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2018-12-28

真无线耳机的下半场:降噪、高清音频、语音……要达到甚至超越有线耳机的水平丨年度特稿

未来几年,真无线耳机(True Wireless Stereo,TWS)将上演一部比智能音箱更未来的故事。

据分析师最新预测,苹果 AirPods 到 2018 年出货量达到 2600~2800 万,到明年这个数字将增加到 5000~5500 万,并在的 2021 年有望突破 1 亿。就整个行业而言,正向着「1.5 亿台出货量、400 亿美元规模(2020 年)」这个目标迈进。

而在这个由苹果占主导的市场里,其他厂商未必能有这样让人眼红的成绩。我们从 AirPods 供应链得到这样一个消息:AirPods II 订货量 1 亿,一旦推出,AirPods I 势必降价,从而影响其他品牌的 TWS 的销售。

大多数从业者也明白,做 AirPods 并不是「剪」掉一根线那么的简单,事实上一路都是「坑」,声音延迟、双耳音频不同步、信号不稳定断连等各种音频传输问题都是很常见的。

在此前一篇关于无线耳机蓝牙技术难题的文章中,我们也提到,在近两年期间,以高通、NXP 等为代表的方案商,提供了蓝牙无线连接的单芯片解决方案,为 TWS 耳机设备商成功的「剪掉」那最后十厘米的耳机线、干掉 3.5mm 耳机孔,真正实现了耳机的无线化。

2018 年之后,无线化后的耳机又有哪些新的发展方向,又或者说,「无线耳机的体验什么时候能等同于有线耳机,甚至是超越有线耳机」,是接下来行业发展的重要方向。

以下是我们总结的 TWS 在未来几年发展的几大趋势:

趋势 #1:降噪,永久的话题

众所周知,降噪技术需要通过硬件端(芯片、传感器、麦克风阵列等)与软件端算法的协作来实现。

先看一下苹果的做法:AirPods 用语音加速感应器与采用波束成型技术的麦克风打配合,可以滤掉背景噪音进行声音锁定,检测由用户产生的震动,达到接近监听的效果。

索尼的解决方案则是芯片级的:在今年 8 月份推出的头戴式耳机 WH-1000MX3 上采用定制的 HD 降噪处理器 QN1,使得产品比上一代的降噪效果要强上 4 倍,且该芯片集成数模转换器和模拟功率放大器,出色的信噪比和低失真带来了出色的音质表现。

△ 索尼 WH-1000MX3 降噪耳机

而至于索尼或其他厂商是否还会接着针对 TWS 耳机定制专属的降噪芯片,我们不得而知,但至少索尼已经通过这个信号表达出了对耳机产品降噪性能的高度重视。

△ 索尼的「降噪豆」WF-SP700N,今年 CES 期间推出丨图自 Digital Trends

对于苹果和索尼两位大佬的做法,1MORE万魔声学创始人谢冠宏是这样评价:苹果在半入耳式耳机这样一个半封闭的环境里做降噪,虽然没完全克服这个难题,但这个方向是令人敬畏的,苹果的伟大之处也在于此。而索尼则是一边做降噪,一边注重音乐特性,这也符合索尼的音乐基因。

谈起对于耳机降噪的出发点,谢冠宏指出,1MORE 万魔的做法首先是解决噪音环境下的听力保护,其次考虑多场景佩戴的舒适度和音质

△ 1MORE 高清降噪圈铁蓝牙耳机

同样推出了多款降噪耳机的小鸟音响,则采用了智能调节的主动降噪技术,通过运动传感器、声学传感器和检测算法,自动识别生活场景并适配最佳的降噪参数。

△ 小鸟音响今年推出的 Track+ 无线智能降噪耳机,支持自动调整降噪等级

降噪是永久的话题。国内芯片商也在作着各种方案尝试。Airoha 络达科技在今年推出的蓝牙耳机低功耗芯片 AB1532,支持了多 MIC,多种外设接口,并且使用了自研的 MCE 双耳直连技术,从而提升耳机的抗干扰能力、增加音频传输带宽。

Airoha 络达科技营销处资深处长陈智豪表示,未来两年里,TWS 耳机将通过 ANC、双 MIC、Beamforming 等主流技术来实现降噪,给用户带来良好的通话体验,而双耳直连技术则能够为声音传输提供足够的带宽,也给良好的音乐体验提供了基础。

趋势 #2:高音质,统一标准,更有意义

对于音频类设备,人们对好声音的追随是固执且永恒的。

高清音频通过手机等发射端的蓝牙传输到无线耳机,因蓝牙带宽限制,音频文件往往会被压缩。在蓝牙 5.0 技术在市场大规模投入使用的情况下,能为音频提供更大的通信容量。在此之前,以索尼、高通、华为等为代表的企业已经推出了一套高清音频编解码技术。

索尼 LDAC

在这方面一直不懈努力的索尼在 2015 年 CES 期间正式推出 LDAC 高解析音频技术,它可传输 3 倍于普通蓝牙音频的信息量,为旗下的耳机设备带来更出色的音质表现。直到 2017 年,这一「索尼专用」技术正式开放给了 Android 8.0。

编码器实现高清音频传输的前提是发送端和接收端的双向支持,而支持 LDAC 的 Android 8.0 只是解决了发射端的问题,但 LDAC 在接收端设备(耳机、音箱等)的普及恐怕还要一段时间。此外,索尼还需要解决 LDAC 在功耗、传输稳定性的问题(在 990Kbps 高质量传输模式下,LDAC 容易受到无线信号干扰,本身功耗也较普通蓝牙的高)。

目前,除了索尼自有品牌产品,支持 LDAC 的品牌只有 1MORE 万魔、RADIUS(日本)等少数几个,而所支持的 TWS耳机更是少之又少。

△ 1MORE 三单元圈铁蓝牙耳机,采用 LDAC 高解析音频技术

相比索尼 LDAC,高通在 2016 年推出的 aptX HD 高清蓝牙音频编解码技术(支持24位/48 khz 音频),因为有 aptX 的铺垫(目前大约有 40 亿设备已支持),以及高通自身在芯片、通信等领域的优势,有更广泛的应用潜力。

针对智能蓝牙耳机,高通于今年 10 月份推出了适配 Alexa Mobile Accessory Kit(AMA)协议的端到端蓝牙智能耳机参考设计方案。该方案基于高通的低功耗蓝牙音频芯片 QCC5100 系列,并集成了 aptX HD 高清音频和双麦 cVc 降噪技术。

△ 目前支持 aptX HD 的耳机设备不多,图为支持 aptX HD 铁三角的 ATH-DSR9BT 头戴式耳机丨图片来自网络

华为:端到端的蓝牙高清音频解决方案 HWA

除了高清音频解码器,播放器端的无线发射系统、蓝牙芯片、耳机和音响端的无线接收系统以及 DAC(数字转模拟信号)性能都会影响蓝牙高清音频的传输。最简单易懂的一个例子是,AirPods 在连接一些安卓手机播放时音质明显不如连接 iPhone 的时候。

鉴于此,华为联合音频链路上的关键元器件供应商、设备商,一同制定了端到端的蓝牙高清音频解决方案 HWA(Hi-Res Wireless Audio),该方案在今年 P20 系列发布是伴随新机一同首次公布。目前支持华为 HWA 无线音质传输协议的还包括 Mate 20 系列荣耀 FlyPods 真无线耳机等。

△ 荣耀 FlyPods:支持华为 HWA、通话降噪、IP54 防尘防水溅,配备的充电盒本身支持无线充电

HWA 高清音频无线传输标准与产业联盟也已经成立,成员包括漫步者、中科院声学所、AKM、Sennheiser、HiFiMAN、1MORE万魔、惠威等,其中一些厂商的 HWA 无线耳机也即将在今年底或明年初面市。

目前,HWA 发射端只有华为旗下的 P20、Mate 20 系列等,这对于耳机设备厂商来说,支持的平台相对有些限制,对此,华为消费者业务集团多媒体系统设计部音频方案师吴汉杰指出,华为会在发射端规范更完善时开放给各手机商。

而在收费问题上,华为给出的答案是:目前倾向发射端免授权费,接收端有授权费和测试费。

同时,吴汉杰还表示,高音质TWS 耳机不仅与蓝牙编解码有关,还跟使用转发或广播的方式以及芯片能力有关。从技术演进的方向来看,不久的将来会有越来越多高音质的 TWS 蓝牙耳机面世。

而对于各自为营的高清音频传输标准,Libratone 小鸟音响首席执行官刘崧坦言道:从耳机厂商的角度,手机平台和蓝牙芯片的相互支持性如何,以及是否单独收费,是主要的考虑点

比如蓝牙芯片厂商推的 aptX,很多主流手机不支持;如果很多手机厂商推自己的音频标准,主流蓝牙芯片不支持。这样,最终用户就很难体验的到。

任何一个标准,只有主流手机厂商和主流蓝牙芯片厂商都支持,才更有意义。统一标准,才更有意义。刘崧总结到。

趋势 #3:低功耗,方案商已经使劲浑身解数

尽管充电盒能够为耳机充电,TWS 耳机无线连接手机使用、设备独立充电,主要应用在移动场景等属性,决定了它对低功耗方面的要求。

针对小型化设备,高通在今年先后推出 QCC5100、QCC302X、QCC303X 三大系列单芯片解决方案,主打超低功耗。以最先发布的 QCC5100 为例,它相比前几代功耗降低了 65%,使得耳机的使用寿命达到目前的三倍。

△ 搭载高通 QCC3026 的 OPPO O-Free 无线蓝牙耳机,今年 6 月份发布丨图源见水印

顺应 TWS 蓝牙智能耳机的发展,楼氏电子今年推出了首个智能麦克风 IA610,具备了超低功耗性能,使蓝牙耳机可以真正利用到 7x24 小时「始终在线的语音唤醒」的功能。

类似的,Airoha 络达科技的 AB1532 芯片,以及恒玄科技(BES)的 BES2300 系列也都将超低功耗作为一大卖点。

趋势 #4:低延时,看起来有些高端

除了音乐、通话之外,向高品质音质方向发展的 TWS 耳机也将需要兼顾游戏、VR 等用户需求和应用场景。如何保证音频传输的低延时,对玩游戏这样讲究反应速度、效率的应用尤为重要。

除了 CD、高清音频之外,高通在今年推出了针对游戏和视频场景的 aptX Adaptive 音频编解码器技术aptX Adaptive 可以将声音延迟控制在 50~80 毫秒的传输时延,从而提升用户在相应的体验。

此外,aptX Adaptive 可向后兼容市面上的 aptX 和 aptX HD 的产品,具备自适应、动态调整音频的性能。

万魔在去年就发布过多款电竞耳机,对于低延时有自己的一套方法:1、增加传送频宽,考虑延迟的时机,动态调整解析度。2、在同样的频宽下,提高蓝牙传送效率。

趋势 #5:唤醒语音本地唤醒,互联网厂商 AI 能力的落地

为 TWS 耳机增加语音智能功能是显而易见的趋势,无论是海外的 Google微软亚马逊,还是国内 BAT、科大讯飞小米都将耳机视为语音 AI 落地的必争之地。

而从语音被唤醒所需要的时间、来回交互过程的效率,以及语音给出反馈的质量,都影响用户在耳机端每一个语音交互环节的体验。语音助手能否做到及时响应,就对方案商、设备商提出了新的挑战。

以语音识别能力接近人类水平的 Google Assistant 为例,用户在蓝牙耳机端语音唤醒语音助手所需要的时间是 6s,用户在提出问题和得到反馈的时间间隔为 2s。

△ Google 支持实时翻译的智能蓝牙耳机 Pixel Buds,据悉,Google、亚马逊都会在明年推出旗下的首款 TWS 耳机,与 AirPods 抗衡,出货量预计为 1000 万~2000 万

我们知道,因不具备独立计算的能力,耳机仅仅作为音频传声筒,语音服务均通过手机端 APP 或系统调取语音的云端服务实现。如果网络中断,基本的语音功能都实现不了,网络信号差也直接导致了响应延迟。

因此,类似智能家居领域的本地控制,语音本地唤醒方案成为 TWS 耳机发展的一大趋势,本地的语音唤醒实现的音乐控制(切歌、暂停)等基础功能,已经能满足绝大部分用户基础需求。

Knowles 楼氏电子的 IA610 在于百度、恒玄科技开发的端到端解决方案,能让用户随时通过使用语音唤醒功能和蓝牙耳机,挖掘百度语音产品的服务,如本地应用控制。

类似的,Airoha 络达的 AB1532 芯片也增加了低功耗语音唤醒、本地语音识别的客制化应用。

显而易见,AI 厂商对于语音唤醒的呼声很高,其目的是将耳机这一随身穿戴场景,作为其 AI 能力的落地。但鉴于语音 AI 耳机对于端和边缘运算能力的要求受到功耗和容量限制,将原本在云端的算法迁移到端上,还是需要芯片厂商的推动力量。

对此,腾讯云叮当智能穿戴项目负责人丁禹宁表示,长时间在线、始终能被唤醒,对于互联网公司是一个很好的触达用户的方式,具备交互浅层化和全面解放双手,在运动和车可能会有较好的体验。

但是腾讯云叮当较少做芯片级别的纯边缘计算,更加看中混合计算。互联网公司不会去做边缘计算的算法,而是做针对不同场景进行定制化的云端算法。

而从耳机设备商而言,无论是 AirPods 还是即将发布的 AirPods II,都没有去强调 Siri 方面的应用,这与 AI 厂商是截然不同的。

东方酷音创始人李浤硕表示,在语音助手方面,苹果是有「自知之明」的,老百姓都相信 Google 做语音搜索比苹果好,那么苹果自然不会拿语音唤醒做噱头。

趋势 #6:接听、拨打电话,享受 hand-free

加上了语音助手的 TWS 耳机如何进一步挖掘相应的智能服务功能,给用户带来实际的应用价值,也是接下来设备厂商、方案商、语音服务提供商思考的重点。

今年 8 月份,高通发布的一份无线音频消费者调查报告显示,受访者对耳机「智能」功能的需求排列靠前的主要有以下几点:

  • 接听、拨打电话

  • 直接通过语音调用天气查询、新闻播放等服务,而不再需要掏出手机/手表来操作

  • 健康数据监测(如心率、步数等),通过语音接收数据反馈

  • GPS 定位功能

在这个调查上不难看出,智能耳机排名第一的功能仍然是接听、拨打电话。

就这一表现来看,东方酷音李浤硕的观点是:用手机打电话实际上不符合用户体验,耳机才应该是更适合的形态。

在打电话的体验上,经历过通信行业的李浤硕认为,拿起手机,把手机放到耳朵旁边,这并不是一种舒服的姿势。未来,TWS 和 VIOP 的组合可能会更流行。Google 就曾经做 VOIP 耳机给员工用,让员工享受 hand-free 的互联网。

趋势 #7:健康追踪,AI 化身「AI 教练」,深度挖掘运动场景

我们还看到的一个 TWS 的发展趋势是,搭载生物传感器,实现健康数据监测并进行语音播报的功能。

关于下一代 AirPods 将增加健康追踪功能的传言不绝于耳,苹果最近一份关于耳机的专利文件也提到了在耳机中加入生物传感器的这一细节,让耳机实现包括心率、体温测量的功能。

而运动耳机领域,去年底,1MORE 万魔、咕咚、腾讯叮当就联合打造了一款运动智能耳机咕咚×1MORE iBFree 2,其最大的特色就是依托大数据和 AI 算法,将内置的语音助手打造成为一个「AI 运动教练」。

△ iBFree 2 智能运动蓝牙耳机:搭载腾讯叮当语音助手,支持智能心率运动监测、咕咚智跑与语音教练,4GB 本地内存、IPX 6 级别防水防汗

1MORE 万魔谢冠宏认为,充当「AI 语音教练」也将成为 TWS 运动耳机的发展趋势,在具备心率传感器的基础上,AI 语音能够给予用户实时提供数据反馈(心率、步数)、心率异常提醒等功能。在运动耳机这一垂直领域,语音 AI 相应的价值也将得到挖掘。

当问及传感器的技术壁垒时,谢冠宏指出,心率传感器其实很早就有了,技术壁垒就是测不准。目前市面上的心率传感器,测量结果会受穿戴方式、光线干扰、出汗等影响。而增加传感器使得耳机体积增大,放到耳塞里,就很难满足用户对耳机「体积小」的需求了。

△ Sennheiser 的无线运动耳机 MOMENTUM True Wireless,支持 Siri 和Google Assistant


趋势 #8:翻译,来吧!

今年 10 月份,Google 正式表示将 Pixel Buds 上独有的翻译功能面向所有支持 Google Assistant 的耳机开放。这意味着,包括 LG、索尼、Bose 等在内的其他第三方品牌原本以及未来的耳机产品也都能使用到这项功能。

Google Assistant 的实时翻译功能是 Google 旗下 Google Translate 功能的外延版本,支持 40 种语言的互译。对于有志于做翻译耳机的厂商来说,这一权威平台是目前最好的选择。

近两年来翻译机的的热度或许有机会在 TWS 上得到延续。目前,国内的歌尔声学、络达科技、恒玄(BES)均已基于 Google Bisto 打磨一整套蓝牙芯片方案,助力国内厂商设备出海。

趋势 #9:基于骨声纹 ID 技术的语音支付

今年 11 月份,荣耀发布的 FlyPods 系列耳机,除了通话降噪功能之外,最引人瞩目的就是高配版 FlyPods Pro 具备的骨声纹 ID(Bone VoiceID)技术

△ 荣耀 FlyPods Pro 内置的骨声纹 ID 技术可识别用户说话时的骨声纹信息,从而实现自动解锁手机、启动语音助理 YOYO 的功能,还支持通过语音打开微信支付或支付宝

作为一种新颖的用户身份识别检测方案,骨声纹 ID 由骨导鉴权(骨骼振动特征)与声纹鉴权(2MIC+骨导声纹增强)这两种关键技术组成,具备安全性高的特点(能防录音攻击、合成攻击)。相比声纹识别,这一检测技术更适用在耳机端的语音支付场景,搭配解锁手机等功能可实现更可靠的应用。

耳机之于用户,就类似手机、手表这样的个人设备,强调私密的个人空间,因此也推动语音 AI 服务向移动化、个人化的方向发展。像 TTS 读取短信、提醒,用户身份识别,个性化服务推荐等应用和机制也将以贴合场景的形式呈现在耳机上。

未来耳机

小鸟音响创始人刘崧:2019 年,TWS 耳机会在双耳的无线稳定性和续航时间上会进一步提升,这个提升得益于新一代芯片的性能提升,整个行业都会受益。对于高端 TWS 耳机,ANC、语音唤醒 AI 助手、无线充电都是差异化的地方。

小鸟也即将第一季度发布真无线的耳机,除了一如既往的高颜值设计,还有很稳定的无线连接和很长的续航,更有高端的差异亮点。敬请期待。

1MORE 万魔创始人谢冠宏:2018 年的 TWS 市场,除了 AirPods 之外,万魔可能是 TWS 出货量最大的耳机厂商了。目前万魔从圈铁、左右自由切换、喇叭、动铁、算法、全部都自研的,传感器、芯片、关键零组件,都没有依靠国外。万魔十分看好明年的 TWS 市场。

东方酷音创始人李浤硕:2019 年最值得看 AirPods II 的发布。是否带存储还不能确定,但是迟早的事情,也许是明年的版本,也许是两年后。

苹果的产品战略是把硬件作为媒体分发的一种方式。发布 iPad 的时候发布了 iBook,发布 iPhone 的时候发布了 App Store,发布 iPod 的时候发布 iTunes。未来 AirPods 一定会有音乐播放器的软件形态。

未来,我们也将拥抱以声音为界面的交互体验。


微信号:shenzhenware

主笔:莱恩 / 深圳湾

审校:壹零 / 深圳湾


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A10
邓沐骁 2018-12-29 15:51

AI,降噪,TWS,助听……随着中国经济的崛起,国内厂商芯片技术不断创新和发展,独立自主的开发能力,加上核心逐渐掌握在自己手里,相信未来,国人的智慧会让耳机的发展方向充满着惊喜,并且这个方向我相信会由中国来带领和创造!

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