2668823

Bluetooth LE Audio: Das bringt der neue Standard

05.07.2022 | 09:30 Uhr |

Bluetooth-Audio wird bald um neue Technologien erweitert, die hoffentlich bald in Apple-Produkten zu finden sind.

Sie werden bestimmt bemerkt haben, dass alle modernen iPhones und Airpods Bluetooth 5.0 unterstĂŒtzen (die ersten Airpods noch Bluetooth 4.2). Daraus könnte man schlussfolgern, dass Audio ĂŒber eine neue, moderne Bluetooth-Verbindung ĂŒbertragen wird. Doch falsch gedacht!

Beim Großteil der Kopfhörer (und Smartphones, Tablets und Laptops), die Bluetooth 5.0 unterstĂŒtzen, ist das nĂ€mlich nicht der Fall. Die grundlegenden Bluetooth-Übertragungsstandards, die fĂŒr die meisten kabellosen Audio-Übertragungen verwendet werden, basieren nĂ€mlich auf sogenanntem „Bluetooth Classic“, das wiederum auf Bluetooth 2.1 + EDR basiert. Diese Spezifikation ist mittlerweile rund 15 Jahre alt. Sie wurde ĂŒber die Jahre zwar verĂ€ndert und verbessert, aber die meisten Änderungen betrafen alles andere als die gewöhnliche Audio-Übertragung, die fĂŒr Musik und Anrufe verwendet wird.

Vor ĂŒber zwei Jahren hat die Bluetooth SIG (Special Interests Group) den neuen Standard Bluetooth 5.2 verabschiedet und zeitgleich eine neue Audio-Spezifikation eingefĂŒhrt: LE Audio, wobei LE fĂŒr „Low Energy“ steht. Ein Bestandteil von LE Audio ist ein neuer Kompressionscodec: LC3. Zusammen sollen diese zwei Technologien Bluetooth-Kopfhörern einen großen Schritt nach vorn bescheren, was Performance und Features angeht. Hier ist alles, was Sie darĂŒber wissen mĂŒssen.

LE Audio

Die wichtigste Innovation von Bluetooth 4.0 war „Bluetooth Low Energy“, ein völlig neues Protokoll, das Verbindungen mit geringen Latenzen, hoher Bandbreite und einem geringen Stromverbrauch ermöglichen soll. In den weiteren Releases hat es sich stark weiterentwickelt und bekam in Bluetooth 5.0 alle Funktionen, die fĂŒr moderne „Internet of Things“-GerĂ€te benötigt werden. Bluetooth LE macht etwa die Airtags erst möglich.

Selbst die höherpreisigen Airpods Max nutzen Bluetooth 5.0 nicht vollständig aus.
VergrĂ¶ĂŸern Selbst die höherpreisigen Airpods Max nutzen Bluetooth 5.0 nicht vollstĂ€ndig aus.
© Thomas Bergbold

Doch der primĂ€re Audio-Stack, der zum Streamen von Musik oder zum Telefonieren verwendet wird, basiert nach wie vor auf der alten, langsamen, stromfressenden Bluetooth 2.1 + EDR-Spezifikation, auch „Bluetooth Classic“ genannt. LE Audio baut einen neuen Audio-Stack auf Bluetooth LE auf. Die UnterstĂŒtzung fĂŒr LE Audio setzt die Bluetooth Core Specification voraus, die in Bluetooth 5.2 eingefĂŒhrt wurde, aber nicht alle Bluetooth 5.2-GerĂ€te mĂŒssen automatisch LE Audio unterstĂŒtzen.

Viele „Bluetooth 5.0“-Kopfhörer unterstĂŒtzen zwar Bluetooth 5, machen aber kaum Gebrauch davon. Stattdessen verwenden sie eine Bluetooth-LE-Verbindung höchstens zum Suchen und Koppeln oder zur Abfrage des Akkustands. Bei Audio-Übertragungen wird jedoch wieder auf die alten „Bluetooth Classic“-Frameworks zurĂŒckgegriffen. Apple gibt keine Auskunft dazu, wie es bei den Airpods funktioniert, aber wir gehen davon aus, dass es hier genauso lĂ€uft.

Mit LE Audio können Audio-Streams ĂŒber Bluetooth LE ĂŒbertragen werden. Das kann große Auswirkungen auf die Akkulaufzeit haben und sie bei unterstĂŒtzten GerĂ€ten um 50 Prozent oder mehr verlĂ€ngern. Doch es gibt drei weitere wichtige Funktionen von LE Audio, die den kabellosen Musikgenuss revolutionieren können. 

Multi-Stream-Audio: Bluetooth Classic unterstĂŒtzt einen einzigen Audio-Stream pro Sender und EmpfĂ€nger. Ein Sender kann dabei ein iPhone oder ein Laptop sein, der EmpfĂ€nger in der Regel Kopfhörer, Bluetooth-Boxen oder vergleichbare (Ausgabe-)GerĂ€te. Damit True-Wireless-Kopfhörer wie die Airpods Stereoklang wiedergeben können, muss Ihr iPhone zunĂ€chst einen Stream an einen Airpod senden, der dann einen zweiten Stream zum anderen Airpod aufbaut und den Ton weitergibt. Dann filtert jede Seite den linken bzw. rechten Kanal heraus und gibt nur den jeweils anderen wieder. Das ist ein netter Kniff, um die EinschrĂ€nkungen eines 15 Jahre alten Standards zu umgehen, aber eine bessere Lösung ist lĂ€ngst ĂŒberfĂ€llig.

Mit LE Audio kann das QuellgerĂ€t mehrere separate Streams an EmpfĂ€ngergerĂ€te senden und sie innerhalb weniger Millisekunden synchronisieren. Ihr linker Kopfhörer verbindet sich also mit Ihrem iPhone und erhĂ€lt nur den linken Kanal und ihr rechter Kopfhörer den rechten Kanal ĂŒber eine separate Verbindung, völlig synchron.

Statt des „Kettenbriefs“ von aktuellen kabellosen Kopfhörern unterstützt LE Audio mehrere unabhängige Streams und mehrere gleichzeitige Verbindungen.
VergrĂ¶ĂŸern Statt des „Kettenbriefs“ von aktuellen kabellosen Kopfhörern unterstĂŒtzt LE Audio mehrere unabhĂ€ngige Streams und mehrere gleichzeitige Verbindungen.
© Bluetooth SIC

Broadcast und Multipoint-Audio: Bluetooth Classic unterstĂŒtzt ein einziges QuellgerĂ€t (Ihr Smartphone oder Laptop) und einen EmpfĂ€nger (Kopfhörer oder Lautsprecher). Entwickler:innen haben gelernt, um diese EinschrĂ€nkungen herumzuarbeiten, aber das war schon immer eher eine Notlösung. LE Audio unterstĂŒtzt mehrere Verbindungskonfigurationen, einschließlich Mesh-Networks, Verbindungen von einem GerĂ€t zu mehreren und Verbindungen von mehreren GerĂ€ten zu einem. So kann zum Beispiel ein GerĂ€t Audio an mehrere Kopfhörer oder Lautsprecher ĂŒbertragen. Oder Sie könnten Ihre Kopfhörer gleichzeitig mit Ihrem Smartphone und Ihrem Laptop verbinden. Kein nahtloser Wechsel, sondern echte Wiedergabe von mehreren Quellen.

Ansonsten integriert die neue Spezifikation eine Technologie, die die Bluetooth SIG Auracast nennt. Dabei handelt es sich um die Möglichkeit, dass eine Quelle ein Signal sendet, bei dem sich mehrere EmpfĂ€nger „einwĂ€hlen“ können. Die notwendigen Informationen werden an Ihr SendegerĂ€t (Ihr Smartphone oder Laptop) geschickt, das wiederum Ihrem gekoppelten EmpfĂ€nger (Ihre Kopfhörer oder Lautsprecher) die Anweisungen fĂŒr den korrekten Audio-Stream ĂŒbermittelt.

Stellen Sie sich ein Kino vor. Sie sitzen im Saal, zĂŒcken Ihr Smartphone und sehen darauf mehrere Tonspuren in verschiedenen Sprachen fĂŒr den Film, den Sie gleich ansehen werden. Sie wĂ€hlen Ihre Sprache und die verbundenen Kopfhörer empfangen den korrekten Stream per Audio-Broadcast. Und alle Kinobesucher können gleichzeitig auf diese Funktion zugreifen. Dasselbe Konzept könnte Seminare oder große PrĂ€sentationen revolutionieren.

Lesetipp: Airpods 3 oder Airpods Pro: Was lohnt sich mehr?

Oder stellen Sie sich ein Fitnessstudio vor, das mehrere Sender anbietet, mit denen sich seine Kund:innen per Bluetooth verbinden können, statt das komplette Studio ĂŒber Lautsprecher zu beschallen, wĂ€hrend Gewichte klimpern und SchwungrĂ€der surren. Das Studio könnte auch die Fernseher an den WĂ€nden freigeben. ZĂŒcken Sie einfach Ihr Handy, wĂ€hlen Sie den Fernseher aus, dessen Programm Sie anhören möchten, und Ihre Kopfhörer verbinden sich automatisch mit dem entsprechenden Audio-Kanal. Sie können sich mit dem richtigen Audio-Kanal auch per QR-Code oder NFC-Tag verbinden.

Ein hypothetisches Beispiel der Bluetooth SIG, wie mehrere Broadcasts an einem Flughafen aussehen könnten.
VergrĂ¶ĂŸern Ein hypothetisches Beispiel der Bluetooth SIG, wie mehrere Broadcasts an einem Flughafen aussehen könnten.
© Bluetooth SIG

LC3-Codec: Bluetooth Classic setzt lediglich die UnterstĂŒtzung einer einzigen Kompressionsmethode voraus: den SBC-Codec (Low Complexity Subband Codec). Andere Codecs werden unterstĂŒtzt: Apple etwa setzt auf AAC, viele andere verwenden aptX von Qualcomm oder LDAC von Sony. Diese sind allerdings völlig optional. LE Audio setzt einen neuen Codec voraus, LC3, der deutlich besser sein soll als SBC.

Der LC3-Codec

LC3 (kurz fĂŒr „Low Complexity Communications Codec“) ist wichtig genug fĂŒr einen eigenen Abschnitt. Streng genommen handelt es sich dabei um eine weitere Methode, wie auch SBC, AAC, aptX, MP3 und LDAC, Audio zu komprimieren. Entgegen aller Behauptungen handelt es sich nicht um einen verlustfreien („lossless“) Codec. Die UnterstĂŒtzung ist laut LE-Audio-Spezifikation jedoch verpflichtend, zumal er eine deutliche Verbesserung gegenĂŒber dem alten SBC darstellt.

Wie jeder verlustbehaftete Codec klingt er besser bei höheren Bitraten. Er ist jedoch deutlich fortschrittlicher als SBC und nutzt eine geringe Decoding-KomplexitĂ€t, was sich positiv auf die Akkulaufzeit auswirkt. Auch die Latenz soll deutlich geringer sein, auch wenn uns hier noch Beispiele aus Tests unter realen Bedingungen fehlen. Dem Datenblatt zufolge soll LC3 eine Standardlatenz von lediglich 10 ms haben – mit Codierung und Decodierung vermutlich immer noch unter 100 ms. Sowohl SBC als auch AAC kommen jeweils auf ĂŒber 200 ms.

In einer Studie der Bluetooth SIG selbst übertrifft LC3 SBC bei weniger als der halben Bitrate. Das reicht zwar nicht ganz für AAC oder aptX, stellt aber eine deutliche Verbesserung für die Mindestanforderung dar.
VergrĂ¶ĂŸern In einer Studie der Bluetooth SIG selbst ĂŒbertrifft LC3 SBC bei weniger als der halben Bitrate. Das reicht zwar nicht ganz fĂŒr AAC oder aptX, stellt aber eine deutliche Verbesserung fĂŒr die Mindestanforderung dar.
© Bluetooth SIG

Die Bluetooth SIG vergleicht LC3 nur mit SBC, dem VorgĂ€nger, und stellt eine deutlich höhere KlangqualitĂ€t bei halber Bitrate oder weniger fest. Unten können Sie ein Beispiel anhören, aber wir empfehlen dafĂŒr kabelgebundene Kopfhörer, nicht Bluetooth-Kopfhörer.

SpĂ€tere Experimente von Audio-Experten ergaben, dass LC3 bei gleicher Bitrate nicht ganz die QualitĂ€t eines richtig guten AAC-Encoders erreicht, kommt aber sehr nah ran – bei deutlich geringerer Latenz und KomplexitĂ€t.

Genau wie bei Bluetooth Classic werden Hersteller nicht immer LC3 verwenden mĂŒssen – sie mĂŒssen es lediglich unterstĂŒtzen, damit ihre GerĂ€te als LE Audio zertifiziert werden können. Andere, optionale Codecs, wie AAC und aptX können weiterhin verwendet werden.

In anderen Worten: Apple könnte bei GerĂ€ten, die LE Audio unterstĂŒtzen, weiterhin auf AAC setzen. Doch wenn die QualitĂ€t von LC3 gut genug ist, könnte fĂŒr die Kommunikation mit den Airpods stattdessen LC3 verwendet werden, um die Akkulaufzeit und die Latenz zu verbessern.

Zumindest werden Sie Gewissheit haben, dass jedes LE-Audio-GerĂ€t, das Sie kaufen, LC3 unterstĂŒtzt. Ein zukĂŒnftiges iPhone, das sich mit einem zukĂŒnftigen Auto verbindet, könnte etwa deutlich besser klingen als GerĂ€te mit dem Standard-Codec SBC heute. Der kleinste gemeinsame Nenner wird einfach deutlich besser, besonders bei geringen Bitraten – und das ist ein Vorteil fĂŒr alle.

Bekommen iPhones und Airpods LE Audio?

Die Preisfrage ist natĂŒrlich: Springt Apple auf den LE-Audio-Zug auf? Aktuell wird die Bluetooth 5.2-Spezifikation mit LE Audio nur von Android 13 unterstĂŒtzt, aber von keinen Kopfhörern, die wir auf dem Markt gefunden haben. Manche geben UnterstĂŒtzung fĂŒr Bluetooth 5.2 an, aber das ist lediglich die Basis, die fĂŒr LE Audio benötigt wird – UnterstĂŒtzung fĂŒr LE Audio ist nicht garantiert. Qualcomm hat erst dieses Jahr begonnen, Chips fĂŒr GerĂ€te und eine Plattform fĂŒr In-Ear-Kopfhörer (QCC5171 und QCC307x) auszuliefern, die LE Audio unterstĂŒtzen.

Es kommt also, und zwar bald, aber wann es in einem Apple-Produkt auftaucht, bleibt schleierhaft.

Könnte die zweite Generation der Airpods Pro Bluetooth LE Audio unterstützen?
VergrĂ¶ĂŸern Könnte die zweite Generation der Airpods Pro Bluetooth LE Audio unterstĂŒtzen?

Freilich wird fĂŒr QuellgerĂ€te wie iPhones, iPads und Macs neue Hardware benötigt. Es ist höchst unwahrscheinlich, dass UnterstĂŒtzung fĂŒr Bluetooth 5.2 und LE Audio per Firmware-Update nachgeliefert werden kann. Unbekannt ist außerdem, ob der aktuelle H1-Prozessor in den Airpods der dritten Generation, den Airpods Pro und den Airpods Max so aktualisiert werden kann, dass er die neue Spezifikation unterstĂŒtzt – aber auch das ist zweifelhaft.

Einige behaupten mittlerweile jedoch, dass eine neue Beta-Firmware fĂŒr die Airpods Max, die zusammen mit der Developer-Beta von iOS 16 erschienen ist, UnterstĂŒtzung fĂŒr LC3 auf diesem GerĂ€t aktiviert. Das ist nicht zwangsweise ein Zeichen dafĂŒr, dass sie auch tatsĂ€chlich LE Audio erhalten. Es ist nĂ€mlich möglich, den LC3-Codec auch mit Bluetooth Classic zu verwenden, genauso, wie Apple aktuell auf AAC statt SBC setzt. Man bekommt dadurch nicht alle Vorteile von LE Audio, aber der Wechsel zu einem Codec mit geringerer KomplexitĂ€t und Latenz könnte dennoch die Akkulaufzeit deutlich verbessern.

Alles deutet darauf hin, dass es bei Apple eine Frage des „Wann?“ und nicht des „Ob?“ ist. Es handelt sich um die erste große Überarbeitung des Bluetooth-Audio-Standards seit fast 20 Jahren und bringt viele große Vorteile mit sich. LE Audio und LC3 können alles, was A2DP (Advanced Audio Distribution Profile, die aktuelle Audio-Streaming-Technologie von Bluetooth) und HFP (Hands-Free Profile, die aktuelle Bluetooth-Technologie fĂŒr freihĂ€ndige GesprĂ€che, etwa in Autos), nur viel, viel besser.

In ein oder zwei Jahren dĂŒrfte LE Audio in allen gĂ€ngigen Chipsets und der dazugehörigen Software integriert und bei Android-Smartphones und in neuen Autos gang und gĂ€be sein. Ohne wĂŒrde Apple Gefahr laufen, abgehĂ€ngt zu werden, selbst, wenn das Unternehmen eine proprietĂ€re Lösung findet, Ă€hnliche Funktionen fĂŒr zukĂŒnftige Airpods zu veröffentlichen. Es wĂ€re schlecht fĂŒr das iPhone, wenn es sich mit Nicht-Apple-GerĂ€ten nur ĂŒber Bluetooth Classic verbinden könnte.

Macwelt Marktplatz

2668823