細數(shù)TWS耳機都有哪些傳感器？

小強實驗室

相信大家在日常生活中已經(jīng)對一些現(xiàn)象習以為常了，比如：樓道里有人進來燈就會亮，智能手機會根據(jù)環(huán)境自動調(diào)節(jié)屏幕亮度，TWS耳機打開盒蓋就能與已配對手機連接等等。智能化體驗的背后，離不開傳感器類產(chǎn)品的應(yīng)用。
傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到需要測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

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TWS耳機為了在使用過程中更好地對使用者意圖做出判斷和反應(yīng)，也采用了很多類型的傳感器。例如前面提到的TWS耳機開蓋即連功能，需要用到霍爾傳感器；戴上耳機即可播放音樂，需要用到光學傳感器或者電容式傳感器；耳機的觸摸控制或敲擊控制，則需要電容式傳感器或加速度傳感器。
今天我愛音頻網(wǎng)就跟大家聊聊TWS耳機里應(yīng)用的各類傳感器。
一、TWS耳機里有哪些傳感器、具體作用是什么？
概括來說，目前TWS耳機里的傳感器主要有5方面的作用，分別是：入耳檢測、人機交互、拾取聲音、虛擬音效和健康輔助。下面我們逐方面來了解。
1、入耳檢測

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入耳檢測又稱佩戴檢測功能，不同品牌有不同的命名方式，應(yīng)用于TWS真無線耳機上可以實現(xiàn)以下幾大功能：
判斷用戶是否佩戴/摘下耳機，讓手機自動播放/暫停播放音樂；如果用戶摘下耳機長時間未佩戴并且沒有放回充電盒，耳機會自動休眠/關(guān)機，以節(jié)省電量；提升真無線耳機單/雙耳使用的體驗，一只摘下、另一只繼續(xù)播放，切換更無縫。
2、人機交互

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人機交互主要是指TWS耳機可以通過人體不同的觸摸動作，實現(xiàn)耳機音頻的播放暫停、上下曲切換、音量大小調(diào)節(jié)、智能語音喚醒等更多功能。這樣在使用TWS耳機時可以在一定程度上脫離手機，方便快捷。圖為華為FreeBuds Pro真無線降噪耳機豐富的人機交互功能。
3、拾取聲音

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TWS耳機內(nèi)用于拾取聲音的傳感器為麥克風，常見的類型有駐極體麥克風和硅麥克風兩種。麥克風主要用來收集耳機外部的聲音，并將其轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給主控芯片處理，以實現(xiàn)耳機的主動降噪、語音通話、通話降噪、環(huán)境音模式、語音助手喚醒等功能。
4、空間虛擬音效

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TWS真無線耳機的特殊音效功能是近年來興起的、用戶關(guān)注度很高的一項功能。目前已經(jīng)應(yīng)用的有索尼的360臨場音效、蘋果的空間音頻、三星的360度音效等。這些音效功能有的是依靠純軟件算法實現(xiàn)，有的是依靠六軸傳感器或陀螺儀配合相關(guān)算法實現(xiàn)的。
5、健康輔助

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目前可穿戴設(shè)備中主打健康輔助功能的產(chǎn)品以智能手表和智能手環(huán)為主，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟了。TWS耳機也具備與人體親密接觸、佩戴方便的特點，對于健康檢測功能能夠有很好的應(yīng)用，可以實現(xiàn)檢測心率和體溫、輔助聽力等與健康輔助相關(guān)的功能。圖為華米 Powerbuds真無線運動耳機的心率監(jiān)測功能。
以上提到的TWS耳機傳感器的5大作用，每一種都由多種傳感器方案來實現(xiàn)，新類型的傳感器在不斷涌現(xiàn)，原有傳感器的技術(shù)也在持續(xù)迭代。
二、TWS耳機傳感器的主要生產(chǎn)廠商

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我愛音頻網(wǎng)根據(jù)以往拆解和市場調(diào)研了解到，目前TWS耳機傳感器市場的主要廠商有：
光學入耳檢測方案：DYNA敦宏科技、Huayi華羿科技、LITEON光寶科技、Solteam捷騰光電、Tianyihexin天易合芯、TXC晶技 等。
電容入耳檢測方案：Azoteq、GOODiX匯頂科技、tongtek通泰 等。
觸摸交互方案：Azoteq、CSC-IC菉華半導體、GOODiX匯頂科技、tongtek通泰、VINKA永嘉微電、VINTEK元泰 等。
壓感交互方案：NDT紐迪瑞、TacSense鈦深科技 等。
敲擊交互方案：BOSCH博世、MiraMEMS明皜傳感、QST矽?？萍肌ilan士蘭微電子、ST意法半導體 等。
可生產(chǎn)硅麥克風的廠商有：AAC瑞聲科技、Easybond芯易邦電子、GETTOP共達電聲、Goertek歌爾、Knowles樓氏電子、MEMSensing敏芯股份、RAYKING瑞勤電子、XINGANG新港電子 等。
可生產(chǎn)語音加速度傳感器的廠商有：BOSCH博世、ST意法半導體 等。
可生產(chǎn)VPU語音處理單元的廠商有：BES恒玄、Goertek歌爾、MEMSensing敏芯股份、Sonion丹麥聲揚 等。
可生產(chǎn)六軸傳感器/陀螺儀的廠商有：BOSCH博世、ST意法半導體、TDK 等。
可生產(chǎn)健康監(jiān)測類傳感器的廠商有：GOODiX匯頂科技、Maxim美信、TI德州儀器 等。
如有更多傳感器原廠歡迎與我愛音頻網(wǎng)及時聯(lián)系，我們希望能夠幫助到大家：）
三、TWS耳機傳感器的技術(shù)門檻和主要挑戰(zhàn)有哪些？
1、傳感器的設(shè)計與裝配需要聯(lián)動產(chǎn)業(yè)鏈上多個環(huán)節(jié)
對于多數(shù)傳感器而言，由于其工作原理復(fù)雜，對裝配有較高要求，需要和產(chǎn)業(yè)鏈上多個環(huán)節(jié)進行緊密配合。例如：光感芯片廠商需要和主控廠商一起調(diào)算法、服務(wù)PCBA廠商告知芯片擺放位置、指導殼子廠商如何安裝濾鏡、服務(wù)組裝廠培訓濾鏡對準等裝配細節(jié)。僅靠產(chǎn)品性能優(yōu)勢無法真正打開市場，還需要提供完備的安裝指導服務(wù)，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上多個環(huán)節(jié)共同推動產(chǎn)品的滲透率。

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2、提高靈敏度和綜合成本控制之間的平衡
傳感器在TWS耳機中起到判斷用戶操作意圖的作用，具有重要意義，因此對于傳感器而言，其高靈敏度、低誤觸率是最重要的評價標準。而靈敏度和誤操作率與傳感器的工作原理、本身使用的材料或技術(shù)、以及調(diào)試的算法息息相關(guān)。
同時，作為耳機的重要元器件，傳感器的生產(chǎn)一致性和綜合成本也是非常重要的考量，這對廠商的生產(chǎn)品控、材料管理等方面都有非常高的要求。
四、TWS耳機傳感器的發(fā)展趨勢是什么？
總體來看，作為應(yīng)用在TWS耳機上的傳感器，其未來發(fā)展將呈現(xiàn)以下兩大趨勢：
1、向多功能、智能化發(fā)展
作為人工智能技術(shù)的重要硬件基礎(chǔ)，傳感器在耳機中的應(yīng)用舉足輕重。TWS耳機的交互方式，從最初利用光學感應(yīng)原理來感知用戶的佩戴狀態(tài)，實現(xiàn)摘下耳機自動停止播放、戴上耳機恢復(fù)播放的簡單交互，發(fā)展到可以進行按壓、滑動、敲擊等復(fù)雜的觸控交互。隨著智能語音技術(shù)的加入，TWS耳機實現(xiàn)了語音交互，未來將向更加智能的環(huán)境自適應(yīng)方向發(fā)展。同時，TWS耳機還可以收集用戶體征數(shù)據(jù)，提供健康檢測、運動數(shù)據(jù)播報等更為豐富的功能。
2、多傳感器融合趨勢

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由于TWS耳機朝著小型化、輕量化、多功能方向發(fā)展，對傳感器也帶來了相應(yīng)的要求。為了實現(xiàn)小體積和輕重量，市場會推出越來越多的多合一傳感器方案，將不同的單個傳感器進行組合搭配，在實現(xiàn)豐富的功能的同時維持小體積。比如Azoteq推出的集各種不同的傳感器于單一芯片的解決方案，應(yīng)用包括佩戴檢測，壓感，霍爾，旋鈕，有效的降低了耳機總體成本以及物料的采購風險。
進一步從單項技術(shù)發(fā)展的角度來看，TWS耳機上的各類傳感器正在經(jīng)歷新一輪的技術(shù)迭代。

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1、光學入耳檢測方案成趨勢

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入耳檢測方面，目前主要有2條技術(shù)路徑：光學紅外激光和電容式感應(yīng)。根據(jù)我愛音頻網(wǎng)《2021TWS耳機行業(yè)白皮書》的調(diào)研數(shù)據(jù)，目前市場上光學傳感器的應(yīng)用僅占TWS耳機整體市場10%左右，占比不高但越來越受市場青睞。
品牌耳機追求更高的檢測精度和更好的用戶體驗，傾向于使用成本相對較高但誤操作率較低的光學方案，約有80%的產(chǎn)品使用光學方案，從而給消費者一種“旗艦產(chǎn)品才有”的感受。而白牌耳機更多出于成本和組裝便易度的考量，僅有約10%的產(chǎn)品使用光學方案，絕大多數(shù)產(chǎn)品使用成本相對較低的電容式方案。
從技術(shù)發(fā)展成本不斷降低和產(chǎn)品升級兩個角度來看，光學入耳檢測方案未來會被更多產(chǎn)品采用。
2、壓力傳感器的滲透率將逐步提高

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在TWS耳機的發(fā)展過程中，交互方式經(jīng)歷了從按鍵，敲擊，觸摸，壓力感應(yīng)，再到壓力和觸摸融合多個階段。目前市場上主要有3條技術(shù)路徑：電容觸摸、加速度計（G-Sensor）和壓力感應(yīng)。隨著蘋果在AirPods Pro上使用了壓力感應(yīng)傳感器，能夠在避免破壞耳機外觀一體性的情況下，實現(xiàn)類似物理按鍵的操控方式，并且擁有高靈敏度和準確度，避免了誤觸和敲擊帶來的耳道壓力問題。未來壓力感應(yīng)的滲透率將逐步提高。
3、高性能的硅麥、語音加速度計和VPU是剛需

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目前TWS耳機采用的麥克風單元主要有ECM駐極體麥克風和硅麥克風兩種，硅麥以體積小、可SMT、穩(wěn)定性強的優(yōu)勢逐步成為市場主流。硅麥產(chǎn)品當下遇到的主要挑戰(zhàn)有： 常規(guī)性能硅麥需要較強的上下游產(chǎn)業(yè)資源整合能力和成本管控能力； 硅麥的封裝環(huán)節(jié)工序不可逆，對生產(chǎn)一致性要求高；MEMS芯片設(shè)計難度高、產(chǎn)業(yè)化周期長，早期受限于市場應(yīng)用規(guī)模，國內(nèi)缺乏生產(chǎn)工藝。
不過隨著TWS耳機產(chǎn)品性能升級、市場需求量大，對于硅麥的需求也將進一步攀升，市場競爭格局將在未來2-3年逐漸清晰。
除麥克風外，TWS耳機內(nèi)用于拾音的傳感器還有語音加速度計和基于麥克風的VPU傳感器，可以幫助產(chǎn)品實現(xiàn)更好的語音喚醒和通話降噪效果，不過目前只有蘋果、三星、華為、google、漫步者等少量品牌在中高端產(chǎn)品上使用，未來成本降低有望進一步普及。
4、虛擬空間音效、健康監(jiān)測是進階

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對于TWS耳機產(chǎn)品的未來發(fā)展，音效升級、功能升級勢在必行，有利于提升消費者的整體使用體驗、促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈升級。近年來，虛擬音效、助聽、健康檢測等功能一直是品牌產(chǎn)品和用戶所關(guān)注的，目前也有很多廠商在做這方面的積極探索，相信未來會有更多芯片和算法廠商布局。
我愛音頻網(wǎng)總結(jié)
TWS耳機市場經(jīng)過四年快速發(fā)展，各項技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，進入新的產(chǎn)業(yè)升級階段。傳感器作為豐富TWS耳機功能、提升用戶體驗的重要元器件，種類豐富、工作原理復(fù)雜，對于產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)有較高要求，相關(guān)供應(yīng)商都有很高的技術(shù)實力。
以上我愛音頻網(wǎng)從TWS耳機傳感器的應(yīng)用、技術(shù)門檻、主要廠商和發(fā)展趨勢四大方面為大家進行了全面分析，更詳細的市場分析大家可以查看我愛音頻網(wǎng)近期發(fā)布的《2021TWS耳機行業(yè)白皮書》，也歡迎更多傳感器廠商聯(lián)系我們，為大家推薦優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)鏈資源！

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