行业动态

真无线蓝牙耳机大跃进,TWS进入主动降噪时代


近年来,TWS(True Wireless Stereo的缩写,即无线立体声)耳机产业迎来蓬勃发展的势头。消费者对于更高音质的追求以及厂商寻求差异化竞争的策略,使得带有ANC(主动降噪)的TWS耳机产品受到广泛关注。

2020年,TWS耳机产品可以说进入了主动降噪元年。在苹果的AirPods Pro的带动下,更多TWS厂商加入到主动降噪阵营,主流蓝牙芯片厂商纷纷推出集成主动降噪功能的芯片产品,产品价格进一步下探,都将有助于推动主动降噪TWS耳机的进一步普及。

主动降噪元年 TWS品质大跃进

2020以前,耳机制造商以外接ANC芯片为主,在去年10月苹果推出了集成主动降噪功能的入耳式TWS耳机AirPods Pro后,今年起TWS芯片厂商则纷纷推出集成主动降噪功能的SoC。降噪功能的TWS耳机产品开始受到带动和青睐。

一方面,TWS耳机在过去的几年中开始得到广泛普及,在解决了连接稳定、功耗平衡等功能之后,安卓系的TWS耳机将逐步进入突破期;另一方面,消费者对于TWS音质的追求,以及TWS品牌厂商寻求差异化的市场竞争策略,芯片厂商纷纷在TWS蓝牙芯片中集成降噪功能,使得自今年下半年开始,降噪TWS耳机成为新的市场争夺热点。

高通与日前发布的《音频产品使用现状调研报告2020》显示,音质仍是消费者选择TWS耳机的首要考虑因素,同时,对于降噪需求日益显现,多媒体娱乐、通话等方面的体验成为消费者主要的关切目标。

从市场预期上看,TWS耳机也一直保持较高的增长态势。根据Counterpoint的分析,安卓系TWS耳机的出货量将从2018年的3000万部增长到2022年的1.5亿部左右,4年的复合增长率在50%左右。

而在主动降噪方面,行业人士给出的预计也显示,目前AirPods2以及AirPods Pro在今年的销量基本持平,即AirPods Pro的出货量占苹果AirPods出货近一半左右。非苹果TWS耳机中,主动降噪产品大约占10%~15%,约1500~2000万套。

部分行业人士指出,今年将是TWS耳机产品品质“大跃进”的一年,降噪功能是非常典型的代表。但目前对于降噪功能的TWS耳机产品仍处于消费者市场教育阶段,预计未来两三年内将会实现爆发,在2023年,带有主动降噪(ANC)功能的非苹果TWS耳机产品将占据一半的市场空间。

从目前看,在主动降噪TWS耳机产品方面,大厂积极带动,比如苹果去年推出了AirPods Pro,华为日前推出了FreeBuds Pro。此外,包括高通、络达、恒玄、杰理、瑞昱等芯片厂商也纷纷推出集成主动降噪功能的蓝牙芯片产品,逐渐推高市场热度。

作为一款便携式耳机产品,TWS耳机典型应用场景是户外及公共场所。在噪声过大或信号不佳时保证通话质量,是提升用户体验的关键因素。展望未来,降噪功能将逐渐向中端机型下放,从市场上看,目前在主流电商渠道,带有主动降噪的TWS耳机产品已经来到二三百元的价位,这将有助于相关产品的广泛普及。

芯片商竞争激烈 整机厂挑战大

在TWS领域,降噪分为前馈(FF)、双馈(又称混合式主动降噪 Hybrid ANC)(前馈 FF / feed-forward+后馈 FB / feed-back)两大主流。基本原理是通过耳机监听检测环境噪音,然后发出相位相反强度相等的声波,二者叠加后噪音被抵消。

要实现这样的功能,耳机需要一个外向式麦克风用于接收环境噪音,而对信号的处理需要一定的时间。因此需要靠主控芯片通过一定算法对未来噪音进行预测,在噪音到来的同时播放一个相反的声波将其抵消。部分高端产品还有一个内向式麦克风,用于监听实际播放的声音,进行反馈,实现进一步的校准和优化。

带有ANC功能的TWS耳机主要需要面临的技术挑战包括几个方面:一是如何屏蔽掉环境噪声,二是如何解决佩戴舒适度的体验问题,三是如何进一步节省TWS耳机空间。

目前,带有主动降噪功能的TWS耳机主要为入耳式,这种方式能够带来相对较理想的降噪效果,但佩戴时间过长会遇到耳内外压力差的问题,从而造成佩戴不适感,解决方式是采用通气系统予以平衡,如AirPods Pro和华为的FreeBuds Pro均采用这一方式。

在杰理科技副总经理胡向军看来,对于前馈式ANC,设计难度在于整机厂家的结构设计以及麦克风、喇叭的选料,对于后馈式ANC,则需要芯片厂商将滤波器的参数进行精准的调教,保证更低的延迟。

胡向军强调,主动降噪如何适配外观设计、提升耳机的佩戴舒适度是目前存在的挑战,需要芯片厂商和整机厂商紧密配合。

另有行业人士指出,因为目前国内TWS耳机蓬勃发展,吸引到很多以前做充电宝、有线耳机的厂商进入,目前主动降噪TWS耳机产品仍处于待成熟的过程中,预计明年年底产业成熟度会有进一步的提升。

目前市场上TWS芯片的价格区间范围大,从1.6美元到4美元不等,竞争激烈。上半年由于疫情影响,较低品质的TWS产品受阻于海运及外销渠道,也将加速产业的整合和洗牌。

此外,在未来两年,TWS白牌客户和整个市场将进入洗牌重整的阶段,手机品牌和传统声学品牌等厂商对TWS芯片的性能、质量、技术服务要求日益提升,这将促使TWS芯片的入门门槛越来越高。

自适应主动降噪技术受关注

目前TWS行业普遍关注的热点是蓝牙5.2以及下一代蓝牙音频LE Audio,TWS耳机产品预计在明年下半年普遍采用LE Audio。

简而言之,LE Audio 将采用全新的低复杂性通信编解码器(Low Complexity Communication Codec, LC3),以提供实现更高的音质和更低的功耗。此外,LE Audio的多重串流音频(Multi-Stream Audio)可助力打造性能更卓越的TWS耳机。多重串流音频功能将实现在智能手机等单一音频源设备(source device)、单个或多个音频接收设备(sink device)间,同步进行多重且独立的音频串流传输。

LE Audio从根本上解决了音源划拨给不同接收器的,以前要解决这个问题很困难,不同的厂商有不同的实现方式,而蓝牙5.2以及LE Audio则从技术标准上实现了统一和规范。此外,针对LE Audio实现的一对多蓝牙连接功能的特性,如何将TWS耳机结合手机、电视、平板、广告看板、游戏机等电子产品,无缝地融入人们生活当中,也将会是下一个阶段的发展趋势。

另有行业人士指出,下一代蓝牙音频芯片不仅要支持经典蓝牙的TWS传输模式,还要支持蓝牙5.2核心规范和LE Audio。同时,无缝支持专业的ANC技术,不论是入耳式,还是半入耳式,专业的ANC技术或芯片可以保证20~40dB的降噪效果,并且提供高保真音质。

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