音風景ブログ

目隠しテストによるエンコーダの音質評価などを行うブログです。

Bluetoothで使われるLC3とAACの比較

概要

Bluetoothで使われる、LC3コーデックとAACコーデックの二重盲検法による比較。
2022年以降、Bluetooth 5.2という新しい規格がリリースされ、イヤホンやスピーカーと無線で接続するための新しい方法が準備される見込み。
新しい LE Audio を採用するデバイスでは、LC3というコーデックのサポートが必須となっている。
LC3は、音声の遅延を抑えた自然な音声再生と、バッテリ消費の軽減を狙って近年設計されたコーデックである。
このLC3コーデックを、現在Bluetoothで広く使われているAACコーデックと比較。
LC3コーデックのエンコーダとしては、欧州電気通信標準化機構(ETSI)が配布している最新版のLC3plusが使われた。
AACコーデックのエンコーダとしては、Apple製品で採用されている CoreAudioと、Androidで採用されているFDK-AACが使われた。

結果

ETSIが配布するLC3エンコーダよりも、現在のイヤホンやヘッドホンへの接続に広く使われているAACエンコーダの方がむしろ原音に忠実だった。
Appleが採用するエンコーダとAndroidが採用するエンコーダは大差ない結果となった。

評価

f:id:kamedo2:20220315030714p:plain
全結果
f:id:kamedo2:20220315030752p:plain
テストに使われた27音源と評点一覧

テストに利用した音源を試聴したい方、ダウンロードしたい方、ログを見たい方はこちらへ。
http://zak.s206.xrea.com/bitratetest/main.htm
https://drive.google.com/file/d/0ByvUr-pp6BuUSnlwUG1WNkZzeDA/view?usp=sharing

方法

銘柄に対する先入観が影響しないように、PSP ABC/HR v2.4とAKG K712を利用して、3個のエンコードされた圧縮音源をランダムに並び替えて、銘柄を伏せて採点した。採点基準は、「音質劣化が非常に気になる」が1点 「気になる」が2点 「わずかに気になる」が3点 「原音からの音質変化が分かるが、気にならない」が4点 「音質変化がわからない、区別できない」が5点。4.9点以下の評点をつける場合は、ABXYテストを15回行い、12回以上(これ以上の成績をまぐれで出す確率は約2%)正解して、違いを聞き取れることを確認してからそうした。15種の多様なジャンルを含むテスト用の非圧縮音源が使われた。このテストでの採点は、27(音源)×3(エンコーダ)×1(回)=81(回)。

使用したオプション

サンプリング周波数が44.1kHzのロスレス音源から48kHzへの変換

qaac に同梱されている refalac が使われた。

refalac64 原音.44kHz.wav --rate 48000 -D -b 24 -o 原音.48kHz.wav

AAC (Appleのエンジン)

Appleが使うエンジン CoreAudioToolbox 7.10.9.0 が qaac 2.72 (x64 version) 経由で使われた。

qaac64 --cbr 144 -o 出力.mp4 原音.48kHz.wav

AAC (Androidのエンジン)

Androidで使われているFraunhofer社製のAACエンコーダ、fdk-aacが使われた。FAAC (libfaac) とは別物。
mstorsjo氏がメンテナンスしている、最新版のバージョン fdk-aac v2.0.2 を FFmpeg N-102573-g9d4c018497 に組み込んで使われた。

ffmpeg -y -i 原音.48kHz.wav -c:a libfdk_aac -b:a 144k 出力.mp4

LC3

2021年11月17日時点で欧州電気通信標準化機構(ETSI)から配布されていた最新の、
LC3plus Floating Point Software V1.6.3ETSI, ETSI TS 103 634 V1.3.1. が使われた。
配布されていたソースコードのfloating_point版をMSYS環境でビルドしエンコードさせた。
なお2022年3月15日時点でも同バージョンが配布されている。

LC3plus -E -q -v 原音.48kHz.wav 出力.lc3 144000

詳細な優劣の分析

FRIEDMAN version 1.24 (Jan 17, 2002) http://ff123.net/
Blocked ANOVA analysis

Number of listeners: 27
Critical significance:  0.05
Significance of data: 2.56E-012 (highly significant)
---------------------------------------------------------------
ANOVA Table for Randomized Block Designs Using Ratings

Source of         Degrees     Sum of    Mean
variation         of Freedom  squares   Square    F      p

Total               80          19.52
Testers (blocks)    26           7.06
Codecs eval'd        2           8.00    4.00   46.58  2.56E-012
Error               52           4.47    0.09
---------------------------------------------------------------
Fisher's protected LSD for ANOVA:   0.160

Means:

AndroidA AppleAAC LC3plus 
  4.41     4.40     3.74  

---------------------------- p-value Matrix ---------------------------

         AppleAAC LC3plus 
AndroidA 0.926    0.000*  
AppleAAC          0.000*  
-----------------------------------------------------------------------

AndroidAAC is better than LC3plus
AppleAAC is better than LC3plus

整形済みデータ

Apple AAC	Android AAC	LC3plus
%feature	5	AAC	AAC	LC3
%feature	10	CoreAudioToolbox 7.10.9.0, via qaac 2.72	FDK-AAC 2.0.2	V1.6.3 ETSI (floating point ver.)
%feature	11	--cbr 144	-c:a libfdk_aac -b:a 144k	144000
%genre Kamedo2's 15 sample
4.700	4.500	4.200	
4.500	5.000	3.300	
4.400	4.600	3.200	
4.700	4.500	4.200	
4.100	4.400	3.500	
4.500	4.300	3.700	
5.000	5.000	4.400	
4.400	4.600	3.900	
3.900	3.500	4.200	
4.400	4.500	3.300	
4.300	4.200	3.600	
4.200	3.900	3.500	
5.000	4.600	3.600	
4.300	4.600	3.500	
5.000	5.000	3.600	
%genre IgorC's 12 sample
4.400	4.200	3.700	
3.800	4.100	3.600	
4.200	4.100	3.300	
4.500	4.400	3.700	
4.400	4.500	3.500	
3.900	4.200	3.300	
4.100	3.400	3.700	
4.300	4.400	4.100	
4.400	4.200	3.800	
4.100	4.400	3.700	
5.000	5.000	5.000	
4.400	5.000	3.900	

%samples	41_30sec	Perc.
%samples	finalfantasy	Strings
%samples	ATrain	Jazz
%samples	BigYellow	Pops
%samples	FloorEssence	Techno
%samples	macabre	Classic
%samples	mybloodrusts	Guitar
%samples	Quizas	Latin
%samples	VelvetRealm	Techno
%samples	Amefuribana	Pops
%samples	Trust	Gospel
%samples	Waiting	Rock
%samples	Experiencia	Latin
%samples	Heart to Heart	Pops
%samples	Tom's Diner	Acappella

%samples	01 castanets	inst.
%samples	02 fatboy_30sec	Techno
%samples	03 eig	Techno
%samples	04 Bachpsichord	inst.
%samples	05 Enola	Techno
%samples	06 trumpet	inst.
%samples	07 applaud	Live
%samples	08 velvet	perc.
%samples	09 Linchpin	Rock
%samples	10 spill_the_blood	guitar
%samples	11 female_speech	Speech
%samples	12 French_Ad	Speech
%bitrate
146469	146146	145654
146500	146046	145613
146974	146453	145651
146778	146180	145642
146777	146356	145649
146921	146302	145626
147158	146361	145673
146681	146144	145653
148366	147429	145617
146607	146261	145618
146446	146024	145611
146748	146341	145645
146744	146334	145632
146687	146168	145627
146773	146411	145621
149514	147559	145751
146462	146076	145622
147719	146806	145700
146732	146184	145664
146422	146178	145644
148665	147225	145747


注:公開試聴試験での多人数の平均評点と管理人の評点が似たような傾向になることは確認しているので言えるが、ある個人がある再生環境で、ある価値観のもとに聞いたときの評価が、ここに書いた管理人の評価に似るかどうかまでは何とも言えない。また、今回利用した音源とは傾向の異なる音を多くエンコードした場合、結果や順位が異なる可能性があります。