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2018-10-12

高音质、低功耗、降噪、智能,耳机离真无线还有多远?

在消费电子领域,每一波新产品的集中亮相,其背后都少不了技术推动的力量。

早在 2015 年,苹果公司就提交了一个名为「无线音频输出设备」的专利申请,这个专利被集成在后来被命名为 W1 的芯片中,并助力 AirPods 成为 2017 和 2018 苹果配件的爆品。

AirPods

鉴于 W1 开放度有限,市场随后涌现了数家芯片公司,纷纷推出不同于苹果专利的无线蓝牙音频方案,推动着耳机市场掀起「新无线主义」浪潮,各种「类 AirPods」的真无线耳机,迫不及待的呱呱落地。

伴随着 2018 年年初 CES秋季 IFA 的一大波无线耳机集中亮相,国内的消费电子市场也开始上演 T 台秀,AI 公司出门问问,音频产品公司小鸟音响万魔声学,颇有争议的 VINCI 和疯米,以及手机公司 OPPO、华为等等,悉数登台。其背后无不映射着真无线蓝牙音频传输技术的迭代进步。

出门问问小问智能单耳耳机 TicPod Solo

消费者对于无线音频的需求毋庸置疑。在高通近期发布的一份无线音频消费者调查报告(The State of Play 2018: Audio Consumer Insights)中,52% 的受访者表示,正在使用或者未来计划购买真无线产品,其中,中国消费者人数超过 8 成。另外,47% 受访者表示更倾向于购买一台配有无线耳机的新智能手机,而蓝牙连接则是最受青睐的无线连接技术。(点阅了解报告详情和下载报告

然而,与厂商的激情和媒体的追捧形成鲜明对比的是,消费者在一些已上市的耳机的电商页面的留言,吐槽声直指几大问题:与手机配对繁琐(不如 AirPods 好用);音频传输不稳定,时断时续,或者双耳不同步;音质在传输中受损;续航能力差强人意。

某猫某厂商旗舰店页面,关于某款无线耳机的用户评价

真无线产品要取代有线,技术上还有很多挑战,无线蓝牙音频传输中的射频连接问题,高清编解码问题,降噪和功耗问题,等等。不少行业人士还在观望。「等技术再成熟一些吧,我们随时准备推出无线蓝牙耳机。」一位音频产品公司的老板对深圳湾说。

两种真无线的传输模式

面对「真无线」的市场大潮,以及产品厂商的普遍痛点,高通公司陆续推出了两种真无线立体声技术:TrueWireless Stereo,和 TrueWireless Stereo Plus。两种技术分别采用了两种传输模式:

两代技术,两种传输模式

在 TrueWireless Stereo 技术的支持下,手机会把立体声的音乐先传到其中的一个耳机,再由它将音频流中继到另外一个耳机中。

而新推出的 TrueWireless Stereo Plus 是 Qualcomm-to-Qualcomm 的连接技术,只能支持基于骁龙 845、670、710 移动平台的手机。在这种连接技术下,会有两路独立的音频流从手机直接传输到两个不同的耳机。如果耳机跟手机通信过程中,检测到手机不支持 TrueWireless Stereo Plus 技术,耳机会自动转换到可以兼容几乎所有智能手机的 TrueWireless Stereo 通用模式。

在有专利保护的苹果 AirPods 的监听方式之外,这两种传输模式代表了真无线耳机的两大技术阵营。基于两种传输路线的真无线方案,目前都还是各有利弊,各家芯片设计厂商和技术方案提供商也都在这此基础上,做着新的技术组合或者一些局部的优化,谨慎的与品牌厂商一起,用一个个 Demo Case 试探着市场。但显然,市场已经有点迫不及待。

双耳同步无线传送方案的优势

相较于通用模式,TrueWireless Stereo Plus 有效的解决了无线耳机中音频传输的效率和稳定性问题。其优势表现在以下几方面:

首先,在这项技术的支持下,音频流传输不需要通过一个耳机中继到另一个耳机,而是两路独立音频流从手机直接传输到两个不同的耳机。音频流传输不需要通过人脑来做中继,从而提高了射频传输的可靠性。

在机场或者在其他 Wi-Fi 干扰非常严重的情况下,射频的可靠性是非常重要的。而传统模式采用的是蓝牙 2.4G 的射频信号,当信号通过人脑传输时,会带来射频衰减。从开篇我们看到的用户反馈来看,传输信号衰减引发的时延和时断时续问题,都可以在新的传输技术支持下,得到改善。「不管在什么使用场景里,音频流传输的可靠性都永远处于第一位。」这是 TrueWireless Stereo Plus 的设计逻辑。

今年市场上还出现了一种低频无线的传输方式,将信号以高频段( 2.4 GHz )蓝牙信号传输至主耳机,再通过低频无线转发( 10~15 MHz 频段)技术,同步至副耳机,从而增强信号的穿透力,同时避免音质损耗。

对于这一技术方案,高通产品市场总监刘俊勇并没有正面评价,而是向深圳湾阐述了高通的单芯片设计逻辑:

随身设备小型化的刚需。基于此,高通今年针对音频音响市场推出的三个系列的产品,QCC302X、QCC303X、QCC5100,采用的都是一颗集成了 DSP、处理器、射频等各项功能的单芯片,以满足设备小型化

如果采用低频无线的传输技术,就需要在主耳机上增加另外一个较大的天线,这就需要更复杂的射频设计和天线设计,因为设备的体积和留给元器件设计的空间是有限的。而从用户体验的角度,他们在乎的是设备小型化和舒适度。

基于这些考虑,高通希望通过一颗芯片就解决音频传输中的所有问题。

基于 TrueWireless 立体声技术的 OPPO O-Free 无线蓝牙耳机

其次,传统中继传输方式(从主耳机转发信号到副耳机)的不足还体现在功耗方面。在主耳机在接收手机发送的音频流的同时,还要充当中继器,将音频流中继到另外一个耳机,在接收的同时进行转发,也意味着将产生较大功耗。

而 TrueWireless Stereo Plus 技术采用 Qualcomm-to-Qualcomm 模式,即搭载骁龙 845 移动平台的智能手机可以提供两个单独的数据流,传输到两个不同的耳机,不需要用一只耳机作为中继器,可极大节省功耗,延长用户时长。

高通最近推出的 QCC3026 SoC 采用 65 毫安时电池,可支持长达 10 小时的音乐播放,而上一代只能持续播放 3 小时。同时,它也可以改进耳塞之间均衡的功率分配,支持更低的整体功耗和更持久的使用时间

而在 QCC5100 SoC 上,射频灵敏度有 4个db 的提升。从硬件角度,射频链路的灵敏度提升之后,在确保接收更小信号的前提下,也可以可靠地解码,这样也就确保了射频连接的可靠性。

音质!音质!无线音频的音质!

我们可以看到一个趋势:越来越多的手机取消 3.5mm的耳机接口,用户对无线音频的期望已经越来越高。

无疑,无线带来了灵活度和方便性,但用户也不希望无线技术牺牲掉有线的品质。为了实现无线音频代替有线的目标,高通近日推出了新一代音频编解码器 aptX Adaptive 技术,可以基于设备上所播放内容的类型,并针对周围射频环境,即时做动态调整,从而提高无线蓝牙音频的品质

市场上共有三个 aptX 版本。aptX Classic,这是高通在早期推出的可以支持接近 CD 品质音乐传输的技术;aptX HD,通过在音频传输中保留高品质声音数据,来支持高清蓝牙无线音频;aptX 低时延技术,针对用户希望能够使用无线的蓝牙耳机进行视频及打游戏的需求,可以确保音频和视频内容同步。

aptX 音频已经建立了非常完善的生态系统。截止到 2018 年第三季度,大概有 40 亿的设备支持 aptX 编码器,约 1.5 亿设备支持aptX 解码器。

Bose QuietComfort 35 II

aptX Adaptive 有几个重要的特性:可以根据外界的射频传输环境动态调整性能;可以根据设备播放的内容做自适应的调整;可以向后兼容目前市场上所有 aptX 和 aptX HD 的产品;不需要用户去控制,自适应是自然而然发生的。

在实现了自适应的同时,aptX Adaptive 还确保了高稳定和高音质,即,在任何的场景都能确保非常稳定的使用,达到接近 CD、高保真的音乐传输品质。很多现有编解码器都是面向听音乐而设计的,aptX Adaptive 则有针对游戏和视频场景的低时延特性,可以将声音延迟控制在 50~80 毫秒的传输时延,从而提升用户体验。

第三方机构对 aptX Adaptive 音乐传输品质的测试结果显示,在 420kbit/s 传输速率下时,专业人士基本上感受不到它与 24bit/96kHz 的线性音频有明显的差异。

aptX Adaptive 将支持以上提到的两种无线音频传输模式。在「新无线主义」道路上,高通希望通过 TrueWireless Stereo Plus 和 aptX Adaptive 两项重要技术,推动无线音频替代有线,最终获得令消费用户满意的使用体验。

离 HER 再近一些,让耳机更智能一些

在今年 CES 上推出的 Qualcomm QCC5100 SoC 支持语音 UI 和语音助手。用它设计的无线蓝牙耳机具备一系列 AI 功能,如用语音唤醒(而不是以往的按键触发)蓝牙耳机,与蓝牙耳机进行自然语言交流,利用语音交互激活各项非触控语音服务与资源等。

值得一提的是,高通的 cVc 降噪技术支持背景噪音和回声抑制。将降噪算法和低功耗语音唤醒技术相结合,就可以实现在嘈杂环境中准确检测用户的语音,从而提升语音 UI 的体验。

Google Pixel Buds

在高通的推动下,越来越多的设备厂商在其无线音频产品上集成了 AI 功能。Google Pixel Buds 翻译耳机是一个典型的案例。而结合最近推出的 OPPO O-Free 无线蓝牙耳机,OPPO 也特别推出了随行翻译功能,在让耳机更智能的道路上又近了一步。

当然,这些产品还在刚刚推出的阶段,能拿到广大消费者手中体验的并不多。市场正在焦急的等待着,体验好又智能的真无线耳机,来的更快一些,离我们更近一些

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