聲加科技在過去幾年里關(guān)于TWS耳機的所做的一些研究和探索

近日，由深圳市音響行業(yè)協(xié)會、聲學樓論壇主辦的“中國音頻技術(shù)大會（深圳）暨聲學樓十五周年年會”在深圳市金百合大酒店隆重舉辦。本屆大會設(shè)置名師講壇、專題報告、產(chǎn)品展覽、頒獎典禮等多個環(huán)節(jié)，來自國內(nèi)音頻產(chǎn)業(yè)鏈的諸多智能音響品牌、TWS耳機品牌、音響配件廠家、TWS耳機配件廠家，以及來自世界各地的音響研發(fā)機構(gòu)、專家學者、行業(yè)大咖等嘉賓悉數(shù)出席，產(chǎn)、學、研、用共話行業(yè)盛宴。

其中，來自智能聽覺領(lǐng)域的開拓者和創(chuàng)新者——聲加科技CEO邱鋒海作為特邀嘉賓，以《TWS耳機應(yīng)用場景的聲信號處理目標及挑戰(zhàn)》為題，分享了以其為代表的聲加團隊，在過去幾年里關(guān)于TWS耳機的所做的一些研究和探索。在通過聲加一系列階段性成果的產(chǎn)品案例，不斷解決也不斷更深入的思考了TWS耳機，在包括語音增強之通話降噪，ANC之環(huán)境、佩戴自適應(yīng)、語音增強之透傳及輔聽、個人語音入口之語音喚醒與識別上的目標和挑戰(zhàn)。并期待和展望TWS耳機未來可以朝著智能化、個人化的方向繼續(xù)發(fā)展，讓每一個用戶獲得最佳的體驗。

根據(jù)《2020年音頻產(chǎn)品使用現(xiàn)狀調(diào)查報告》，無線耳機的需求從高到低，包括聽音樂、看視頻、語音通話、收聽有聲讀物等。除了聽音樂占以絕對的比例領(lǐng)先外，視頻／音頻會議、電話等通訊需求也在逐步上升，成為用戶的新剛需。因此，毫無疑問，音質(zhì)的精益求精，是音頻類產(chǎn)品永恒的追求。同時，通話降噪的升級處理，以及備受關(guān)注的ANC技術(shù)，還有各種分散的使用場景和動態(tài)變化的用戶需求，也都賦予了TWS更多的使命。

語音增強之通話降噪：

邱鋒海表示，作為語音增強重要應(yīng)用的一環(huán)，通話降噪的效果測評維度可以概括為可懂度、自然度、舒適度。其解決方案主要是根據(jù)時頻特性和空間特性搭配不同的技術(shù)處理。從2019年開始，業(yè)界產(chǎn)品基本從單麥發(fā)展到了雙麥，使用聲加授權(quán)方案的華為、小米、OPPO、漫步者等多個品牌都相繼發(fā)布多款TWS耳機產(chǎn)品。再到今年，隨著入耳式ANC耳機的爆發(fā)，更多大廠都應(yīng)用了包含反饋麥克風的通話降噪方案： 雙麥陣列＋內(nèi)耳麥＋AI，前饋＋反饋系列：單麥＋內(nèi)耳麥＋AI的Hybrid ANC案例。

“不過，在目前方案通用后，仍然有部分問題無解?！鼻皲h?？偨Y(jié)，通話降噪功能的進階，主要面臨場景和佩戴兩大挑戰(zhàn)。如地鐵的大噪聲場景，AI對低信噪比（＜0dB）語音的可懂度下降顯著；騎電動車、運動下的大風噪場景，氣導麥克風飽和，骨導麥克帶寬有限；對于公共場合超大背景廣播的競爭語音場景等，波束成型和AI的效果有限，需要有效使用骨導信息、SpeakerID等。在耳機佩戴方式上，目前有入耳式、半入耳式及骨傳導等，受器件本身的約束，，也讓用戶在實際體驗中差異較大。

ANC之環(huán)境、佩戴自適應(yīng)：

在ANC之環(huán)境、佩戴自適應(yīng)上，目前是以前饋控制器W（z），反饋控制器K（z）設(shè)計來實現(xiàn)產(chǎn)品控制。拿聲加做過的某案例來說，我們?yōu)榱烁纳骑L噪場景下的ANC性能，首先可以通過改善結(jié)構(gòu)設(shè)計，減小湍流，還可以結(jié)合聲加的風噪檢測模塊，根據(jù)風噪的大小增加反饋通道對ANC的貢獻，減少前饋通道的貢獻比重。

關(guān)于這兩點所面臨的挑戰(zhàn)和解決方案上，邱鋒海進一步闡述到，入耳式耳機ANC環(huán)境適應(yīng)性，可以通過結(jié)合富信息（來自其他傳感器的信息），更綜合的場景判斷尋求解決。提升通透模式、智能化、降噪量的主觀體驗。；半入耳式耳機ANC佩戴適應(yīng)性，同樣可以依靠積累多種情況下的數(shù)據(jù)，優(yōu)化設(shè)計具有普適性的ANC濾波器，根據(jù)實際用戶更新化的佩戴條件自動在線更新，以及更進一步的加入環(huán)境適應(yīng)性等，來解決低頻響應(yīng)差、傳遞函數(shù)差異大的痛點。

語音增強之透傳及輔聽：

在今年越來越多的入耳式耳機上，對自然的的透傳效果與輔聽功能也有了特別要求。具體來講，透傳是將環(huán)境中有用聲信號傳送給入耳式耳機內(nèi)部，改善佩戴者的堵耳體驗（Audio AR）；輔聽／助聽則是要將透傳信號動態(tài)放大，根據(jù)事先測定好的聽力曲線，補償佩戴者的聽力損失。

作為被關(guān)注不久的特性，它們也面臨著更多的挑戰(zhàn)，包含低延時的語音增強；嘯叫控制，尤其是在放大增益很大的情況；低延時的多通道動態(tài)范圍控制技術(shù)，配合聽力損失檢測；自我語音消弱與控制，如在使用者講話時，是不是能更好地拾取環(huán)境有效信號； 以及需要TWS左右互通支持左右耳協(xié)調(diào)的問題。

個人語音入口之語音喚醒與識別：

TWS耳機作為重要的個人語音入口，肩負著語音交互重任的喚醒與識別功能，也成為了眾多耳機廠商的研發(fā)重點。未來的發(fā)展方向也將朝著低功耗、更好的口音適應(yīng)能力（更大模型），或者是對使用者進行個性化優(yōu)化的計算，更好的環(huán)境適應(yīng)能力等方向發(fā)展。聲加科技也在此方向上不斷進行探索和努力，且在一些落地案例上得到了客戶和消費者的肯定。邱鋒海表示，比如可以在一個通用模型下，對個人進行優(yōu)化，讓耳機對不同的口音進行自適應(yīng)。

TWS耳機未來的發(fā)展和展望

另外，邱鋒海也從產(chǎn)品形態(tài)、核心功能、個人化、智能化等方面對TWS耳機做了更多的展望和期待，并號召所有從業(yè)者一同想象——未來，它可不可以成為用戶的個人ID？比如物理形態(tài)上，是不是能像助聽器一樣，結(jié)合對耳道深度的參數(shù)感知，為每個人實現(xiàn)定制化；同時結(jié)合智能技術(shù)，對個人行為和使用場景進行感知，從而更智能化地根據(jù)使用者的行為模式做出反饋。

最后，邱鋒海表示，“我們希望有一天，耳機就像是身體器官的一部分，平時不會感覺到它的存在，但需要的時候某個功能它就出來了。聲加科技將始終致力于在復雜場景下，為人與人通信、人與機器交互提供更清晰、更舒適、更自由的使用體驗，最終實現(xiàn)人機完全交融的愿景?！?/p>

責任編輯：xj