Беспроводные стандарты передачи данных быстро и повсеместно отвоёвывают позиции у традиционно кабельных сегментов. Звук не стал исключением, и ежегодно всё большую долю в общем объёме рынка отгрызают беспроводные акустические системы, наушники и пр.

Для обладателей домашних кинотеатров беспроводные акустические системы предоставляют массу новых возможностей, но при этом заставляют всерьёз задуматься над выбором стандарта.

С одной стороны, многие пользователи хотят избавиться от «километров» коммутационных проблем, приобрести возможности быстрого перемещения источников, с другой – никто не готов жертвовать качеством звука и изображения.

Нельзя промолчать о том, что в этой области очередная война форматов. Как показывает практика, разработки стандартов для беспроводных систем звука, коммерческие интересы производителей никак не способствуют унификации и созданию единого или совместимых стандартов. Результат – пользователи обречены выбирать ресиверы, акустические системы и панели, работающие по одной спецификации, что в значительной степени лишает свободы выбора.



Наиболее распространёнными стандартами сегодня являются: Wireless Local Area Networks – WLAN, Wireless Wide Area Network – WWAN, Wireless Personal Area Networks – WPAN (Bluetooth), Wireless Metropolitan Area Networks – WMAN.

Большинство домашних беспроводных мультимедийных систем, выпускающихся сегодня, используют WLAN с технологией Wi-Fi или WPAN с технологией Bluetooth. Следующей ступенью эволюции технологий беспроводной передачи данных стали стандарты Apple AirPlay, Miracast, Play-Fi, Qualcomm AllPlay, WiSA, AVB (Audio Video Bridging), WirelessHD, DLNA (беспроводная передача). Альтернативой беспроводной передаче стал HomePlug. Известны также собственные корпоративные разработки стандартов беспроводной передачи звука и изображения, которые проводятся такими компаниями как Sonos, Bose, Denon, Samsung.

Большинство пользователей интересует ряд вопросов, на которые производители, как правило, отвечают уклончиво. Особенно распространены среди них следующие:

• Ощутимо ли повлияет на качество звука передача сигналов через каналы радиосвязи?
• Насколько автономными являются современные беспроводные компоненты домашних кинотеатров?
• Каковы основные технические преимущества и недостатки существующих форматов?

На эти и ряд других вопросов я постараюсь ответить в этой статье. Необходимо также подчеркнуть, что всё изложенное в статье справедливо для любых беспроводных систем домашнего аудио, кроме наушников и портативных колонок.

Беспроводные технологии с проводами

В первую очередь стоит отметить, что в полном смысле беспроводных домашних мультимедийных систем на данный момент не создано, так как не создано технологий, позволяющих передавать питание без проводов. В случаях с портативными устройствами эту проблему решили использованием аккумуляторов. Вероятно, с большими стационарными системами это не будет целесообразным.

Мощность сигнала наиболее передовых технологий таких как Apple AirPlay, AVB (Audio Video Bridging) не превышает 100 мВт или 0.1 Вт – это явно свидетельствует о том, что и в ближайшем будущем питание будет осуществляться при помощи стандартной домашней силовой сети.

Из приведенного выше следует вывод от том, что часть преимуществ беспроводных систем нивелируется отсутствием автономного питания, и пользователь неизбежно будет зависеть от расположения источников (розеток). Логичным выходом возможно станет использование аккумуляторов высокой ёмкости, однако заявлений такого рода ни один из известных мне производителей пока не сделал.

Характерные проблемы

Существующие «беспроводные» стандарты, кроме HomePlug, основаны на радиопередаче данных. Их отличия можно разделить на несколько групп:

• Используемые диапазоны частот;
• Протоколы передачи;
• Скорость и объем (пропускная способность канала);
• Дальность передачи;
• Защищенность от помех;

Так или иначе, приведенные отличия в разной степени способны влиять на качество, т.е. на точность передачи аудио и видео сигнала. Полагаю, не стоит подробно останавливаться на том, что устройства, использующие разные технологии, не будут корректно работать друг с другом, даже при использовании одной базовой спецификации. Допустим WI-FI (ресивер, использующий Qualcomm AllPlay не совместим с акустикой и панелью, которые используют Miracast).

Существенное значение для выбора имеет следующий факт:

«решающим условием для качества звука, является даже не сама технология беспроводной передачи данных, а уровень помех, в числе прочих возникающих за счет взаимопроникновения (наслоения) каналов радиосвязи от сторонних источников. Помехи снижают пропускную способность канала, что может привести существенным проблемам»

В качестве примера можно привести использование для передачи звука и изображения Wireless Fidelity (Wi-Fi) по каналу 20МГц в полосе 2.4ГГц, когда в соседних помещениях применяется смежные с этой полосой «неперекрывающиеся» каналы Wi-Fi. В реальности ширина канала будет больше, что в подобной ситуации неизбежно приведет к помехам, которые ощутимо повлияют на качество звука и изображения.

Wi-Fi – проблема соседского роутера

На общеизвестном факте, что Wi-Fi, сегодня наиболее распространенная спецификация сетевых протоколов беспроводных сетей (WLAN), подробно останавливаться смысла не имеет. Отмечу лишь, что практика доказала высокую востребованность Wi-Fi устройств, что не умаляет некоторых недостатков стандарта.


Многие специалисты отмечают, что при всей многофункциональности и интегративных возможностях стандарта он малопригоден для высококачественной передачи звука. Последнее связано с проблемой загруженности диапазонов 2,4 ГГц и 5 ГГц, способствующей возникновению помех (протоколы IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n).

Для устранения влияния сторонних устройств были разработаны и сертифицированы Wi-Fi Alliance, различные варианты спецификаций, расширяющие возможности традиционного Wi-Fi

Дети Wi-Fi: Miracast и Qualcomm AllPlay

Miracast представляет собой версию Wi-Fi адаптированную для передачи звука и изображения в высоком качестве. Основой обновлённого формата передачи данных стали спецификация стандарта IEEE 802.11ac (Gigabit Wi-Fi) и разработанная совместно с Wireless Gigabit Alliance технология WiGig и Multi-gigabit point-to-point wireless (стандарт IEEE 802.11ad).

Технология Miracast обеспечивает канал радиосвязи, работающий в диапазоне 60 ГГц со скоростью до 7 Гбит/с, что позволяет передавать потоковое видео в несжатом HD качестве и высокоточный многоканальный аудио сигнал.К недостаткам можно отнести сравнительно низкую распространённость стандарта, а соответственно, не слишком широкий выбор устройств.



Ещё одним вариантом модернизации Wi-Fi соединения для высококачественной передачи звука является Qualcomm AllPlay. Эта технология создана на базе чипов компании Qualcomm и активно используется такими компаниями как Panasonic и Altec Lansing.

Основными достоинствами стандарта является передача звука без потерь, а также интеграция в мультирум. При этом тесты демонстрируют, что качество передачи видеосигнала уступают таким технологиям как DLNA, Miracast WiSA, AVB и WirelessHD.

Bluetooth — кариес синего зуба

Все давно в курсе, что Bluetooth – это самая распространённая спецификация сетевых протоколов Wireless Personal Area Networks – WPAN. Возможности интеграции при использовании этого стандарта являются одним из основных его преимуществ, в том числе при передаче звука.

Если подробнее рассматривать достоинства Bluetooth, то можно выделить следующие:

• интеграция с большинством мобильных устройств, ПК, совместимость со всеми распространёнными ОС, всеми видео панелями и акустическими системами, оснащёнными этой технологией;
• стабильная надёжная связь;
• подключение большого количества каналов передачи данных, в том числе, многоканальной акустики.

В рассматриваемой сфере применения, Bluetooth также имеет ряд недостатков, основным из которых является снижение качества звука. Проблема в том, что при использовании Bluetooth для передачи аудио данных, они конвертируются из исходных кодеков (МРЕG, МР3, ААС и др.) в SBC, который предполагает сжатие с потерей информации. Влияние сжатия может быть не заметно при использовании lo-fi систем, однако, при сравнительных слепых тестах на аппаратуре высокой точности, проблемы сжатия становятся ощутимыми.



Сравнение, проведенное Брентом Баттервутом (автор About.com), показывает разницу в том, какие шумы возникают при подаче тона 5, 10, 12.5 и 20 кГц. Синяя линия — aptX, зеленая — SBC (источник)


На этом графике показаны спектры при трансляции сигнала 1 кГц через aptX (синий) и SBC (зеленый), а также 4 кГц — aptX (пурпурный) и SBC (красный) (источник)

Еще одним относительным недостатком этого стандарта является сравнительно малый радиус действия, не более 9-10 метров.

Узкие пути AirPlay

Apple Inc. разработала собственную спецификацию сетевых протоколов беспроводных локальных сетей. Стандарт закономерно нашел применение в передаче звука и изображения, и соответственно, может использоваться в системах домашнего кинотеатра.



Основным достоинством спецификации от «самой амбициозной компании в мире», является сжатие звука без существенных потерь. При прочем, следует отметить, что передача видео сигнала с помощью этих протоколов оставляет желать лучшего. Как и в случае с Qualcomm AllPlay, спецификация от Apple уступает ряду современных форматов. Так стандарт не позволяет обеспечить уровень качества, дотягивающий до требований панелей с 2К и Ultra HD 4K разрешением.

Ещё одним существенным недостатком AirPlay является расчет на достаточно узкий сегмент пользовательской аудитории, использующий продукты, поддерживающие только ПО Apple Inc (iPhone, iPad, Mac notebooks, iPod, iTunes, Apple Watch и пр.).

Audio Video Bridging (AVB) – универсальная технология от AVnu Alliance

AVB – представляет собой спецификацию промышленных протоколов беспроводной сети стандартов 802.11as, IEEE 802.1 Audio Video Bridging (AVB), IEEE 1722, IEEE 1733, разработанную AVnu Alliance.



Беспроводная сеть, созданная по технологии Audio Video Bridging, даёт возможность без потерь передавать звук в любых аудио форматах, транслировать потоковое видео высокого разрешения. Помимо описанных достоинств, AVB может быть интегрирована с любыми мультимедийными аудио/видео системами, устройствами домашних кинотеатров, иным оборудованием.



К существенным недостаткам системы относится высокая стоимость оборудования и ПО, применяющегося для использования технологии.

DLNA – с проводом и без

DLNA – это спецификация сетевых протоколов, обеспечивающих работу проводных и беспроводных локальных сетей, созданная и поддерживаемая Digital Living Network Alliance (DLNA). Одной из отличительных особенностей технологии является возможность передачи данных как по кабелю, так и используя радиосвязь.



Преимущества стандарта:

• интегрируется с любым оборудованием мультимедийных систем и домашних кинотеатров (Blu-Ray-плееры, плазменные и ЖК панели, аудио/видео ресиверы, усилители, активные акустические системы);
• передача пакетов с аудио контентом (все известные форматы) осуществляется без потерь;
• обеспечивает передачу видео, с уровнем качества достаточным для полноценного воспроизведения в Full HD, 2К в форматах 2D и 3D;
• возможна интеграция с устройствами на базе ОС Android;

К существенным недостаткам стандарта относят отсутствие интеграции с устройствами Apple Inc, а также ограниченная дальность передачи сигнала.

WiSA – стандарт домашнего кинотеатра

WiSA — спецификация, которая была специально создана для домашних кинотеатров ассоциацией Wireless Speaker and Audio.


Основные достоинства стандарта:

• возможность работы со всеми сертифицированными устройствами для домашних кинотеатров;
• передача аудио без потерь в любых форматах, в частности поддержка многоканального звука (5:1, 7:1 систем);
• адекватная передача видеоданных, достаточных для полноценного воспроизведения 4К.

Наиболее существенный недостаток стандарта — необходимость интеграции в каждое устройство отдельного приёмника и передатчика.

WirelessHD – коллективное творчество

WirelessHD Technology – технология, которая была совместно создана компаниями Intel, LG Electronics, Silicon Image, Panasonic, Philips, Samsung, Sony и Toshiba. Стандарт специально разработан для использования с системами мультимедиа и домашними кинотеатрами.


Технология обеспечивает беспроводную передачу данных по полосе 60GHz, при этом даёт возможность без потерь передавать видео данные в DTV форматах, в том числе FullHD (1080p, 60 Гц). Также стандарт позволяет без потерь передавать аудио (в том числе: стерео LPCM audio 192 кГц, 5:1, 7:1, 24-бит, 96 кГц LPCM аудио, 13:1, 24 бит, 192 кГц Dolby TrueHD или DTS-HD аудио).

К недостаткам можно отнести сравнительную ограниченность возможностей передачи видеоданных и достаточно высокую стоимость оборудования.

HomePlug или проводной Wireless

Интересной альтернативой большинству существующих стандартов стала технология HomePlug. Разработчики решили отойти от стандартных представлений о беспроводной передаче и приняли решение использовать в качестве передаточного звена саму силовую сеть, сократив таким образом количество коммутационных линий.


Высокочастотный аудио и видео сигнал в системах с HomePlug передается через стандартную силовую сеть переменного тока в виде зашифрованных пакетов данных. Таким образом, эта технология по сути своей не является истинно беспроводной, но ничем не уступает существующим стандартам Wireless.

Итог

Выбрать нужный стандарт из существующего многообразия не просто, следует учитывать собственные потребности и возможности технологий.


Лично я искренне надеюсь, что рано или поздно произойдёт унификация в области беспроводной передачи данных (и в частности звука). В противном случае мы рискуем попасть в ситуацию, которая недавно была с зарядными устройствами для мобильных телефонов.