TWS耳機的發展趨勢

邢白靈 于小利

（1、國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州215000 2、樓氏電子（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州215143）

TWS 是指True Wireless Stereo，真無線立體聲耳機，主要采用藍牙技術進行音頻傳輸，耳機左右單元之間互相獨立且無物理連接，構成立體聲道。TWS 耳機設計非常精簡，佩戴舒適性很高，且通常配備充電盒，具有取出充電盒后快速配對和增強耳機續航功能。接下面我們來介紹TWS 耳機有哪些發展趨勢。

1 發展趨勢

1.1 主動降噪

主動降噪可分為前饋式、反饋式以及復合式（前饋+反饋）。復合式主動降噪結構設計復雜，成本較高，但體驗最佳。目前支持復合式主動降噪（ANC）的TWS 耳機并不多，市場主流產品中有蘋果Airpods Pro、索尼WF-1000XM3、亞馬遜Echo Buds、小鳥TRACK Air、華為Flypods3、OppoEnco W51 等。目前，由于蘋果的Airpods Pro 的主動降噪性能優異，使得復合式主動降噪功能有望成為TWS 高端耳機的標配。

目前各大廠商在降噪深度、降噪頻寬、降噪舒適性和降噪場景智能化等方面不斷優化，提升用戶體驗。主動降噪使耳機使用者在如辦公室、咖啡廳、健身房、公交地鐵、火車飛機等常見應用場景中免受噪聲干擾，享受更優質的通話和音樂質量。隨著人工智能和深度學習技術的發展，耳機的主動降噪技術逐漸開始擺脫了設置固定參數的限制，可以對多個使用場景進行深度學習，在每個場景下找到最優濾波器參數，實現自適應降噪，提供更優秀的降噪效果。目前蘋果、絡達、恒玄、高通、瑞昱、索尼、AMS、Dialog、Cirrus Logic 等廠商的最新芯片均已經支持主動降噪功能。

1.2 高清音質

TWS 耳機高清音質可分為音頻編解碼和喇叭單體器件兩個方面。目前的高清音頻編解碼技術，主要以索尼LDAC、高通aptX HD，以及華為HWA 為代表。此外，新一代藍牙技術標準在音頻方面不斷改進，在音頻解碼器LC3 方面，LE Audio[1]集成了全新的高音質、低功耗音頻解碼器LC3，并且支持音頻分享，在比特率降低50%的情況下仍能保持音質不損失，可以優化藍牙音頻的傳輸效率。

喇叭單體方面，廠商不斷采用新材料振膜，提升動圈單元性能。如1MORE 三單元圈鐵耳機采用了金屬復合振膜動圈單元，運用了“三明治結構”設計：兩個外層采用PET 材質，中間層采用航太金屬材質。航太金屬材質超輕量、剛性強、聲導速快，這樣可帶來更為延伸的高音細節；同時，由于PET 材質柔軟而富有彈性，也確保了醇厚的中音和結實有力的低音效果。這一設計使得耳機的高、中、低三頻更趨于均衡，也使解析力升級到全新水準。

另外，為了擴展頻寬，廠商會采用多單元設計，目前有多動圈單元、多動鐵單元和圈鐵單元。三星Galaxy Buds+采用了全新的雙動圈揚聲器系統，分別負責豐富飽滿的低音和清晰嘹亮的高音，為用戶帶來豐富自然的音效。亞馬遜Echo Buds 采用樓氏雙動鐵單元，提供了高品質的音頻輸出和更強的音樂層次感。Anker 的Soundcore Liberty 2 Pro 采用了同軸圈鐵單元，提供出色的低頻和高頻表現。

高解析音頻Hi-Res 代表了消費者對高品質高解析音樂的不懈追求。2014 年6 月，由日本音頻協會和消費電子協會共同推出一套高品質音頻產品的設計標準Hi-Res。通過Hi-Res 認證的TWS 耳機具有全音域、高碼率能力，音樂細節表現更加豐富，采樣深度更高，用戶體驗更好。

1.3 通話降噪

TWS 耳機一般是通過多麥克風陣列來進行降噪，不同麥克風分別采集語音和環境噪聲，最后進行信號分離實現降噪，讓語音溝通更加暢通自由。Airpods 采用骨傳導技術+雙麥克風降噪，語音和環境噪聲由外面的雙麥克風通過空氣傳播進行采集，骨傳導加速度傳感器只采集聲帶振動的音頻信息，通過DSP 算法處理，實現清晰通話。華為Freebuds3 采用了雙麥克風加骨聲紋傳感器實現通話降噪。通話時，骨聲紋傳感器通過感應頭部組織震動，僅對人聲進行拾取和加強，有效削弱環境噪音，從而締造高質量的通話，讓對方聽得清晰。OPPO Enco W51 搭載了三麥克風通話降噪算法，主副麥克風位于耳機外面，第三顆麥克風位于出音嘴，拾取耳道內聲音，不容易被外界干擾，降噪和降風噪效果較好。

另外一種方案為AI 通話降噪技術，將計算聽覺場景分析理論與深度學習技術相結合，實時分離人聲和背景噪聲，從環境噪音中提取清晰人聲。OPPO Enco Free 就采用了雙麥克風波束形成技術，引入AI 降噪算法，通過軟硬件協同對噪聲進行屏蔽處理。

1.4 智能語音

TWS 耳機的普及為智能語音助手提供了廣泛的應用舞臺。在佩戴TWS 耳機時，麥克風與人嘴距離非常近，語音喚醒和語音識別準確率較高。但對于TWS 耳機語音芯片的要求也更高，需要在低功耗環境下兼顧算力，從而實現語音識別與交互。搭載智能語音的TWS 耳機，提升語音喚醒時間、喚醒準確率和語音反饋質量將成為主要突破方向。TWS 耳機通過召喚語音助手，打開聊天、購物軟件，如微信、京東等。也可以打開支付軟件，進行聲紋支付。還可以打開音樂播放器，實現音樂的播放、暫停、切換和調節音量等功能。

1.5 透傳和助聽

透傳功能是指戴上耳機時，將環境聲音傳入到耳朵內，獲得與不戴耳機時聽到的環境聲音基本一致的體驗。開啟通透模式后，在聽音樂的同時也不會錯過外部重要信息，例如到站廣播聲、鳴笛聲、警報聲等。Airpods Pro 巧妙的利用揚聲器單體的通孔，將揚聲器前后腔體導通，平衡氣壓，再加上揚聲器的前后腔泄聲孔，表現出優異的透傳功能。助聽功能是戴上耳機時將環境聲音放大并傳入耳朵內，可以更清晰地聽取環境聲音。助聽功能在Jabra Elite75 耳機上已經實現，可以通過手機上APP 的測聽滑塊，調節環境聲音的大小，非常便捷。

1.6 低功耗和低延時

TWS 耳機主要應用場景為移動狀態，需要連接手機使用，這就要求其具備較低的功耗。未來耳機智能化、生物化的發展趨勢，搭載更多芯片的需求，都需要低功耗支持。續航時間越長，充電次數越少，用戶體驗越好。Galaxy Buds+采用了新的集成芯片，續航從原先的13h 升級為22h，有了質的飛躍。除了滿足消費者對音樂、通話、視頻等日常功能的需求，TWS 耳機還要滿足對游戲、視頻、VR 等低延時場景的需求。實現音頻傳輸的低延時、提升音頻傳輸效率，提升反應速度已成為TWS 耳機的發展趨勢。目前，高通已推出針對游戲場景的aptX Adaptive 音頻編碼器技術，可將聲音延遲控制在50-80 毫秒。

1.7 健康追蹤

TWS 耳機具有與耳朵和面部親密接觸、使用頻率高等特點，很多廠家都把它作為健康監測[2]功能的新入口。耳機搭載GPS，生物傳感器，加速傳感器等，可以檢測心率、體溫、脈搏血氧飽和度甚至進行跌倒檢測，記錄運動路線，用戶可以更好地檢測健康狀況。Jabra Elite Sport 配備了入耳式精密心率監測器，可以進行心率和最大攝氧量的監測，跟蹤并分析適能，同時在鍛煉過程中提供實時的個性化音頻指導。

1.8 防塵防水

TWS 應用場景的多元化對耳機的防塵防水功能提出了更高的要求，主要應用場景有雨天使用、跑步、健身等。防塵防水主要通過耳機結構和防水透聲薄膜實現，防水透聲薄膜方案提供商主要有Saati、Gore、杭州IPRO 等公司。當前部分中高端TWS耳機會采用IPX4 到IPX7 的防水等級。例如Jabra Elite75 具有IP55 的防塵防水等級，經久耐用。繽特力BackBeat FIT 3200 具有IP57 的防塵防水等級，保證用戶無論是在健身房還是戶外都能肆意運動，揮灑汗水。

2 結論

通過使用TWS 耳機，用戶可以拔打和接聽電話，享受音樂，監聽周圍環境聲音，改善聽力，監控健康狀況等，TWS 耳機逐漸融入到人們的日常生活中，發展迅速，市場前景廣闊。