết bị Bluetooth với điều kiện chúng đã từng kết nối với nhau.

Lý do là bởi chúng đã “hiểu” và nắm được thông tin của nhau nên những thủ tục nhận dạng được bỏ qua. Cũng vì thế mà tiết kiệm được một phần năng lượng.

Quảng cáo kết nối (Connection advertising)

Có hai tính năng mới đó là: lập chỉ mục kênh quảng cáo ngẫu nhiên và chuyển giao đồng bộ hóa quảng cáo định kỳ. Nghe có vẻ khá khó hiểu phải không?

Bluetooth 5.2

LE Audio (LC3 Bluetooth codec)

Đây là thế hệ mới của âm thanh ít năng lượng (low-energy audio) và được nâng cấp trên các chức năng hiện có. LC3 không những có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn mà còn tiêu hao ít năng lượng hơn các thế hệ trước.

Nguyên nhân là do khả năng nén và giải nén dữ liệu được cải thiện đáng kể ở cả phía phát và thu. Bộ mã hóa và giải mã (codec) Bluetooth mới này sẽ thay thế cho SBC như một tiêu chuẩn mới.

Giao thức thuộc tính (Attribute protocol) được cải tiến

Trước đây, nhiều ứng dụng trên thiết bị phát giao tiếp với một thiết bị thu một cách tuần tự .Tức là chỉ một ứng dụng được kết nối với máy thu, các ứng dụng còn lại sẽ bị khóa (block). Tuy nhiên với phiên bản 5.2, các ứng dụng có thể giao tiếp với thiết bị một cách song song.

Các kênh đẳng thời (Isochronous channels)

Tính năng cho phép bạn kết nối tai nghe với nhiều thiết bị phát cùng một lúc và có thể chuyển đổi một cách nhanh chóng.

Một ví dụ đơn giản là khi đang nghe nhạc qua Tivi và có ai đó gọi điện cho bạn, tai nghe sẽ tự động chuyển qua điện thoại mà người dùng không cần phải thao tác gì, rất tiện lợi.

Hơn thế nữa, tính năng này khá hữu ích đối với những người khiếm thính. Nó cho phép chia sẻ âm thanh từ Tivi, từ đó bạn có thể tùy chỉnh âm lượng một cách độc lập mà không ảnh hưởng đến người khác.

Nếu luồng âm thanh hỗ trợ, bạn thậm chí còn có khả năng chọn người bình luận với các ngôn ngữ khác nhau.

Tính năng này cũng hỗ trợ phát âm thanh đến nhiều tai nghe khác nhau. Thậm chí bạn cũng có thể gửi các luồng âm thanh khác nhau đến tai nghe bên trái hoặc phải.

Tính năng đầu tiên có nghĩa là cách mà Bluetooth luôn chuyển giữa các kênh (ngẫu nhiên). Do Bluetooth hoạt động ở tần số 2.4GHz, mỗi thiết bị không dây sử dụng nhiều kênh để tránh nhiễu. Tức là nếu kênh này bị nhiễu thì có thể chuyển qua kênh khác “sạch” hơn.

Trước đây, việc luân chuyển được diễn ra theo một thứ tự nhất định. Với Bluetooth 5.1, các kênh được chọn một cách ngẫu nhiên. Từ đó làm tăng tính ổn định kết nối hơn.

Tín năng thứ hai cung cấp cho tất cả các thiết bị Bluetooth trong nhà khả năng chia sẻ lịch quảng cáo. Điều này giúp ghép nối nhanh hơn, kể cả khi kết nối với một thiết bị mới (chưa từng kết nối).

Các phiên bản Bluetooth cũ hơn

Bluetooth 1.0 – 1.2 (1999)

Bluetooth được phát minh ra để thay thế cho cổng máy tính RS-232. Đây là cổng giao tiếp phổ biến của máy tính với các thiết bị ngoại vi như modem và máy in thời bấy giờ. Một vài năm sau Bluetooth 1.2 ra đời và có thể tích hợp vào một số thiết bị như tai nghe, điện thoại, laptop, camera,…

Tính năng nổi bật

Bluetooth 1.0a và 1.0b cho phép truyền dữ liệu với tốc độ tối đa khoảng 732.2 kb/s trong phạm vi xấp xỉ 10m. Phiên bản 1.2 được cải tiến hơn so với Bluetooth 1.0 ở mặt tốc độ khi có thể truyền dữ liệu ở tốc độ 1 Mbps. Ngoài ra còn một vài điểm nổi bật:

• Phát hiện và ghép nối với các thiết bị khác nhanh hơn.
• Cải tiến AHF –  Adaptive Frequency Hopping (nhảy tần số thích ứng) để giảm nhiễu.
• Cải thiện chất lượng giọng nói.

Nhược điểm

Mặc dù có nhiều cải tiến, Bluetooth 1.2 vẫn không đáp ứng đủ băng thông để truyền các tệp tin audio chất lượng cao. Và vì thế tại thời điểm đó Bluetooth được dùng để gọi hơn là để nghe nhạc.

Bluetooth 2.0 – 2.1 (2005)

Sự xuất hiện của phiên bản 2.0 đánh dấu một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của Bluetooth. Lý do là bởi nhu cầu về các thiết bị hỗ trợ Bluetooth ngày càng tăng. Và trong số các thiết bị này phải kể đến tai nghe Bluetooth âm thanh nổi (stereo) đầu tiên.

Tính năng nổi bật

Cải tiến đáng kể nhất của phiên bản 2.0 là nâng cao tốc độ truyền dữ liệu với tốc độ có thể đạt tới 3Mbps. Ngoài ra còn một vài điểm nổi bật:

• Tăng phạm vi kết nối lên 30m.
• Tiêu tốn ít năng lượng, kéo dài thời gian sử dụng cho các thiết bị.
• Cải tiến hệ thống kết nối.

Nhược điểm

Chất lượng âm thanh đem lại vẫn ở mức trung bình. Lý do là bởi hầu hết các thiết bị ngày đó đều sử dụng SBC codec. Đây là bộ codec được biết đến với khả năng nén tệp tin kém không những cho ra âm thanh chất lượng không tốt mà còn làm trễ âm.

Bluetooth 3.0 (2009)

Bluetooth 3.0 + HS (High Speed) đi kèm với khả năng kết nối Wi-Fi cho phép truyền dữ liệu với tốc độ nhanh hơn. Điều này không những cho phép truyền dữ liệu âm thanh tốt hơn mà còn có thể truyền các tệp tin giữ liệu lớn như video.

Tính năng nổi bật

Một trong những sự thay đổi lớn nhất của Bluetooth 3.0 đó là nó có khả năng sử dụng kết nối Wi-Fi để truyền dữ liệu ở tốc độ 24Mbps. Ngoài ra còn một vài điểm nổi bật:

• Cho phép truyền các tệp tin kích cỡ lớn.
• Duy trì sự ổn định kết nối tốt hơn.
• Truyền các tệp tin dung lượng thấp nhanh hơn nhờ vào Unicast Connectionless Data.

Nhược điểm

Nhược điểm của Bluetooth 3.0 đó là tiêu hao nhiều năng lượng. Thời lượng sử dụng của các thiết bị di động cũng vì thế mà bị ảnh hưởng.

Bluetooth 4.0 – 4.2 (2010)

Bluetooth 4 hay thường được biết đến với cái tên Bluetooth Low Energy (BLE) hay Bluetooth Smart. Bluetooth Smart cho phép các thiết bị nhỏ hơn như máy trợ thính, tai nghe duy trì kết nối lâu và tiêu hao ít năng lượng hơn.

Ngoài ra Bluetooth Smart Ready còn cho phép các thiết như laptop, tablet hay smartphone đóng vai trò như những trung tâm kết nối (hubs) có thể gửi và nhận dữ liệu từ các thiết bị thông minh khác.

Tính năng nổi bật

Phiên bản 4.0 cải thiện rất nhiều về vấn đề năng lượng tiêu hao. Sự ra đời của bộ code aptX cũng giúp nâng cao chất lượng truyền dữ liệu âm thanh. Ngoài ra còn một số đặc điểm nổi bật:

• Tăng phạm vị kết nối lên 60m.
• Các tín hiệu Bluetooth và 4G/LTE ít bị nhiễu hơn khi gặp nhau.
• Cải thiện tốc độ ghép nối và ghép nối lại.
• Tăng kích thước gói tin và loại dữ liệu để phục vụ cho các thiết bị IoT.

Nhược điểm

Smart Ready có thể dễ dàng kết nối với các thiết bị sử dụng phiên bản Bluetooth cũ hơn. Tuy nhiên tốt nhất vẫn là ghép nối với các thiết bị Smart Ready khác để sử dụng được tính năng tiết kiệm năng lượng.

So sánh Bluetooth 4 vs Bluetooth 5

Tai nghe Bluetooth âm thanh nổi đầu tiên được ra mắt vào năng 2004. Nhưng chúng không phải là lựa chọn khả thi khi so với tai nghe có dây cho đến năm 2010. Đây cũng là thời điểm Bluetooth 4 được giới thiệu tới công chúng.

Mặc khác Bluetooth 5 tới tận năm 2016 mới được ra mắt. Đây là thời điểm mà hầu như tai nghe nào cũng được trang bị Bluetooth 4.0.

Chính vì điều này đã khiến nhiều người dùng băn khoăn liệu có cần thiết nâng cấp lên Bluetooth 5 hay không. Dưới đây là bảng so sánh giữa Bluetooth 4 và Bluetooth 5.

Yếu tố	Bluetooth 4	Bluetooth 5
Tốc độ	~1Mbps	~2Mbps
Phạm vi	~10m (trong phòng)	~40m (trong phòng)
Tương thích	Tốt với hầu hết điện thoại	Tốt với hầu hết điện thoại nhưng tốt nhất vẫn là điện thoại đời mới
Năng lượng tiêu hao	Trung bình – Cao	Thấp
Độ tin cậy	Thấp	Cao

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của Bluetooth

Ngoài những tính năng chính thì có một vài yếu tố ảnh hưởng tới hiệu năng của Bluetooth.

Bluetooth profile

Cấu hình Bluetooth (Bluetooth profile) là một tập hợp các thông số kỹ thuật hoặc các nguyên tắc xác định cách mà một thiết bị có thể sử dụng. Ngày nay, tai nghe không dây có thể đảm nhiệm nhiều vai trò cũng như nhiệm vụ khác nhau.

Một trong số đó có thể nói đến là thực hiện và nhận cuộc gọi, điều khiển âm nhạc. Những nhiệm vụ này yêu cầu một cấu hình Bluetooth cụ thể mới có thực hiện được. Dưới đây là một vài Bluetooth profile:

HFP (Hands-Free Profile): cho phép tai nghe thực hiện cuộc gọi và truy cập các tính năng của điện thoại như cuộc gọi chờ, quay số bằng giọng nói, quay số lại,…

HSP (Headset Profile): cho phép người dùng thực hiện và nhận cuộc gọi, chờ và điều chỉnh âm lượng giọng nói thông qua tai nghe.

A2DP (Advanced Audio Distribution Profile): cho phép người dùng truyền âm thanh từ các thiết bị khác nhau (điện thoại tới tai nghe, microphone tới máy tính,…).

AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile): cho phép người dùng sử dụng tai nghe của họ như một thiết bị điều khiển từ xa. Bạn có thể tạm dừng, chơi, dừng hoặc bỏ qua các bài nhạc.

PBAB (Phone Book Access Profile): cho phép tai nghe truy cập danh bạ điện thoại người dùng.

Bluetooth class

Bluetooth classes ám chỉ tới năng lượng đầu ra và phạm vi kết nối của một thiết bị Bluetooth. Năng lượng đầu ra càng cao thì phạm vi hoạt động càng xa. Những thiết bị Bluetooth class 1 và 2 thường là laptop và máy tính. Các thiết bị di động khác nhỏ hơn thì thuộc class 3.

• Class 1: 100 mW (20 dBm), 100 metres (300 ft)
• Class 2: 2.5 mW (4 dBm), 10 metres (33 ft)
• Class 3: 1 mW (0 dBm), 1 metre (3 ft)

Bluetooth codec

Bluetooth codec có chức năng nén và giải nén dữ liệu âm thanh thành một định dạng nào đó và truyền nó ở một tốc độ bit cụ thể.

Công nghệ Bluetooth được sử dụng như thế nào trong tai nghe?

Với sự ra đời của điện thoại thông minh được tích hợp Bluetooth cùng với những ứng dụng nghe nhạc trực tuyến nhứ Spotify, tai nghe Bluetooth ngày càng trở nên phổ biến.

Trong quá khứ, dây cáp là cách duy nhất để tai nghe kết nối đến máy phát nhạc. Ngày nay, tai nghe Bluetooth mang đến cho người dùng những trải nghiệm vô cùng thoải mái.

Với tai nghe không dây, bạn có thể nghe nhạc ở mọi nơi xung quanh phòng mà không phải bỏ điện thoại vào túi. Cũng không còn phải ngồi gỡ dây cáp bị rối nữa. Đây là một vài lý do khiến tai nghe Bluetooth đang làm mưa làm gió trên thị trường hiện nay.

Sau khi lần đầu tiên thiết lập kết nối Bluetooth thành công, tai nghe Bluetooth sẽ tự động kết nối với máy phát khi bật nguồn. Từ đó bỏ qua những thủ tục rườm rà khi kết nối, giảm thiểu những công việc không cần thiết.

Tuy vậy, Bluetooth cần năng lượng để hoạt động. Bạn cần nạp đầy PIN sau mỗi lần sạc cho tai nghe. Mặc dù hiện nay thời lượng sử dụng của tai nghe không dây khá tốt và đang không ngừng được cải thiện.

Thời gian để sạc đầy một chiếc tai nghe trung bình rơi vào khoảng 2h. Tuy nhiên một số tai nghe còn được trang bị công nghệ sạc nhanh. Chỉ cần sạc vài phút là có thể dùng được mấy tiếng đồng hồ.

Chất lượng âm thanh khi được truyền qua Bluetooth

Chất lượng âm thanh khi được truyền qua Bluetooth chủ yếu dựa vào Bluetooth codec (Bộ mã hóa và giải mã tín hiệu) của tai nghe. Và cả tai nghe lẫn thiết bị phát phải đều hỗ trợ Bluetooth codec giống nhau.

SBC

Đây là bộ codec đầu tiên và phổ biến nhất, còn được gọi là sub-band codec. Bộ Bluetooth codec này bắt buộc phải có trong các tai nghe và loa có hỗ trợ Bluetooth (cùng với A2DP).

SBC cung cấp chất lượng âm thanh ở mức khá khi tốc độ bit trung bình và yêu cầu xử lý thấp. Tốc độ có thể đạt tới 345kbps và tốc độ lấy mẫu tối đa là 48Hz.

aptX (Audio Processing Technology)

Bộ codec này được Qualcom, một tập đoàn công nghệ nổi tiếng toàn thế giới chế tạo và sản xuất. Họ chế tạo ra classic aptX codec, aptX Low Latency (aptX LL) làm giảm thời gian trễ của âm thanh khi xem video, aptX HD có tốc độ bít cao và tốt nhất. Cuối cùng là aptX Adaptive đáp ứng được nhu cầu hiện tại của người dùng.

LDAC

Đây là bộ codec được tạo ra bởi Sony với tốc độ bit không cố định. Hiện tại hỗ trợ tất cả các thiết bị Android (sau Oreo).

LDAC có 3 chế độ, chế độ đầu tiên với tốc độ bít khoảng 330kbps, thứ hai khoảng 660kbps và cuối cùng là 990kbps. Codec tự động đổi chế độ dựa trên chất lượng kết nối.

AAC (Advanced Audio Coding)

Đây là tiêu chuẩn quốc tế mã hóa âm thanh để nén tín hiệu số (thay thế cho MP3).

Nó hỗ trợ nhiều thiết bị, bao gồm cả nền tảng iOS, Blackberry và Android. AAC cũng là chuẩn mặc định trên Youtube. Bộ codec này mang đến chất lượng âm thanh cao ở tốc độ bit thấp hơn MP3.

Sự tiến bộ của công nghệ Bluetooth trong tai nghe

Tai nghe Bluetooth đầu tiên trên thế giới là gì?

Không một ai thực sự biết tai nghe đầu tiên được tích hợp công nghệ Bluetooth, chỉ biết là nó được ra mắt vào năm 2004. Từ những năm 2010 trở lại đây, tai nghe không dây đang là xu thế của giới trẻ hiện đại.

Những hạn chế của Bluetooth trước đây là gì?

Hạn chế lớn nhất của Bluetooth chính là chất lượng âm thanh và độ trễ của tín hiệu. Mặc dù nó đang ngày được cải thiện.

Khi sử dụng Bluetooth để truyền âm thanh trong không khí thì phải mã hóa tín hiệu tương tự (analog) thành tín hiệu số. Ở phí nhận (tai nghe), bộ giải mã tín hiệu (DAC) chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tương tự.

Quá trình chuyển đổi này có thể làm mất dự liệu. Đồng nghĩa với chất lượng âm thanh bị giảm đi. Ngay cả những chiếc tai nghe cao cấp nhất hiện nay thì cũng không thể tránh khỏi điều này, chỉ là chất lượng bị giảm đi ít hơn mà thôi.

Những bộ codec hiện nay sẽ cho bạn chất lượng âm thanh gần như là tuyệt đối.

Tương lai của công nghệ Bluetooth trong tai nghe

Trong tương lai rất có thể chúng ta sẽ có những chiếc tai nghe Bluetooth mang lại chất lượng âm thanh không khác gì đĩa CD. Thêm vào đó là thời lượng sử dụng sẽ được tăng lên nhờ vào khả năng tiết kiệm năng lượng của các tính năng bổ sung như ANC,…

Các bộ Codec sẽ không làm mất dữ liệu. Đây cũng là mơ ước của các audiophile.