TWS技術(shù)是基于藍(lán)牙芯片技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，其工作原理是指手機(jī)通過(guò)連接主耳機(jī)，再由主耳機(jī)通過(guò)無(wú)線方式快速連接副耳機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正的藍(lán)牙左右聲道無(wú)線分離使用。

2016年，蘋果正式發(fā)布無(wú)線耳機(jī)AirPods，自此，TWS（TrueWirelessStereo，真無(wú)線立體聲）耳機(jī)誕生。

目前，AirPods已經(jīng)演進(jìn)到了第三代，通話穩(wěn)定性、降噪性能及待機(jī)時(shí)間都給用戶帶來(lái)了深刻印象，成為了TWS耳機(jī)的行業(yè)標(biāo)桿，并引發(fā)了無(wú)線耳機(jī)變革熱潮。因此，AirPods的流行將TWS耳機(jī)培育成新一代消費(fèi)電子爆品。

根據(jù)IDC最新數(shù)據(jù)，2019年全球耳機(jī)/可聽戴設(shè)備的出貨量為1.705億副，較2018年的4860萬(wàn)副增長(zhǎng)2.5倍。從ODM/OEM產(chǎn)業(yè)鏈的角度測(cè)算，預(yù)計(jì)2020-2022年，全球TWS耳機(jī)(包括AirPods)出貨量分別為1.67、2.57和4.10億副。

一、TWS耳機(jī)是什么？

TWS，真正無(wú)線立體聲，TWS技術(shù)是基于藍(lán)牙芯片技術(shù)發(fā)展而來(lái)的。其工作原理是指手機(jī)通過(guò)連接主耳機(jī)，再由主耳機(jī)通過(guò)無(wú)線方式快速連接副耳機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正的藍(lán)牙左右聲道無(wú)線分離使用。

其實(shí)藍(lán)牙耳機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品早已發(fā)展了多年，但因產(chǎn)品和品質(zhì)參差不齊，整個(gè)行業(yè)混亂不堪。直到蘋果發(fā)布世界上第一款TWS藍(lán)牙耳機(jī)AirPods，此款產(chǎn)品支持蘋果旗下眾多的生態(tài)產(chǎn)品相連（Iphone、Ipad、iwatch、Macbook），無(wú)線耳機(jī)內(nèi)置光學(xué)傳感器以及加速儀。雙擊這款無(wú)線耳機(jī)還能接入Siri。在用戶打電話期間，這款耳機(jī)還能夠降噪過(guò)濾雜音，保證音質(zhì)。與此同時(shí)國(guó)內(nèi)外的AI領(lǐng)域熱火發(fā)展，TWS技術(shù)借助AI的勢(shì)，搭著“智能”時(shí)代的快車，從此藍(lán)牙耳機(jī)，煥發(fā)起了新的生機(jī)。

二、TWS具有哪些主要特點(diǎn)？

TWS耳機(jī)主要特點(diǎn)是：

（1）真正無(wú)線：摒棄耳機(jī)線材纏繞的煩惱

WS藍(lán)牙耳機(jī)不需要有線連接，擺脫了傳統(tǒng)耳機(jī)有線的束縛；左右2個(gè)耳機(jī)通過(guò)藍(lán)牙組成立體聲系統(tǒng)，聽歌、通話、佩戴都得到了提升。如果再加要專業(yè)的聲學(xué)拾音技術(shù)、智能降噪技術(shù)&AI算法降噪技術(shù)等，即可實(shí)現(xiàn)完美的聲音體驗(yàn)：耳戴語(yǔ)音、視頻通話、音樂(lè)享受、爬山跑步、安全駕駛等都不受束縛。

（2）雙耳立體聲：提升音質(zhì)效果，改善通話質(zhì)量

從產(chǎn)品的角度上來(lái)講，音視頻體驗(yàn)在TWS耳機(jī)上是最受用戶關(guān)注的焦點(diǎn)，故降噪功能是TWS必不可少的技術(shù)。

（3）多重感知：增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，打造智能語(yǔ)音

TWS耳機(jī)在2018年瘋狂發(fā)展時(shí)代經(jīng)歷了半智能耳機(jī)化這條道路。很多的藍(lán)牙芯片原廠在5.0版本上做了升級(jí)，嵌入了串行閃存，可以更靈活地進(jìn)行客戶軟件升級(jí)，支持第三方軟件移植；配合著原生態(tài)或內(nèi)容提供（有聲內(nèi)容、頭條新聞、健康資迅、財(cái)經(jīng)動(dòng)態(tài)、體育信息等）方打開其端口，實(shí)際上在內(nèi)容這一塊大有可為。

如今主流一線的大神都已涉獵人工智能領(lǐng)域，都在搭建自己的智能生態(tài)鏈，國(guó)外以微軟、谷歌、亞馬遜為例延伸出MicrosoftCortana、GoogleAssistant、AmazonAlexa無(wú)線智能語(yǔ)音交互服務(wù)，其背后是一場(chǎng)智能終端用戶的爭(zhēng)奪戰(zhàn)。

同樣國(guó)內(nèi)的硬件廠商，以手機(jī)廠商為代表都支持其語(yǔ)音助手，華為的TWS支持其手機(jī)內(nèi)的小億，小米TWS支持小愛同學(xué)。

（4）體積小巧：佩戴舒適，使用便捷，攜帶方便。

三、TWS耳機(jī)的五大關(guān)鍵技術(shù)

①、藍(lán)牙連接技術(shù)

從2014年就開始開發(fā)真無(wú)線藍(lán)牙耳機(jī)的德國(guó)Bragi一直被連接斷線、雙耳延遲和功耗等問(wèn)題所困擾。2017-2018年藍(lán)牙技術(shù)傳輸方案還不成熟，各大廠商都在集中解決TWS耳機(jī)藍(lán)牙斷連、延遲等藍(lán)牙技術(shù)傳輸問(wèn)題。蘋果AirPods采用獨(dú)家的Snoop（監(jiān)聽）專利技術(shù)解決了雙耳連接延遲不同步問(wèn)題，即便售價(jià)昂貴也得到了消費(fèi)者的認(rèn)可，銷售量逐年翻番。

蘋果AirPods的Snoop技術(shù)，采用的是監(jiān)聽模式，其中副耳信號(hào)不需要主耳轉(zhuǎn)發(fā)，而是通過(guò)一定的規(guī)則監(jiān)聽手機(jī)所發(fā)出的信號(hào)，從接收信號(hào)中找出主耳或者副耳各自的信號(hào)，因此解決了轉(zhuǎn)發(fā)所帶來(lái)的干擾、系統(tǒng)延遲、主副耳功耗不均衡等問(wèn)題，獲得了很好的用戶體驗(yàn)。

而傳統(tǒng)的安卓系方案早期采用Relay（轉(zhuǎn)發(fā)）模式，通過(guò)主耳轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)雙耳立體聲，音頻從智能手機(jī)傳到左耳機(jī)（主設(shè)備），再由左耳機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到右耳機(jī)（從設(shè)備）。但卻面臨如下問(wèn)題：主耳轉(zhuǎn)發(fā)的藍(lán)牙信號(hào)容易被其它藍(lán)牙和WiFi等信號(hào)干擾;轉(zhuǎn)發(fā)本身會(huì)增加系統(tǒng)延遲;轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)穿過(guò)人的身體問(wèn)題。此外，由于轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)致了主耳的功耗相比副耳要高，當(dāng)碰上誤碼要求重傳數(shù)據(jù)包時(shí)會(huì)導(dǎo)致主耳功耗負(fù)載過(guò)重。以上原因?qū)е绿O果之外的TWS耳機(jī)在連接穩(wěn)定性、主副耳機(jī)的信號(hào)同步以及待機(jī)的時(shí)長(zhǎng)等方面面臨很多問(wèn)題，這也是這幾年安卓系TWS耳機(jī)無(wú)法跟AirPods相提并論的主要原因。

但隨著高通TWS+和絡(luò)達(dá)科技MCSync的相繼發(fā)布，安卓陣營(yíng)TWS耳機(jī)可以實(shí)現(xiàn)左右聲道獨(dú)立連接，其藍(lán)牙連接性能向蘋果AirPods看齊。

TWS耳機(jī)藍(lán)牙連接技術(shù)對(duì)比

②、影響音質(zhì)的相關(guān)技術(shù)

盡管藍(lán)牙技術(shù)在消費(fèi)市場(chǎng)已經(jīng)推進(jìn)到了5.0，但藍(lán)牙耳機(jī)傳輸音頻仍使用藍(lán)牙2.1制定的A2DP1.2(AdvancedAudioDistributionProfile)標(biāo)準(zhǔn)。因此，用藍(lán)牙5.0聽歌和用藍(lán)牙2.1聽歌在音質(zhì)上不會(huì)有質(zhì)的區(qū)別。除了揚(yáng)聲器材質(zhì)等物理硬件因素外，TWS耳機(jī)的音質(zhì)主要與藍(lán)牙編解碼技術(shù)、主控芯片性能及音頻信號(hào)傳輸方式等因素有關(guān)。

雖然藍(lán)牙5.0技術(shù)為音頻提供了更大的通信容量，但音質(zhì)的改善仍在于音頻編碼方式。CD音質(zhì)需要帶寬為1.41Mbit/s，而受限于A2DP的傳輸能力，音頻數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)編碼壓縮后再通過(guò)A2DP傳輸，所以音頻通過(guò)藍(lán)牙傳輸是無(wú)法做到百分百還原的，而只能通過(guò)先進(jìn)的壓縮技術(shù)來(lái)提升音質(zhì)。目前的高清音頻編解碼技術(shù)，主要以索尼LDAC、高通aptXHD，以及華為的HWA為代表。

索尼在2015年CES期間正式推出LDAC高解析音頻技術(shù)，并于2017年將該技術(shù)開放給Android8.0，該技術(shù)的音頻處理質(zhì)量非常高，現(xiàn)已成為安卓8.0的標(biāo)配壓縮技術(shù)。但是，編碼器實(shí)現(xiàn)高清音頻傳輸?shù)那疤崾前l(fā)送端和接收端的雙向支持，而支持LDAC的Android8.0只解決了發(fā)射端的問(wèn)題，而LDAC在接收端設(shè)備(耳機(jī)、音箱等)的普及還需要一些時(shí)間。

相比索尼LDAC，高通在2016推出的aptXHD高清藍(lán)牙音頻編解碼技術(shù)(支持24位/48khz音頻)，因?yàn)橛衋ptX的鋪墊(目前大約有40億個(gè)設(shè)備支持，高通收購(gòu)CSR公司而獲得aptX技術(shù))，以及高通自身在芯片、通信等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，有更廣泛的應(yīng)用潛力。

華為在2018年聯(lián)合音頻鏈路上的關(guān)鍵元器件供應(yīng)商、設(shè)備商，一同制定了端到端的藍(lán)牙高清音頻解決方案HWA(Hi-ResWirelessAudio)，其規(guī)格和LDAC相似，也屬于無(wú)損級(jí)別的藍(lán)牙音頻編碼。目前HWA高清音頻無(wú)線傳輸標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟也已經(jīng)成立，成員包括漫步者、中科院聲學(xué)所、AKM、Sennheiser、HiFiMAN、1MORE萬(wàn)魔、惠威等。

此外，新一代藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在音頻方面不斷改進(jìn)，在音頻解碼器LC3方面，LEAudio集成了全新的高音質(zhì)、低功耗音頻解碼器LC3，并且支持音頻分享。這不僅可以優(yōu)化藍(lán)牙的傳輸效率，并且在一定程度上能夠進(jìn)一步縮小TWS耳機(jī)的體積，將為開發(fā)者提供更大的靈活性，使其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)能夠更好地在音質(zhì)和功耗等關(guān)鍵產(chǎn)品屬性之間進(jìn)行權(quán)衡。

③、主動(dòng)降噪技術(shù)

主動(dòng)降噪(ANC)功能就是通過(guò)硬件降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相等的反向聲波，將噪音中和，從而實(shí)現(xiàn)降噪的效果。ANC降噪的工作原理是麥克風(fēng)收集外部的環(huán)境噪音，然后系統(tǒng)變換為一個(gè)反相的聲波加到喇叭端，最終人耳聽到的聲音是環(huán)境噪音+反相的環(huán)境噪音，兩種噪音疊加從而實(shí)現(xiàn)感官上的噪音降低。ANC主動(dòng)降噪可分為前饋式主動(dòng)降噪(頭戴式耳機(jī)應(yīng)用較多)、反饋式主動(dòng)降噪(容易引起嘯叫)，以及混合式主動(dòng)降噪。

2019年10月28日，蘋果推出支持“主動(dòng)降噪”功能的AirPodsPro耳機(jī)。AirPodsPro就是一款支持ANC的耳機(jī)，與前兩代AirPods相比，AirPodsPro改為入耳式設(shè)計(jì)，提供良好的氣密性以及佩戴的牢固性，并基于此帶來(lái)了驚艷的主動(dòng)降噪。AirPodsPro很好解決了兩個(gè)難點(diǎn)，一是通過(guò)SiP封裝解決了空間占用問(wèn)題，另一個(gè)是做了一個(gè)通氣系統(tǒng)解決了耳內(nèi)外壓力差的問(wèn)題，保證了佩戴舒適度。

目前安卓系藍(lán)牙技術(shù)平臺(tái)都開始支持ANC，關(guān)鍵是看整機(jī)廠家能不能克服工程難題真正提升降噪體驗(yàn)。此外，高通CSR芯片還采用了軟件降噪技術(shù)，也叫CVC降噪，即利用藍(lán)牙耳機(jī)內(nèi)部的芯片，把通話麥克風(fēng)接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，以降低外界的風(fēng)噪，主要在打電話的時(shí)候起作用。

根據(jù)高通發(fā)布的《2019年使用現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告》顯示，63%的音頻用戶關(guān)注無(wú)線耳機(jī)的主動(dòng)降噪功能。除了支持更具沉浸感的聆聽體驗(yàn)，主動(dòng)降噪還有助于降低聆聽者的疲勞感。

展望未來(lái)，主動(dòng)降噪將成為高端TWS耳機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，并逐步向中低端滲透。

④、續(xù)航技術(shù)

AirPodsPro采用了可充電紐扣鋰電池，雖然容量增加了，但因?yàn)橹鲃?dòng)降噪(ANC)功耗大，續(xù)航能力并沒(méi)有提高。紐扣電池相比圓柱形電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：能量密度高、體積小且質(zhì)量輕、循環(huán)壽命長(zhǎng)，以及方便正負(fù)極焊接和尺寸一致性良好等。華為、三星、索尼、1MORE、BOSE等品牌的2019年款TWS耳機(jī)也都采用了紐扣電池方案。

增加續(xù)航還可以通過(guò)先進(jìn)制程來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這意味著高昂的成本。蘋果的H1芯片用的是16nm工藝，而安卓系大多是28nm工藝。工藝先進(jìn)功耗小，但是研發(fā)和制造成本很高，要求很大的出貨量來(lái)分?jǐn)偝杀鹃_銷。按照當(dāng)前品牌安卓機(jī)的出貨量，很難支撐先進(jìn)工藝的投入。功耗和性能的平衡是很復(fù)雜的事，用戶體驗(yàn)的提升不只在轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)一方面。

但安卓系的功耗困境今年將會(huì)有很大的進(jìn)展，頭部大廠的16nm方案已經(jīng)在研發(fā)中，體驗(yàn)提升和出貨效應(yīng)預(yù)期將帶來(lái)突破，驅(qū)動(dòng)安卓系競(jìng)爭(zhēng)力上一個(gè)新的臺(tái)階。

⑤、智能技術(shù)

像TWS耳機(jī)這類智能電聲產(chǎn)品，除了具有播放、采集聲音信息的功能，還將具備語(yǔ)音控制、語(yǔ)義識(shí)別、主動(dòng)降噪、運(yùn)動(dòng)健康監(jiān)測(cè)、虛擬現(xiàn)實(shí)聲學(xué)，以及與其他智能設(shè)備互聯(lián)等功能，能夠滿足消費(fèi)者工作和生活中的多種復(fù)雜應(yīng)用需求。

TWS耳機(jī)智能化功能主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

與智能語(yǔ)音助手的軟硬集成，如蘋果AirPods開始支持Siri、高通芯片與亞馬遜Alexa集成等;搭載生物傳感器，支持生物識(shí)別運(yùn)動(dòng)跟蹤，如Bragi的DashPro可讓用戶通過(guò)頭部運(yùn)動(dòng)來(lái)直接控制耳機(jī)，AirPods單只耳機(jī)大概有8顆傳感器，集合了語(yǔ)音加速感應(yīng)器和光學(xué)傳感器等；還有多種語(yǔ)言的實(shí)時(shí)翻譯。