Многие пользователи смартфонов на базе Android уверены, что воспроизводят музыкальные композиции в максимальном качестве. Однако базовая аудиотехнология Android под названием AudioFlinger часто работает иначе, чем принято думать. В процессе воспроизведения аудиофайлов высокого разрешения система может активно понижать частоту дискретизации до значения 48 кГц, что влияет на исходное качество звука. Чтобы проверить это на практике, были взяты четыре устройства: Samsung Galaxy Z Fold 8, Motorola Razr Fold, Nothing Phone 3 и Tecno Camon 50 Ultra. На них загрузили четыре файла FLAC и подключили беспроводные наушники с сертификацией hi-res — популярные FiiO EH13 стоимостью 50 долларов и наушники Status Pro X.
Как проводилось тестирование аудиофайлов на Android
Для проверки использовались четыре тестовых файла формата FLAC с разной частотой дискретизации: 44,1 кГц, 48 кГц, 96 кГц и 192 кГц. Во время воспроизведения музыки применялась специальная команда adb shell dumpsys media.audio_flinger в терминале Android. Это позволило в реальном времени выгружать данные об аудиоданных и увидеть, каким именно образом компонент AudioFlinger управляет файлами высокого разрешения «под капотом» каждого смартфона.
Результаты проверки смартфонов и работа AudioFlinger
Среди четырех протестированных аппаратов только раскладной смартфон от Motorola справился с задачей наилучшим образом. Устройства продемонстрировали разные результаты при обработке аудио:
- Motorola Razr Fold стал единственным устройством, которое не принудило все файлы проходить через фиксированную частоту дискретизации. Файлы с частотой 44,1 кГц и 48 кГц ожидаемо прошли через общий микшер AudioFlinger на частоте 48 кГц. Но с файлом 96 кГц смартфон открыл совершенно другой путь вывода, задействовав прямой поток (DIRECT thread) в обход ограничений. Аудиофайл с частотой 192 кГц получил точно такую же обработку.
- Nothing Phone 3 воспроизводил каждый файл через общий микшер, выводя фиксированные 48 кГц в каждом отдельном случае.
- Samsung Galaxy Z Fold 8 принудительно снижал частоту дискретизации каждого файла до 44,1 кГц. Однако при переключении на кодек LDAC этот показатель увеличивался до 96 кГц.
- Tecno Camon 50 Ultra показал ровно такие же результаты, как и модель от Samsung.
Почему Android обрабатывает звук именно так
Подобное поведение операционной системы обусловлено архитектурой Android, а именно аудиотехнологией Hardware Abstraction Layer (HAL) и тем, как приложения взаимодействуют с ней. Когда пользователь запускает трек, медиаплеер передает звук в AudioFlinger, затем в Audio HAL и далее на физическое устройство вывода. Нативная поддержка Android включает аудиопотоки вплоть до 32 бит / 192 кГц. Но по умолчанию система конвертирует всё в формат 16- или 24-бит PCM с частотой 48 кГц в режиме стерео, чтобы поддерживать единый стандарт для всех звуковых дорожек. Motorola Razr Fold смог обойти это ограничение благодаря тому, что производитель изначально настроил соответствующие аудиополитики.
Ограничения Bluetooth-кодеков и человеческого слуха
Стоит учитывать, что беспроводные наушники используют кодеки с собственными техническими ограничениями. В ходе тестов применялись кодеки AAC и hi-res LDAC. Технология AAC способна обрабатывать файлы до 96 кГц, но на смартфонах её реализация чаще всего ограничена уровнем 24 бит / 44,1 кГц. Кодек LDAC обеспечивает полную поддержку 96 кГц с переменным битрейтом 990, 660 или 330 кбит/с. При этом ни один существующий стандарт Bluetooth-кодека физически не может передать аудиопоток с частотой 192 кГц. Таким образом, когда AudioFlinger снижает частоту трека, это связано не только с системными алгоритмами, но и с ограничениями беспроводных протоколов и самих наушников. Дополнительным фактором является специфика человеческого слуха: верхняя граница восприятия взрослого человека составляет около 20 кГц, а у большинства людей этот порог еще ниже. Из-за физиологических особенностей слуха заметить разницу при понижении частоты hi-res файлов на практике удается далеко не всегда.
«`html
Для проведения экспериментов были отобраны четыре мобильных аппарата: Samsung Galaxy Z Fold (в источнике также упоминается как Z Fold 8), Motorola Razr Fold, Nothing Phone 3 и Tecno Camon 50 Ultra. В паре с ними использовались проводные или беспроводные наушники с сертификацией hi-res — вирусные наушники FiiO EH13 стоимостью 50 долларов и комплект вкладышей Status Pro X, причем все сопряжение со смартфонами осуществлялось по протоколу Bluetooth.
Сам процесс тестирования выявил существенные различия в том, как разные вендоры подходят к программной обработке звука. В то время как Nothing Phone 3 прогонял абсолютно все дорожки через общий микшер с неизменным выводом на 48 кГц, аппараты от Samsung и Tecno вели себя иначе: они доунсэмплили каждый файл до 44,1 кГц. Исключением для моделей Samsung и Tecno становилось лишь принудительное переключение на кодек LDAC, при активации которого показатель поднимался до 96 кГц.
Описанное поведение операционной системы заложено разработчиками намеренно — это штатная работа платформы, а не программный баг. Архитектура Android устроена так, что нативная поддержка аудиоформатов простирается вплоть до впечатляющих 32 бит / 192 кГц. Однако ради поддержания постоянной стабильности и универсальности аудиопотоков система принудительно перекодирует входящий материал в 16- или 24-битный формат PCM со стереочастотой 48 кГц. Именно стремление системы к унификации приводит к тому, что треки с исходными 44,1 кГц и 192 кГц на выходе принудительно подгоняются под единый стандарт. Тот факт, что Motorola Razr Fold смог избежать этих ограничений для файлов высокого разрешения, объясняется исключительно индивидуальной конфигурацией аудиополитик, заложенной инженерами Motorola.
Тем не менее, даже идеальная программная цепочка натыкается на непреодолимый физический барьер в виде пропускной способности беспроводных интерфейсов. Все протестированные телефоны транслировали звук на наушники «по воздуху», задействуя сперва стандартный кодек AAC, а затем переключаясь на hi-res решение LDAC. Хотя спецификации AAC номинально допускают работу с файлами до 96 кГц, на практике мобильные реализации почти всегда ограничены планкой 24 бит / 44,1 кГц, что все же превосходит стандартное качество компакт-дисков. В свою очередь, кодек LDAC честно отрабатывает частоту 96 кГц, оперируя динамически изменяющимся битрейтом на выбор: 990, 660 или 330 кбит/с. Но ключевая проблема заключается в том, что ни один из существующих стандартов Bluetooth-кодеков в природе не способен передать «честный» аудиопоток с частотой 192 кГц.
Следовательно, когда системный компонент AudioFlinger производит принудительное понижение параметров трека, это обусловлено не просто капризами или несовершенством алгоритмов Android. Данная мера обусловлена жесткими техническими лимитами применяемого кодека, а также спецификой самих наушников или беспроводных вкладышей. Финальным аргументом в спорах о качестве звука выступает анатомия человека: верхний предел восприятия звуковых частот здоровым человеческим ухом редко превышает 20 кГц, а у большинства людей реальный порог чувствительности заметно ниже. Учитывая эти физиологические ограничения, даже в случаях, когда AudioFlinger агрессивно урезает hi-res файлы, рядовой пользователь практически гарантированно не услышит никакой разницы на слух. Автор исследования советует не тратить нервы на погоню за цифровыми индексами в характеристиках, а просто получать удовольствие от любимой музыки в комфортном формате.
«`
