TWS是英文True Wireless Stereo的縮寫,即真正無線立體聲的意思。2017年 iPhone7取消3.5mm插孔后,蘋果率先發布了藍牙耳機AirPods。近幾年隨著藍牙技術、芯片方案等核心技術升級、手機結構變化和系統支持、AI 和傳感器技術的成熟,推動TWS耳機實現快速逆勢發展。據IDC數據,2021年全球TWS耳機銷量達3.1億臺,同比增速達33%。除了音頻廠商之外,也有越來越多的手機廠商在TWS耳機領域尋找新的增長點。
TWS耳機未來可能成為智能手機的標配。以智能手機保有量來計算TWS的滲透率,目前蘋果TWS耳機滲透率為42.1%,安卓滲透率僅為3.48%,TWS 耳機仍有不小的增長空間。
此外,TWS智能耳機將在無線連接、語音交互、智能降噪、健康監測和聽力增強/保護等領域發揮重要的作用。未來隨著智能化、應用領域多樣化,TWS耳機作為一種獨立的智能設備,將進行更多技術和性能的升級,這將推動核心零部件及技術的不斷發展升級。
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目前來看,TWS耳機實現的關鍵技術包括:
1. BLE audio藍牙技術
TWS耳機都是通過藍牙來進行傳輸的,但是由于TWS耳機具有高度集成、電池容量小等特性,而且還要滿足用戶對于連接穩定性、續航、音質上的要求,所以需要傳輸速率更快、連接更穩定、功耗更低的藍牙連接技術。
Bluetooth LE Audio,即低功耗藍牙音頻,全面支持藍牙5.1標準和下一代Bluetooth LE的ISOC架構,為TWS耳機市場帶來了創新解決方案,加速TWS二級市場爆發。BLE Audio從雙模進化為低功耗單模,具有低功耗、連接范圍廣、單模藍牙芯片、成本較低等優勢。支持LC3音頻編碼技術(更高音質和更低功耗), 多重串流音頻(更低時延,無縫動態切換), 廣播音頻(基于人或位置進行音頻分享),助聽增強,定位等功能。
Bluetooth LE Audio的多重串流音頻(Multi-Stream Audio)功能,不僅徹底解決了TWS耳機雙耳直連的標準問題和兼容性問題,并且一個音頻源甚至可以連接多個無線音頻接受設備。
2. 主動降噪
按照降噪方式,降噪耳機可以分為被動降噪耳機(無源降噪耳機)和主動降噪耳機(有源降噪耳機)。主動降噪可以實現更好的降噪性能。
主動降噪原理
主動降噪ANC是近幾年各廠商提升用戶體驗的發力點之一,主要用于播放音頻,通過耳機監聽檢測環境噪音,然后發出相位相反強度相等的聲波,二者疊加后噪音被抵消。要實現這樣的功能耳機需要一個外向式麥克風用于接收環境噪音,而對信號的處理需要一定的時間,因此需要靠主控芯片通過一定的算法對未來噪音進行一個預測,然后在噪音到來的同時播放一個相反的聲波將其抵消。部分高端產品還有一個內向式麥克風,用于監聽實際播放的聲音,進行反饋,實現進一步的校準和優化。
3. 空間音頻
空間音頻是TWS耳機在繼主動降噪功能之后又一大產品熱點。空間音頻是在立體聲雙聲道的基礎上,通過計算音頻技術,擴展了聲道,使其兼具長度、寬度和高度的特質,從而實現了在聽感上呈現聲音從四面八方傳來的效果,讓聲音更具沉浸感和立體感。同時,耳機端搭載六軸陀螺儀進行用戶的動態頭部追蹤,實時映射聲場,實現無論你如何轉動身體,一種聲音固定從同一個方位傳來,如同真是世界的自然聽感,達到身臨其境的效果。
目前各大品牌已經開始發力空間音頻功能,支持空間音頻的產品也相繼上市。空間音頻還可與目前熱門的AR/VR頭戴設備搭配使用,打造沉浸式的聲場體驗。
4. 入耳檢測
入耳檢測又被稱之為佩戴檢測,當戴上或取下耳機時,會立即感知當前耳機的使用狀態,并根據感知結果,做出暫停或恢復播放的操作,避免音頻漏聽的情況出現。在TWS耳機入耳檢測領域,目前主要分為電容檢測和光學檢測兩大技術路線。
電容檢測技術成本較低,性價比較高,殼體無需開孔,還可以當做耳機功能切換的觸控按鍵使用。不過易受到溫度變化和汗液的影響,具有誤觸發率高、耳道兼容性差等缺點。
電容式入耳檢測
光學檢測優勢在于識別精度更高,不易受環境因素干擾。缺點在于,需要在耳機表面打孔通光,不利于做防水設計;精度高、成本高,組裝要求高。
光感式入耳檢測
雖然現階段光學入耳檢測技術在TWS耳機中的應用占比較少,但在品牌旗艦機中利用率很高,比如蘋果的AirPods Pro、華為FreeBuds Pro 2、小米Air 2 Pro、榮耀FlyPods 3等設備,未來光學入耳檢測技術或將會被更多產品采用。
5. 骨傳導/骨聲紋
傳統耳機主要是通過空氣進行聲音的傳播,而骨傳導耳機則是借助于一定的介質(頭部的顱骨、骨迷路、內耳淋巴液、螺旋器、聽覺中樞)進行聲音的傳播,最終以聲波的方式直接將聲音傳導至聽覺神經,而不再需要通過空氣先傳到耳膜,再到達我們的聽覺神經。
骨傳導耳機能在嘈雜的環境中實現清晰的聲音還原,還具備不傷耳、不受噪聲干擾、不占耳道等優點,同時對音色的敏感度更高,能準確進行機主的身份驗證。
目前,真正的骨傳導耳機發布較少,骨傳導、骨聲紋技術在TWS耳機上主要功能為識別和降噪。華為推出多款應用骨傳導、骨聲紋技術的TWS耳機。從 FreeBuds 2 Pro 上應用骨聲紋識別技術到 FreeBuds 3 對骨傳導通話降噪技術的應用,一步一步的在實現著骨傳導技術的應用和突破。
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原文標題:TWS耳機5大關鍵技術介紹
文章出處:【微信號:gh_e972c3f5bf0d,微信公眾號:艾邦加工展】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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