真無線技術(shù)的演進(jìn)及面臨的挑戰(zhàn)

引言：真無線時(shí)代，

擁抱自由

在我們的生活中，無論是每天的通勤途中，還是外出散步或慢跑，越來越多的消費(fèi)者都在通過無線耳塞享受他們喜愛的音樂或聆聽最新的播客。六年前，第一款真無線耳塞面市，緊湊忙碌的生活方式正不斷驅(qū)動(dòng)著人們對(duì)完全無線的自由、便攜性和更長(zhǎng)續(xù)航提出更高的要求，也讓真無線耳塞品類得到了快速發(fā)展。自從率先推出 Qualcomm TrueWireless? Stereo 技術(shù)以來，我們?cè)谶@一領(lǐng)域持續(xù)耕耘，幫助客戶在真無線耳塞品類中不斷實(shí)現(xiàn)新的突破。如今，享受到真無線自由的消費(fèi)者正提出更高的期待，包括全天佩戴、舒適性、無縫的用戶體驗(yàn)，以及可靠的連接 。

無線耳塞和耳機(jī)通過藍(lán)牙連接至移動(dòng)終端。藍(lán)牙是幾乎所有移動(dòng)終端的標(biāo)配，能夠?qū)崿F(xiàn)短距離內(nèi)的無線連接。它可以與 Wi-Fi 和其他免許可無線電應(yīng)用共享 2.4GHz ISM 頻段（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療頻段），同時(shí)，藍(lán)牙設(shè)備可以通過在 80 個(gè)信道間進(jìn)行跳頻來幫助減小對(duì)其他設(shè)備的干擾。藍(lán)牙技術(shù)正在不斷演進(jìn)，而我們的藍(lán)牙音頻 SoC 在為廣泛的移動(dòng)終端和耳機(jī)設(shè)備提供高品質(zhì)音頻方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

第一代真無線設(shè)備旨在支持語音通話和音頻播放。自此之后，多樣化的使用場(chǎng)景也對(duì)最新一代耳塞產(chǎn)品提出了更高要求，希望其可以支持更加豐富的用戶體驗(yàn)，比如聽力增強(qiáng)、主動(dòng)降噪、環(huán)境音感知的通透模式及集成的語音助手等特性。制造商面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，耳塞既要支持長(zhǎng)續(xù)航和超小型設(shè)計(jì)，還要滿足復(fù)雜用例對(duì)于更高處理性能的要求。下一代真無線耳機(jī)的頂級(jí)和入門級(jí) / 中端產(chǎn)品均需要支持日益豐富的功能和應(yīng)用，并繼續(xù)通過無縫的無線連接體驗(yàn)滿足用戶需求。

真無線耳塞面臨的挑戰(zhàn)

在用戶體驗(yàn)和易用性方面，無線耳塞在與采用標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)且支持藍(lán)牙連接的移動(dòng)終端進(jìn)行連接時(shí)，面臨以下三項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：

1. 藍(lán)牙地址管理

用戶需要在移動(dòng)終端的藍(lán)牙設(shè)備列表中看到單對(duì)耳塞顯示已配對(duì)或連接。為了營造無縫的用戶體驗(yàn)，上述操作應(yīng)在后臺(tái)順利進(jìn)行，而用戶無需采取任何操作。每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備均擁有一個(gè)專屬的藍(lán)牙地址，手機(jī)自身的操作系統(tǒng)使用單一藍(lán)牙地址與耳機(jī)或音箱等第三方無線音頻設(shè)備進(jìn)行連接。通過只顯示單一藍(lán)牙地址，一對(duì)耳塞可以與任何移動(dòng)終端進(jìn)行連接，而無需通過手機(jī)應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)來處理專用協(xié)議。

2. 確保耳塞的藍(lán)牙連接穩(wěn)健性

得益于藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)者已經(jīng)習(xí)慣于享受無干擾的無線音頻體驗(yàn)，相應(yīng)地，他們也對(duì)真無線耳塞持有同樣的期待。由于 ISM 頻段非常擁擠，因此盡可能減小真無線耳機(jī)所占用的帶寬至關(guān)重要。此外，由于音頻質(zhì)量會(huì)受到其他設(shè)備的干擾，因此通過一些措施包括連接切換或耳塞之間分享信息來降低干擾的影響也十分必要。

3. 滿足用戶所有的使用需求，包括僅使用一只耳塞或耳塞之間的切換

對(duì)于兩只獨(dú)立的無線耳塞，用戶可以選擇同時(shí)佩戴兩只耳塞或僅佩戴其中一只，或者在這兩種使用方式之間進(jìn)行切換，無論用戶采用哪種佩戴方式，都不會(huì)造成音樂或語音通話的連接中斷。常見的使用場(chǎng)景包括：取下一只耳塞與周圍的人進(jìn)行對(duì)話，之后將取下的耳塞放下并離開，此后仍能夠使用另一只耳塞收聽音頻或繼續(xù)通話。用戶也可能想先給一只耳塞充電，隨后切換并使用這只已充滿電的耳塞。如果用戶丟失了一只耳塞，則希望購買單個(gè)耳塞來替代，而不是重新購買一整副新耳塞。

Qualcomm TrueWireless?技術(shù)演進(jìn)

自 Qualcomm 率先推出 Qualcomm TrueWireless Stereo 技術(shù)后，已有多項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)以單一藍(lán)牙地址連接真無線耳塞與移動(dòng)終端。

解決單一藍(lán)牙地址需求的最簡(jiǎn)單解決方案是指定并永久固定主副耳塞的角色，并使用轉(zhuǎn)發(fā)功能來連接主副耳塞。在這種情況下，主耳塞與手機(jī)連接，并將信息中繼轉(zhuǎn)發(fā)至副耳塞，而手機(jī)上僅顯示主耳塞地址。但該解決方案在進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，需要占用雙倍的藍(lán)牙帶寬，并要求用戶始終使用主耳塞。若要減小占用帶寬，可通過采用單聲道轉(zhuǎn)發(fā)的解決方案，即只有副耳塞所需的音頻數(shù)據(jù)被中繼轉(zhuǎn)發(fā)。一些音頻編解碼器，例如 Qualcomm? aptX?音頻編解碼器，可以顯著減小帶寬；但是，其他編解碼器對(duì)于減小帶寬起到的作用則十分有限。

還有一種更為復(fù)雜的方式，用戶無需區(qū)分主副耳塞，即讓耳塞自身來決定。但是，在用戶使用一只耳塞作為單聲道設(shè)備的情況下，用戶從充電盒中先取出的耳塞即為主耳塞，并且兩只耳塞無法切換主副角色。該解決方案仍需兩只耳塞間進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，相應(yīng)地，也需要占用比傳統(tǒng)無線耳機(jī)更高的藍(lán)牙帶寬。此外，當(dāng)耳塞被單獨(dú)使用或受到其他設(shè)備干擾時(shí)，也可能出現(xiàn)問題。

QualcommTrueWireless? Mirroring

Qualcomm TrueWireless? Mirroring 基于前代轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)而打造，旨在提升連接穩(wěn)定性、消除一些使用限制并提升使用的便捷性。該解決方案利用以下三種全新技術(shù)實(shí)現(xiàn)主、副耳塞的動(dòng)態(tài)角色切換，包括偵聽、同步和選擇性數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)，旨在提供無縫的用戶體驗(yàn)。

在主耳塞與移動(dòng)終端連接時(shí)，副耳塞可以感知到該連接，并開始針對(duì)發(fā)送的消息進(jìn)行偵聽。兩個(gè)耳塞之間的同步可使副耳塞獲得藍(lán)牙鏈路的更新，包括信道映射和加密的變更。該方法可支持包括語音提示等音頻內(nèi)容的同步。通過偵聽，副耳塞將接收到大多數(shù)數(shù)據(jù)包，但仍會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟包的可能。為了幫助副耳塞接收所有數(shù)據(jù)包，主耳塞可以選擇性地中繼轉(zhuǎn)發(fā)丟失的數(shù)據(jù)。選擇性中繼轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)合了兩種方法：當(dāng)鏈路狀況良好時(shí)，則會(huì)利用偵聽的方法；而當(dāng)鏈路狀況欠佳時(shí)（例如用戶將手機(jī)放入口袋，導(dǎo)致手機(jī)和耳塞之間的連接穩(wěn)定性減弱），則可采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)的方法來重新發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)包。

此外，Qualcomm? aptX? Adaptive 音頻編解碼器還能夠提高藍(lán)牙連接穩(wěn)健性和適應(yīng)性。它能夠幫助實(shí)現(xiàn)無斷音的音頻體驗(yàn)，其支持的可變碼率技術(shù)可基于藍(lán)牙鏈路質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)碼率調(diào)節(jié)。aptX Adaptive 音頻編解碼器還可使左右音頻信道在解碼前分離。這意味著，每一只耳塞只需解碼所需的的立體聲信道，從而可減少 DSP 的負(fù)載并降低功耗。

Qualcomm TrueWireless? Mirroring 技術(shù)還可以讓用戶選擇任意耳塞組合，并在不同耳塞組合之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，在此過程中幾乎不會(huì)造成任何音頻中斷，且無需手動(dòng)操作按鍵或通過手機(jī) App 進(jìn)行重新配置。值得一提的是，無論消費(fèi)者是在聽音樂還是進(jìn)行語音通話，該技術(shù)都能夠讓他們享受到無縫且無中斷的聆聽體驗(yàn)。此外，用戶在同時(shí)佩戴兩只耳塞時(shí)，可以聽到立體聲音頻。如果只佩戴左耳塞或右耳塞，則可以通過單個(gè)耳塞聽到單聲道音頻。

主耳塞和副耳塞所耗的電量相似，因此，其中一只耳塞（可能是更靠近手機(jī)的那一只）始終作為主耳塞使用也無防。當(dāng)主耳塞從耳中取出或處于電池電量極低或處于充電盒中時(shí)，主耳塞和副耳塞可以實(shí)現(xiàn)無縫切換。如果副耳塞的藍(lán)牙連接或麥克風(fēng)質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于主耳塞，那么兩個(gè)耳塞之間也可以進(jìn)行切換。該解決方案支持以 45mAh 電池進(jìn)行高達(dá) 9 小時(shí)的音頻播放時(shí)長(zhǎng)。如果其中一只耳塞的電池電量變得極低，該耳塞就會(huì)向用戶發(fā)送提醒，并在必要時(shí)進(jìn)行角色切換，從而讓電量較多的耳塞成為主耳塞，讓用戶可以繼續(xù)使用。

結(jié)論

隨著消費(fèi)者越來越注重耳機(jī)產(chǎn)品的便利性、增強(qiáng)功能和出色音質(zhì)，真無線耳塞在整個(gè)耳機(jī)品類中迎來快速發(fā)展。在某些快速增長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景中，無線耳塞具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，比如健康追蹤、聽力增強(qiáng)、語音助手和主動(dòng)降噪。目前，真無線耳塞的發(fā)展勢(shì)頭已經(jīng)不局限于高端市場(chǎng)，入門級(jí) / 中端市場(chǎng)也迎來增長(zhǎng)。

對(duì)于一款旨在提供無縫用戶體驗(yàn)的耳機(jī)產(chǎn)品，它需要解決通過藍(lán)牙技術(shù)連接無線耳塞和智能手機(jī)的三大挑戰(zhàn)，并能夠提供持續(xù)的高品質(zhì)音頻體驗(yàn)。任何一款面向下一代真無線耳機(jī)的解決方案，都應(yīng)該能夠使用單一藍(lán)牙地址來避免在耳機(jī)與移動(dòng)終端之間使用專用協(xié)議，應(yīng)該最小化藍(lán)牙帶寬的使用和來自其他設(shè)備的 ISM 頻段干擾，并盡量滿足用戶的全部需求。

Qualcomm TrueWireless? Mirroring 旨在讓用戶可以使用多種耳塞連接組合并支持動(dòng)態(tài)切換，同時(shí)在此過程中避免高品質(zhì)音頻的中斷。通過減少耳塞之間的信息中繼轉(zhuǎn)發(fā)，可以將藍(lán)牙帶寬使用降至最低，且即使在受到其他設(shè)備干擾的情況下，耳塞仍可保持一貫的音頻質(zhì)量。通過支持主副耳塞的角色切換、偵聽、同步和選擇性數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)等一系列特性，Qualcomm TrueWireless Mirroring 技術(shù)旨在為下一代真無線耳機(jī)提供高質(zhì)量的用戶體驗(yàn)。

Qualcomm TrueWireless Mirroring 技術(shù)已被最新一代 Qualcomm 藍(lán)牙音頻 SoC 采用?包括面向入門級(jí)產(chǎn)品的閃存可編程的 Qualcomm QCC304x 和面向頂級(jí)產(chǎn)品的 Qualcomm QCC514x，兩者均可提供更高品質(zhì)的真無線用戶體驗(yàn)，包括支持更穩(wěn)健和出色的連接、更長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間、集成的主動(dòng)降噪（ANC）、支持語音激活和按鍵激活的語音助手，以及出色的無線音質(zhì)。

Qualcomm 開創(chuàng)了智能的通信系統(tǒng)，并為全球音頻產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)者帶來高品質(zhì)的創(chuàng)新體驗(yàn)。我們發(fā)明的基礎(chǔ)科技，改變了世界連接、計(jì)算與溝通的方式。
編輯：hfy