Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IISDer neue Audiocodec LC3 / LC3plus wurde speziell für drahtlose Kommunikationsplattformen wie Bluetooth und DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) entwickelt. Die Betriebsarten des Codecs reichen von mittleren Datenraten für eine optimale Sprachübertragung bis hin zu hohen Datenraten für hochauflösende Musik-Streaming-Dienste. Gleichzeitig arbeitet der Codec mit geringer Latenzzeit, geringer Komplexität und geringem Speicherbedarf.
Herausforderung
Die Einführung des 3GPP-Audiocodecs Enhanced Voice Services (EVS) für VoLTE brachte Super-Breitband (SWB)-Audioqualität auf Mobiltelefone, die den Nutzern das Gefühl gibt, sie wären im selben Raum mit ihrem Gesprächspartner. Allerdings war es bisher nicht möglich, diese hohe Sprachqualität zwischen Mobil- und DECT-Telefon zu übertragen, oder falls ein schnurloses Headset verwendet wird.
Die kürzlich eingeführten hochauflösenden Musik-Streaming-Dienste bieten ein neuartiges Hörerlebnis mit transparenter Audioqualität. Bislang gab es jedoch keinen offenen Standard, um diese hohe Audioqualität über eine drahtlose Verbindung beispielsweise zu drahtlosen Kopfhörern oder Lautsprechern zu übertragen.
Um diese Dienste mit drahtlosen Wiedergabegeräten oder Zubehör zu verbinden, mussten bei der Entwicklung eines passenden Audiocodecs unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf Rechenaufwand, Latenzzeit und Speicherbedarf berücksichtigt werden. Das Ergebnis ist der Low Complexity Communication Codec LC3 und dessen Superset LC3plus, den das Fraunhofer IIS gemeinsam mit Ericsson entwickelt hat, um Super-Breitband-Telefonate auf Plattformen wie Bluetooth, VoIP oder DECT zu bringen und hochqualitatives Audio-Streaming auf drahtlosen Headsets oder Lautsprechern zu ermöglichen.
Unsere Lösung
LC3 und LC3plus bringen hohe Audioqualität in alle Kommunikationsanwendungen. Die Komplexität des Codecs entspricht den Anforderungen von drahtlosen Wiedergabegeräten wie Bluetooth und DECT sowie VoIP-Telefonen. Durch die Reduktion der erforderlichen Datenrate um rund 50 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Codecs ermöglichen LC3 und LC3plus energiesparende Dienste – und damit eine längere Akkulaufzeit oder die Entwicklung kleinerer Produkte. Dank des flexiblen Codec-Designs sind die Anwendungen nicht auf Sprachdienste beschränkt, sondern können auch auf hochqualitatives Musik-Streaming erweitert werden.
Für die hochauflösenden Musik-Streaming-Dienste ist LC3plus die standardisierte Lösung, um diese herausragende Audioqualität auch über drahtloses Zubehör ohne irgendwelche wahrnehmbaren Einbußen zu übertragen und gleichzeitig unabhängig von proprietären, herstellerspezifischen Technologien bleiben zu können.
LC3
Mit LC3 wird es möglich, EVS-Sprachqualität in VoLTE-Anrufen auch mit Bluetooth-Headsets zu genießen. Darüber hinaus vermindert der Codec mögliche Audioqualitätseinbußen von gestreamter Musik bei Verwendung von solchem drahtlosem Zubehör. LC3 wird derzeit in Bluetooth SIG standardisiert und ist der auserwählte Codec im angekündigten Bluetooth Low Energy-Audio Profil. Parallel dazu hat die Integration in das bestehende Hands Free-Profil begonnen.
LC3plus
LC3plus ist ein Superset von LC3, das selbstverständlich alle Eigenschaften von LC3, einschließlich der hohen Sprach- und Audioqualität, aufweist. Zusätzlich bietet LC3plus mehr Robustheit gegen Übertragungsfehler, extrem geringe Codierverzögerung und hochauflösende Audioqualität. Um die Robustheit zu verbessern, enthält LC3plus einen sehr leistungsfähigen Algorithmus zur Verschleierung von Paketverlusten, sowie Vorwärts-Fehlerkorrekturverfahren wie Kanalcodierung oder redundante Übertragung. Darüber hinaus verfügt der Codec über Betriebsmodi für unterschiedliche Verzögerungszeiten bis hinunter zu 5 ms bei einer Paketgröße von 2,5 ms. LC3plus enthält auch dedizierte hochauflösende Audiomodi, die die messbare Audioqualität über die wahrnehmbare Transparenz hinaus verbessern (bis zu 500 kbit/s pro Kanal).
LC3plus ist das Äquivalent zu EVS für das Festnetz und ermöglicht Super-Breitbandqualität für VoIP-Anwendungen sowie in DECT-Telefonen (Aufnahme in den DECT-Standard 2019, sowie standardisiert als ETSI TS 103 634). Im HD-Telefonie-Modus ermöglicht der Codec die doppelte Anzahl an Gesprächen im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik. Bei VoIP-Anwendungen sorgt die redundante Übertragung von LC3plus-Sprachdaten in überlasteten VoIP-Kanälen auch unter schwierigen Bedingungen für stabile Telefongespräche. Bei DECT-Telefonen ermöglicht die speziell auf die DECT-Kanaleigenschaften ausgelegte Kanalcodierung von LC3plus die Übertragung über stark gestörte DECT-Kanäle – so können Telefonate ohne Unterbrechung geführt werden, beispielsweise auch dann, wenn das Mobilteil weit von der Basisstation entfernt ist.
Der dedizierte hochauflösende Audiomodus von LC3plus bietet eine ideale Übertragungsstrecke für 24 Bit/96 kHz Audiodaten, da hervorragende Werte für Signal-Rausch-Abstand (SNR) und Total Harmonic Distortion and Noise (THD+N) erreicht werden. Das macht LC3plus zum idealen Codec für hochqualitatives Audio-Streaming auf drahtlosem Zubehör, wie Headsets oder Lautsprecher. LC3plus ist dabei der einzige offene Standard-Audiocodec für drahtlose hochauflösende und hochwertige Gaming-Headsets.
Verfügbarkeit
LC3
Eine detaillierte Beschreibung des LC3-Algorithmus wird in naher Zukunft von Bluetooth SIG veröffentlicht werden. LC3-Software für Bluetooth ist von Fraunhofer erhältlich.
LC3plus
Die LC3plus-Software ist bei ETSI erhältlich
Eine detaillierte Beschreibung des LC3plus-Algorithmus finden Sie hier