真無線耳機的下半場:降噪、高清音頻、語音……要達到甚至超越有線耳機的水平丨年度特稿

未來幾年,真無線耳機(True Wireless Stereo,TWS)將上演一部比智能音箱更未來的故事。

據分析師最新預測,蘋果 AirPods到 2018 年出貨量達到 2600~2800 萬,到明年這個數字將增加到 5000~5500 萬,並在的 2021 年有望突破 1 億。就整個行業而言,正向著「1.5 億臺出貨量、400 億美元規模(2020 年)」這個目標邁進。

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而在這個由蘋果佔主導的市場裡,其他廠商未必能有這樣讓人眼紅的成績。我們從 AirPods 供應鏈得到這樣一個消息:AirPods II 訂貨量 1 億,一旦推出,AirPods I 勢必降價,從而影響其他品牌的 TWS 的銷售。

大多數從業者也明白,做 AirPods 並不是「剪」掉一根線那麼的簡單,事實上一路都是「坑」,聲音延遲、雙耳音頻不同步、信號不穩定斷連等各種音頻傳輸問題都是很常見的。

在此前一篇關於無線耳機藍牙技術難題的文章中,我們也提到,在近兩年期間,以高通、NXP 等為代表的方案商,提供了藍牙無線連接的單芯片解決方案,為 TWS 耳機設備商成功的「剪掉」那最後十釐米的耳機線、幹掉 3.5mm 耳機孔,真正實現了耳機的無線化。

2018 年之後,無線化後的耳機又有哪些新的發展方向,又或者說,「無線耳機的體驗什麼時候能等同於有線耳機,甚至是超越有線耳機」,是接下來行業發展的重要方向。

以下是我們總結的 TWS 在未來幾年發展的幾大趨勢:

趨勢 #1:降噪,永久的話題

眾所周知,降噪技術需要通過硬件端(芯片、傳感器、麥克風陣列等)與軟件端算法的協作來實現。

先看一下蘋果的做法:AirPods 用語音加速感應器與採用波束成型技術的麥克風打配合,可以濾掉背景噪音進行聲音鎖定,檢測由用戶產生的震動,達到接近監聽的效果。

索尼的解決方案則是芯片級的:在今年 8 月份推出的頭戴式耳機 WH-1000MX3 上採用定製的 HD 降噪處理器 QN1,使得產品比上一代的降噪效果要強上 4 倍,且該芯片集成數模轉換器和模擬功率放大器,出色的信噪比和低失真帶來了出色的音質表現。

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而至於索尼或其他廠商是否還會接著針對 TWS 耳機定製專屬的降噪芯片,我們不得而知,但至少索尼已經通過這個信號表達出了對耳機產品降噪性能的高度重視。

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對於蘋果和索尼兩位大佬的做法,1MORE萬魔聲學創始人謝冠宏是這樣評價:蘋果在半入耳式耳機這樣一個半封閉的環境裡做降噪,雖然沒完全克服這個難題,但這個方向是令人敬畏的,蘋果的偉大之處也在於此。而索尼則是一邊做降噪,一邊注重音樂特性,這也符合索尼的音樂基因。

談起對於耳機降噪的出發點,謝冠宏指出,1MORE 萬魔的做法首先是解決噪音環境下的聽力保護,其次考慮多場景佩戴的舒適度和音質

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同樣推出了多款降噪耳機的小鳥音響,則採用了智能調節的主動降噪技術,通過運動傳感器、聲學傳感器和檢測算法,自動識別生活場景並適配最佳的降噪參數。

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降噪是永久的話題。國內芯片商也在作著各種方案嘗試。Airoha 絡達科技在今年推出的藍牙耳機低功耗芯片 AB1532,支持了多 MIC,多種外設接口,並且使用了自研的 MCE 雙耳直連技術,從而提升耳機的抗干擾能力、增加音頻傳輸帶寬。

Airoha 絡達科技營銷處資深處長陳智豪表示,未來兩年裡,TWS 耳機將通過 ANC、雙 MIC、Beamforming 等主流技術來實現降噪,給用戶帶來良好的通話體驗,而雙耳直連技術則能夠為聲音傳輸提供足夠的帶寬,也給良好的音樂體驗提供了基礎。

趨勢 #2:高音質,統一標準,更有意義

對於音頻類設備,人們對好聲音的追隨是固執且永恆的。

高清音頻通過手機等發射端的藍牙傳輸到無線耳機,因藍牙帶寬限制,音頻文件往往會被壓縮。在藍牙 5.0 技術在市場大規模投入使用的情況下,能為音頻提供更大的通信容量。在此之前,以索尼、高通、華為等為代表的企業已經推出了一套高清音頻編解碼技術。

索尼 LDAC

在這方面一直不懈努力的索尼在 2015 年 CES 期間正式推出 LDAC 高解析音頻技術,它可傳輸 3 倍於普通藍牙音頻的信息量,為旗下的耳機設備帶來更出色的音質表現。直到 2017 年,這一「索尼專用」技術正式開放給了 Android 8.0。

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編碼器實現高清音頻傳輸的前提是發送端和接收端的雙向支持,而支持 LDAC 的 Android 8.0 只是解決了發射端的問題,但 LDAC 在接收端設備(耳機、音箱等)的普及恐怕還要一段時間。此外,索尼還需要解決 LDAC 在功耗、傳輸穩定性的問題(在 990Kbps 高質量傳輸模式下,LDAC 容易受到無線信號干擾,本身功耗也較普通藍牙的高)。

目前,除了索尼自有品牌產品,支持 LDAC 的品牌只有 1MORE 萬魔、RADIUS(日本)等少數幾個,而所支持的 TWS耳機更是少之又少。

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相比索尼 LDAC,高通在 2016 年推出的 aptX HD 高清藍牙音頻編解碼技術(支持24位/48 khz 音頻),因為有 aptX 的鋪墊(目前大約有 40 億設備已支持),以及高通自身在芯片、通信等領域的優勢,有更廣泛的應用潛力。

針對智能藍牙耳機,高通於今年 10 月份推出了適配 Alexa Mobile Accessory Kit(AMA)協議的端到端藍牙智能耳機參考設計方案。該方案基於高通的低功耗藍牙音頻芯片 QCC5100 系列,並集成了 aptX HD 高清音頻和雙麥 cVc 降噪技術。

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華為:端到端的藍牙高清音頻解決方案 HWA

除了高清音頻解碼器,播放器端的無線發射系統、藍牙芯片、耳機和音響端的無線接收系統以及 DAC(數字轉模擬信號)性能都會影響藍牙高清音頻的傳輸。最簡單易懂的一個例子是,AirPods 在連接一些安卓手機播放時音質明顯不如連接 iPhone 的時候。

鑑於此,華為聯合音頻鏈路上的關鍵元器件供應商、設備商,一同制定了端到端的藍牙高清音頻解決方案 HWA(Hi-Res Wireless Audio)

,該方案在今年P20 系列發佈是伴隨新機一同首次公佈。目前支持華為 HWA 無線音質傳輸協議的還包括Mate 20 系列、榮耀 FlyPods 真無線耳機等。

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HWA 高清音頻無線傳輸標準與產業聯盟也已經成立,成員包括漫步者、中科院聲學所、AKM、Sennheiser、HiFiMAN、1MORE萬魔、惠威等,其中一些廠商的 HWA 無線耳機也即將在今年底或明年初面市。

目前,HWA 發射端只有華為旗下的 P20、Mate 20 系列等,這對於耳機設備廠商來說,支持的平臺相對有些限制,對此,華為消費者業務集團多媒體系統設計部音頻方案師吳漢傑

指出,華為會在發射端規範更完善時開放給各手機商。

而在收費問題上,華為給出的答案是:目前傾向發射端免授權費,接收端有授權費和測試費。

同時,吳漢傑還表示,高音質TWS 耳機不僅與藍牙編解碼有關,還跟使用轉發或廣播的方式以及芯片能力有關。從技術演進的方向來看,不久的將來會有越來越多高音質的 TWS 藍牙耳機面世。

而對於各自為營的高清音頻傳輸標準,Libratone 小鳥音響首席執行官劉崧坦言道:從耳機廠商的角度,手機平臺和藍牙芯片的相互支持性如何,以及是否單獨收費,是主要的考慮點

比如藍牙芯片廠商推的 aptX,很多主流手機不支持;如果很多手機廠商推自己的音頻標準,主流藍牙芯片不支持。這樣,最終用戶就很難體驗的到。

任何一個標準,只有主流手機廠商和主流藍牙芯片廠商都支持,才更有意義。統一標準,才更有意義。劉崧總結到。

趨勢 #3:低功耗,方案商已經使勁渾身解數

儘管充電盒能夠為耳機充電,TWS 耳機無線連接手機使用、設備獨立充電,主要應用在移動場景等屬性,決定了它對低功耗方面的要求。

針對小型化設備,高通在今年先後推出 QCC5100、QCC302X、QCC303X三大系列單芯片解決方案,主打超低功耗。以最先發布的 QCC5100 為例,它相比前幾代功耗降低了 65%,使得耳機的使用壽命達到目前的三倍。

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順應 TWS 藍牙智能耳機的發展,樓氏電子今年推出了首個

智能麥克風 IA610,具備了超低功耗性能,使藍牙耳機可以真正利用到 7x24 小時「始終在線的語音喚醒」的功能。

類似的,Airoha 絡達科技的 AB1532 芯片,以及恆玄科技(BES)的BES2300 系列也都將超低功耗作為一大賣點。

趨勢 #4:低延時,看起來有些高端

除了音樂、通話之外,向高品質音質方向發展的 TWS 耳機也將需要兼顧遊戲、VR 等用戶需求和應用場景。如何保證音頻傳輸的低延時,對玩遊戲這樣講究反應速度、效率的應用尤為重要。

除了 CD、高清音頻之外,高通在今年推出了針對遊戲和視頻場景的 aptX Adaptive 音頻編解碼器技術。aptX Adaptive可以將聲音延遲控制在 50~80 毫秒的傳輸時延,從而提升用戶在相應的體驗。

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此外,aptX Adaptive 可向後兼容市面上的 aptX 和 aptX HD 的產品,具備自適應、動態調整音頻的性能。

萬魔在去年就發佈過多款電競耳機,對於低延時有自己的一套方法:1、增加傳送頻寬,考慮延遲的時機,動態調整解析度。2、在同樣的頻寬下,提高藍牙傳送效率。

趨勢 #5:喚醒語音本地喚醒,互聯網廠商 AI 能力的落地

為 TWS 耳機增加語音智能功能是顯而易見的趨勢,無論是海外的 Google、微軟、亞馬遜,還是國內 BAT、科大訊飛、小米都將耳機視為語音 AI 落地的必爭之地。

而從語音被喚醒所需要的時間、來回交互過程的效率,以及語音給出反饋的質量,都影響用戶在耳機端每一個語音交互環節的體驗。語音助手能否做到及時響應,就對方案商、設備商提出了新的挑戰。

以語音識別能力接近人類水平的 Google Assistant 為例,用戶在藍牙耳機端語音喚醒語音助手所需要的時間是 6s,用戶在提出問題和得到反饋的時間間隔為 2s。

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我們知道,因不具備獨立計算的能力,耳機僅僅作為音頻傳聲筒,語音服務均通過手機端 APP 或系統調取語音的雲端服務實現。如果網絡中斷,基本的語音功能都實現不了,網絡信號差也直接導致了響應延遲。

因此,類似智能家居領域的本地控制,語音本地喚醒方案成為 TWS 耳機發展的一大趨勢,本地的語音喚醒實現的音樂控制(切歌、暫停)等基礎功能,已經能滿足絕大部分用戶基礎需求。

Knowles 樓氏電子的 IA610在於百度、恆玄科技開發的端到端解決方案,能讓用戶隨時通過使用語音喚醒功能和藍牙耳機,挖掘百度語音產品的服務,如本地應用控制。

類似的,Airoha 絡達的 AB1532 芯片也增加了低功耗語音喚醒、本地語音識別的客製化應用。

顯而易見,AI 廠商對於語音喚醒的呼聲很高,其目的是將耳機這一隨身穿戴場景,作為其 AI 能力的落地。但鑑於語音 AI 耳機對於端和邊緣運算能力的要求受到功耗和容量限制,將原本在雲端的算法遷移到端上,還是需要芯片廠商的推動力量。

對此,騰訊雲叮噹智能穿戴項目負責人丁禹寧表示,長時間在線、始終能被喚醒,對於互聯網公司是一個很好的觸達用戶的方式,具備交互淺層化和全面解放雙手,在運動和車可能會有較好的體驗。

但是騰訊雲叮噹較少做芯片級別的純邊緣計算,更加看中混合計算。互聯網公司不會去做邊緣計算的算法,而是做針對不同場景進行定製化的雲端算法。

而從耳機設備商而言,無論是 AirPods 還是即將發佈的 AirPods II,都沒有去強調 Siri 方面的應用,這與 AI 廠商是截然不同的。

東方酷音創始人李浤碩表示,在語音助手方面,蘋果是有「自知之明」的,老百姓都相信 Google 做語音搜索比蘋果好,那麼蘋果自然不會拿語音喚醒做噱頭。

趨勢 #6:接聽、撥打電話,享受 hand-free

加上了語音助手的 TWS 耳機如何進一步挖掘相應的智能服務功能,給用戶帶來實際的應用價值,也是接下來設備廠商、方案商、語音服務提供商思考的重點。

今年 8 月份,高通發佈的一份無線音頻消費者調查報告顯示,受訪者對耳機「智能」功能的需求排列靠前的主要有以下幾點:

  • 接聽、撥打電話

  • 直接通過語音調用天氣查詢、新聞播放等服務,而不再需要掏出手機/手錶來操作

  • 健康數據監測(如心率、步數等),通過語音接收數據反饋

  • GPS 定位功能

在這個調查上不難看出,智能耳機排名第一的功能仍然是接聽、撥打電話。

就這一表現來看,東方酷音李浤碩的觀點是:用手機打電話實際上不符合用戶體驗,耳機才應該是更適合的形態。

在打電話的體驗上,經歷過通信行業的李浤碩認為,拿起手機,把手機放到耳朵旁邊,這並不是一種舒服的姿勢。未來,TWS 和 VIOP 的組合可能會更流行。Google 就曾經做 VOIP 耳機給員工用,讓員工享受 hand-free 的互聯網。

趨勢 #7:健康追蹤,AI 化身「AI 教練」,深度挖掘運動場景

我們還看到的一個 TWS 的發展趨勢是,搭載生物傳感器,實現健康數據監測並進行語音播報的功能。

關於下一代 AirPods 將增加健康追蹤功能的傳言不絕於耳,蘋果最近一份關於耳機的專利文件也提到了在耳機中加入生物傳感器的這一細節,讓耳機實現包括心率、體溫測量的功能。

而運動耳機領域,去年底,1MORE 萬魔、咕咚、騰訊叮噹就聯合打造了一款運動智能耳機咕咚×1MORE iBFree 2,其最大的特色就是依託大數據和 AI 算法,將內置的語音助手打造成為一個「AI 運動教練」。

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1MORE 萬魔謝冠宏認為,充當「AI 語音教練」也將成為 TWS 運動耳機的發展趨勢,在具備心率傳感器的基礎上,AI 語音能夠給予用戶實時提供數據反饋(心率、步數)、心率異常提醒等功能。在運動耳機這一垂直領域,語音 AI 相應的價值也將得到挖掘。

當問及傳感器的技術壁壘時,謝冠宏指出,心率傳感器其實很早就有了,技術壁壘就是測不準。目前市面上的心率傳感器,測量結果會受穿戴方式、光線干擾、出汗等影響。而增加傳感器使得耳機體積增大,放到耳塞裡,就很難滿足用戶對耳機「體積小」的需求了。

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趨勢 #8:翻譯,來吧!

今年 10 月份,Google 正式表示將 Pixel Buds 上獨有的翻譯功能面向所有支持 Google Assistant 的耳機開放。這意味著,包括 LG、索尼、Bose 等在內的其他第三方品牌原本以及未來的耳機產品也都能使用到這項功能。

Google Assistant 的實時翻譯功能是 Google 旗下 Google Translate 功能的外延版本,支持 40 種語言的互譯。對於有志於做翻譯耳機的廠商來說,這一權威平臺是目前最好的選擇。

近兩年來翻譯機的的熱度或許有機會在 TWS 上得到延續。目前,國內的歌爾聲學、絡達科技、恆玄(BES)均已基於 Google Bisto 打磨一整套藍牙芯片方案,助力國內廠商設備出海。

趨勢 #9:基於骨聲紋 ID 技術的語音支付

今年 11 月份,榮耀發佈的 FlyPods 系列耳機,除了通話降噪功能之外,最引人矚目的就是高配版 FlyPods Pro 具備的骨聲紋 ID(Bone VoiceID)技術

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作為一種新穎的用戶身份識別檢測方案,骨聲紋 ID 由骨導鑑權(骨骼振動特徵)與聲紋鑑權(2MIC+骨導聲紋增強)這兩種關鍵技術組成,具備安全性高的特點(能防錄音攻擊、合成攻擊)。相比聲紋識別,這一檢測技術更適用在耳機端的語音支付場景,搭配解鎖手機等功能可實現更可靠的應用。

耳機之於用戶,就類似手機、手錶這樣的個人設備,強調私密的個人空間,因此也推動語音 AI 服務向移動化、個人化的方向發展。像 TTS 讀取短信、提醒,用戶身份識別,個性化服務推薦等應用和機制也將以貼合場景的形式呈現在耳機上。

未來耳機

小鳥音響創始人劉崧:2019 年,TWS 耳機會在雙耳的無線穩定性和續航時間上會進一步提升,這個提升得益於新一代芯片的性能提升,整個行業都會受益。對於高端 TWS 耳機,ANC、語音喚醒 AI 助手、無線充電都是差異化的地方。

小鳥也即將第一季度發佈真無線的耳機,除了一如既往的高顏值設計,還有很穩定的無線連接和很長的續航,更有高端的差異亮點。敬請期待。

1MORE 萬魔創始人謝冠宏:2018 年的 TWS 市場,除了 AirPods 之外,萬魔可能是 TWS 出貨量最大的耳機廠商了。目前萬魔從圈鐵、左右自由切換、喇叭、動鐵、算法、全部都自研的,傳感器、芯片、關鍵零組件,都沒有依靠國外。萬魔十分看好明年的 TWS 市場。

東方酷音創始人李浤碩:2019 年最值得看 AirPods II 的發佈。是否帶存儲還不能確定,但是遲早的事情,也許是明年的版本,也許是兩年後。

蘋果的產品戰略是把硬件作為媒體分發的一種方式。發佈 iPad 的時候發佈了 iBook,發佈 iPhone 的時候發佈了 App Store,發佈 iPod 的時候發佈 iTunes。未來 AirPods 一定會有音樂播放器的軟件形態。

未來,我們也將擁抱以聲音為界面的交互體驗。

主筆:萊恩 / 深圳灣

審校:壹零 / 深圳灣

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