ฟังเพลงไร้สายผ่าน Bluetooth เกิดอะไรขึ้นบ้าง Codec มีอะไรบ้าง | 1 Sec Series by อาจารย์ศุภเดช

1sec Series วันนี้เราจะมาเล่าเรื่องง่าย ๆ แต่เบื้องหลังนั้นแสนซับซ้อน นั่นก็คือ Bluetooth Audio ก่อนหน้านี้ การฟังเพลงต้องใช้สายสัญญาณ เช่น หูฟังและลำโพง ต้องต่อสายหมด จนกระทั่งเทคโนโลยี Bluetooth เข้ามา ทำให้การเชื่อมต่อไร้สายแบบจุดต่อจุดระยะใกล้เกิดขึ้นได้

ประวัติการพัฒนา Bluetooth

• Bluetooth กำเนิดในปี 1998 ปัจจุบันก็นับได้ 26 ปี
• หูฟัง Bluetooth ตัวแรกถูกโชว์ในปี 1999 ในงาน COMDEX และได้รับรางวัล “Best of Show Technology Award”
• หูฟัง Bluetooth สำหรับฟังเพลงแบบที่ฟังได้สองหูพร้อมกัน เปิดตัวในปี 2004

Bluetooth ส่งเสียงเพลงไร้สายได้อย่างไร? เครื่องส่ง (เช่น Smartphone) และตัวรับ (หูฟังหรือลำโพง) ต้องรองรับมาตรฐานเดียวกัน เช่นเดียวกับ wifi ถ้าตัวส่งรองรับ wifi 6 แต่ตัวรับรองรับแค่ wifi 5 การเชื่อมต่อจะอิงตามมาตรฐานที่ต่ำกว่า

การพัฒนาเวอร์ชัน Bluetooth

• Bluetooth 1.0 และ 1.0B: ใช้งานจริงไม่ได้
• Bluetooth 1.1: ปี 2001
• Bluetooth 1.2: ปี 2003 ความเร็ว 721 kbps (Basic Data Rate)
• Bluetooth 2.0 + EDR: ปี 2005 ความเร็วสูงสุด 3 Mbps
• Bluetooth 2.1 + EDR: ปี 2007 เริ่มใช้ secure simple pairing (SSP)
• Bluetooth 3.0 + HS: ปี 2009 ความเร็วสูงสุด 24 Mbps ใช้ 802.11 ส่งข้อมูลความเร็วสูงควบคู่กับ Bluetooth
• Bluetooth 4.0: ปี 2010 ประกอบด้วย Classic Bluetooth, Bluetooth high speed และ Bluetooth Low Energy (BLE)
• Bluetooth 4.1: ปี 2013 พัฒนาเรื่องการใช้ร่วมกับคลื่นความถี่ 2.4 GHz
• Bluetooth 4.2: ปี 2014 รองรับการเชื่อมต่ออย่างปลอดภัยโดยใช้พลังงานต่ำ
• Bluetooth 5: ปี 2016 ความเร็ว 2 Mbps ในโหมด BLE ครอบคลุมระยะมากกว่าเดิม 4 เท่า แต่ลดความเร็วลง
• Bluetooth 5.1: ปี 2019 รองรับ Angle of Arrival (AoA) และ Angle of Departure (AoD)
• Bluetooth 5.2: ปี 2019 เพิ่มมาตรฐาน Low Energy Audio (LE Audio) รองรับ Codec LC3 และ Auracast
• Bluetooth 5.3: ปี 2021 รองรับ Connection Subrating
• Bluetooth 5.4: ปี 2023 รองรับ Periodic Advertising with Responses (PAwR)

การส่งเสียงผ่าน Bluetooth

ความเร็วสูงสุดของ Bluetooth คือ 24 Mbps ผ่าน Bluetooth 3.0 + HS แต่ Bluetooth 4.0 โหมด BLE รองรับความเร็วเพียง 1 Mbps Bluetooth 5 เพิ่มความเร็วเป็น 2 Mbps ในโหมด Low Energy ระยะการใช้งานไม่เกิน 10 เมตร Bluetooth 5 รองรับระยะไกลขึ้นโดยลดความเร็วลง

สำหรับการฟังเพลง Bluetooth เวอร์ชันนั้นไม่สำคัญเท่ากับ Codec ที่รองรับ อย่างน้อยรองรับ Bluetooth 4.0 ขึ้นไปก็ใช้งานได้ แต่หากต้องการมาตรฐานเสียงล่าสุด ควรเลือก Bluetooth 5.2

Codec ที่สำคัญ

Codec มีความสำคัญมากในการส่งเสียงผ่าน Bluetooth เนื่องจากความเร็วของ Bluetooth ค่อนข้างต่ำ แต่เสียงคุณภาพระดับ CD ต้องใช้ความเร็ว 1.411 Mbps จึงต้องมีการบีบอัดเสียงเพื่อให้การส่งข้อมูลไม่ติดขัดและเสียงไม่กระตุก

Signal Flow การส่งเสียงผ่าน Bluetooth

เมื่อเปิดเพลงจากแอปสตรีมมิ่ง เช่น Spotify หรือ Tidal:

• Spotify ส่งเพลงคุณภาพสูงสุดเป็น OGG Vorbis bitrate 320 kbps
• Tidal ส่งเพลงคุณภาพสูงสุดเป็น Hi-Res FLAC 192 kHz, 24 bit ใช้ bitrate ราว 6000 kbps
• แอปสตรีมมิ่งถอดรหัสเสียงออกมาเข้า mixer ของระบบ
• ระบบ iOS หรือ Android บีบอัดเสียงด้วย Codec ไปยังหูฟัง โดยใช้โปรไฟล์ Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)
• หูฟังอ่าน Profile ของ Bluetooth และแกะเสียงที่ถูกบีบอัดออกมาผ่าน DAC ในตัวอุปกรณ์

สำหรับหูฟังแบบ TWS ชิป Bluetooth สามารถส่งเสียงไปหาหูฟังสองข้างพร้อมกัน ทำให้ปัญหาน้อยลง

Codec ที่นิยมใช้งาน

• SBC (Sub-Band Codec)
• AAC (Advanced Audio Coding)
• aptX
• aptX Adaptive
• LDAC
• LHDC โดย Savitech
• LC3 (Low Complexity Communication Codec)

คุณสมบัติของ Codec ต่าง ๆ

Codec ใหม่ๆ เช่น LC3Plus รองรับ Hi-Res ถึง 96 kHz 24 bit แต่ต้องจ่ายค่าใช้สิทธิ์เพิ่ม

คำถามที่พบบ่อย: ทำไมเสียงคุยสายหรือ video call ผ่าน Bluetooth แย่?

เพราะโปรไฟล์ Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) ใช้สำหรับการฟังอย่างเดียว ไม่สามารถใช้กับการสื่อสารแบบสองทางได้ เมื่อเปิดแอปคุย หูฟัง Bluetooth จะปรับไปใช้ Headset Profile (HSP) ที่บีบอัดเสียงในระดับ 64 kbps ทำให้เสียงแย่ลง แม้ว่าเสียงพูดจะไม่แย่มาก แต่หากมีเสียงดนตรีจะรู้สึกว่าเสียงแย่มาก