کالبدشکافی صدای بی‌سیم «بدون افت کیفیت»: بلوتوث واقعاً چگونه موسیقی شما را فشرده می‌کند؟

اتصال سیمی صدا مانند یک لوله آب قطور و بدون مانع است که داده‌ها را مستقیماً به گوش شما می‌رساند، در حالی که بلوتوث بیشتر شبیه به یک نی نوشیدنی باریک عمل می‌کند. تنها تفاوت مهم این دو در این است که اتصال بی‌سیم از نظر فیزیکی نمی‌تواند ۱۴۱۱ کیلوبیت بر ثانیه (kbps) داده‌ای را که برای پخش صدای استاندارد و فشرده‌نشده با کیفیت CD نیاز است، از خود عبور دهد.

اینجاست که پای «کدک» (Codec) به میان می‌آید؛ نرم‌افزاری که وظیفه دارد این حجم عظیم از داده را در مبدأ فشرده کرده و در مقصد رمزگشایی کند. برای عبور دادن جریان پرفشار داده‌ها از درون یک گلوگاه باریک، نرم‌افزار باید در کسری از ثانیه تصمیم بگیرد کدام بخش‌های موسیقی ضروری هستند و کدام بخش‌ها را می‌توان بدون جلب توجه شنونده دور ریخت.[2]

با وجود این محدودیت‌های فیزیکی، کمپانی‌های فناوری جعبه هدفون‌های خود را با برچسب‌های پر زرق و برق «Hi-Res Audio Wireless» و وعده صدای «بدون افت کیفیت» (Lossless) پر کرده‌اند. اما بررسی دقیق‌تر مشخصات فنی نشان می‌دهد که انتقال صدای کاملاً فشرده‌نشده روی بلوتوث استاندارد، هنوز یک رویای بازاریابی است تا یک واقعیت علمی بلامنازع.[3]

برای درک این موضوع، باید به نقطه شروع نگاه کنیم. کدک پایه و اجباری بلوتوث که SBC نام دارد، داده‌ها را تا حداکثر ۳۴۵ کیلوبیت بر ثانیه فشرده می‌کند. این کدک از مدل‌سازی سایکوآکوستیک (Psychoacoustic) استفاده می‌کند؛ به این معنا که فرکانس‌هایی را که گوش انسان به دلیل وجود صداهای بلندتر قادر به شنیدن آن‌ها نیست، به سادگی حذف می‌کند. اپل نیز از کدک AAC استفاده می‌کند که با سرعت حدود ۲۵۶ کیلوبیت بر ثانیه کار می‌کند و به همین دلیل، حتی هدفون‌های گران‌قیمت ایرپادز مکس نیز نمی‌توانند صدای بدون افت کیفیت اپل موزیک را به طور کامل و دست‌نخورده پخش کنند.[2]

در مقابل، شرکت سونی با معرفی کدک LDAC تلاش کرد تا این محدودیت را به عقب براند. این کدک که به عنوان راهکار نهایی برای علاقه‌مندان به صدای باکیفیت (Audiophiles) معرفی می‌شود، پهنای باند بلوتوث را به حداکثر حد ممکن می‌رساند و می‌تواند تا ۹۹۰ کیلوبیت بر ثانیه داده را منتقل کند.[1]

اما واقعیت LDAC کمی پیچیده‌تر از ادعاهای تبلیغاتی است. حتی در سرعت ۹۹۰ کیلوبیت بر ثانیه، این کدک همچنان از ۱۴۱۱ کیلوبیت بر ثانیه مورد نیاز برای کیفیت CD عقب‌تر است، چه رسد به فایل‌های رزولوشن بالای ۲۴-بیت/۹۶ کیلوهرتز که به پهنای باندی بیش از ۴۶۰۰ کیلوبیت بر ثانیه نیاز دارند. LDAC در واقع یک کدک فشرده‌ساز بسیار پیشرفته است که در محیط‌های شلوغ و پر از امواج رادیویی، برای جلوگیری از قطع شدن صدا، سرعت خود را به صورت خودکار به ۶۶۰ یا حتی ۳۳۰ کیلوبیت بر ثانیه کاهش می‌دهد.[1]

در سال ۲۰۲۱، شرکت کوالکام (Qualcomm) با معرفی aptX Lossless ادعا کرد که قطعه گمشده این پازل را پیدا کرده است. این فناوری که بخشی از پلتفرم Snapdragon Sound است، می‌تواند داده‌ها را با سرعت ۱.۲ مگابیت بر ثانیه (۱۲۰۰ کیلوبیت بر ثانیه) منتقل کند.

کوالکام ادعا می‌کند که «هنگام رمزگذاری و رمزگشایی صدا با aptX Lossless هیچ داده‌ای از دست نمی‌رود». این الگوریتم فایل ۱.۴ مگابیتی CD را به ۱.۲ مگابیت فشرده می‌کند، اما این کار را به روشی کاملاً ریاضی و دقیق انجام می‌دهد که به هدفون اجازه می‌دهد دقیقاً همان فایل اولیه را بازسازی کند.

با این حال، یک شرط بزرگ برای این بازسازی بی‌نقص وجود دارد: این اتفاق تنها در محیط‌های رادیویی کاملاً ایده‌آل و بدون تداخل رخ می‌دهد. اگر در یک خیابان شلوغ قدم بزنید که پر از سیگنال‌های وای‌فای و دستگاه‌های بلوتوثی دیگر است، aptX Lossless برای حفظ اتصال، سرعت خود را تا ۱۴۰ کیلوبیت بر ثانیه کاهش می‌دهد و در این حالت، صدا به شدت فشرده و همراه با افت کیفیت خواهد بود.

در حالی که سونی و کوالکام بر سر افزایش پهنای باند خام با یکدیگر رقابت می‌کنند، گروه ویژه بلوتوث (Bluetooth SIG) در استاندارد جدید LE Audio مسیر کاملاً متفاوتی را در پیش گرفته است: تمرکز بر بهره‌وری مطلق به جای فشار آوردن به محدودیت‌های فیزیکی.[2]

این استاندارد جدید از کدکی به نام LC3 (Low Complexity Communication Codec) استفاده می‌کند که توسط موسسه Fraunhofer IIS توسعه یافته است. به جای تلاش برای انتقال داده‌های بیشتر، LC3 الگوریتم‌های فشرده‌سازی را به قدری بهینه کرده است که می‌تواند در سرعت ۱۶۰ کیلوبیت بر ثانیه، کیفیتی بهتر از کدک قدیمی SBC در سرعت ۳۴۵ کیلوبیت بر ثانیه ارائه دهد.[2]

کدک LC3 که اکنون در دستگاه‌های مجهز به بلوتوث ۵.۲ و بالاتر به یک استاندارد اجباری تبدیل شده است، مصرف باتری را به شدت کاهش می‌دهد و پایداری اتصال را تضمین می‌کند. این فناوری نشان می‌دهد که آینده صدای بی‌سیم لزوماً به معنای انتقال داده‌های حجیم‌تر نیست، بلکه به معنای انتقال هوشمندانه‌تر آن‌هاست.

تا زمانی که فناوری‌های جایگزین مانند هدفون‌های مبتنی بر وای‌فای (Wi-Fi) یا پهنای باند فوق‌وسیع (UWB) به یک استاندارد فراگیر تبدیل نشوند، بلوتوث همچنان بازیِ مصالحه‌های هوشمندانه باقی خواهد ماند. برچسب «بدون افت کیفیت» روی جعبه یک هدفون بی‌سیم، بیشتر از آنکه تضمینی برای انتقال بی‌نقص داده‌ها باشد، گواهی بر این است که الگوریتم‌های نرم‌افزاری تا چه حد در فریب دادن مغز انسان و بازسازی توهم کمال، پیشرفت کرده‌اند.[3]