TWS耳機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些

TWS是英文True Wireless Stereo的縮寫，即真正無線立體聲的意思。2017年 iPhone7取消3.5mm插孔后，蘋果率先發(fā)布了藍(lán)牙耳機(jī)AirPods。近幾年隨著藍(lán)牙技術(shù)、芯片方案等核心技術(shù)升級、手機(jī)結(jié)構(gòu)變化和系統(tǒng)支持、AI 和傳感器技術(shù)的成熟，推動TWS耳機(jī)實現(xiàn)快速逆勢發(fā)展。據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2021年全球TWS耳機(jī)銷量達(dá)3.1億臺，同比增速達(dá)33%。除了音頻廠商之外，也有越來越多的手機(jī)廠商在TWS耳機(jī)領(lǐng)域?qū)ふ倚碌脑鲩L點。

TWS耳機(jī)未來可能成為智能手機(jī)的標(biāo)配。以智能手機(jī)保有量來計算TWS的滲透率，目前蘋果TWS耳機(jī)滲透率為42.1%，安卓滲透率僅為3.48%，TWS 耳機(jī)仍有不小的增長空間。

此外，TWS智能耳機(jī)將在無線連接、語音交互、智能降噪、健康監(jiān)測和聽力增強(qiáng)/保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。未來隨著智能化、應(yīng)用領(lǐng)域多樣化，TWS耳機(jī)作為一種獨立的智能設(shè)備，將進(jìn)行更多技術(shù)和性能的升級，這將推動核心零部件及技術(shù)的不斷發(fā)展升級。

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目前來看，TWS耳機(jī)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括：

1. BLE audio藍(lán)牙技術(shù)

TWS耳機(jī)都是通過藍(lán)牙來進(jìn)行傳輸?shù)模怯捎赥WS耳機(jī)具有高度集成、電池容量小等特性，而且還要滿足用戶對于連接穩(wěn)定性、續(xù)航、音質(zhì)上的要求，所以需要傳輸速率更快、連接更穩(wěn)定、功耗更低的藍(lán)牙連接技術(shù)。

Bluetooth LE Audio，即低功耗藍(lán)牙音頻，全面支持藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)和下一代Bluetooth LE的ISOC架構(gòu)，為TWS耳機(jī)市場帶來了創(chuàng)新解決方案，加速TWS二級市場爆發(fā)。BLE Audio從雙模進(jìn)化為低功耗單模，具有低功耗、連接范圍廣、單模藍(lán)牙芯片、成本較低等優(yōu)勢。支持LC3音頻編碼技術(shù)(更高音質(zhì)和更低功耗)， 多重串流音頻(更低時延，無縫動態(tài)切換)， 廣播音頻（基于人或位置進(jìn)行音頻分享），助聽增強(qiáng)，定位等功能。

Bluetooth LE Audio的多重串流音頻（Multi-Stream Audio）功能，不僅徹底解決了TWS耳機(jī)雙耳直連的標(biāo)準(zhǔn)問題和兼容性問題，并且一個音頻源甚至可以連接多個無線音頻接受設(shè)備。

2. 主動降噪

按照降噪方式，降噪耳機(jī)可以分為被動降噪耳機(jī)（無源降噪耳機(jī)）和主動降噪耳機(jī)（有源降噪耳機(jī)）。主動降噪可以實現(xiàn)更好的降噪性能。

主動降噪原理

主動降噪ANC是近幾年各廠商提升用戶體驗的發(fā)力點之一，主要用于播放音頻，通過耳機(jī)監(jiān)聽檢測環(huán)境噪音，然后發(fā)出相位相反強(qiáng)度相等的聲波，二者疊加后噪音被抵消。要實現(xiàn)這樣的功能耳機(jī)需要一個外向式麥克風(fēng)用于接收環(huán)境噪音，而對信號的處理需要一定的時間，因此需要靠主控芯片通過一定的算法對未來噪音進(jìn)行一個預(yù)測，然后在噪音到來的同時播放一個相反的聲波將其抵消。部分高端產(chǎn)品還有一個內(nèi)向式麥克風(fēng)，用于監(jiān)聽實際播放的聲音，進(jìn)行反饋，實現(xiàn)進(jìn)一步的校準(zhǔn)和優(yōu)化。

3. 空間音頻

空間音頻是TWS耳機(jī)在繼主動降噪功能之后又一大產(chǎn)品熱點?？臻g音頻是在立體聲雙聲道的基礎(chǔ)上，通過計算音頻技術(shù)，擴(kuò)展了聲道，使其兼具長度、寬度和高度的特質(zhì)，從而實現(xiàn)了在聽感上呈現(xiàn)聲音從四面八方傳來的效果，讓聲音更具沉浸感和立體感。同時，耳機(jī)端搭載六軸陀螺儀進(jìn)行用戶的動態(tài)頭部追蹤，實時映射聲場，實現(xiàn)無論你如何轉(zhuǎn)動身體，一種聲音固定從同一個方位傳來，如同真是世界的自然聽感，達(dá)到身臨其境的效果。

目前各大品牌已經(jīng)開始發(fā)力空間音頻功能，支持空間音頻的產(chǎn)品也相繼上市。空間音頻還可與目前熱門的AR/VR頭戴設(shè)備搭配使用，打造沉浸式的聲場體驗。

4. 入耳檢測

入耳檢測又被稱之為佩戴檢測，當(dāng)戴上或取下耳機(jī)時，會立即感知當(dāng)前耳機(jī)的使用狀態(tài)，并根據(jù)感知結(jié)果，做出暫?；蚧謴?fù)播放的操作，避免音頻漏聽的情況出現(xiàn)。在TWS耳機(jī)入耳檢測領(lǐng)域，目前主要分為電容檢測和光學(xué)檢測兩大技術(shù)路線。

電容檢測技術(shù)成本較低，性價比較高，殼體無需開孔，還可以當(dāng)做耳機(jī)功能切換的觸控按鍵使用。不過易受到溫度變化和汗液的影響，具有誤觸發(fā)率高、耳道兼容性差等缺點。

電容式入耳檢測

光學(xué)檢測優(yōu)勢在于識別精度更高，不易受環(huán)境因素干擾。缺點在于，需要在耳機(jī)表面打孔通光，不利于做防水設(shè)計；精度高、成本高，組裝要求高。

光感式入耳檢測

雖然現(xiàn)階段光學(xué)入耳檢測技術(shù)在TWS耳機(jī)中的應(yīng)用占比較少，但在品牌旗艦機(jī)中利用率很高，比如蘋果的AirPods Pro、華為FreeBuds Pro 2、小米Air 2 Pro、榮耀FlyPods 3等設(shè)備，未來光學(xué)入耳檢測技術(shù)或?qū)桓喈a(chǎn)品采用。

5. 骨傳導(dǎo)/骨聲紋

傳統(tǒng)耳機(jī)主要是通過空氣進(jìn)行聲音的傳播，而骨傳導(dǎo)耳機(jī)則是借助于一定的介質(zhì)(頭部的顱骨、骨迷路、內(nèi)耳淋巴液、螺旋器、聽覺中樞)進(jìn)行聲音的傳播，最終以聲波的方式直接將聲音傳導(dǎo)至聽覺神經(jīng)，而不再需要通過空氣先傳到耳膜，再到達(dá)我們的聽覺神經(jīng)。

骨傳導(dǎo)耳機(jī)能在嘈雜的環(huán)境中實現(xiàn)清晰的聲音還原，還具備不傷耳、不受噪聲干擾、不占耳道等優(yōu)點，同時對音色的敏感度更高，能準(zhǔn)確進(jìn)行機(jī)主的身份驗證。

目前，真正的骨傳導(dǎo)耳機(jī)發(fā)布較少，骨傳導(dǎo)、骨聲紋技術(shù)在TWS耳機(jī)上主要功能為識別和降噪。華為推出多款應(yīng)用骨傳導(dǎo)、骨聲紋技術(shù)的TWS耳機(jī)。從 FreeBuds 2 Pro 上應(yīng)用骨聲紋識別技術(shù)到 FreeBuds 3 對骨傳導(dǎo)通話降噪技術(shù)的應(yīng)用，一步一步的在實現(xiàn)著骨傳導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用和突破。