揭秘TWS耳機(jī)井噴式發(fā)展的真正原因

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什么魔法能讓你不用電線就能通過耳塞聽音樂?答案是TWS。自蘋果2016年12月正式發(fā)布無線耳機(jī)AirPods以來，其出貨量從2017年的1700萬對到到2020年的9000萬對?？梢哉f，蘋果的TWS業(yè)務(wù)已經(jīng)是繼手機(jī)意外另一棵搖錢樹。不僅如此，它也帶動了TWS產(chǎn)業(yè)鏈的飛速發(fā)展，成為可穿戴市場增長最快的部分之一。IDC報(bào)告稱，到2020年，可穿戴市場的“Hearables”部分將達(dá)到2.443億部，預(yù)計(jì)到2024年將增長到3.966億部，年均復(fù)合年增長率為14.1%。不僅如此，在一場需要許多人在家工作和學(xué)習(xí)的全球大流行面前，TWS變得更加重要。就在幾年前，市面上還只有笨重的帶線耳機(jī)。今天，無繩耳塞已成為新標(biāo)準(zhǔn)，而且越來越流行。

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無線耳機(jī)和真正的無線耳機(jī)有什么區(qū)別?

好好的無線耳機(jī)，為何要來個(gè)TWS？有些人很是困惑。其實(shí)，無線耳機(jī)依舊有藍(lán)牙連接，它依舊有導(dǎo)線。然而，你的手機(jī)和耳機(jī)并沒有連接線;這些電線把耳塞連在一起。一根鐵絲會繞在你的脖子后面。如果你需要休息的話，磁化耳塞可以連在一起形成一條“項(xiàng)鏈”。

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真正的TWS藍(lán)牙耳機(jī)，沒有這個(gè)限制。它們沒有連接線，甚至在耳塞之間也沒有。這意味著你可以把耳機(jī)遞給朋友，而不用擔(dān)心耳機(jī)線把你們隔得太近。

TWS藍(lán)牙耳機(jī)優(yōu)點(diǎn)

TWS耳機(jī)帶給你的有三大便利：

1. 真正的自由
2. 多功能性
3. 減少潛在的傷害
沒有電線確實(shí)防止了電線相關(guān)的破壞。當(dāng)你使用標(biāo)準(zhǔn)的有線耳機(jī)時(shí)，尤其是便宜的耳機(jī)，你會冒著連接損壞的風(fēng)險(xiǎn)。特別是當(dāng)電線連接到耳機(jī)插孔時(shí)，意味著你的一個(gè)或兩個(gè)耳塞停止接收音頻。把電線剪斷，把這些問題從你的生活中排除。

蘋果AirPods問市，激活全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

這場波變化是如何產(chǎn)生的?2016年9月，蘋果出人意料地發(fā)布了無3.5毫米耳機(jī)接口的iPhone 7。盡管許多人質(zhì)疑，甚至嘲笑這樣一個(gè)需要消費(fèi)者使用他們的lightning接口作為音頻插孔的舉措是否明智，但三個(gè)月后，蘋果推出了第一代AirPods，再次顛覆了市場。藍(lán)牙?無線技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以向獨(dú)立的、小尺寸耳機(jī)對播放cd質(zhì)量、高比特率立體聲長達(dá)數(shù)小時(shí)的程度。蘋果標(biāo)志性的工業(yè)設(shè)計(jì)和巨大的營銷策略是將利基市場推向主流的催化劑。

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三星、小米、Bose、微軟、華為等公司紛紛加入到這一迅速擴(kuò)張的細(xì)分市場中，在如何讓產(chǎn)品對消費(fèi)者越來越有吸引力方面，各有各的對策。它們競相提高產(chǎn)品的屬性，如電池壽命、音頻控制、入耳檢測、音質(zhì)、美學(xué)、人體工程學(xué)和價(jià)格點(diǎn)，同時(shí)受到一個(gè)常數(shù)的限制:人耳大小。額外的功能不能以增大尺寸為代價(jià)，因?yàn)樵龃蟮某叽鐣筎WS耳塞體積龐大，戴起來不舒服。在如此有限的外形條件下實(shí)現(xiàn)這些高級功能需要一個(gè)新的人機(jī)界面(HMI)，以允許消費(fèi)者訪問增強(qiáng)的功能，如主動噪聲消除(ANC)，同時(shí)不需要任何機(jī)械按鈕，因?yàn)檫@些機(jī)械按鈕對于絕大多數(shù)的TWS設(shè)計(jì)來說太大了。

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力度的感應(yīng)是個(gè)技術(shù)活

雖然蘋果的AirPods采用了獨(dú)特的“桿”（ pole）形狀，為天線和力敏感固態(tài)按鈕創(chuàng)造了額外空間，但許多其他制造商都采用了無桿（pole-less）的“入耳”設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)中有許多采用了電容式觸摸傳感器;然而，眾所周知，電容層和天線會造成相互干擾。因此，為了適應(yīng)電容傳感器與天線的分離，減少這種負(fù)交互作用對性能的影響。不幸的是，許多設(shè)計(jì)被迫增加表面積。這種對工業(yè)設(shè)計(jì)的改變并不能解決電容傳感面臨的另一個(gè)重大挑戰(zhàn):錯(cuò)誤驅(qū)動導(dǎo)致的用戶體驗(yàn)下降。

還有，電容式耳機(jī)無法檢測“人的意圖”來區(qū)分用戶是按下按鈕還是只是簡單地調(diào)整耳塞，它也無法檢測濕的或戴著手套的情況下的觸摸。一些制造商現(xiàn)在正在探索替代技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)他們的愿景，同時(shí)繼續(xù)擴(kuò)大功能和聲音質(zhì)量為他們的客戶。

機(jī)械按鈕和電容傳感器的替代品包括應(yīng)變計(jì)、加速度計(jì)和基于力的解決方案。乍一看，應(yīng)變片具有類似的功能，但是它們的靈敏度較低，并且需要一個(gè)MCU進(jìn)行數(shù)字后處理，這是為了克服在模擬域靈敏度不足的問題。因此，應(yīng)變計(jì)不必要地占用了太多的空間，并且由于所需的MCU而沒有成本競爭力。在TWS耳塞上，加速度計(jì)很少被用作“雙輕擊”功能，但用戶抱怨，需要更強(qiáng)的輕擊太不舒服，而且不可靠。

這里介紹一個(gè)典型的替換按鈕的固態(tài)解決方案——益登科技（nextInput）基于MEMS的ForceTouch?，與上面討論的替代產(chǎn)品相比，它的占地面積小了50-65% (1.7mm2)。

NextInput的MEMS 100%不受射頻干擾，易于集成到小尺寸防水設(shè)計(jì)中，并具有完全可調(diào)、多層次驅(qū)動的任何所需的用戶界面。此外，F(xiàn)orceTouch可用于任何材料和超低功耗操作模式，從<1μA開始。NextInput是一個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的大容量供應(yīng)商，最近出貨量已超過3000萬臺，從而允許OEM將ForceTouch集成到他們的設(shè)計(jì)中，并在穩(wěn)健的供應(yīng)鏈中充滿信心。

最新的產(chǎn)品是FT-4010F力度傳感器（Force Sensor），基于MEMS單芯片級封裝1.3mm x 1.3mm x 0.63mm，適用于所有體積小巧的裝置。另外，相較于其它競爭者的解決方案，F(xiàn)T-4010F的魯棒性高達(dá)五倍，敏感度則高達(dá)十倍。NexTInput是市場上唯一提供直接測量力量的解決方案，F(xiàn)orceTouch的準(zhǔn)確度比間接測量力量的解決方案高達(dá)十倍。結(jié)合多個(gè)ForceTouch傳感器就能觸控分辨率高于1mm的事件位置，并測量范圍從幾克到一公斤以上的實(shí)施力度。

其他技術(shù)因素

TWS人機(jī)界面的另一個(gè)關(guān)鍵功能是入耳檢測。入耳檢測提供上下文感知(即，當(dāng)耳塞從耳朵中取出時(shí)，系統(tǒng)自動知道是否暫停音樂)。由于成本低，電容性一直是一個(gè)常見的選擇，然而，它遭受著增大的尺寸，在潮濕環(huán)境下性能不穩(wěn)和射頻干擾等問題。另外，紅外（IR）是一種更小、更可靠的入耳檢測方案，就像谷歌的Pixel Buds一樣。然而，除了電容式的成本劣勢之外，現(xiàn)有的紅外解決方案還非常耗電，需要在傳感器旁邊安裝一個(gè)笨重的導(dǎo)光套來正常運(yùn)行。2020年12月，NextInput宣布了一種新型破壞性紅外傳感器，功耗減少83%，體積更小25%，而且不需要導(dǎo)光板。

此外，TWS 耳機(jī)的其他關(guān)鍵性能指標(biāo)包括：藍(lán)牙連接、音質(zhì)、降噪和智能化。

從2014年就開始開發(fā)真無線藍(lán)牙耳機(jī)的德國 Bragi一直被連接斷線、雙耳延遲和功耗等問題所困擾。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)傳輸問題。蘋果AirPods采用獨(dú)家的Snoop專利技術(shù)解決了雙耳連接延遲不同步問題，即便售價(jià)昂貴也得到了消費(fèi)者的認(rèn)可，銷售量逐年翻翻。而其它廠商即便價(jià)格低廉，依舊銷量不佳。

藍(lán)牙技術(shù)的進(jìn)步將推動TWS

TWS離不開藍(lán)牙技術(shù)。如今藍(lán)牙5.0相比4.2標(biāo)準(zhǔn)在傳輸速度、范圍、數(shù)據(jù)吞吐量和多設(shè)備支持方面都有很大提升：

首先，理論傳輸速率提高了一倍，從1Mbps提高到2Mbps，實(shí)際應(yīng)用中很多情況下藍(lán)牙5的傳輸速度大約是藍(lán)牙4.2的1.7倍左右。其次，藍(lán)牙5.0的傳輸距離增加了，藍(lán)牙5理論上的有效傳輸距離是300米，而之前的藍(lán)牙4只有100米。還有藍(lán)牙5.0的抗干擾能力增加了，現(xiàn)在許多無線設(shè)備使用的都是2.4GHz頻段，而藍(lán)牙5采用的新技術(shù)可以減少因2.4GHz頻段干擾而造成的傳輸效率損失。

除此之外，新的藍(lán)牙音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——低功耗音頻LE Audio，采用了新編解碼器 LC3、多流音頻(Multi-Stream Audio)、助聽（Hearing Aids）及廣播（Broadcast）技術(shù)，這使得TWS 耳機(jī)具有雙耳傳輸體驗(yàn)。所以說，藍(lán)牙5.0讓TWS耳機(jī)的連接更快，傳輸更快，連接范圍也更廣，最重要的是，藍(lán)牙5.0針對IoT 物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了底層優(yōu)化，提高更低功耗和更高性能的智能家居服務(wù)。

但藍(lán)牙技術(shù)想要完美應(yīng)用到TWS耳機(jī)上，也要遵守藍(lán)牙的協(xié)議配置。TWS藍(lán)牙耳機(jī)主要遵循四大協(xié)議配置，它們分別是HSP、HFP、A2DP、AVRCP。

HSP協(xié)議，它能提供手機(jī)與耳機(jī)之間通信所需的基本功能。
HFP協(xié)議，這是在 HSP協(xié)議的基礎(chǔ)上增加了某些擴(kuò)展功能，原來只用于從固定車載免提裝置來控制移動電話。
A2DP協(xié)議，它是允許傳輸立體聲音頻信號。
AVRCP協(xié)議，它是從控制器（如立體聲耳機(jī)）向目標(biāo)設(shè)備（如裝有 Media Player的電腦）發(fā)送命令（如前跳、暫停和播放）。

總結(jié)

TWS耳塞仍處于“青春期”，預(yù)計(jì)未來幾年將有顯著增長。隨著各大公司競相占領(lǐng)這個(gè)利潤豐厚的市場，人們將把重點(diǎn)放在改進(jìn)人機(jī)界面上，以克服電容觸摸帶來的障礙，確保沉浸式用戶體驗(yàn)。未來的可聽設(shè)備將越來越需要在有限的空間內(nèi)包含更多的功能，同時(shí)延長電池壽命。理想的耳塞將是在不同的環(huán)境下都是可靠的，并提供更好的音質(zhì)。就像蘋果最初發(fā)布AirPods，TWS生產(chǎn)商正在超越現(xiàn)狀，開發(fā)先進(jìn)的數(shù)字入耳檢測解決方案，重新想象用戶將如何與他們的設(shè)備互動，此外，顛覆性的HMI平臺，將為全球數(shù)十億消費(fèi)者帶來卓越的用戶體驗(yàn)。

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