TWS耳機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

邢白靈 于小利

（1、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州215000 2、樓氏電子（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州215143）

TWS 是指True Wireless Stereo，真無線立體聲耳機(jī)，主要采用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行音頻傳輸，耳機(jī)左右單元之間互相獨(dú)立且無物理連接，構(gòu)成立體聲道。TWS 耳機(jī)設(shè)計(jì)非常精簡(jiǎn)，佩戴舒適性很高，且通常配備充電盒，具有取出充電盒后快速配對(duì)和增強(qiáng)耳機(jī)續(xù)航功能。接下面我們來介紹TWS 耳機(jī)有哪些發(fā)展趨勢(shì)。

1 發(fā)展趨勢(shì)

1.1 主動(dòng)降噪

主動(dòng)降噪可分為前饋式、反饋式以及復(fù)合式（前饋+反饋）。復(fù)合式主動(dòng)降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高，但體驗(yàn)最佳。目前支持復(fù)合式主動(dòng)降噪（ANC）的TWS 耳機(jī)并不多，市場(chǎng)主流產(chǎn)品中有蘋果Airpods Pro、索尼WF-1000XM3、亞馬遜Echo Buds、小鳥TRACK Air、華為Flypods3、OppoEnco W51 等。目前，由于蘋果的Airpods Pro 的主動(dòng)降噪性能優(yōu)異，使得復(fù)合式主動(dòng)降噪功能有望成為TWS 高端耳機(jī)的標(biāo)配。

目前各大廠商在降噪深度、降噪頻寬、降噪舒適性和降噪場(chǎng)景智能化等方面不斷優(yōu)化，提升用戶體驗(yàn)。主動(dòng)降噪使耳機(jī)使用者在如辦公室、咖啡廳、健身房、公交地鐵、火車飛機(jī)等常見應(yīng)用場(chǎng)景中免受噪聲干擾，享受更優(yōu)質(zhì)的通話和音樂質(zhì)量。隨著人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，耳機(jī)的主動(dòng)降噪技術(shù)逐漸開始擺脫了設(shè)置固定參數(shù)的限制，可以對(duì)多個(gè)使用場(chǎng)景進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，在每個(gè)場(chǎng)景下找到最優(yōu)濾波器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)降噪，提供更優(yōu)秀的降噪效果。目前蘋果、絡(luò)達(dá)、恒玄、高通、瑞昱、索尼、AMS、Dialog、Cirrus Logic 等廠商的最新芯片均已經(jīng)支持主動(dòng)降噪功能。

1.2 高清音質(zhì)

TWS 耳機(jī)高清音質(zhì)可分為音頻編解碼和喇叭單體器件兩個(gè)方面。目前的高清音頻編解碼技術(shù)，主要以索尼LDAC、高通aptX HD，以及華為HWA 為代表。此外，新一代藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在音頻方面不斷改進(jìn)，在音頻解碼器LC3 方面，LE Audio[1]集成了全新的高音質(zhì)、低功耗音頻解碼器LC3，并且支持音頻分享，在比特率降低50%的情況下仍能保持音質(zhì)不損失，可以優(yōu)化藍(lán)牙音頻的傳輸效率。

喇叭單體方面，廠商不斷采用新材料振膜，提升動(dòng)圈單元性能。如1MORE 三單元圈鐵耳機(jī)采用了金屬?gòu)?fù)合振膜動(dòng)圈單元，運(yùn)用了“三明治結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)：兩個(gè)外層采用PET 材質(zhì)，中間層采用航太金屬材質(zhì)。航太金屬材質(zhì)超輕量、剛性強(qiáng)、聲導(dǎo)速快，這樣可帶來更為延伸的高音細(xì)節(jié)；同時(shí)，由于PET 材質(zhì)柔軟而富有彈性，也確保了醇厚的中音和結(jié)實(shí)有力的低音效果。這一設(shè)計(jì)使得耳機(jī)的高、中、低三頻更趨于均衡，也使解析力升級(jí)到全新水準(zhǔn)。

另外，為了擴(kuò)展頻寬，廠商會(huì)采用多單元設(shè)計(jì)，目前有多動(dòng)圈單元、多動(dòng)鐵單元和圈鐵單元。三星Galaxy Buds+采用了全新的雙動(dòng)圈揚(yáng)聲器系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)豐富飽滿的低音和清晰嘹亮的高音，為用戶帶來豐富自然的音效。亞馬遜Echo Buds 采用樓氏雙動(dòng)鐵單元，提供了高品質(zhì)的音頻輸出和更強(qiáng)的音樂層次感。Anker 的Soundcore Liberty 2 Pro 采用了同軸圈鐵單元，提供出色的低頻和高頻表現(xiàn)。

高解析音頻Hi-Res 代表了消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)高解析音樂的不懈追求。2014 年6 月，由日本音頻協(xié)會(huì)和消費(fèi)電子協(xié)會(huì)共同推出一套高品質(zhì)音頻產(chǎn)品的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)Hi-Res。通過Hi-Res 認(rèn)證的TWS 耳機(jī)具有全音域、高碼率能力，音樂細(xì)節(jié)表現(xiàn)更加豐富，采樣深度更高，用戶體驗(yàn)更好。

1.3 通話降噪

TWS 耳機(jī)一般是通過多麥克風(fēng)陣列來進(jìn)行降噪，不同麥克風(fēng)分別采集語音和環(huán)境噪聲，最后進(jìn)行信號(hào)分離實(shí)現(xiàn)降噪，讓語音溝通更加暢通自由。Airpods 采用骨傳導(dǎo)技術(shù)+雙麥克風(fēng)降噪，語音和環(huán)境噪聲由外面的雙麥克風(fēng)通過空氣傳播進(jìn)行采集，骨傳導(dǎo)加速度傳感器只采集聲帶振動(dòng)的音頻信息，通過DSP 算法處理，實(shí)現(xiàn)清晰通話。華為Freebuds3 采用了雙麥克風(fēng)加骨聲紋傳感器實(shí)現(xiàn)通話降噪。通話時(shí)，骨聲紋傳感器通過感應(yīng)頭部組織震動(dòng)，僅對(duì)人聲進(jìn)行拾取和加強(qiáng)，有效削弱環(huán)境噪音，從而締造高質(zhì)量的通話，讓對(duì)方聽得清晰。OPPO Enco W51 搭載了三麥克風(fēng)通話降噪算法，主副麥克風(fēng)位于耳機(jī)外面，第三顆麥克風(fēng)位于出音嘴，拾取耳道內(nèi)聲音，不容易被外界干擾，降噪和降風(fēng)噪效果較好。

另外一種方案為AI 通話降噪技術(shù)，將計(jì)算聽覺場(chǎng)景分析理論與深度學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)分離人聲和背景噪聲，從環(huán)境噪音中提取清晰人聲。OPPO Enco Free 就采用了雙麥克風(fēng)波束形成技術(shù)，引入AI 降噪算法，通過軟硬件協(xié)同對(duì)噪聲進(jìn)行屏蔽處理。

1.4 智能語音

TWS 耳機(jī)的普及為智能語音助手提供了廣泛的應(yīng)用舞臺(tái)。在佩戴TWS 耳機(jī)時(shí)，麥克風(fēng)與人嘴距離非常近，語音喚醒和語音識(shí)別準(zhǔn)確率較高。但對(duì)于TWS 耳機(jī)語音芯片的要求也更高，需要在低功耗環(huán)境下兼顧算力，從而實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別與交互。搭載智能語音的TWS 耳機(jī)，提升語音喚醒時(shí)間、喚醒準(zhǔn)確率和語音反饋質(zhì)量將成為主要突破方向。TWS 耳機(jī)通過召喚語音助手，打開聊天、購(gòu)物軟件，如微信、京東等。也可以打開支付軟件，進(jìn)行聲紋支付。還可以打開音樂播放器，實(shí)現(xiàn)音樂的播放、暫停、切換和調(diào)節(jié)音量等功能。

1.5 透?jìng)骱椭?/h3>

透?jìng)鞴δ苁侵复魃隙鷻C(jī)時(shí)，將環(huán)境聲音傳入到耳朵內(nèi)，獲得與不戴耳機(jī)時(shí)聽到的環(huán)境聲音基本一致的體驗(yàn)。開啟通透模式后，在聽音樂的同時(shí)也不會(huì)錯(cuò)過外部重要信息，例如到站廣播聲、鳴笛聲、警報(bào)聲等。Airpods Pro 巧妙的利用揚(yáng)聲器單體的通孔，將揚(yáng)聲器前后腔體導(dǎo)通，平衡氣壓，再加上揚(yáng)聲器的前后腔泄聲孔，表現(xiàn)出優(yōu)異的透?jìng)鞴δ?。助聽功能是戴上耳機(jī)時(shí)將環(huán)境聲音放大并傳入耳朵內(nèi)，可以更清晰地聽取環(huán)境聲音。助聽功能在Jabra Elite75 耳機(jī)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，可以通過手機(jī)上APP 的測(cè)聽滑塊，調(diào)節(jié)環(huán)境聲音的大小，非常便捷。

1.6 低功耗和低延時(shí)

TWS 耳機(jī)主要應(yīng)用場(chǎng)景為移動(dòng)狀態(tài)，需要連接手機(jī)使用，這就要求其具備較低的功耗。未來耳機(jī)智能化、生物化的發(fā)展趨勢(shì)，搭載更多芯片的需求，都需要低功耗支持。續(xù)航時(shí)間越長(zhǎng)，充電次數(shù)越少，用戶體驗(yàn)越好。Galaxy Buds+采用了新的集成芯片，續(xù)航從原先的13h 升級(jí)為22h，有了質(zhì)的飛躍。除了滿足消費(fèi)者對(duì)音樂、通話、視頻等日常功能的需求，TWS 耳機(jī)還要滿足對(duì)游戲、視頻、VR 等低延時(shí)場(chǎng)景的需求。實(shí)現(xiàn)音頻傳輸?shù)牡脱訒r(shí)、提升音頻傳輸效率，提升反應(yīng)速度已成為TWS 耳機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，高通已推出針對(duì)游戲場(chǎng)景的aptX Adaptive 音頻編碼器技術(shù)，可將聲音延遲控制在50-80 毫秒。

1.7 健康追蹤

TWS 耳機(jī)具有與耳朵和面部親密接觸、使用頻率高等特點(diǎn)，很多廠家都把它作為健康監(jiān)測(cè)[2]功能的新入口。耳機(jī)搭載GPS，生物傳感器，加速傳感器等，可以檢測(cè)心率、體溫、脈搏血氧飽和度甚至進(jìn)行跌倒檢測(cè)，記錄運(yùn)動(dòng)路線，用戶可以更好地檢測(cè)健康狀況。Jabra Elite Sport 配備了入耳式精密心率監(jiān)測(cè)器，可以進(jìn)行心率和最大攝氧量的監(jiān)測(cè)，跟蹤并分析適能，同時(shí)在鍛煉過程中提供實(shí)時(shí)的個(gè)性化音頻指導(dǎo)。

1.8 防塵防水

TWS 應(yīng)用場(chǎng)景的多元化對(duì)耳機(jī)的防塵防水功能提出了更高的要求，主要應(yīng)用場(chǎng)景有雨天使用、跑步、健身等。防塵防水主要通過耳機(jī)結(jié)構(gòu)和防水透聲薄膜實(shí)現(xiàn)，防水透聲薄膜方案提供商主要有Saati、Gore、杭州IPRO 等公司。當(dāng)前部分中高端TWS耳機(jī)會(huì)采用IPX4 到IPX7 的防水等級(jí)。例如Jabra Elite75 具有IP55 的防塵防水等級(jí)，經(jīng)久耐用。繽特力BackBeat FIT 3200 具有IP57 的防塵防水等級(jí)，保證用戶無論是在健身房還是戶外都能肆意運(yùn)動(dòng)，揮灑汗水。

2 結(jié)論

通過使用TWS 耳機(jī)，用戶可以拔打和接聽電話，享受音樂，監(jiān)聽周圍環(huán)境聲音，改善聽力，監(jiān)控健康狀況等，TWS 耳機(jī)逐漸融入到人們的日常生活中，發(fā)展迅速，市場(chǎng)前景廣闊。