本文主要講述TWS的發展和推動其發展的一些技術。TWS這個術語的意思是以無線方式收聽高質量立體聲的技術。在TWS耳機中，聲音的無線傳輸通常依靠藍牙技術實現。自2015年推出以來，TWS耳機發展迅猛。
TWS耳機的興起
第一款TWS耳機Bragi Dash于2015年發布。但直到2016年蘋果推出AirPods耳機后，TWS技術才開始加速發展。在隨后的幾年里，TWS耳機市場增速穩定。僅在2020年，TWS耳機的出貨量就按年增長了30%以上。Bragi Dash剛上市時的售價約為300美元。近一年后，Bragi發布了一款名為“The Headphone”的新耳機，價格約降至前一款的一半。現在，JBL、Skullcandy、OnePlus等品牌紛紛推出售價低于100美元的入門級高性價比耳機。隨著TWS耳機的價格日益親民，預計它在不斷增長的新興市場的市占率將繼續提高。
圖1：TWS耳機的增長圖片來源：Canalys
在高端領域，TWS耳機制造商將繼續推陳出新，加入新功能，力求與眾不同，最大程度地贏取價值。TWS技術還有潛力可挖，它的幾個關鍵技術領域已取得創新，確保TWS耳機繼續成長和發展。圖2大致說明了TWS耳機音頻功能的發展歷程。
圖2：TWS耳機采用的音頻功能
人人可享受悅耳的
高解析度流視頻
由于流音頻的有損編解碼器（如MP3、AAC等）的流行，大多數消費者已經接受了聽他們喜歡的音樂曲目的有損壓縮版本。這些流行的編解碼器在普及音樂上發揮了重要作用。它們降低了音樂的獲取和傳播成本，方便了更多的聽眾用各式設備聽音樂。然而，音樂愛好者一直在等待大型流媒體服務供應商提供高質量和無損的音頻。今年，Spotify、亞馬遜和蘋果都宣布將為其用戶提供高解析度音樂。
在高通和Spotify最近進行的調查中，音質是終端用戶的最優先考慮的因素，77%的受訪者表示他們喜歡高解析度音樂。雖然電池壽命、舒適度、價格等因素對消費者來說也很重要，但音頻質量才是他們購買的最大原因。可以肯定的是，TWS耳機等設備促使高解析度流音樂的大規模消費時代即將到來。
入耳式耳機中的揚聲器驅動器是音頻傳播鏈的最后一環，因此對于將高解析度音樂送入用戶耳中至關重要。平衡電樞單元(BA)揚聲器驅動器為TWS耳機帶來的保真度和細節優于傳統的動態揚聲器驅動器。平衡電樞單元通過簧片來產生高保真的聲音，簧片在驅動器外殼里一對磁體之間的靜態磁場中保持平衡。由音頻源驅動的固定線圈使簧片磁化，使簧片和所附膜片隨著音樂頻率同步移動。所產生的聲音能保證質量和清晰度不受干擾，音頻頻段中并沒有多余的共振。平衡電樞單元也有卓越的高頻響應，使其成為傳輸高解析度音樂的理想選擇。除了提供高保真的音效，平衡電樞單元還具有小巧的外形，與現有的動態揚聲器驅動器相比功耗更低。
有時平衡電樞單元與動態揚聲器驅動器結合在一起，通常被稱為混合揚聲器驅動器。在這種配置中，平衡電樞單元驅動器用作高音喇叭，傳遞音頻頻譜關鍵的高音部分，而動態揚聲器驅動器用作低音喇叭。這種混合配置有助于TWS耳機設計師設計出兼具卓越音質和主動降噪(ANC)功能的產品。混合驅動器讓TWS耳機設計師得以把握優秀的產品價值定位，中高檔TWS耳機采用混合驅動器也日益普遍。
圖3.混合揚聲器驅動器與平衡電樞單元高音喇叭和動態驅動器低音喇叭
上述流音頻趨勢將繼續推動包括平衡電樞單元在內的揚聲器驅動技術的發展。平衡電樞單元技術的進步將繼續改善功耗，并以小巧的外觀保障高保真音效。
語音通話質量：縮小TWS耳機與專業耳機的差距
越來越多的消費者在出行時使用TWS等耳機進行語音通話。使用這些耳機時，他們通常身處嘈雜的環境中，例如工作場所、購物中心和公共交通工具。消費級耳機設計并沒有優化拾音，這一點和配有吊桿話筒的專業耳機不同。在缺少話筒的情況下，保障高質量的通話相當困難，尤其是當用戶身處嘈雜的環境中。特別是風噪聲，當其噪聲等級大于50dBSPL時，會嚴重降低信噪比（SNR）。高級TWS耳塞式耳機內置多個麥克風和其他傳感器，如每個耳塞帶一個語音振動傳感器，可在所有情況下實現高質量的語音捕捉。
使用多種技術降低噪聲，提高采集到的所需信號的質量，如多麥克風波束成形、語音振動傳感器信息處理、內耳麥克風信號處理、回聲消除和噪聲抑制。改進麥克風和語音振動傳感器的性能，以及在音頻邊緣處理器或藍牙音頻系統級芯片（SoC）專用內核上運行先進算法，將使TWS耳機與專業通信耳機的差距不斷縮小，持續改善最新TWS耳機的語音通話性能。處理器上音頻算法的功耗優化是TWS耳機設計師的另一個攻關項目。他們要將連續語音呼叫模式下的通話時間從目前的3小時提高到4小時。
通過人工智能改善功能和用戶體驗
機器學習(ML)算法已經開始對我們生活的方方面面產生更大的影響，TWS耳機也不例外。如今的TWS耳機已有若干運行ML算法的用例。近年來，主動降噪(ANC)和透明模式已為TWS耳機所常見，一些TWS耳機使用人工智能（AI）驅動的自適應算法來實時分析聲音，實現降噪或透明模式設置的自動更改。自適應算法會考慮周圍環境的變化，甚至是自適應的變化，以在所有情況下保障最佳性能。
圖4：主動降噪功能，在所有環境中保障最佳音效。圖片來源：蘋果公司
運用人工智能方法實現TWS耳機的通話增強。通話增強是指實時處理聲音，有選擇地增強人的聲音，同時抑制環境噪音，以實現清晰和沉浸式的人與人對話。實時且高水平的通話增強可以在酒吧、體育場、公共交通工具等嘈雜環境中為TWS耳機用戶提供優秀的社交體驗。Chatable最近宣布推出一種基于深度神經網絡（DNN）的人工智能算法，用于直接處理音頻，以增強能話，消除明顯的延遲，并優化它在芯片上的運行。
在TWS耳機中使用人工智能的另一個例子是音頻輸出處理。例如，智能算法用于實時升級壓縮的數字音樂文件，以獲得更豐富的聆聽體驗，甚至可以調整均衡器（EQ），以自動匹配用戶的收聽偏好。例如，Anker Soundcore Liberty 2 Pro提供了一個簡單的聽力測試來個性化設置均衡器，索尼WF-1000XM4耳機利用人工智能來動態識別每首歌的樂器、音樂類型和的特征，如高端音樂的人聲或插曲。
圖5：TWS耳機利用人工智能技術，將音頻與用戶的收聽偏好匹配，來增強用戶的音樂聆聽體驗。圖片來源：Boss公司
背景感知可以根據環境為TWS耳機控制背景音量和抑制噪音等功能。例如，當設備識別出有人在叫您的名字時，會降低音量，而當用戶在非常嘈雜或安靜的環境中行走時，又會自動調整噪音抑制設置。可在我們之前的文章中閱讀更多關于背景感知技術潛力的更多內容。
在TWS耳機上運行復雜的實時人工智能算法需要具備充足功率和內存的高效處理器。隨著邊緣音頻處理器和算法的不斷改進，TWS耳機的智能化水平也將持續提高。 更多關于TWS耳機趨勢洞察，請關注下周樓氏電子推文哦。
