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【社内雑談】Bluetooth HDTってなに？（結局はLE Audioの話） その2
はじめに
Bluetoothの規格等を管理する団体であるBluetooth SIGは、先日7月28日にBluetooth HDTを発表しました。これは、これまでBluetooth LEにおける通信速度が最大2Mbpsだったものを最大7.5Mbpsまで高速化する技術です。しかし、現状Bluetooth単体で高速に通信する様な用途があまりなく、どのような目的で高速化を図ったのかを理解することは困難です。
今回のブログでは、その「なぜ今更Bluetoothを高速化するのか？」という点について、社内雑談として色々と語っていきたいと思います。前回は、「HDTが作られたのは主にLE Audioのため」というところで終わりました。今回は、そのLE Audioについて深掘っていきます。
尚、昨年このブログではBluetooth LE Audioに関する長編記事をアップしています。そこでは、LE Audioが優れた技術ではあるのに、なかなか普及しない現状について書かれています。こちらを先に読んでいただくと、今回の話題が理解しやすくなると思います。
毎度おなじみではありますが、このブログはエンジニア個人が好き勝手に発信するものであり、所属組織（株式会社三技協）の公式の見解ではありませんので、あらかじめご承知置きください。
【社内雑談】Bluetooth HDTってなに？ その1 その2 その3
LE Audioとは？(おさらい)
社員A（以下A）： え？LE Audioですか・・・ あの、流行らなかったLE AudioのためのHDTですか？
社員B（以下B）： まだ、”流行らなかった”は早計だと思うけど、とにかく高速化した一番大きな理由はLE Audioで間違いない。Bluetooth SIGのHDT説明ページでも一番上にでかでかと書いてあるから。
A： でも、なんでLE Audioのために高速化？別に、オーディオにそんな高速通信要らないですよ。
B： このブログで一番の長編と言われているBluetooth LE Audioってなに？高校生でもわかる通信用語というシリーズがあるんだけど、こちらでも触れられている「あること」に由来する。長いし読んでいない人も多いだろうから、ここでも改めて簡単だけど説明しようかな。詳しく知りたい人は、長編の方を読んで下さい。
A： その記事、私はちゃんと読みましたが、読者の方のためにお願いします。
B： Bluetoothのオーディオで今も主流なのがA2DP（Advanced Audio Distribution Profile）というプロファイルだ。Bluetoothにおける機能は”プロファイル”と呼ばれていて、HSPが電話用のヘッドセットプロファイル、AVRCPが再生、停止等のリモコンプロファイルなど様々な種類があり、その内の「高音質の音楽を聴くためのプロファイル」がA2DPになる。
A2DPはBluetooth Classicのプロファイルの一つなんだけど、今もってほとんど全てのBluetoothイヤホン、ヘッドホンがA2DPで動いている。おそらく、皆さんが持っているイヤホンもA2DPで動いているはず。ここでのポイントはA2DPがBLEではなくClassicのプロファイルということだ。一方、キーボード、マウス、スマートウォッチ等の周辺機器は、少なくとも今販売されている製品であれば、ほぼほぼBLEに移行した。つまり、「オーディオ関連だけがClassicで動いており、他の周辺機器は概ねBLE化した状態」というのが、今のBluetooth界隈だ。
A： Bluetooth SIGとしては、ClassicとBLEの共存はBluetoothのチップコストを上げるだけだから、コストダウンを考えてBLEに一本化したい。でも、オーディオだけがClassicに残っているから一本化できない。だから、オーディオユーザーはさっさとLE Audioに移行してほしいってことでしたよね。
B： で、もう一つA2DPには技術的に解決できない問題があった。それが、左右完全独立型の完全ワイヤレスイヤホン（以降TWS: True Wireless Stereo）への対応だ。Bluetoothの規格上、同じプロファイルの通信を複数同時に行う事ができない。だから、左右のイヤホンを別々に接続するということができない。このBluetoothの技術的な制限を超えてTWSを実現するために色々な方法が考え出された。例えば右のイヤホンが左のイヤホンに音楽を渡すリレー方式や、Bluetooth規格を無視して同時に同じプロファイルを動かす方式、Qualcomm独自のミラーリング方式など。現状はリレー方式が一般的だけど、そのリレー方式一つとってもリレー部分の通信方式、周波数などはメーカーによって様々でバラバラなんだ。これをBluetooth SIGから見れば、TWSではBluetoothを無視した独自の接続方式が乱立してしまったことになる。
TWSのリレー方式
左右のイヤホンを接続する方式や、使う周波数はメーカーによってバラバラ
で、それらを打破すべく生み出されたのが、Bluetooth LE Audioだ。その名の通り、BLEで動くオーディオのことだ。
A： LE Audioになって、TWSへ対応できるように2チャンネル同時に接続するだけじゃなくて、左右のイヤホンが同期がずれないようにしたりと、いろいろと考えられているんですよね。
B： そうそう。実際、LE Audio自体は非常に良くできていると私は思う。Bluetooth SIGが「Bluetooth史上最大の機能追加」と言っていることだけはあり、TWSに対応するだけでなく、それを発展させて複数のサラウンドスピーカーに接続できるようになったり、またTWSと見た目も機能も似ている補聴器に対応したりするなど、非常に多機能になっている。
A： LE Audioは補聴器対応に一番力を入れているまでありますよね。
LE AudioとHDT
B： さて、LE Audioのおさらいはここまでとして、Bluetooth SIGはなぜHDTを導入したいのかという話に戻りたい。
Bluetoothのオーディオを語る上で、絶対に避けては通れない問題がある。それが、コーデックの問題だ。コーデックとは音を符号化する技術のこと。これによって、音質とデータサイズが決まる。一番有名なものはMP3（MPEG-1 Audio Layer-3）だろう。そして今、世の中で一番使われているコーデックがAAC（Advanced Audio Coding）であることも間違いない。
A： AACが使われているのはAppleが実質AACにしか対応していないからなんですよね。まあ、Appleと言えばiPod時代からAACでしたよね。
B： ClassicのA2DPには必須コーデックというものがある。必須コーデックというのは、機器が必ず対応しなければならないコーデックのことで、A2DP対応を謳う全てのスマホやイヤホンがそのコーデックに対応している必要がある。そして、A2DPの必須コーデックはSBC（low-complexity Sub Band Codec）というコーデックだ。しかし、必須にもかかわらずA2DP対応機器を持っている人でSBCで音楽を聞いている人はほぼ0人で、それどころか名前すら聞いたことがない人が大半だと思う。何故かというと、残念ながらSBCはビットレートの割に「低音質」という烙印を押されてしまったから。
A： 私も正直、前回のブログを読むまでSBCを知りませんでしたよ。なんでそんな無名で中途半端なコーデックを採用しちゃったんでしょうか。当時から有名で普及していたMP3が必須じゃダメだったんですかね？
B： そこんとこは、私も詳しくは知らないので調べみた。SBCというのはオランダのフィリップス製のコーデックなんだけど、どうもロイヤリティフリーで提供したみたいなんだよね。一方のMP3は、我々もお世話になっているドイツのフラウンホーファー研究所※6とかフランスのテクニカラー（当時Thomson）が特許を主張していて高いロイヤリティを支払う必要があったようだ。今はそのMP3の特許も切れているらしいけど。とにかく、まずSBCは当時フリーだったという点が大事だったようだ。
あとは、SBCは軽かった、というのもあるようだ。音質はそれなりだけど処理がとても軽い。だから必須として選ばれたという面もあった。当時は回路も未熟だったし、AACは言っても重いからね。
A： でも、結局AACがA2DPの事実上の必須コーデックとなるわけですよね、Appleのせいで、いやおかげか。
B： そうそう、1にも2にもAppleのせい、いやおかげだ。そもそもAACは、MPEG-2/4の音声コーデックとして策定されたコーデックなので、動画の世界の流れで言えばAACはMPEG-1の音声コーデックだったMP3の正統な後継者ということになる。
それはさておき、まずAppleがiPod時代から、そのAACを音楽コーデックとして採用し続けていた。ただ、それは音楽を圧縮して保存するコーデックとしてAACを使っていたということ。そもそも、iPodの時代はBluetooth A2DPによる無線ヘッドホンなんぞは主流ではなく、今もあるあの”白い有線イヤホン”が格好いいとされていた時代だから、iPodでもそれを使って聞いている人が多かったと思う。事実、iPhoneが出たときだって最初からA2DPに対応していたわけではなかったしね。iPhone 3G発売後、1年ぐらいしてからOSのバージョンアップか何かでA2DPに対応したという記憶がある。その時、私も喜び勇んでA2DPのイヤホンを買った記憶があるから。
iPhone 3G（2008年発売）
発売当初はA2DPに対応していなかったが、iOS3.0へのバージョンアップでA2DP対応となった
A： ははは。Bさんらしいです。
B： だから、そもそもの圧縮コーデックを考えれば、Apple製品がA2DPでAACを使うのは当然と言えば当然なんだ。だって、音楽ソースがほぼすべてAACで記録・配信されていたんだから。BluetoothのコーデックがAACであれば、エンデコ不要でソースをそのままA2DPへ流せば良い。とても効率的。結局、AppleがiPhoneでA2DPに対応するようになった頃には、半導体の進化もあってAACがイヤホンで動かせるようになっていたって、そういうこと。
A： なるほど。でも、当時は今ほどiPhoneの勢力が支配的では無かったような気がするのですが。スマホもイヤホンも、そこまでみんな揃ってAACに対応しますかね？
B： そこにはAppleと関係無い流れもある。その一つがガラケー。ガラケーでもA2DPに対応している機種があった。例えば、iPhone発売前の2006年に出ていたドコモのP902iがA2DPに対応していたんだけど、この機種はすでにAACにも対応していた。
A： へー、ガラケーがAACに対応していたんですか。
B： というのも、当時のガラケーって既に動画が撮れるようになっていたんだけど、その録画形式がMPEG-4だったんだよね。MPEG-4の音声形式はAACだから、自動的にAACの音楽再生にも対応した。つまり、当時のガラケーはAACにハードウエア的にも対応していたし、ライセンス料も払っていたってことになる。実際、「microSDにMPEG-4の動画やAACの音楽を入れてガラケーで再生させる」という文化も、ケータイオタクの中ではあったんだよ。
A： ガラケーって、意外と何でもできるものなんですね。
B： それで、コーデックはみんなAACだね、で終われば良かったのだけど、そうは問屋が卸さない。AppleのライバルでもあるQualcommはaptXというコーデックを作って、自社のSoCを使ったスマホに対応させた。MiniDisc時代からコーデックを作り続けたソニーはLDACというコーデックを発表し、高音質を謳う高級品には大概搭載されるようになっている。そして、最近はLHDC（Low Latency High-Definition Audio Codec）という中国発のコーデックがXiaomi等の中国メーカー中心に広まっている。その他、自社でスマホもイヤホンも出しているサムソンはSSC（Samsung Seamless Codec）というコーデックを使っているし、OSから作っているファーウエイはL2HCというコーデックを使っている。
A： まあ、良いことじゃないですかね。いろいろとコーデックが出るのは。
B： これが、良いことばかりじゃないんだな。Bluetooth SIGにとって大きな問題なのが、それらのコーデックが概ねハイレゾオーディオを謳っていて、高ビットレートになっていること。1Mbpsは当たり前で、ファーウエイのL2HCなんかは最大2.3Mbpsだ。従来のBLEの最大速度は2Mbpsなので、この速度だと最大3MbpsのClassicでは送れても、BLE、つまり今のLE Audioでは送れないという事態になってしまっている。ちなみにAACのビットレートは高くて300kbpsぐらいだから、現在のハイレゾ対応コーデックがどれだけ大きくなっているか分かって貰えると思う。
A： なるほど。コーデックがハイレートになりすぎてBLEで対応できなくなった。だからHDTの登場ですか。最大7.5Mbpsと言う微妙な速度も、なんとなく割に合います。
B： 一義的にはそうなんだけど、それだけではない。折角、LE Audio向けにLC3という、これまた個人的には悪くないと思うコーデックを必須にしてコーデックを統一しようとしたのに、それに誰も見向きもしていない状況もBluetooth SIGにとって良くない。例えば、動画のフォーマットも4K以降乱立してしまって収拾が付いていないけど、Bluetoothのオーディオに関してはそれ以上にどうにもならなくなっている。実際、今はBluetoothに相当詳しい人じゃないと、どれが何に対応しているか分からないでしょ？
A： 確かに複雑怪奇ですよね、いまのBluetoothオーディオって。だって、私SSCやL2HCなんて聞いたこともないですよ。機器がそれらに対応しているかどうかなんて分かるわけ無いです。
B： イヤホン側がどのコーデックに対応しているかは、おそらく箱や仕様に書いてあるだろうからましな方だが、スマホ側がどれに対応しているのかなんてググっても分からない場合の方が多いからね。コーディックの対応だけじゃない、そもそもLE Audioに対応しているかどうかすらググらなきゃ分からないという状況はマズいよ。消費者の購入ハードルを著しく上げる。そんな状況で、LE Audioが普及するとはとても思えない。
その点、Wi-Fiは上手くやった。Wi-Fiを番号で定義付けしたから、番号が大きい程新しいということが一目で分かるようになっている。Bluetooth SIGも、そろそろそういった形にしたいはずだ。
A： Wi-Fi6とWi-Fi7が技術的にどう違うかを理解している人は少数でしょうが、とりあえず親機の番号が子機の番号より大きければ繋がるっていうのは、とてもわかりやすいです。
B： そして、なによりこういった状況を最も助長しているのが、独自路線を行くAppleなんだと思う。いつも私はAppleを褒めることが多いけど、ことBluetoothに関しては、僭越ながら一言言わせて貰いたい。
「AACに固執するのは勝手だが、Bluetooth SIGの主要メンバーなら、せめてLE Audioに積極的に対応してくれ。独自チップが大事なのは理解できるが、Classicを使い続けるのはユーザーにとっても2.4GHzを使う他の無線にとっても良くない。変な方式のTWSが増えているのも電波的には無駄だ。いち早くiPhoneをLE Audio対応にさせてくれ。もしLE Audio対応イヤホンを出すまでiPhoneが対応できないのであれば、さっさとLE Audio製品を販売してくれ。独自チップや規格が使いたいならLE Audio上にしてくれ。」以上。
というわけで、AACしか使わない、LE Audioは対応しない、なんなら独自のチップによる勝手な方式をやりだすAppleを筆頭に群雄割拠となってしまったBLuetoothオーディオ界隈を、Bluetooth SIGはどうにかしたいと考えたわけだ。
A： どうするんですか？Appleにでも圧力かけますか？いや、Appleにそんなもの効くか分かりませんが。
B： 手段はいくつかあると思うが、ここでBluetooth SIGがHDTを推してきたということは、おそらく次のような動きになると私は予想している。
LE Audioの必須コーデックであるLC3は優れたコーデックであるし、少なくともAACを置き換えられる能力はあった。しかし、AppleはLC3を使ってくれないし、Qualcomm含む他社はより高音質のコーデックを次々と開発した。もはや、コーデックのメリットでLE Audioを普及させることは不可能だ。
じゃあ、これからさらにLE Audioを普及させていくためにはどうしたらよいか？その一つの答えが、音質の論争を無くしてしまうことでコーデックを統一してしまえばいいってこと。つまり、標準統一ロスレスコーデックを作っちゃうことだ。そして、それがClassicで使えないものであれば、とても良い。
A： もしかして、可逆圧縮で音質の優劣が出ないロスレスオーディオを標準にしちゃうことで、コーデック論争をなくしてしまおうと、そういうことですか。しかも、LC3レベルだとClassicでも動いてしまうが、そのロスレスがClassicの通信速度では実現できないほどのデータサイズなら、否が応でもLE Audioに移行すると・・・
いや、かなり大胆な予想ですよ、これは。
B： コーデック問題はロスレスを標準にしてしまえば一旦終了するはずだ。ハイレゾとかサラウンドを言い出したらキリが無いけど、ハイレゾはソースまで変える必要があるから、誰もが関係するわけじゃない。だから、現状はCDのレートである1.4Mbpsを直接流せてしまえばそれ以上は不要となる。実際、ロスレスで一番有名なApple LosslessはVBR（可変ビットレート）ではあるものの、最大1.5Mbps程度見ておけば大丈夫のようだ。そこから考えると、マージン込みで2Mbps程度が安定して通ればロスレス音楽も安定して聞くことができるはずだ。2Mbps安定というのは現状の最大2MbpsのBLEでは不可能だし、最大3MbpsのClassicとて「安定」までは無理がある。でも、7.5Mbpsぐらいの帯域がもてるHDTであれば、余裕を持ってロスレスを通すことができる。これでLE Audioが普及せざるを得ないはず。
A： いやいや、理屈としては分かるんですけどね。さすがに、あまりに強引な気がするのですが。
B： 確かに、私の推論は強引ではあるし、本当にBluetooth SIGがここまでやるかどうかと聞かれると確率は低いかもしれない。でも、HDTについての公式HPみてもLE Audioの事ばっかり書いてあるから、LE Audio絡みで何らかの手は打つんだと思うよ。
A： そうなんですかね。
B： HDTとLE Audioの普及策を重ねると、これぐらい強引なこともありうるんじゃないかと思っている。まあ、単なる予想でしかないので、当たるも八卦当たらぬも八卦。
ということで、ここでHDTを導入した理由をまとめると、以下の様になると思う。
- 技術的には、電力削減と電波干渉削減。デューティー比を下げれば、電力も干渉も下がる。
- 用途的には、LE Audioの普及。昨今の乱立したハイレゾコーデックに対応するにはLE Audioの基のBLEの帯域が不十分だった。
- 優秀なLC3すら刺さらなかったので、HDTによりロスレスを標準にして、Classic(A2DP)を排除する方法もある。
こんな感じかな。
A： なんか、この話を聞いてもLE Audioが普及するようには思えないんですけどね。もちろん、なんだかんだでApple次第ですけど。
B： HDT以外にAppleを振り向かせる方法があるとすれば、それは一つしか無い。
A： え？あるんですか？
B： Auracastだ。
次回予告
次回の最終回は、AuracastこそHDT普及の鍵？という話題を中心にお伝えします。また、次回をお楽しみに。
【社内雑談】Bluetooth HDTってなに？ その1 その2 その3
※6; 弊社光無線通信製品「LEDバックホール」は、フラウンホーファー HHI研究所の技術を使用して製品化されている。
