안드로이드가 블루투스 오디오와 그 미묘한 균형에 도전하는 이유

[아름이]

안드로이드가 블루투스 오디오와 그 미묘한 균형에 도전하는 이유

Android는 Bluetooth를 통해 오디오 데이터를 전송할 때 심각한 대기 시간 문제를 일으 킵니다. Google은 전문가의 전문 지식을 바탕으로 Google 운영 체제의 이러한 차이를 이해하기 위해 프로토콜 작동을 분석했습니다.

우리의 Bugdroid는 Huawei Freebuds 3와 Sony WH-1000xM3를 사용합니다

애플 프로 AirPods은 공식화 시간에 상당한 관심을 끌었다. 이 진정한 무선 헤드폰이 훌륭한 상업적 성공을 거둘 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 다시 연결하면 사용자가 케이블로 연결하지 않고도 스마트 폰에서 음악을 듣고 싶어한다는 것을 알 수 있습니다. 경쟁에서 Sony WF-1000xM3  또는 Huawei Freebuds 3 도 언급 할 수 있지만 분명히 다양한 모델이 있습니다. 이 모든 제품들은 우리가 블루투스 오디오 작동에 관심을 갖도록 강요했습니다. 이 주제에서 Android 시스템은 모델 학생이 아니라는 것을 알 수 있습니다.

우리는 약간의 빛을 발산 하기 위해 다양한 브랜드에 판매하는 Bluetooth 오디오 솔루션을 전문으로하는 4 년 된 프랑스 회사 인 Tempow의 CTO 인 Thomas Girardier 에게 귀중한 설명을 요청했습니다  . 우리의 대담 자와 함께, 우리는이 영역에서 안드로이드의 단점을 강조하는보다 복잡한 기술적 세부 사항으로 뛰어 들기 전에이 영역에서 알아야 할 중요한 정보를 논의했습니다.

이 기사를 통해 우리는 오늘 Tempow의 몇 가지 활동에 중점을 둘 것입니다 . 왜냐하면이 회사가 무엇보다도 오늘날 우리에게 관심있는 주제를 더 잘 이해하기 위해 무엇을하는지 이해하기 때문입니다.

블루투스 오디오 해부
Bluetooth 오디오의 작동 방식을 이해하려면 데이터 전송과 관련된 네 가지 중요한 요소 인 안테나, 컨트롤러, 호스트 및 응용 프로그램 부분 을 알아야  합니다. 아래 다이어그램에서, 우리는 좋은 개요를 얻기 위해 각자의 역할을 요약했습니다.

Android 스마트 폰 또는 Bluetooth 장치 (헤드폰, 헤드셋, 스피커 등)에서 안테나는 순전히 하드웨어 구성 요소이며 컨트롤러는 하드웨어와 소프트웨어 모두에 의존합니다. 의 구현  호스트  및 애플리케이션 계층은 완전히 소프트웨어입니다.

따라서 Tempow 팀은 Android 스마트 폰 에서 호스트  및 응용 프로그램 부분을 수정하여  더 많은 기능을 제공 할 수있었습니다. 예를 들어, Motorola Moto X4는 동시에 4 개의 스피커에 멀티 룸에 연결할 수 있기 때문 입니다. TCL Plex도 마찬가지 입니다. 이 두 스마트 폰은 젊은 프랑스 회사와 제조업체의 파트너십을 누리고 있습니다.

Android에서는 호스트  라이브러리  와 애플리케이션 파트가 이미 존재하므로 변경하십시오. 헤드폰, 헤드폰 또는 Bluetooth 스피커에 대한 동일한 이야기는 아닙니다. 실제로 이러한 장치에서는 모든 것이 내부의 통합 칩으로 관리됩니다. 그러나 칩 공급자는 호스트 와 응용 프로그램 부분을 거의 다루지 않습니다 .

이러한 제품에서 Tempow는 자체 구현을 통해 노하우를 이러한 수준으로 제공합니다. 이를 통해 프랑스 전문가는 Bluetooth 헤드셋 제조업체가 " 내장 하드웨어에 의존하지 않고 "더 많은 기능을 제공 할 수있게 됐다고 Thomas Girardier는 말합니다.

템포 vs 퀄컴
흥미로운 사실 ​​: 칩 디자이너 Qualcomm은 호스트 및 애플리케이션 부분 에서 자체 소프트웨어 솔루션을 개발합니다  . 이 과정에서 샌디에고의 거인은 Tempow의 경쟁자로 간주 될 수 있습니다. 두 회사는 결코 협력하지 않습니다.

반면에, 우리는 많은 [다른] 칩 제조업체와 협력하여 파트너십을 개발 한 다음 칩에 사전 통합하여 제품 제조업체가 Tempow를 사용하려는 경우 쉽게 사용할 수있게합니다. " 우리의 기술과 호환 어떤 칩은 , "우리의 대담을 말한다.

Qualcomm의 기술은 SoC Snapdragon에 의존합니다. 토마스 지라 디 에르는 그의 본당을 방어합니다.

내가 보스이고 Qualcomm의 칩에 의존하면서 제품을 개발하고 있다고 가정 해 봅시다. 내일 칩을 교체해야하는 경우 (예 : 시장 개발에 따라) 칩 위에 통합 된 모든 것을 다시 실행해야합니다. 다른 칩에서 동일한 소프트웨어를 사용할 수 있기 때문에 Tempow에서는 그렇지 않습니다.
사운드는 어떻게 진정한 무선 헤드폰으로 보내 집니까?
이제 진정한 무선 헤드폰을보다 구체적으로 살펴 보겠습니다. 대략적으로 말하면 스마트 폰에서 소리를받는 방법에는 세 가지가 있습니다. 무선 토폴로지 또는 아키텍처에 대해 이야기 할 수 있습니다.

가장 일반적인 첫 번째는 전달 이라고  합니다. 이 경우 스마트 폰은 오디오 채널을 헤드폰 중 하나에 왼쪽  과  오른쪽 으로 전송 한 다음 두 번째 채널  로 전달합니다.

두 번째 아키텍처를 스니핑 이라고  합니다. 여기서 스마트 폰은 항상 왼쪽 및 오른쪽 채널을 단일 리스너에게 보냅니다. 그러나 동시에 두 번째 헤드셋이 전달되어 첫 번째 헤드셋이 동일한 데이터를 검색합니다. 이 기술은 Apple에서 널리 사용되며,이 기술은 다수의 경쟁 업체가이 토폴로지를 악용하지 못하도록하는 여러 특허의 혜택을받습니다.

마지막 아키텍처는 왼쪽 채널 을 왼쪽  리스너로, 오른쪽 채널을  오른쪽 으로 보내는  것입니다. 이것은 배터리 소모량이 적기 때문에 Tempow가 추진하고자하는 솔루션입니다 . 실제로, 각 헤드셋은 적은 데이터를 수신하기 때문에 에너지가 덜 필요합니다.

문제는이 솔루션을 제공하려면 Tempow가 스마트 폰과 헤드폰 모두에서 기술을 밀어야한다는 것입니다. 또한 여러 회사에서 이러한 종류의 아키텍처를 작업하고 있습니다.

균형을위한 4 가지 기준
우리는 현재 잘 발달되어 있지만 아직 끝나지 않았습니다. 이제 Bluetooth 오디오 솔루션을 평가할 때 고려해야 할 기준을 살펴 보겠습니다. Thomas Girardier는 다음과 같이 네 가지가 있다고 설명합니다.

동기화, 진정한 무선 헤드폰에만 유효합니다. 헤드폰에는이 문제가 없습니다.
배터리 소비;
오디오 품질과 관련된 안정성;
대기 시간.
동일한 쌍의 이어폰 간의 동기화와 관련하여 모든 것은 제조업체의 소프트웨어 통합에 달려 있습니다. 배터리 소비는 위에서 사용한 하드웨어와 무선 토폴로지에 따라 크게 달라집니다.

안정성과 오디오 품질을 함께 고려한다면 소프트웨어 코덱 때문입니다. 코덱에서 압축률 (aptX HD, LDAC, HWA ...)을 거의 사용하지 않고 재생 중에 높은 충실도를 제공할수록 더 많은 대역폭을 사용합니다. 따라서 포화 위험이 높아 신호의 안정성에 문제가 있습니다. 오디오 품질은 데이터를 디지털에서 아날로그로 변환하는 내장 DAC와 같은 하드웨어 코덱에 따라 달라집니다.

제조업체는 올바른 타협점을 찾아야합니다

마지막으로 Android 스마트 폰이 참여하자마자 신호 대기 시간은 Google 모바일 OS의 동작에 전적으로 영향을받습니다. 그러나 더 나아 가기 전에 Thomas Girardier가 제시 한 중요한 균형 개념에 대해 생각해 봅시다. 후자는 소프트웨어 코덱을 통해 오디오 품질을 높이는 것이 에너지 소비에 영향을 미친다는 사실을 강조합니다. 더 많은 데이터가 전송되고 더 많은 배터리가 소비됩니다.

" 제조업은 오디오 품질, 안정성과 블루투스 장치의 독립성 사이의 적절한 타협을 찾아야한다 "Tempow의 대표는 말한다. 그렇기 때문에 많은 진정한 무선 리스너 가 필수 SBC 외에도 " 이러한 기준과 가장 균형이 맞는 " AAC 코덱에 만족 합니다. 여기 에서 헤드폰 또는 헤드폰 제조업체 는 대상 고객, 기기 판매 가격, 리소스에 따라 가장 관련성이 높은 구성을 선택할 수 있습니다. 처분 등

그러나 Android가 참여하자마자 지연 시간에 대해 같은 것을 말할 수는 없습니다.

안드로이드 및 블루투스 대기 시간
Android에서는 Bluetooth 오디오 대기 시간이 특히 중요합니다. 이것은 여러 수준에서 버퍼가 개입 하거나 프랑스어로 버퍼링이 발생하기 때문입니다. 실제로 게임 응용 프로그램이나 음악에서 전송 한 데이터를 읽으려면 먼저 수신해야하며 버퍼 사용 위치  입니다.

모바일 애플리케이션 에는 이미 개발자에 따라 길이 가 다른  버퍼 가 있지만, 가장 중요한 것은 Android 에서 오디오 서버에 " 100 ~ 150 밀리 초  " 의 엄청난 지속 시간 버퍼링이 있다는 것입니다  . 최적화 부족. 알아두면 좋은 점 : 오디오 서버는 스마트 폰의 오디오 기능에 대한 응용 프로그램 액세스를 관리하는 소프트웨어입니다. 정보는 반드시 그를 통해 전달됩니다.

100ms 이상의 지연 시간 기반은 이미 많이 있지만 ... 호스트  와 컨트롤러가 지터 ( 영어의 지터)  를 유발하여 소금 알갱이를 추가하기 때문에 전부는 아닙니다  . 이 용어를 이해하려면 스마트 폰이 오디오 데이터를 14.5ms의 작은 패킷으로 헤드셋에 보냅니다.

완벽한 세상에서, 헤드폰이나 헤드폰은 바로 전에받은 것을 읽 자마자 패키지를받을 수 있어야합니다. 오디오 패킷이 평균적으로 공중에서 통과하는 3ms를 고려하지 않고, 각 패킷의 수신 사이의 시간은 14.5ms를 초과해서는 안됩니다 ... 예, 완벽한 세계에서.

아아, 그것은 호스트  와 컨트롤러 에서 지터가 오는 곳  입니다. 지터는 전송 된 각 오디오 패킷 사이의 간격 변화이며이 지연은 Android에서 60ms에 도달 할 수 있습니다. 다시 말해, 14.5ms의 오디오를 재생 한 후 Bluetooth 헤드셋은 진공 상태가 45.5ms (60-14.5 = 45.5)가 될 수 있습니다. 당신은 여전히 ​​따라합니까? 계속할 수 있습니다.

헤드폰 및 이어폰의 이러한 "구멍"오디오 제조업체를 피하기 위해 귀중한 패키지를 조용히 기다릴 수 있도록 Android 스마트 폰에 연결하자마자 자발적으로 장치에 버퍼 를 추가  하십시오. 프로그램 된 핸디캡의 일종입니다. " 60ms 동안 오디오를 수신하지 않을 경우 60ms 이상 버퍼링해야합니다 ."

이 추가 버퍼링은 60 ~ 100 ms 사이에서 다릅니다. Thomas Girardier는 우리에게 계산기를 꺼낼 시간을주지 않으면 서 전체적으로 안드로이드에서이 누적 대기 시간이 180 ~ 250ms, 경우에 따라 300ms까지 변한다고 말합니다 . " 따라서 Android에서 대기 시간이 짧은 것은 매우 복잡합니다 ." 이에 비해 Apple의 AirPod는 평균 대기 시간이 120ms입니다.

어떤 결과가 있습니까?
YouTube 또는 Netflix와 같은 스트리밍 비디오 서비스에서 약간의 비디오 스트림 조정으로이 지연 시간을 숨길 수 있습니다. 블루투스 헤드셋 버퍼  와 마찬가지로  , 이것은 사용자의 귀와 눈에 끔찍한 대기 시간을 숨기기 위해 자발적으로 적용되는 제약입니다.

이 솔루션은 비디오 게임에는 적용되지 않습니다. 블루투스 헤드폰 으로 Fortnite 또는 Call of Duty Mobile 에서 게임을 해보세요 : 방아쇠를 누르면 무기의 총소리 가 잘 들립니다. 이것은 특히 혼란스럽고 경험을 망칩니다. 이것이 바로 스마트 폰 게임이 3.5mm 잭을 제거하지 못하는 이유이기도합니다. 케이블을 사용하면 오디오 대기 시간이 최소화됩니다.

노력해야하는 것은 구글입니다

수년 동안 " Google은 잭 케이블을 통해 대기 시간을 개선하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 그러나 전체적으로 최신 버전의 OS에서는 Android 7 또는 8부터 Bluetooth에 대한 개선이 전혀  없었습니다. "laments Thomas Girardier.

다시 말하지만, Bluetooth 헤드셋 제조업체는 일반적으로 오디오 대기 시간이 거의 없습니다 . 그는 몇 가지 타협을 통해 제품의 품질과 자율성을 제어하지만 " 지연 시간은 노력해야 합니다."

한편 Tempow는 오디오 서버의 동작을 최적화하여 대기 시간을 줄이면서 호스트 의 지터를 줄이면서 작은 오디오 패킷 전송을 다른 작업과 비교하여 우선 순위를 지정함으로써 호스트 의 지터를 줄입니다.  주의해야합니다. Thomas Girardier는 "  모든 개선을 통해 잠재적으로 80ms까지 줄어든다는 사실에 자부심을 느낍니다 ."

아름다운 약속. 있음을 유의하십시오 안드로이드 SVOD 플랫폼을위한 퍼즐도있다 . 이것은 우리가 당신을 발견하도록 초대하는 또 다른 흥미로운 주제입니다.