從用戶角度來說,一款出色的TWS耳機佩戴起來一定要足夠舒適,以適應(yīng)長時間使用,并且可以無差別適用于各種生活場景。因此,TWS耳機需要從聲學(xué)設(shè)計方面達(dá)到被動降噪與主動降噪綜合平衡。
2016年蘋果正式發(fā)布無線耳機AirPods,正式引爆TWS(True Wireless Stereo,真無線立體聲)市場。根據(jù)IDC最新數(shù)據(jù),2019年全球耳機/可穿戴設(shè)備的出貨量為1.705億副,較2018年增長了2.5倍,預(yù)計到2020-2022年, 全球TWS耳機出貨量將為1.67,2.57和4.10億副。
面對不斷增長的TWS市場,各大廠商都有怎樣的看法?探索科技(techsugar)邀請國際知名廠商暢談TWS技術(shù)與市場發(fā)展趨勢,本次接受采訪的是ADI中國區(qū)消費類產(chǎn)品市場經(jīng)理毛夢可。

ADI 中國區(qū)消費類產(chǎn)品市場經(jīng)理毛夢可 Sophie
淺談TWS耳機發(fā)展趨勢
TWS,是True Wireless Stereo的縮寫,意為真正的無線立體聲。在TWS技術(shù)的出現(xiàn)之前,無線藍(lán)牙耳機在左右耳塞之間還有連線,TWS的推出使得耳機得以擺脫有線的煩惱,做到真正的無線傳輸,現(xiàn)已成為耳機產(chǎn)業(yè)的一大熱門發(fā)展趨勢。

2016-2020年TWS耳機市場出貨量統(tǒng)計及預(yù)測。
數(shù)據(jù)來源:集邦科技
目前,國內(nèi)的TWS耳機發(fā)展還出處于粗放增長的階段,越來越多的廠商加入到這個市場中。未來,TWS耳機必然會分化為強調(diào)功能性能的品牌高端產(chǎn)品和強調(diào)性價比的中低端產(chǎn)品,其中ANC(主動噪聲控制)功能由于其實用性,將會成為TWS耳機的標(biāo)配。毛夢可認(rèn)為到2023年,將會有一半以上的TWS耳機帶有ANC功能。

從TWS耳機的ANC功能相關(guān)發(fā)展現(xiàn)狀上來看,主要存在以下幾個趨勢:
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佩戴檢測:
可以實現(xiàn)入耳就自動連接手機藍(lán)牙,摘下就自動休眠。
這對電池容量只有幾十毫安時(mAh)的TWS耳機來說,是減少功耗的有效手段。
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通透模式:
可以讓佩戴者聽到外界聲音,與身邊的人交談時會更自然,也更安全。
例如在公交、地鐵上佩戴無線耳機時,不會錯過到站廣播。
而且在開啟通透模式后,佩戴者在聽音樂的同時也不會錯過外部重要信息。
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自校準(zhǔn)/自適應(yīng)調(diào)節(jié):
能夠半自動或者手動式觸發(fā)TWS的不同工作模式,調(diào)節(jié)濾波器的降噪?yún)?shù),以達(dá)到比較好的降噪效果。
ANC技術(shù)將被應(yīng)用于更多領(lǐng)域
作為TWS耳機的標(biāo)配,ANC技術(shù)正在被越來越多的領(lǐng)域所關(guān)注。
近日ADI與現(xiàn)代汽車公司合作推出了業(yè)界首個全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng),這是首個可應(yīng)用于汽車駕駛艙內(nèi)的降噪系統(tǒng),利用ADI的A2B音頻總線技術(shù),幫助解決了電子RANC(路噪主動噪聲控制)系統(tǒng)面臨的多項挑戰(zhàn)。
在消費全面升級的今天,家電領(lǐng)域?qū)翟爰夹g(shù)同樣存在強勁的需求。在年初的CES2020上,ADI展示了基于ADAU1452音頻處理器的家用電器(咖啡機)主動降噪功能,可以實現(xiàn)10dB(A)噪聲消減效果,此類解決方案同樣適用于會產(chǎn)生較大噪聲的家用電器上,如豆?jié){機等。
此外,ANC技術(shù)也可以運用在在聽力輔助設(shè)備上,通過類似通透模式接收特定的聲音并結(jié)合骨傳導(dǎo)相關(guān)技術(shù),為具有聽力障礙的人加入ANC或聲音采集及放大功能,幫助佩戴者聽到聲音,改善對外界聲音的感知。
聲音是人類感官的主要輸入源之一,其相關(guān)的產(chǎn)品應(yīng)用場景豐富,ANC將為新的一波創(chuàng)新應(yīng)用賦能,或許在未來也會成為一種發(fā)展趨勢。
如何定義一款出色的TWS耳機?
從用戶角度來說,一款出色的TWS耳機佩戴起來一定要足夠舒適,以適應(yīng)長時間使用,并且可以無差別適用于各種生活場景。因此,TWS耳機需要從聲學(xué)設(shè)計方面達(dá)到被動降噪與主動降噪綜合平衡。
被動降噪是否足夠好,主動降噪需要降噪多少深度才能避免出現(xiàn)因太安靜而造成的“負(fù)壓感”等一系列問題,都是廠家在設(shè)計耳機時需要考慮的要點。
通常情況下,耳機廠商在生產(chǎn)一款耳機時會有專業(yè)做音頻的工程師或者調(diào)音師加入其中。他們的任務(wù)是在參數(shù)達(dá)標(biāo)的情況下,思考如何為這個產(chǎn)品增添“佐料”,提升用戶喜愛程度。
以ADI為例,音頻工程師與調(diào)音師可以在ADI解決方案的基礎(chǔ)上自由發(fā)揮。例如ADAU1787降噪芯片,它可以提供適用于多種音頻和語音應(yīng)用的可靠數(shù)字信號處理解決方案,包括語音增強、降噪、回聲消除、電平控制、聲音反饋抑制、麥克風(fēng)陣列和有源噪聲/振動控制,這些功能都可以幫助客戶打造一款具有很酷特性及賣點的耳機。
對于如何應(yīng)對TWS耳機的設(shè)計痛點,毛夢可舉出了更為詳細(xì)的產(chǎn)品案例進行說明。
針對功耗、降噪性能、耳機振膜的特性,開發(fā)者必須要在續(xù)航、聲學(xué)結(jié)構(gòu)和ANC性能之間找到一個平衡點。例如在功耗上,ADI目前主推的耳機ANC解決方案ADAU1787/1777,已經(jīng)做到了以較低的功耗成本實現(xiàn)更高的音質(zhì)效果。
以ADAU1787為例,ADI提供了4路ADC輸入接口和4路數(shù)字麥克風(fēng)輸入,且這些輸入口是并行輸入,因此ADAU1787可以實現(xiàn)單芯片應(yīng)用于混合(hybrid)降噪耳機。同時,ADAU1787具有獨特的雙核設(shè)計,其中FastDSP核用于主動降噪濾波器處理,SigmaDSP核做EQ后處理,這種設(shè)計能夠?qū)翟胩幚砗髶p失的低頻部分做補償。此外,ADAU1787還能提供2.3*2.8 mm的BGA封裝,在1.8V供電下功耗僅約為6-7mW,可以應(yīng)用于對功耗和芯片體積要求更嚴(yán)苛的TWS耳機中。在與客戶共同合作定義新產(chǎn)品時,還可以通過減去冗余的功能模塊,進一步降低功耗。

此外,ADI芯片里還藏有一些“細(xì)節(jié)彩蛋”,它可以為用戶提供更好的特性。比如在芯片的自動控制部位,有一個叫做PID比例積分微分控制邏輯,它的作用是可以根據(jù)信號去預(yù)測后來信號的走向,避免在進行開關(guān)控制時耳機會傳來“崩”的一聲巨響,從而能更好地保護用戶聽力。
從集成度上來考慮的話,目前ADI能將ANC解決方案做成模塊,通過芯片+軟件的方式,將其Sigma Studio可配置軟件集成到系統(tǒng)解決方案中。該工具的優(yōu)點在于它允許通過拖放模塊來生成代碼。因此,非程序員也可以輕松上手該軟件,對于不懂編程但精通聲學(xué)的客戶群體非常適用。

TWS耳機將迎來怎樣的發(fā)展?
隨著產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟、各個大廠和ODM的進入,必將驅(qū)使TWS的市場的分化加快,成本更低、性能更強的中高端產(chǎn)品價格會由于規(guī)模效應(yīng)下降。
毛夢可表示:“ADI將會繼續(xù)在輕量化、低功耗、低成本和高性能上加強產(chǎn)品的差異化,覆蓋更多的終端市場,同時也會追求極致的性能。未來ADI或許會加入一些更智能化的功能,比如佩戴檢測、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等。打個比方,當(dāng)你帶著耳機經(jīng)過不同的環(huán)境時,耳機會感知到場景的改變,并調(diào)整為最佳的降噪模式?!?
藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟曾在今年初發(fā)布了新一代藍(lán)牙音頻技術(shù)——LE Audio,為未來音頻行業(yè)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。如同BLE為藍(lán)牙的低功耗應(yīng)用帶來了百花齊放的效果,毛夢可認(rèn)為,LE Audio同樣能為聽力產(chǎn)品帶來各種各樣的創(chuàng)新,伴隨市場規(guī)模擴大,耳機市場也會越來越多元化。
LE Audio降低了藍(lán)牙延遲,提升了耳機的交互性,提供了雙耳通訊的標(biāo)準(zhǔn),同時也提供了LC3的編解碼器以達(dá)到高質(zhì)量音質(zhì),這也為廣大的BT+MCU廠家提供了進入TWS市場的捷徑。
目前的TWS大廠都有自己的編解碼協(xié)議,毛夢可表示,在未來的幾年里,他們?nèi)匀粫^續(xù)沿用自己的協(xié)議,直到LE Audio成熟度全面提升。