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ADI:如何定义真正出色的TWS耳机

从用户角度来说,一款出色的TWS耳机佩戴起来一定要足够舒适,以适应长时间使用,并且可以无差别适用于各种生活场景。因此,TWS耳机需要从声学设计方面达到被动降噪与主动降噪综合平衡。

本文来源:TechSugar。世界经理人经授权转载

用户角度来说,一款出色的TWS耳机佩戴起来一定要足够舒适,以适应长时间使用,并且可以无差别适用于各种生活场景。因此,TWS耳机需要从声学设计方面达到被动降噪与主动降噪综合平衡。

文︱方雯

图︱ADI、网络

2016年苹果正式发布无线耳机AirPods,正式引爆TWS(True Wireless Stereo,真无线立体声)市场。根据IDC最新数据,2019年全球耳机/可穿戴设备的出货量为1.705亿副,较2018年增长了2.5倍,预计到2020-2022年, 全球TWS耳机出货量将为1.67,2.57和4.10亿副。

面对不断增长的TWS市场,各大厂商都有怎样的看法?探索科技(techsugar)邀请国际知名厂商畅谈TWS技术与市场发展趋势,本次接受采访的是ADI中国区消费类产品市场经理毛梦可。

浅谈TWS耳机发展趋势

TWS,是True Wireless Stereo的缩写,意为真正的无线立体声。在TWS技术的出现之前,无线蓝牙耳机在左右耳塞之间还有连线,TWS的推出使得耳机得以摆脱有线的烦恼,做到真正的无线传输,现已成为耳机产业的一大热门发展趋势。

Graph:Global TWS headset Shipment for 2016-2020

2016-2020年TWS耳机市场出货量统计及预测。

数据来源:集邦科技

目前,国内的TWS耳机发展还出处于粗放增长的阶段,越来越多的厂商加入到这个市场中。未来,TWS耳机必然会分化为强调功能性能的品牌高端产品和强调性价比的中低端产品,其中ANC(主动噪声控制)功能由于其实用性,将会成为TWS耳机的标配。毛梦可认为到2023年,将会有一半以上的TWS耳机带有ANC功能。

ANC(主动噪声控制)

从TWS耳机的ANC功能相关发展现状上来看,主要存在以下几个趋势:

  • -佩戴检测:

    可以实现入耳就自动连接手机蓝牙,摘下就自动休眠。

    这对电池容量只有几十毫安时(mAh)的TWS耳机来说,是减少功耗的有效手段。

  • -通透模式:

    可以让佩戴者听到外界声音,与身边的人交谈时会更自然,也更安全。

    例如在公交、地铁上佩戴无线耳机时,不会错过到站广播。

    而且在开启通透模式后,佩戴者在听音乐的同时也不会错过外部重要信息。

  • -自校准/自适应调节:

    能够半自动或者手动式触发TWS的不同工作模式,调节滤波器的降噪参数,以达到比较好的降噪效果。

ANC技术将被应用于更多领域

作为TWS耳机的标配,ANC技术正在被越来越多的领域所关注。

近日ADI与现代汽车公司合作推出了业界首个全数字路噪降噪系统,这是首个可应用于汽车驾驶舱内的降噪系统,利用ADI的A²B音频总线技术,帮助解决了电子RANC(路噪主动噪声控制)系统面临的多项挑战。

在消费全面升级的今天,家电领域对降噪技术同样存在强劲的需求。在年初的CES2020上,ADI展示了基于ADAU1452音频处理器的家用电器(咖啡机)主动降噪功能,可以实现10dB(A)噪声消减效果,此类解决方案同样适用于会产生较大噪声的家用电器上,如豆浆机等。

此外,ANC技术也可以运用在在听力辅助设备上,通过类似通透模式接收特定的声音并结合骨传导相关技术,为具有听力障碍的人加入ANC或声音采集及放大功能,帮助佩戴者听到声音,改善对外界声音的感知。

声音是人类感官的主要输入源之一,其相关的产品应用场景丰富,ANC将为新的一波创新应用赋能,或许在未来也会成为一种发展趋势。

如何定义一款出色的TWS耳机?

从用户角度来说,一款出色的TWS耳机佩戴起来一定要足够舒适,以适应长时间使用,并且可以无差别适用于各种生活场景。因此,TWS耳机需要从声学设计方面达到被动降噪与主动降噪综合平衡。

被动降噪是否足够好,主动降噪需要降噪多少深度才能避免出现因太安静而造成的“负压感”等一系列问题,都是厂家在设计耳机时需要考虑的要点。

通常情况下,耳机厂商在生产一款耳机时会有专业做音频的工程师或者调音师加入其中。他们的任务是在参数达标的情况下,思考如何为这个产品增添“佐料”,提升用户喜爱程度。

以ADI为例,音频工程师与调音师可以在ADI解决方案的基础上自由发挥。例如ADAU1787降噪芯片,它可以提供适用于多种音频和语音应用的可靠数字信号处理解决方案,包括语音增强、降噪、回声消除、电平控制、声音反馈抑制、麦克风阵列和有源噪声/振动控制,这些功能都可以帮助客户打造一款具有很酷特性及卖点的耳机。

对于如何应对TWS耳机的设计痛点,毛梦可举出了更为详细的产品案例进行说明。

针对功耗、降噪性能、耳机振膜的特性,开发者必须要在续航、声学结构和ANC性能之间找到一个平衡点。例如在功耗上,ADI目前主推的耳机ANC解决方案ADAU1787/1777,已经做到了以较低的功耗成本实现更高的音质效果。

以ADAU1787为例,ADI提供了4路ADC输入接口和4路数字麦克风输入,且这些输入口是并行输入,因此ADAU1787可以实现单芯片应用于混合(hybrid)降噪耳机。同时,ADAU1787具有独特的双核设计,其中FastDSP核用于主动降噪滤波器处理,SigmaDSP核做EQ后处理,这种设计能够对降噪处理后损失的低频部分做补偿。此外,ADAU1787还能提供2.3*2.8 mm的BGA封装,在1.8V供电下功耗仅约为6-7mW,可以应用于对功耗和芯片体积要求更严苛的TWS耳机中。在与客户共同合作定义新产品时,还可以通过减去冗余的功能模块,进一步降低功耗。

ADAU1787 ANC SoC

此外,ADI芯片里还藏有一些“细节彩蛋”,它可以为用户提供更好的特性。比如在芯片的自动控制部位,有一个叫做PID比例积分微分控制逻辑,它的作用是可以根据信号去预测后来信号的走向,避免在进行开关控制时耳机会传来“崩”的一声巨响,从而能更好地保护用户听力。

从集成度上来考虑的话,目前ADI能将ANC解决方案做成模块,通过芯片+软件的方式,将其Sigma Studio可配置软件集成到系统解决方案中。该工具的优点在于它允许通过拖放模块来生成代码。因此,非程序员也可以轻松上手该软件,对于不懂编程但精通声学的客户群体非常适用。

Sigma Studio

TWS耳机将迎来怎样的发展?

随着产业链逐渐成熟、各个大厂和ODM的进入,必将驱使TWS的市场的分化加快,成本更低、性能更强的中高端产品价格会由于规模效应下降。

毛梦可表示:“ADI将会继续在轻量化、低功耗、低成本和高性能上加强产品的差异化,覆盖更多的终端市场,同时也会追求极致的性能。未来ADI或许会加入一些更智能化的功能,比如佩戴检测、自适应、自学习等。打个比方,当你带着耳机经过不同的环境时,耳机会感知到场景的改变,并调整为最佳的降噪模式。”

蓝牙技术联盟曾在今年初发布了新一代蓝牙音频技术——LE Audio,为未来音频行业发展打下了基础。如同BLE为蓝牙的低功耗应用带来了百花齐放的效果,毛梦可认为,LE Audio同样能为听力产品带来各种各样的创新,伴随市场规模扩大,耳机市场也会越来越多元化。

LE Audio降低了蓝牙延迟,提升了耳机的交互性,提供了双耳通讯的标准,同时也提供了LC3的编解码器以达到高质量音质,这也为广大的BT+MCU厂家提供了进入TWS市场的捷径。

目前的TWS大厂都有自己的编解码协议,毛梦可表示,在未来的几年里,他们仍然会继续沿用自己的协议,直到LE Audio成熟度全面提升。

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