本文主要講述TWS的發(fā)展和推動(dòng)其發(fā)展的一些技術(shù)。TWS這個(gè)術(shù)語(yǔ)的意思是以無(wú)線方式收聽(tīng)高質(zhì)量立體聲的技術(shù)。在TWS耳機(jī)中，聲音的無(wú)線傳輸通常依靠藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)。自2015年推出以來(lái)，TWS耳機(jī)發(fā)展迅猛。
TWS耳機(jī)的興起
第一款TWS耳機(jī)Bragi Dash于2015年發(fā)布。但直到2016年蘋果推出AirPods耳機(jī)后，TWS技術(shù)才開(kāi)始加速發(fā)展。在隨后的幾年里，TWS耳機(jī)市場(chǎng)增速穩(wěn)定。僅在2020年，TWS耳機(jī)的出貨量就按年增長(zhǎng)了30%以上。Bragi Dash剛上市時(shí)的售價(jià)約為300美元。近一年后，Bragi發(fā)布了一款名為“The Headphone”的新耳機(jī)，價(jià)格約降至前一款的一半�，F(xiàn)在，JBL、Skullcandy、OnePlus等品牌紛紛推出售價(jià)低于100美元的入門級(jí)高性價(jià)比耳機(jī)。隨著TWS耳機(jī)的價(jià)格日益親民，預(yù)計(jì)它在不斷增長(zhǎng)的新興市場(chǎng)的市占率將繼續(xù)提高。
圖1：TWS耳機(jī)的增長(zhǎng)圖片來(lái)源：Canalys
在高端領(lǐng)域，TWS耳機(jī)制造商將繼續(xù)推陳出新，加入新功能，力求與眾不同，最大程度地贏取價(jià)值。TWS技術(shù)還有潛力可挖，它的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域已取得創(chuàng)新，確保TWS耳機(jī)繼續(xù)成長(zhǎng)和發(fā)展。圖2大致說(shuō)明了TWS耳機(jī)音頻功能的發(fā)展歷程。
圖2：TWS耳機(jī)采用的音頻功能
人人可享受悅耳的
高解析度流視頻
由于流音頻的有損編解碼器（如MP3、AAC等）的流行，大多數(shù)消費(fèi)者已經(jīng)接受了聽(tīng)他們喜歡的音樂(lè)曲目的有損壓縮版本。這些流行的編解碼器在普及音樂(lè)上發(fā)揮了重要作用。它們降低了音樂(lè)的獲取和傳播成本，方便了更多的聽(tīng)眾用各式設(shè)備聽(tīng)音樂(lè)。然而，音樂(lè)愛(ài)好者一直在等待大型流媒體服務(wù)供應(yīng)商提供高質(zhì)量和無(wú)損的音頻。今年，Spotify、亞馬遜和蘋果都宣布將為其用戶提供高解析度音樂(lè)。
在高通和Spotify最近進(jìn)行的調(diào)查中，音質(zhì)是終端用戶的最優(yōu)先考慮的因素，77%的受訪者表示他們喜歡高解析度音樂(lè)。雖然電池壽命、舒適度、價(jià)格等因素對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)也很重要，但音頻質(zhì)量才是他們購(gòu)買的最大原因�？梢钥隙ǖ氖�，TWS耳機(jī)等設(shè)備促使高解析度流音樂(lè)的大規(guī)模消費(fèi)時(shí)代即將到來(lái)。
入耳式耳機(jī)中的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器是音頻傳播鏈的最后一環(huán)，因此對(duì)于將高解析度音樂(lè)送入用戶耳中至關(guān)重要。平衡電樞單元(BA)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器為TWS耳機(jī)帶來(lái)的保真度和細(xì)節(jié)優(yōu)于傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。平衡電樞單元通過(guò)簧片來(lái)產(chǎn)生高保真的聲音，簧片在驅(qū)動(dòng)器外殼里一對(duì)磁體之間的靜態(tài)磁場(chǎng)中保持平衡。由音頻源驅(qū)動(dòng)的固定線圈使簧片磁化，使簧片和所附膜片隨著音樂(lè)頻率同步移動(dòng)。所產(chǎn)生的聲音能保證質(zhì)量和清晰度不受干擾，音頻頻段中并沒(méi)有多余的共振。平衡電樞單元也有卓越的高頻響應(yīng)，使其成為傳輸高解析度音樂(lè)的理想選擇。除了提供高保真的音效，平衡電樞單元還具有小巧的外形，與現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器相比功耗更低。
有時(shí)平衡電樞單元與動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器結(jié)合在一起，通常被稱為混合揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。在這種配置中，平衡電樞單元驅(qū)動(dòng)器用作高音喇叭，傳遞音頻頻譜關(guān)鍵的高音部分，而動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器用作低音喇叭。這種混合配置有助于TWS耳機(jī)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出兼具卓越音質(zhì)和主動(dòng)降噪(ANC)功能的產(chǎn)品�；旌向�(qū)動(dòng)器讓TWS耳機(jī)設(shè)計(jì)師得以把握優(yōu)秀的產(chǎn)品價(jià)值定位，中高檔TWS耳機(jī)采用混合驅(qū)動(dòng)器也日益普遍。
圖3.混合揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器與平衡電樞單元高音喇叭和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)器低音喇叭
上述流音頻趨勢(shì)將繼續(xù)推動(dòng)包括平衡電樞單元在內(nèi)的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。平衡電樞單元技術(shù)的進(jìn)步將繼續(xù)改善功耗，并以小巧的外觀保障高保真音效。
語(yǔ)音通話質(zhì)量：縮小TWS耳機(jī)與專業(yè)耳機(jī)的差距
越來(lái)越多的消費(fèi)者在出行時(shí)使用TWS等耳機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音通話。使用這些耳機(jī)時(shí)，他們通常身處嘈雜的環(huán)境中，例如工作場(chǎng)所、購(gòu)物中心和公共交通工具。消費(fèi)級(jí)耳機(jī)設(shè)計(jì)并沒(méi)有優(yōu)化拾音，這一點(diǎn)和配有吊桿話筒的專業(yè)耳機(jī)不同。在缺少話筒的情況下，保障高質(zhì)量的通話相當(dāng)困難，尤其是當(dāng)用戶身處嘈雜的環(huán)境中。特別是風(fēng)噪聲，當(dāng)其噪聲等級(jí)大于50dBSPL時(shí)，會(huì)嚴(yán)重降低信噪比（SNR）。高級(jí)TWS耳塞式耳機(jī)內(nèi)置多個(gè)麥克風(fēng)和其他傳感器，如每個(gè)耳塞帶一個(gè)語(yǔ)音振動(dòng)傳感器，可在所有情況下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的語(yǔ)音捕捉。
使用多種技術(shù)降低噪聲，提高采集到的所需信號(hào)的質(zhì)量，如多麥克風(fēng)波束成形、語(yǔ)音振動(dòng)傳感器信息處理、內(nèi)耳麥克風(fēng)信號(hào)處理、回聲消除和噪聲抑制。改進(jìn)麥克風(fēng)和語(yǔ)音振動(dòng)傳感器的性能，以及在音頻邊緣處理器或藍(lán)牙音頻系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）專用內(nèi)核上運(yùn)行先進(jìn)算法，將使TWS耳機(jī)與專業(yè)通信耳機(jī)的差距不斷縮小，持續(xù)改善最新TWS耳機(jī)的語(yǔ)音通話性能。處理器上音頻算法的功耗優(yōu)化是TWS耳機(jī)設(shè)計(jì)師的另一個(gè)攻關(guān)項(xiàng)目。他們要將連續(xù)語(yǔ)音呼叫模式下的通話時(shí)間從目前的3小時(shí)提高到4小時(shí)。
通過(guò)人工智能改善功能和用戶體驗(yàn)
機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)算法已經(jīng)開(kāi)始對(duì)我們生活的方方面面產(chǎn)生更大的影響，TWS耳機(jī)也不例外。如今的TWS耳機(jī)已有若干運(yùn)行ML算法的用例。近年來(lái)，主動(dòng)降噪(ANC)和透明模式已為TWS耳機(jī)所常見(jiàn)，一些TWS耳機(jī)使用人工智能（AI）驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)時(shí)分析聲音，實(shí)現(xiàn)降噪或透明模式設(shè)置的自動(dòng)更改。自適應(yīng)算法會(huì)考慮周圍環(huán)境的變化，甚至是自適應(yīng)的變化，以在所有情況下保障最佳性能。
圖4：主動(dòng)降噪功能，在所有環(huán)境中保障最佳音效。圖片來(lái)源：蘋果公司
運(yùn)用人工智能方法實(shí)現(xiàn)TWS耳機(jī)的通話增強(qiáng)。通話增強(qiáng)是指實(shí)時(shí)處理聲音，有選擇地增強(qiáng)人的聲音，同時(shí)抑制環(huán)境噪音，以實(shí)現(xiàn)清晰和沉浸式的人與人對(duì)話。實(shí)時(shí)且高水平的通話增強(qiáng)可以在酒吧、體育場(chǎng)、公共交通工具等嘈雜環(huán)境中為TWS耳機(jī)用戶提供優(yōu)秀的社交體驗(yàn)。Chatable最近宣布推出一種基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）的人工智能算法，用于直接處理音頻，以增強(qiáng)能話，消除明顯的延遲，并優(yōu)化它在芯片上的運(yùn)行。
在TWS耳機(jī)中使用人工智能的另一個(gè)例子是音頻輸出處理。例如，智能算法用于實(shí)時(shí)升級(jí)壓縮的數(shù)字音樂(lè)文件，以獲得更豐富的聆聽(tīng)體驗(yàn)，甚至可以調(diào)整均衡器（EQ），以自動(dòng)匹配用戶的收聽(tīng)偏好。例如，Anker Soundcore Liberty 2 Pro提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的聽(tīng)力測(cè)試來(lái)個(gè)性化設(shè)置均衡器，索尼WF-1000XM4耳機(jī)利用人工智能來(lái)動(dòng)態(tài)識(shí)別每首歌的樂(lè)器、音樂(lè)類型和的特征，如高端音樂(lè)的人聲或插曲。
圖5：TWS耳機(jī)利用人工智能技術(shù)，將音頻與用戶的收聽(tīng)偏好匹配，來(lái)增強(qiáng)用戶的音樂(lè)聆聽(tīng)體驗(yàn)。圖片來(lái)源：Boss公司
背景感知可以根據(jù)環(huán)境為TWS耳機(jī)控制背景音量和抑制噪音等功能。例如，當(dāng)設(shè)備識(shí)別出有人在叫您的名字時(shí)，會(huì)降低音量，而當(dāng)用戶在非常嘈雜或安靜的環(huán)境中行走時(shí)，又會(huì)自動(dòng)調(diào)整噪音抑制設(shè)置�？稍谖覀冎暗奈恼轮虚喿x更多關(guān)于背景感知技術(shù)潛力的更多內(nèi)容。
在TWS耳機(jī)上運(yùn)行復(fù)雜的實(shí)時(shí)人工智能算法需要具備充足功率和內(nèi)存的高效處理器。隨著邊緣音頻處理器和算法的不斷改進(jìn)，TWS耳機(jī)的智能化水平也將持續(xù)提高。 更多關(guān)于TWS耳機(jī)趨勢(shì)洞察，請(qǐng)關(guān)注下周樓氏電子推文哦。
