aptX – tanım

aptX ( apt, ses işleme teknolojisi anlamına gelir ), kablosuz ses uygulamalarına büyük önem veren.

Tarih ve Tanım

Orijinal sıkıştırma algoritması, 1980’lerde Dr. Stephen Smyth tarafından Queen’s Üniversitesi Belfast Elektronik, Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri Okulu’ndaki doktora araştırmasının bir parçası olarak geliştirilmiştir. Tasarımı, psikoakustik işitsel maskeleme teknikleri olmaksızın zaman alanı ADPCM prensiplerine dayanmaktadır .

Algoritma daha sonra aptX adı altında ticarileştirildi ve ilk olarak yarı iletken bir ürün olarak, APTX100ED parça adıyla özel olarak programlanmış bir DSP entegre devresi olarak ticari pazara sunuldu. Bu ürün başlangıçta, örneğin bir radyo programı sırasında otomatik oynatma için CD kalitesinde sesi bir bilgisayar sabit disk sürücüsünde depolama yöntemine ihtiyaç duyan yayın otomasyon ekipmanı üreticileri tarafından benimsendi ve böylece disk jokeyin görevini ortadan kaldırdı .

Şirket, yaklaşık 1988 yılında Solid State Logic tarafından satın alındı ​​ve 1989 yılında Carlton Communications plc.’nin bir parçası oldu. 1990’ların başlarında, APT’nin kodekleri, Avrupa’da yapılan dublajı kontrol etmek için Disney gibi şirketler tarafından ISDN hatları üzerinden ses aktarımı için kullanıldı.  23 Aralık 1999’da Carlton Communications, Solid State Logic’i 3i’ye sattı . Ardından 2005 yılında Solid State Logic, APT’yi bir yönetim devralımıyla sattı. 1 Mart 2005’te APT Licensing Ltd., Belfast’ta kuruldu (18 Aralık 2008’e kadar Audio Processing Technology Holdings Limited olarak adlandırıldı ).

Gerçek zamanlı ses verisi sıkıştırması için aptX algoritmalarının yelpazesi, özellikle kablosuz ses, oyun ve video için düşük gecikmeli kablosuz ses ve IP üzerinden ses uygulamaları olmak üzere, profesyonel ses , televizyon ve radyo yayıncılığı ve tüketici elektroniği için yazılım, bellenim ve programlanabilir donanım biçiminde fikri mülkiyetin kullanılabilir hale gelmesiyle genişledi . Ek olarak, aptX codec’i, kısa menzilli kablosuz kişisel alan ağı standardı olan Bluetooth’un Gelişmiş Ses Dağıtım Profili (A2DP) için Bluetooth SIG tarafından zorunlu kılınan kayıplı stereo/mono ses akışı için alt bant kodlama şeması olan SBC’ye bir alternatif olarak tanıtıldı . aptX , yüksek performanslı Bluetooth çevre birimlerinde desteklenmektedir.

Günümüzde, standart aptX ve Gelişmiş aptX (E-aptX), çok sayıda yayın ekipmanı üreticisinin hem ISDN hem de IP ses kodek donanımlarında kullanılmaktadır. 2007 yılında 8:1’e kadar sıkıştırma sunan aptX Live şeklinde aptX ailesine bir ekleme yapıldı;  ve Nisan 2009’da kayıplı ancak ölçeklenebilir, uyarlanabilir, “neredeyse kayıpsız” kalitede bir ses kodeği olan aptX HD duyuruldu.

Şirket 2009’da bölündü; yayın donanımı işi Audemat tarafından satın alındı ​​ve şu anda WorldCast Systems olan şirketin bir parçası oldu ve lisanslama işi APT Licensing oldu ve 2010’da CSR plc tarafından satın alındı. aptX, 2010’da CSR tarafından satın alınana kadar apt-X olarak adlandırılıyordu . CSR daha sonra Ağustos 2015’te Qualcomm tarafından satın alındı.

aptX ses kodeği, tüketici ve otomotiv kablosuz ses uygulamalarında, özellikle bir “kaynak” cihaz (akıllı telefon, tablet veya dizüstü bilgisayar gibi) ile bir “alıcı” aksesuar (örneğin bir Bluetooth stereo hoparlör, kulaklık veya kulaklık) arasında Bluetooth A2DP bağlantısı/eşleştirmesi üzerinden kayıplı stereo sesin gerçek zamanlı akışında kullanılır. Bluetooth standardının zorunlu kıldığı varsayılan alt bant kodlamasına ( SBC ) göre aptX ses kodlamasının ses avantajlarından yararlanmak için teknoloji hem vericiye hem de alıcıya entegre edilmelidir . CSR aptX logosunu taşıyan ürünler birbirleriyle birlikte çalışabilirlik açısından sertifikalandırılmıştır.

Gelişmiş aptX, profesyonel ses yayın uygulamaları için 4:1 sıkıştırma oranlarında kodlama sağlar ve AM, FM, DAB, HD Radyo ve 5.1 için uygundur. Gelişmiş aptX, 4 adede kadar stereo AES3 ses çiftini işleyebilir ve iletim için 1 AES3 akışına sıkıştırabilir. Gelişmiş aptX, 16, 20 veya 24 bit bit derinliklerini destekler. 48 kHz’de örneklenen ses için E-aptX’in bit hızı 384 kbit/s (çift kanal), 768 kbit/s (dört kanal), 1024 kbit/s (5.1 kanal) ve 1280 kbit/s’dir (5.1 kanal artı stereo). En düşük bit hızı, 16 kHz’de örneklenen mono ses için 60(?) kbit/s olup, geniş bantlı telefon kodeklerinin (genellikle 16 kHz örnekleme hızında çalışır) hemen altında yaklaşık 7,5 kHz frekans tepkisi sunar.

aptX Live , özellikle canlı performans (program yapımı ve özel etkinlikler olarak da bilinir) gibi bant genişliğinin kısıtlı olduğu senaryolarda dijital kablosuz mikrofon kanal yoğunluğunu en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmış, düşük karmaşıklıkta bir ses kodeğidir. Bu tür ortamlarda, radyo tabanlı cihazların (kablosuz mikrofonlar, kulak içi monitörler, geri bildirim sistemleri) spektrum verimliliği, operasyonel açıdan en önemli hususlardan biri haline gelmektedir. aptX Live, akustik bütünlüğü (yaklaşık 120 dB dinamik aralık) korurken ve 48 kHz örnekleme hızlarında yaklaşık 1,8 ms gecikme sağlarken, 24 bit çözünürlüklü dijital ses akışlarının 8:1’e kadar sıkıştırılmasını sunar. Ayrıca, aptX Live, bit hata oranının (BER) aşırı yüksek olduğu durumlarda bağlantıya yardımcı olan teknikler de içerir.

aptX LL veya aptX Düşük Gecikme, stereo sesin Bluetooth A2DP ses profili standardı kullanılarak kısa menzilli radyo üzerinden dinleyiciye/dinleyicilere iletilmesi durumunda rahat ses-video senkronizasyonu gerektiren video ve oyun uygulamaları için tasarlanmıştır . Bu teknoloji, Bluetooth üzerinden 32 ms’lik uçtan uca gecikme sunar. Buna karşılık, standart Bluetooth stereo gecikmesi, sistem uygulamasına ve tamponlamaya bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Uçtan uca gecikmeyi 40 ms’den daha az olan standart SBC kodlama/kod çözme kullanan çözümler mevcuttur. Yayın televizyonunda ses-video senkronizasyonu için önerilen gecikme +40 ms ve -60 ms (sırasıyla videodan önce/sonra ses) arasındadır. ^[ 35 ] Bununla birlikte, AptX Düşük Gecikme özel bir kablosuz anten gerektirdiğinden, akıllı telefonlarda fazla benimsenme görmedi ve Qualcomm tarafından aptX Adaptive lehine kullanımdan kaldırıldı. ^{[ 36 ] [ 37 ]} Başlıca rakibi LLAC’dir .

aptX HD veya aptX Yüksek Çözünürlük, 576 kbit/s bit hızına sahiptir. 48 kHz’e kadar örnekleme hızlarını ve 24 bit’e kadar örnekleme çözünürlüklerini destekler. Adının aksine, kodek hala kayıplı olarak kabul edilir; ancak, ortalama veya tepe sıkıştırılmış veri hızlarının sınırlı bir seviyede sınırlandırılması gereken uygulamalar için “hibrit” bir kodlama şemasına izin verir. Bu, bant genişliği kısıtlamaları nedeniyle tamamen kayıpsız kodlamanın mümkün olmadığı ses bölümleri için “neredeyse kayıpsız” kodlamanın dinamik olarak uygulanmasını içerir. “Neredeyse kayıpsız” kodlama, 20 kHz’e kadar ses frekanslarını ve en az 120 dB’lik bir dinamik aralığı koruyarak yüksek çözünürlüklü bir ses kalitesini korur. Başlıca rakipleri Sony tarafından geliştirilen LDAC kodeği ve LHDC’dir .

AptX HD’nin ölçeklenebilir bir diğer parametresi de kodlama gecikmesidir. Bu, sıkıştırma seviyeleri ve hesaplama karmaşıklığı gibi diğer parametrelerle dinamik olarak değiştirilebilir. AptX HD codec’inin gecikmesi, diğer yapılandırılabilir parametrelerin ayarlarına bağlı olarak, 48 kHz örneklenmiş ses için 1 ms’ye kadar düşürülebilir. Kodlama gecikmesi 5 ms veya daha az gibi küçük bir değerle sınırlandırıldığında, aptX HD diğer kayıpsız codec’lere karşı özellikle iyi performans gösterir ve bu da onu gecikmeye duyarlı etkileşimli ses uygulamaları için özellikle uygun hale getirir.

Birçok kayıpsız kodek, MP3 ve AAC gibi bilinen kayıplı kodeklere kıyasla düşük hesaplama yükü avantajına sahiptir . Bu, özellikle düşük güç tüketimli mobil cihazlarda çalışan derinlemesine gömülü ses uygulamaları için önemlidir. aptX HD, sıkıştırma seviyeleri ve kodlama gecikmesi gibi diğer operasyonel kısıtlamalara uyarken, her kısa ses segmenti için en basit kodlama fonksiyonlarını dinamik olarak seçerek düşük hesaplama yükünü destekler. Diğer ölçeklenebilir parametrelerin ayarlarına bağlı olarak, aptX HD, sinyal işleme uzantılarına sahip modern bir RISC işlemcide yalnızca 10 MIPS kullanarak 48 kHz 16 bit stereo ses akışını kodlayabilir . Aynı platformda karşılık gelen kod çözücü yalnızca 6 MIPS’i temsil eder.

Kullanıcı meta verileri ve özel senkronizasyon verileri, yapılandırılabilir hızlarda sıkıştırılmış formata dahil edilebilir. İkincisi , hizmet kalitesinin (QoS) hızla değişebildiği iletişim bağlantıları üzerinden veri bozulması veya kaybı durumunda hızlı kod çözücü yeniden senkronizasyonuna olanak tanır . Parametre ayarlarına bağlı olarak, kod çözücü yeniden senkronizasyonu 1-2 ms içinde gerçekleşebilir.

aptX Voice, aptX Adaptive’in yeni bir özelliğidir ve Bluetooth aksesuarlarını kullanarak sesli arama yapanlar için ses kalitesini önemli ölçüde iyileştirmek üzere tasarlanmıştır. Bunu, Bluetooth Eller Serbest Profili içinde 32 kHz sesli arama kalitesi sağlayarak yapar.

2021 yılında Qualcomm, Bluetooth üzerinden CD kalitesinde, 16 bit, 44,1 kHz kayıpsız ses sunmayı amaçlayan aptX Adaptive codec’inin yeni bir özelliği olarak tanımlanan aptX Lossless’ı duyurdu. aptX Lossless, uygun RF ortamlarında yaklaşık 1,2 Mbit/s’ye kadar ölçeklendirmek için Qualcomm Bluetooth Yüksek Hızlı Bağlantı teknolojisini kullanır.

Örnek CD kalitesinde 16 bit 44 kHz (22 kHz’e kadar sinyal bant genişliği) akışı, iki katmanlı 64 kademeli QMF ( dörtlü ayna filtresi ) ile dört adet 11 kHz’lik (her biri 5,5 kHz’e kadar sinyal bant genişliği) 16 bit alt banda bölünür. İlk 64 kademeli QMF iki banda (0–11 kHz ve 11–22 kHz bantları) ayrılır ve ardından her biri dört banda ayrılan başka bir 64 kademeli QMF’ye beslenir: 0–5,5 kHz, 5,5–11 kHz, 11–16,5 kHz ve 16,5–22 kHz. Genellikle daha yüksek bantlarda daha düşük bantlara kıyasla daha düşük varyans bulunması beklenir, bu nedenle bitleri en uygun şekilde tahsis etmek için ADPCM kullanılır.

Her bant, 1. bant için 8 bit (0–5,5 kHz spektrumu), 2. bant için 4 bit (5,5–11 kHz), 3. ve 4. bantlar için ise her biri 2 bit (11–16,5 kHz ve 16,5–22 kHz) olmak üzere bit tahsisi kullanılarak ADPCM ile kodlanmıştır. Gelecekte, her alt bandın varyans analizine dayalı olarak uyarlanabilir bit yeniden tahsisi ile bir değişiklik yapılması düşünülmektedir; örneğin 9, 2, 3, 2 vb.

Sonuç olarak, mono kanal için 16 bit @ 44,1 kHz = 705,6 kbit/s giriş, (4 × 16) 64 bit @ 11,025 kHz = 705,6 kbit/s’ye ve ardından (8 + 4 + 2 + 2) 16 bit @ 11,025 kHz = 176,4 kbit/s’ye dönüştürülür.

İsteğe bağlı olarak (küçük bir gecikme ekler) dinamik aralığı azaltmak ve böylece sessiz bölümler sırasında bitleri daha etkili bir şekilde tahsis etmek için kısa vadeli bir RMSE analizörü kullanılır (yani kayıplı format).

Stereo sinyal için, standart bir PCM 1.4 Mbit/s akışı, 352 kbit/s aptX akışına dönüştürülür.

Ayrıntılar EP0398973B1 patentinde bulunabilir. Ana gerekçe, sinyal varyasyonunun daha yüksek frekanslarda azaltılmasıdır; bu da onu ADPCM gibi kodeklerle kodlamaya uygun hale getirir.