本文主要講述TWS的發(fā)展和推動其發(fā)展的一些技術(shù)。TWS這個術(shù)語的意思是以無線方式收聽高質(zhì)量立體聲的技術(shù)。在TWS耳機中，聲音的無線傳輸通常依靠藍牙技術(shù)實現(xiàn)。自2015年推出以來，TWS耳機發(fā)展迅猛。
TWS耳機的興起
第一款TWS耳機Bragi Dash于2015年發(fā)布。但直到2016年蘋果推出AirPods耳機后，TWS技術(shù)才開始加速發(fā)展。在隨后的幾年里，TWS耳機市場增速穩(wěn)定。僅在2020年，TWS耳機的出貨量就按年增長了30%以上。Bragi Dash剛上市時的售價約為300美元。近一年后，Bragi發(fā)布了一款名為“The Headphone”的新耳機，價格約降至前一款的一半。現(xiàn)在，JBL、Skullcandy、OnePlus等品牌紛紛推出售價低于100美元的入門級高性價比耳機。隨著TWS耳機的價格日益親民，預(yù)計它在不斷增長的新興市場的市占率將繼續(xù)提高。
圖1：TWS耳機的增長圖片來源：Canalys
在高端領(lǐng)域，TWS耳機制造商將繼續(xù)推陳出新，加入新功能，力求與眾不同，最大程度地贏取價值。TWS技術(shù)還有潛力可挖，它的幾個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域已取得創(chuàng)新，確保TWS耳機繼續(xù)成長和發(fā)展。圖2大致說明了TWS耳機音頻功能的發(fā)展歷程。
圖2：TWS耳機采用的音頻功能
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)消費者已經(jīng)接受了聽他們喜歡的音樂曲目的有損壓縮版本。這些流行的編解碼器在普及音樂上發(fā)揮了重要作用。它們降低了音樂的獲取和傳播成本，方便了更多的聽眾用各式設(shè)備聽音樂。然而，音樂愛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。
在高通和Spotify最近進行的調(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。雖然電池壽命、舒適度、價格等因素對消費者來說也很重要，但音頻質(zhì)量才是他們購買的最大原因。可以肯定的是，TWS耳機等設(shè)備促使高解析度流音樂的大規(guī)模消費時代即將到來。
入耳式耳機中的揚聲器驅(qū)動器是音頻傳播鏈的最后一環(huán)，因此對于將高解析度音樂送入用戶耳中至關(guān)重要。平衡電樞單元(BA)揚聲器驅(qū)動器為TWS耳機帶來的保真度和細節(jié)優(yōu)于傳統(tǒng)的動態(tài)揚聲器驅(qū)動器。平衡電樞單元通過簧片來產(chǎn)生高保真的聲音，簧片在驅(qū)動器外殼里一對磁體之間的靜態(tài)磁場中保持平衡。由音頻源驅(qū)動的固定線圈使簧片磁化，使簧片和所附膜片隨著音樂頻率同步移動。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)有的動態(tài)揚聲器驅(qū)動器相比功耗更低。
有時平衡電樞單元與動態(tài)揚聲器驅(qū)動器結(jié)合在一起，通常被稱為混合揚聲器驅(qū)動器。在這種配置中，平衡電樞單元驅(qū)動器用作高音喇叭，傳遞音頻頻譜關(guān)鍵的高音部分，而動態(tài)揚聲器驅(qū)動器用作低音喇叭。這種混合配置有助于TWS耳機設(shè)計師設(shè)計出兼具卓越音質(zhì)和主動降噪(ANC)功能的產(chǎn)品。混合驅(qū)動器讓TWS耳機設(shè)計師得以把握優(yōu)秀的產(chǎn)品價值定位，中高檔TWS耳機采用混合驅(qū)動器也日益普遍。
圖3.混合揚聲器驅(qū)動器與平衡電樞單元高音喇叭和動態(tài)驅(qū)動器低音喇叭
上述流音頻趨勢將繼續(xù)推動包括平衡電樞單元在內(nèi)的揚聲器驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展。平衡電樞單元技術(shù)的進步將繼續(xù)改善功耗，并以小巧的外觀保障高保真音效。
語音通話質(zhì)量：縮小TWS耳機與專業(yè)耳機的差距
越來越多的消費者在出行時使用TWS等耳機進行語音通話。使用這些耳機時，他們通常身處嘈雜的環(huán)境中，例如工作場所、購物中心和公共交通工具。消費級耳機設(shè)計并沒有優(yōu)化拾音，這一點和配有吊桿話筒的專業(yè)耳機不同。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)其噪聲等級大于50dBSPL時，會嚴重降低信噪比（SNR）。高級TWS耳塞式耳機內(nèi)置多個麥克風(fēng)和其他傳感器，如每個耳塞帶一個語音振動傳感器，可在所有情況下實現(xiàn)高質(zhì)量的語音捕捉。
使用多種技術(shù)降低噪聲，提高采集到的所需信號的質(zhì)量，如多麥克風(fēng)波束成形、語音振動傳感器信息處理、內(nèi)耳麥克風(fēng)信號處理、回聲消除和噪聲抑制。改進麥克風(fēng)和語音振動傳感器的性能，以及在音頻邊緣處理器或藍牙音頻系統(tǒng)級芯片（SoC）專用內(nèi)核上運行先進算法，將使TWS耳機與專業(yè)通信耳機的差距不斷縮小，持續(xù)改善最新TWS耳機的語音通話性能。處理器上音頻算法的功耗優(yōu)化是TWS耳機設(shè)計師的另一個攻關(guān)項目。他們要將連續(xù)語音呼叫模式下的通話時間從目前的3小時提高到4小時。
通過人工智能改善功能和用戶體驗
機器學(xué)習(xí)(ML)算法已經(jīng)開始對我們生活的方方面面產(chǎn)生更大的影響，TWS耳機也不例外。如今的TWS耳機已有若干運行ML算法的用例。近年來，主動降噪(ANC)和透明模式已為TWS耳機所常見，一些TWS耳機使用人工智能（AI）驅(qū)動的自適應(yīng)算法來實時分析聲音，實現(xiàn)降噪或透明模式設(shè)置的自動更改。自適應(yīng)算法會考慮周圍環(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：主動降噪功能，在所有環(huán)境中保障最佳音效。圖片來源：蘋果公司
運用人工智能方法實現(xiàn)TWS耳機的通話增強。通話增強是指實時處理聲音，有選擇地增強人的聲音，同時抑制環(huán)境噪音，以實現(xiàn)清晰和沉浸式的人與人對話。實時且高水平的通話增強可以在酒吧、體育場、公共交通工具等嘈雜環(huán)境中為TWS耳機用戶提供優(yōu)秀的社交體驗。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，以增強能話，消除明顯的延遲，并優(yōu)化它在芯片上的運行。
在TWS耳機中使用人工智能的另一個例子是音頻輸出處理。例如，智能算法用于實時升級壓縮的數(shù)字音樂文件，以獲得更豐富的聆聽體驗，甚至可以調(diào)整均衡器（EQ），以自動匹配用戶的收聽偏好。例如，Anker Soundcore Liberty 2 Pro提供了一個簡單的聽力測試來個性化設(shè)置均衡器，索尼WF-1000XM4耳機利用人工智能來動態(tài)識別每首歌的樂器、音樂類型和的特征，如高端音樂的人聲或插曲。
圖5：TWS耳機利用人工智能技術(shù)，將音頻與用戶的收聽偏好匹配，來增強用戶的音樂聆聽體驗。圖片來源：Boss公司
背景感知可以根據(jù)環(huán)境為TWS耳機控制背景音量和抑制噪音等功能。例如，當(dāng)設(shè)備識別出有人在叫您的名字時，會降低音量，而當(dāng)用戶在非常嘈雜或安靜的環(huán)境中行走時，又會自動調(diào)整噪音抑制設(shè)置。可在我們之前的文章中閱讀更多關(guān)于背景感知技術(shù)潛力的更多內(nèi)容。
在TWS耳機上運行復(fù)雜的實時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，TWS耳機的智能化水平也將持續(xù)提高。 更多關(guān)于TWS耳機趨勢洞察，請關(guān)注下周樓氏電子推文哦。
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