Bluetooth et audio : cinq questions que vous ne vous poserez plus

Maj. le 7 janvier 2019 à 10 h 27 min

Bluetooth eut une enfance chaotique, sa première version dévoilée en 1999 ne séduisant pas vraiment. Au début des années 2000, personne n’entrevoyait véritablement son potentiel et la plupart des constructeurs se rabattaient sur WiFi, déjà plus abouti et offrant de meilleures performances pour une consommation électrique équivalente.

Au fil des versions, Bluetooth est devenu de plus en plus intéressant en matière de consommation électrique et de performances, tenant enfin sa promesse initiale. Il trouve désormais sa place dans la quasi-totalité des appareils connectés, y compris les écouteurs intégralement sans fil. Bluetooth 5.0, disponible depuis fin 2016, est en voie de généralisation dans les smartphones et autres objets connectés. En ce début 2109, nous avons voulu faire un point sur Bluetooth en répondant aux cinq questions qui reviennent le plus souvent.

D’où vient le nom Bluetooth ?

Le roi Harald Ier de Danemark, dit Harald à la dent bleue (Source Wikipedia)

À la fin des années 90, Ericsson travaille avec d’autres constructeurs sur un standard de communication sans fil. Comme tous les projets hi-tech, il hérite d’un nom de code afin de laisser le temps aux marketeux de trouver un patronyme commercial. Les geeks d’Ericsson choisissent Bluetooth en hommage à Harald 1er Bluetooth, roi du Danemark au Xe siècle. Celui-ci a unifié la Scandinavie par la diplomatie et la communication après s’être rendu compte que la guerre ne servait pas à grand-chose. Pourquoi les sujets du bon roi Harald 1er l’ont-ils affublé du sobriquet Bluetooth – dents bleues ? La raison n’est pas claire. Certains affirment qu’il raffolait des myrtilles qu’il dévorait sans discontinuer ce qui colorait ses dents et sa bouche en bleu. D’autres, nettement moins poètes, pensent qu’il avait les dents sombres (le même terme designe « bleu » et « sombre » en ancien danois), car elles étaient copieusement gâtées, l’hygiène bucco-dentaire n’étant pas vraiment développée au Xe siècle…

 

Quelles différences y a-t-il entre Bluetooth et Bluetooth LE ?

Il n’y en a qu’une seule : la consommation énergétique. Bluetooth LE (pour Low Energy) est apparu avec Bluetooth 4.0. Techniquement parlant, les deux versions sont identiques en termes de bande passante ou de fréquences de fonctionnement. Afin d’économiser l’énergie, Bluetooth LE (BLE) est constamment en mode sommeil pour ne se réveiller qu’en cas de demande de connexion. Celle-ci s’effectue en quelques millisecondes, contre une centaine en Bluetooth classique. Dès lors, pourquoi ne pas opter systématiquement pour BLE, moins onéreux à implémenter ? Tout simplement parce qu’il ne peut gérer qu’un débit réduit de données. On l’utilise de préférence pour les objets connectés ne nécessitant pas de gros échanges de données et possédant une petite batterie : montres connectées, traqueurs GPS, dispositifs de surveillance, etc.

 

Qu’est-ce qu’un codec ?

Le terme codec est la contraction de codeur-décodeur (ou coder-decoderen anglais). Il s’agit d’un dispositif matériel ou logiciel capable de compresser et de décompresser un flux numérique afin de le rendre moins volumineux et donc de le transmettre plus facilement. Les codecs sont utilisés pour les images fixes (Jpeg, par exemple), en vidéo (DivX, x264 et AVCHD) ou en audio (AAC, SBC, LDAC,…)

La compression d’un fichier par un codec engendre fatalement une détérioration de qualité. Selon le codec utilisé et le degré de compression choisi, celle-ci peut être quasiment imperceptible ou devenir très gênante. Pour vous en convaincre, essayez donc d’écouter une playlist Deezer ou Spotify en 2G, puis en 4G+ : la compression appliquée dans un cas est très destructive et nettement moins dans l’autre.

En matière d’audio sans-fil grand public, les codecs les plus répandus sont aptX, AAC, LDAC et SBC. Au passage, rappelons qu’un codec est une méthode de compression et qu’il ne pas la confondre avec le conteneur. Par exemple, un fichier MP4 pourra contenir des données compressées par les codecs MP3 ou AAC.

* SBC est un codec audio de base. Son implémentation dans un produit Bluetooth audio est obligatoire afin d’assurer un repli en cas d’indisponibilité d’autres codecs. Il offre une bonne qualité audio lorsque le lien radio est de bonne qualité (jusqu’à 350 kb/s), mais montre ses limites en cas de connexion moyenne (128 kb/s et moins). Cette dégradation se traduit généralement par un écrêtement des aigus ou une impression de grésillement.

* Le codec AAC (Advanced Audio Coding) fait son apparition en 1997. Conçu pour remplacer MP3, il a constamment évolué au fil des années et se décline en plusieurs versions. Apple l’a popularisé en l’adoptant pour les iPod, iPhone, iPad et Mac, mais aussi en l’utilisant pour encoder les fichiers musicaux de l’iTunes Store. Techniquement parlant, ce format compressé peut fournir d’excellents résultats, notamment dans sa version 256 kb/s. Il est aussi utilisé par certains services de streaming comme Spotify pour sa version Premium.

* Conçu par Sony, LDAC a déjà été évoqué plus haut. D’après ses concepteurs, il peut transférer des flux audio HD jusqu’en 24 bits/96 kHz avec une perte de qualité très limitée et sans perte du tout en qualité CD (16 bits/44,1 kHz). Il faut pour cela que l’émetteur et le récepteur soient tous les deux équipés du codec, ce qui n’est pas toujours le cas en dehors de produits Sony. Les choses changent doucement depuis l’arrivée d’Android Oreo, dont la version AOSP contient par défaut le codec LDAC.

* Last but not least, aptX repose sur une plateforme logicielle ou matérielle. Désormais propriété de Qualcomm qui a racheté son concepteur CSR, aptX se décline en plusieurs versions. AptX a été adopté par de nombreux constructeurs de smartphones et de matériel audio. Il nécessite une bande passante effective de 354 kb/s pour transférer un flux « near-CD Quality » (de qualité proche d’un CD) ou de 576 kb/s pour un son auto résolution.  Qualcomm a annoncé en septembre 2018 aptX Adaptive Audio. L’objectif de ce codec est de proposer la meilleure qualité audio possible en fonction de la qualité de la liaison radio. Détail intéressant, l’algorithme de compression de l’aptX Adaptive Audio a été encore amélioré : 420 kb/s et 279 kb/s sont respectivement nécessaires pour des flux haute résolution et qualité CD. Enfin, le temps de latence ne dépasse pas 50 à 80 ms, rendant le visionnaire de vidéos possible sans avoir à subir une désynchronisation du son.

Quels sont les profils audio utilisés pour des écouteurs Bluetooth ?

Bluetooth établit une connexion physique entre deux appareils, mais ne sait pas gérer les échanges de données. La tâche est confiée à un « profil » qui définit les commandes et fonctions disponibles. Pour être pris en charge, les deux appareils connectés doivent utiliser les mêmes profils. En matière d’audio, Bluetooth met en œuvre quatre profils : HSP, HFP, A2DP et AVRCP.

HSP (headset profile, ou profil casque) englobe les fonctions de connexion essentielles  d’un casque monophonique à un smartphone. HFP (hands free profile, profil mains libres) est une évolution du précédent offrant quelques fonctions supplémentaires. Tous deux se caractérisent par un son « téléphonique », incapable donc de restituer correctement de la musique. Pour cela, il faudra opter pour les profils A2DP et AVRCP, spécifiquement conçus pour les casques ou écouteurs stéréo. A2DP (pour Advanced Audio Distribution Profile, soit profil de distribution audio avancé) est ainsi le premier profil nécessaire à l’écoute de musique en stéréo. Il est souvent complété par AVRCP (Audio -Video Remote Control Profilesoit profil de commande à distance audio-vidéo) autorisant l’envoi de commandes depuis un casque vers le lecteur (lecture/pause, avance/retour rapide, etc).

 

Qu’apporte Bluetooth 5.0 en matière d’écouteurs audio ?

Si l’on excepte les améliorations techniques (extension des messages de commande de 31 à 255 octets, amélioration de la stabilité de la connexion ou support de l’IoT par exemple), Bluetooth 5.0 se différencie essentiellement de la version 4.2 sur trois points. La portée théorique maximale augmente (de 10 à 40 mètres maxi en intérieur), le débit théorique maximal utilisable passe à 2 Mb/s (contre 1 Mb/s précédemment) et la consommation électrique diminue considérablement. Dans le cas d’écouteurs intégralement sans fil, le premier point n’est pas le plus important. Ce n’est bien entendu pas le cas des deux autres. L’augmentation du débit autorise le passage d’un flux audio en qualité CD nécessitant entre 0,8 Mb/s (pour une compression de type FLAC) et 1,5 Mb/s (flux PCM sans compression supplémentaire). Jusqu’ici, seul Sony avec son compresseur LDAC autorisait une transmission Bluetooth 4.2 en qualité CD (16 bits/44.1 kHz). Il va désormais falloir compter avec Qualcomm dont l’aptX HD offre des performances équivalentes. Enfin, à capacité de batterie égale, le passage à la version 5.0 permettrait une amélioration de l’autonomie pouvant atteindre 20 %. Bien entendu, tout cela n’est possible que si les écouteurs et le lecteur sont équipés en Bluetooth 5.0 et qu’ils disposent des mêmes méthodes de compression (LDAC, AAC, SBC ou aptX).

 

 

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