Bluetooth là công nghệ truyền dữ liệu không dây. Trong khi đó Bluetooth Codec có trách nhiệm đảm bảo chất lượng âm thanh truyền đến tai người nghe.

Kể từ khi Apple quyết định bỏ jack cắm 3.5mm trên các thiết bị di động từ iPhone 7 trở đi, truyền âm thanh không dây lại càng trở nên phổ biến. Tai nghe Bluetooth nhận và giải mã tín hiệu âm thanh thông qua Bluetooth Codec.

Bluetooth hoạt động như thế nào khi truyền âm thanh?

Do tất cả dữ liệu được truyền trong không gian, hiệu năng sẽ bị phụ thuộc rất nhiều vào môi trường truyền. Khi hai thiết bị Bluetooth ghép nối với nhau, chất lượng truyền tải được quyết định bởi thiết bị nhận. Khi kết nối được thiết lập, âm thanh sẽ được truyền thông qua Bluetooth codec.

Nếu có chướng ngại vật làm ảnh hưởng đến kết nối (thiết bị Bluetooth khác hoặc 2 thiết bị quá cách xa nhau) thì chip Bluetooth sẽ tự động giảm chất lượng codec để bảo toàn kết nối.

Nhờ vào những thế hệ Bluetooth mới nhất hiện nay đã giúp các quá trình kết nối tốt hơn ngay cả trong môi trường có nhiều vật cản. Tuy nhiên, nếu có nhiều thiết bị Bluetooth kết nối tới một thiết bị khác thì nhiễu là điều không thể tránh khỏi.

Các thuật ngữ sử dụng trong Bluetooth Codec

Khi nhìn vào thông số kỹ thuật của một bộ mã hóa và giải mã tín hiệu âm thanh (audio codec), bạn sẽ thấy rất nhiều thuật ngữ khó hiểu.

Sample Rate

Sample Rate hay còn được gọi là tần số lấy mẫu. Tín hiệu âm thanh tương tự trông giống như các chuỗi sóng. Để số hóa chuỗi tín hiệu này, bạn cần lấy mẫu chúng.

Khi đã đủ mẫu, bạn có thể tái tạo những chuỗi sóng giống với chuỗi ban đầu. Trong thực tế, tốc độ lấy mẫu tối thiểu thường là 44.100Hz, tức là mỗi giây âm thanh đó được lấy mẫu 44.100.

Bạn cũng có thể tìm thấy những bản ghi (âm thanh) có tốc độ lấy mẫu trong khoảng 48 đến 382kHz. Tuy nhiên những bản ghi này thường có kích cỡ rất lớn.

Bit Depth

Bit Depth được dịch sang tiếng việt là độ sâu bit. Chức năng chính của nó là để lưu lại dưới dạng số, mỗi mẫu được biểu diễn bằng một lượng bit dữ liệu nhất định, gọi là Bit Depth.

Các bản nhạc hiện nay thường có Bit Depth là 16 bits, 24 bits…Bit Depth càng lớn âm thanh càng sắc nét, trung thực nên nó còn được gọi là Resolution (độ nét).

Hầu hết các bộ mã hóa và giải mã âm thanh có Bit Depth là 16 bit. Chúng cho ra chất lượng âm thanh ngang với đĩa CD.

Bitrate

Bitrate hay tốc độ bit cho biết lưu lượng tín hiệu được truyền từ máy phát đến máy thu trong 1 giây. 128 và 320kbps (kilobits mỗi giây) là những con số chúng ta thường bắt gặp. Trong đó 320kbps là tốc độ bit cao nhất của MP3.

Tốc độ bit càng thấp thì chất lượng âm thanh càng kém. Để tính bitrate, bạn cần nhân tốc độ lấy mẫu (sample rate), độ sâu bit (bit depth) và số lượng kênh (channels).

Psychoacoustics

Đây là một thuật ngữ ám chỉ cách mà con người cảm nhận âm thanh. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng có những loại âm thanh trong bản ghi (bài hát) mà con người không thể nghe thấy được.

Ví dụ nếu một âm thấp nằm giữa hai âm cao hơn thì bạn sẽ không nghe thấy âm thấp. Nó được loại bỏ để tiết kiệm bộ nhớ. Đây cũng là nguyên nhân ra đời của các bộ audio codecs.

Compression

Có 3 phương pháp nén tín hiệu âm thanh dùng để tiết kiệm bộ nhớ trên thiết bị của chúng ta.

• Uncompressed: tất cả dữ liệu được bảo toàn và được liên kết với các bộ codecs WAV và AIFF.
• Compressed Lossless: tất cả dữ liệu được bảo toàn. Kích thước tệp tin nhỏ hơn và được liên kết với các bộ codecs như FLAC và ALAC.
• Compressed Lossy: dữ liệu dư thừa bị loại bỏ. Kích thước tệp tin được nén tới mức nhỏ nhất và được liên kết với các bộ codecs như MP3, AAC, WMA.

Encoder/Decoder

Bộ mã hóa và giải mã liên quan đến giải pháp phần mềm. Tín hiệu trước khi được truyền đi tới thiết bị khác cần phải mã hóa. Ở thiết bị thu sẽ thực hiện giải mã những tín hiệu này.

Mỗi codec đều có bộ mã hóa và giải mã riêng. Ví dụ chỉ aptX decoder mới biết cách giải mã tín hiệu từ aptX encoder.

Các bộ Bluetooth Codec phổ biến hiện nay

Bluetooth Codec chịu trách nhiệm trong việc “cắt nhỏ” những tệp tin âm thanh và ghép chúng lại với nhau khi đến thiết bị nhận.

Càng nhiều dữ liệu cần chuyển đổi thì càng tốn năng lượng. Với các thiết bị kích thước nhỏ như tai nghe nhét tai, các bộ Bluetooth Codecs sẽ cố gắng nén tín hiệu một cách tối ưu nhất, bảo toàn độ trung thực và truyền với tốc độ bit thấp.

Tốc độ bit thấp không có nghĩa là chất lượng âm kém vì nó còn liên quan đến khả năng nén nữa. Lấy ví dụ trên bộ codec AAC có tốc độ bit thấp hơn SBC nhưng vẫn được coi là truyền âm thanh có chất lượng tốt hơn.

Thông số kỹ thuật các bộ Bluetooth Codec hiện nay.

Bluetooth Codec	Hỗ trợ âm thanh HD	Max Bitrate (kbps)	Max Bit Depth (bit)	Max Sample Rate (kHz)
SBC	Không	345	16	48
AAC	Không	250	16	48
aptX	Không	354	16	48
aptX HD	Có	576	24	48
aptX LL	Không	N/A	N/A	N/A
aptX Adaptive	Có	420	24	48
Sony LDAC	Có	990	24	96
LHDC	Có	900	24	96
LLAC	Có	600	24	48
SSC	Có	512	24	96
LE-Audio-LC3	Có	345	N/A	N/A

SBC (Sub-Band Codec)

Đặc điểm

• Tiêu hao ít năng lượng.
• Hỗ trợ các tệp tin audio 48kHz/16-bit.
• Hỗ trợ tốc độ bit lên đến 345kbps (thực tế là 256kbps).
• Khả năng tương thích cao.

Đây là bộ Bluetooth Codec phổ biến, linh hoạt khi xử lý tín hiệu âm thanh. Nó có thể truyền dữ liệu với tốc độ bit lên đến 345kpbs, cao hơn cả MP3.

Tuy nhiên khi trong điều kiện xấu, kết nối không ổn định thì tốc độ bit của SBC có thể rớt xuống 128kpbs. Bộ codec này cũng hỗ trợ tốc độ lấy mẫu tối đa là 48kHz.

Khi xem video có thể gây ra tình trạng trễ âm thanh. Tuy nhiên SBC không phải là bộ codec duy nhất gây ra hiện tượng này. Một vài nhà sản xuất cũng bổ sung thêm những con chip bên trong tai nghe để giảm thiểu tối đa độ trễ.

Bộ codec này được tích hợp vào bên trong A2DP (Advanced Audio Distribution Profile). Hay nói một cách khác tất cả các thiết bị hỗ trợ Bluetooth đều có SBC. Đây cũng là bộ codec miễn phí duy nhất (những bộ khác phải trả phí khi sử dụng).

AAC (Advanced Audio Coding)

Đặc điểm

• Thuật toán nén tốt hơn so với SBC.
• Hỗ trợ các tệp tin audio 44.1kHz/24-bit.
• Hỗ trợ tốc độ bit lên đến 320kbps.
• Hỗ trợ Android 8+.
• Tương thích tốt với các thiết bị iOS.
• Tiêu hao nhiều năng lượng hơn.

Bộ codec này có khả năng nén tốt hơn nhưng vẫn bảo toàn dữ liệu tốt hơn tệp tin định dạng MP3. Tuy nhiên, khi được sử dụng trong Bluetooth để truyền dữ liệu, quá trình mã hóa và giải mã tín hiệu tiêu hao nhiều năng lượng hơn.

Thông số kỹ thuật của bộ codec này cho thấy nó khá giống với SBC. Có thể coi nó là một phiên bản nâng cấp của SBC khi chất lượng đầu ra tốt hơn.

Tuy vậy AAC cần được triển khai đúng cách. Apple có thể coi là hãng triển khai nó tốt nhất trên tai nghe Apple Airpods Pro. Bộ codec được tận dụng tối đa hiệu năng đi kèm với phần mềm mã hóa tốt nhất.

AAC cũng có những phương án triển khai khác như SLS (Scalable To Lossless), tức là truyền âm thanh lossless (gốc, không bị mất mát) không dây. Và SLS cũng đã được chuẩn hóa với Bluetooth.

aptX

Đặc điểm

• Thuật toán nén tốt hơn SBC.
• Hỗ trợ các tệp tin audio 48kHz/16-bit.
• Hỗ trợ tốc độ bit lên đến 384kbps.
• Hỗ trợ Android 4.4+.
• Không tương thích với iOS.

aptX vượt trội hơn rất nhiều so với SBC khi nói đến chất lượng âm cũng như độ trễ. Nó được phát triển và hướng đến việc cho ra âm thanh giống đĩa CD.

Về độ phổ biến thì aptX hầu như được lắp đặt trên các thiết bị Android nói riêng và nhiều thiết bị Bluetooth nói chung.

Tất cả những bộ codec âm thanh có tên bắt đầu bằng aptX đều được sản xuất bởi Qualcomm, một tập đoàn nổi tiếng trên toàn thế giới về sản xuất vi xử lý.

aptX đã được cấp bằng sáng chế vào năm 1988, rất lâu trước khi có Bluetooth. Bộ codec này thường được sử dụng cho các thiết bị âm thanh chuyên nghiệp.

aptX HD

Đặc điểm

• Hiệu năng mã hóa được cải thiện.
• Hỗ trợ các tệp tin audio 48kHz/24-bit.
• Hỗ trợ tốc độ bit lên đến 576kbps.
• Hỗ trợ Android 8+.
• Không tương thích với iOS.

Bộ codec này có khả năng mã hóa tín hiệu tốt hơn, tốc độ bit lên đến 576kbps so với aptX thông thường. Tốc độ lấy mẫu tối đa 48kHz và 24 bit depth. Từ những thông số kỹ thuật vượt trội này thì aptX HD cung cấp âm thanh tự nhiên, chân thực hơn.

aptX HD vẫn làm mất dữ liệu trong quá trình xử lý tín hiệu, tuy nhiên nó luôn được giữ ở mức tối thiểu.

Không nhiều thiết bị hiện nay hỗ trợ bộ codec này. Bạn có thể thấy nó trên các smartphone của LG, Huawei, Sony, HTC, OnePlus và Google và trong một số tai nghe đến từ Audio-Technica, Bowers & Wilkins, Beyerdynamic và Nura.

aptX LL (Low Latency)

Đặc điểm

• Độ trễ thấp (~32ms)
• Hỗ trợ các tệp tin audio 44.1kHz/16-bit.
• Hỗ trợ tốc độ bit lên đến 352kbps.
• Không hỗ trợ smartphone.

Đúng như cái tên, bộ codec này là giải pháp tuyệt vời nếu bạn thường gặp tình trạng trễ âm thanh khi xem video hoặc chơi game. Do độ trễ của aptX LL chỉ khoảng 32ms, người dùng gần như không thể cảm thấy giật lag.

Nếu chỉ nghe nhạc, aptX LL không cần thiết đối với bạn. Và cũng do là phiên bản mới của aptX nên không nhiều thiết bị hỗ trợ. Thêm vào đó nó chỉ hoạt động trên Windows 10.

aptX Adaptive

Đặc điểm

• Độ trễ thấp (~80ms).
• Tốc độ bit tự động thay đổi trong khoảng 279kbps tới 420kbps,
• Hỗ trợ các tệp tin audio 96kHz/24-bit.

Được xem là bộ codec âm thanh của tương lai, aptX Adaptive là sự kết hợp của tất cả những bộ codec aptX kể trên. Đó cũng là lý do vì sao nó có thể truyền chất lượng tín hiệu HD mà vẫn giữ được độ trễ tối thiểu.

Thuật toán nén dữ liệu cũng được cải tiến. Do đó có thể đạt chất lượng âm thanh ở tốc độ bit 420kbps ngang ngửa với 576kbps của aptX HD.

Bạn sẽ phải mua một cặp tai nghe hỗ trợ aptX Adaptive nếu muốn tận dụng nó tối đa.

Sony LDAC

Đặc điểm

• Hỗ trợ các tệp tin audio 96kHz/24-bit.
• Hỗ trợ tốc độ bit lên đến 990kbps.
• Hỗ trợ Android 8+.
• Không nhiều tai nghe hỗ trợ.

Một giải pháp xử lý tín hiệu Bluetooth được sở hữu bởi tập đoàn công nghệ nổi tiếng. LDAC cho ra âm thanh gần giống với đĩa CD và tốc độ bit lên đến 990kbps.

Tốc độ lấy mẫu tối đa là 96kHz và 24 bit depth. Mỗi chế độ có một tốc độ bit khác nhau: ưu tiên kết nối (330kbps), thông thường (660kbps), ưu tiên chất lượng (990kbps).

LDAC được trang bị trên tất cả điện thoại Android chạy OS 8 trở lên. Tuy nhiên không nhiều tai nghe hỗ trợ bộ codec này. Một trong những tai nghe hỗ trợ LDAC là Sony WH-1000XM3.

LHDC và LLAC (Low Latency and High Definition Audio Codec)

Hai bộ codec này được sở hữu bản quyền bởi hiệp hội HWA (Hi-res Wireless Audio) và Savitech. Họ tạo ra chúng để cạnh tranh với aptX và LDAC. Thông số kỹ thuật của LHDC khá ân tượng, cho phép truyền dữ liệu với tốc độ 900kbps.

Còn LLAC chỉ có tốc độ bit tối đa khoảng 600kbps, nhưng vẫn được đánh giá là tốt bởi độ trễ chỉ khoảng 30ms.

Bạn cũng cần chú ý rằng chỉ những chiếc điện thoại của Huawei mới hỗ trợ hai bộ codec này.

Samsung Scalable Codec

Samsung là tập đoàn sản xuất thiết bị điện tử nổi tiếng. Tuy nhiên hãng mới chỉ bước chân vào nghiên cứu và sản xuất Bluetooth codec được một thời gian.

Sản phẩm của họ khá giống với aptX Adaptive. Nó có tốc độ bit biến động từ 88 tới 512 kbps. Tốc độ này dựa trên phân tích nhiễu của môi trường truyền.

Do bộ codec này còn khá mới mẻ nên chỉ Galaxy S20 và tai nghe không dây đích thực Galaxy Buds+ hỗ trợ.

Bluetooth LE Audio LC3

Vào đầu năm 2020, chúng ta đã đón nhận sự xuất hiện của Bluetooth Low Energy Audio codec. Với bộ codec này, âm thanh được truyền đi với chất lượng cao mà lại tiêu hao ít hơn năng lượng.

LC3 luôn mang đến một trải nghiệm tuyệt vời cho người thưởng thức âm nhạc. Khi cách quá xa máy phát, âm thanh suy giảm sẽ mượt mà hơn.

LC3 cũng hỗ trợ phát sóng đa luồng. Có nghĩa là bạn có thể truyền một luồng tín hiệu đến tai nghe và một luồng khác tới thiết bị khác. Tất nhiên khi này tốc độ bit sẽ bị giảm.

LE Audio hiện nay cũng hỗ trợ cho người trợ thính, khi âm thanh được truyền trực tiếp vào tai họ.

Bộ Bluetooth Codec nào là tốt nhất?

Đây là một trong những chủ đề được bàn luận sôi nổi nhất trong cộng đồng âm thanh. Nếu xét về thông số kỹ thuật, mỗi codec đều có điểm mạnh và điểm yếu khác nhau.

Trong trải nghiệm thực tế thì gần như không có sự khác biệt nào quá lớn giữa chúng.

SBC, AAC và aptX được xếp vào cùng một bậc khi chúng được sử dụng khá phổ biến. Trong đó có aptX nổi bật hơn khi có độ trễ rất thấp. Nhưng AAC lại hoạt động rất tốt trên các thiết bị của Apple. Còn SBC lại có những con chip giúp duy trì kết nối ổn định.

Nếu bạn muốn có chất lượng âm thanh và trải nghiệm tốt hơn thì hãy tìm đến những bộ codec như aptX Adaptive, LDAC và LC3. Ngoài khả năng tạo ra âm thanh chất lượng cao, chúng còn được trang bị nhiều tính năng cũng như hiệu năng vượt trội.

Bạn cũng cần biết rằng codec không thể thay đổi driver, thiết kế (đóng hoặc mở) của tai nghe.

Tóm lại:

Nếu là người dùng Android, bạn nên chọn thiết bị sử dụng bộ codec của Qualcomm (aptX…). Bạn sẽ có được trải nghiệm âm thanh tuyệt vời và độ trễ cực thấp khi xem video.

Nếu là người dung iOS thì AAC là lựa chọn tốt nhất. Apple đã sử dụng bộ codec này vào thiết bị của họ trong một thời gian dài và biết cách tận dụng tối đa hiệu năng của nó.

Những yếu tố nào ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh Bluetooth?

Như chúng ta đã biết, chất lượng kết nối ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ bit. Ngoài ra, Bluetooth còn bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố:

Khoảng cách với máy phát quá xa: Bluetooth 5.0 hoạt động trong phạm 10m. Khi bạn cách xa máy phát quá 10m, chất lượng bị giảm xuống một cách từ từ. Vì thế hãy cố gắng giữ khoảng cách trong bán kính 10m so với máy phát.

Chướng ngại vật giữa hai thiết bị: Bluetooth hoạt động ở tần số 2.4Ghz và sẽ không gặp vấn đề gì nếu chỉ truyền dữ liệu trong một căn phòng nhỏ. Tuy nhiên tần số này gặp khó khăn khi đi qua các vật thể rắn.

Nó có thể vượt qua một bức tường gạch khá dễ dàng. Nhưng đến bức tường thứ hai thì gần như không thể.

Nhiễu điện từ: Về cơ bản Bluetooth là bức xạ điện từ. Vì thế các thiết bị khác tạo ra cùng một tần số có thể gây nhiễu. Những thiết bị đó có thể là điện thoại, Wifi,…