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AAC、SBC、LC3コーデックの音質比較

概要

Bluetoothに登場する新しいコーデック、LC3の音質を、従来からあるAAC、SBCと二重盲検法で比較した。
Bluetooth 5.2からのLC3の採用により、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が将来的に期待されている。
このLC3コーデックの音質を、Bluetoothイヤホン等で現在広く使われているAACコーデック、SBCコーデックと比較した。

結果

AAC、SBC、LC3共に一般的な設定で使う限り、どれも高音質であり、平均オピニオン評点が4点以上と、原音を忠実に再現した。

評価

Bluetoothで使えるAAC、SBC、LC3コーデックの音質比較、一般的な設定の場合
ビットレートを低くした結果を含む全結果
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、6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。27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)×6(エンコーダ)×1(回)=162(回)。

使用したオプション

AAC

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。これはFAAC (libfaac) とは別物。
mstorsjo氏がメンテナンスし2023年2月にrarewaresで配布されていた、当時としては最新のfdkaac-1.0.4 built against fdk-aac 2.0.2, x64のバイナリが使われた。2023年6月時点では最新のバージョンではない。一般的な設定として192kbpsで、ビットレートを低くした設定として128kbpsでエンコードされた。

fdkaac -b 192000 -o 出力.mp4 原音.48kHz.16bit2ch.wav
fdkaac -b 128000 -o 出力.mp4 原音.48kHz.16bit2ch.wav

SBC

FFmpegに内蔵されているSBCエンコーダが使われた。利用されたバージョンは、2023年2月時点で最新だった FFmpeg N-109823-g385ec46424.
一般的な設定として345kbpsで、ビットレートを低くした設定として237kbpsでエンコードされた。

ffmpeg -y -i 原音.48kHz.16bit2ch.wav -c:a sbc -b:a 345k 出力.sbc
ffmpeg -y -i 原音.48kHz.16bit2ch.wav -c:a sbc -b:a 237k 出力.sbc

LC3（Googleの開発する Google/liblc3）

2023年2月時点で配布されていたバージョン liblc3 v1.0.1が使われた。
一般的な設定として192kbpsで、ビットレートを低くした設定として128kbpsでエンコードされた。
遅延の長短に関連するフレーム長はデフォルトのまま(10ms)とした。

elc3 -b 192000 原音.48kHz.16bit2ch.wav 出力.lc3
elc3 -b 128000 原音.48kHz.16bit2ch.wav 出力.lc3

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: 0.00E+000 (highly significant)
---------------------------------------------------------------
ANOVA Table for Randomized Block Designs Using Ratings

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

Total              161          69.27
Testers (blocks)    26           9.59
Codecs eval'd        5          37.25    7.45   43.18  0.00E+000
Error              130          22.43    0.17
---------------------------------------------------------------
Fisher's protected LSD for ANOVA:   0.224

Means:

FDK-AAC1 SBC345kb liblc319 FDK-AAC1 SBC237kb liblc312 
  4.72     4.65     4.13     4.12     3.62     3.42   

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

         SBC345kb liblc319 FDK-AAC1 SBC237kb liblc312 
FDK-AAC1 0.578    0.000*   0.000*   0.000*   0.000*   
SBC345kb          0.000*   0.000*   0.000*   0.000*   
liblc319                   0.961    0.000*   0.000*   
FDK-AAC1                            0.000*   0.000*   
SBC237kb                                     0.079    
-----------------------------------------------------------------------

FDK-AAC192kbps is better than liblc3192kbps, FDK-AAC128kbps, SBC237kbps, liblc3128kbps
SBC345kbps is better than liblc3192kbps, FDK-AAC128kbps, SBC237kbps, liblc3128kbps
liblc3192kbps is better than SBC237kbps, liblc3128kbps
FDK-AAC128kbps is better than SBC237kbps, liblc3128kbps


FRIEDMAN version 1.24 (Jan 17, 2002) http://ff123.net/
Friedman Analysis

Number of listeners: 27
Critical significance:  0.05
Significance of data: 0.00E+000 (highly significant)
Fisher's protected LSD for rank sums:  26.945

Ranksums:

FDK-AAC1 SBC345kb FDK-AAC1 liblc319 SBC237kb liblc312 
139.00   139.00    91.50    91.00    64.50    42.00   

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

         SBC345kb FDK-AAC1 liblc319 SBC237kb liblc312 
FDK-AAC1 1.000    0.001*   0.000*   0.000*   0.000*   
SBC345kb          0.001*   0.000*   0.000*   0.000*   
FDK-AAC1                   0.971    0.050*   0.000*   
liblc319                            0.054    0.000*   
SBC237kb                                     0.102    
-----------------------------------------------------------------------

FDK-AAC192kbps is better than FDK-AAC128kbps, liblc3192kbps, SBC237kbps, liblc3128kbps
SBC345kbps is better than FDK-AAC128kbps, liblc3192kbps, SBC237kbps, liblc3128kbps
FDK-AAC128kbps is better than SBC237kbps, liblc3128kbps
liblc3192kbps is better than liblc3128kbps

整形済みデータ

%FDK-AAC 128kbps	FDK-AAC 192kbps	liblc3 128kbps	liblc3 192kbps	SBC 237kbps	SBC 345kbps	
FDK-AAC128kbps	FDK-AAC192kbps	liblc3128kbps	liblc3192kbps	SBC237kbps	SBC345kbps	
%genre 15個のテスト音源
3.700	4.500	3.200	4.200	3.500	5.000	
4.800	4.700	3.300	4.100	3.100	4.500	
3.900	5.000	3.100	3.500	3.700	5.000	
4.100	5.000	3.500	4.400	3.700	5.000	
3.900	5.000	3.300	4.500	4.200	5.000	
4.200	5.000	3.300	3.900	2.800	4.400	
4.900	5.000	3.400	4.500	3.700	4.700	
4.200	5.000	3.400	4.100	3.100	4.300	
3.100	3.800	3.500	4.100	3.300	4.200	
3.900	5.000	3.100	3.800	2.700	5.000	
3.800	4.500	3.500	4.200	4.300	4.400	
3.700	5.000	3.400	4.100	3.500	4.600	
4.300	5.000	3.400	3.900	3.100	4.500	
4.200	4.800	3.300	4.100	2.700	5.000	
5.000	4.700	2.900	3.700	2.600	3.800	
%genre IgorC氏による12個のテスト音源
4.400	4.700	3.400	3.900	4.600	5.000	
4.200	4.500	3.900	4.400	5.000	5.000	
4.300	4.500	3.500	3.900	4.800	5.000	
4.000	4.800	3.200	4.150	2.800	4.450	
4.000	4.750	3.250	4.200	3.450	4.000	
4.200	4.300	3.200	3.800	2.500	3.900	
3.800	4.100	3.400	4.300	5.000	4.400	
3.700	5.000	3.600	4.200	3.900	5.000	
3.400	4.100	3.700	4.200	4.300	4.500	
4.300	4.600	3.200	4.200	3.900	5.000	
5.000	5.000	5.000	5.000	3.700	5.000	
4.300	5.000	3.400	4.100	3.800	5.000	
%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
%FDK-AAC 128kbps	FDK-AAC 192kbps	liblc3 128kbps	liblc3 192kbps	SBC 237kbps	SBC 345kbps	
130216	194306	129655	193679	240012	348018
130143	194211	129669	193701	240012	348018
130544	194658	129658	193684	240019	348028
130269	194365	129649	193671	240015	348022
130464	194528	129665	193693	240018	348026
130447	194538	129718	193773	240021	348030
130472	194591	129689	193729	240018	348026
130247	194287	129661	193689	240013	348019
131536	195818	129784	193867	240035	348051
130358	194439	129686	193725	240014	348021
130114	194223	129662	193691	240013	348018
130429	194528	129651	193673	240018	348026
130446	194495	129647	193667	240018	348027
130248	194322	129633	193647	240013	348019
130511	194600	129708	193758	240018	348026
131858	196051	129808	193900	240055	348080
130174	194253	129632	193646	240013	348018
130895	195069	129709	193758	240024	348035
130265	194356	129665	193695	240015	348021
130250	194253	129652	193675	240013	348019
131374	195543	129772	193849	240036	348052
131676	195902	129788	193872	240044	348064
131075	195226	129767	193844	240031	348045
130805	194946	129711	193762	240023	348034
130125	194202	129651	193674	240012	348018
130456	194562	129640	193656	240019	348028
130795	194951	129723	193778	240031	348044


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。