尋夢新聞LINE@每日推播熱門推薦文章，趣聞不漏接❤️
自iPhone 7發布以來，市面上開始逐漸盛行手機不設置耳機孔的慣例。加上AirPods的優秀表現，讓消費者逐漸習慣了藍牙耳機。如今大多數消費者已經對TWS藍牙耳機接受程度越來越高，而這也造就了如今TWS藍牙耳機市場的繁榮。對於TWS藍牙耳機最重要的晶片而言，隨著用戶的需求的不斷拓展，對其要求也在不斷提升，這對廠商而言將是一個不小的挑戰。
雙發機制有效降低TWS耳機功耗 讓性能與功耗背向而行
如今市場中，TWS藍牙耳機的基本模式已經被確立，那便是以分體式耳機加充電盒的組合為主。雖然耳機充電盒不僅能能夠充當耳機的收納裝置，同時可以有效的幫助耳機進行續航，但耳機本身的續航表現直接關乎用戶的使用體驗，而在功耗與性能上，各廠商又將如何進行權衡。
為此，記者採訪到了紫光展銳泛連接事業部總經理王瀧，他表示紫光展銳在不降低性能的前提下，對功耗進行調優。「我們在性能和功耗上，要在最好的性能上達到最低的功耗，而並不是選擇以降低性能的情況下來降低功耗。以紫光展銳的晶片為例，它是超低功耗設計，帶載功耗在9mA以內，此外對於TWS的小巧設計可以支持4小時以上連續播放。」
作為國內知名的TWS藍牙耳機晶片供應商，中科藍訊創始人＆CEO劉助展對此認為：「降低功耗是一項系統級的多方面設計。我們採用了RISC-V這一優秀的CPU，有效地控制了內核的功耗。我們的模擬團隊也是身經百戰，擁有著豐富的低功耗設計經驗，設計出低功耗的差分DAC、RF模塊。同時，運用基於雙發機制的TWS技術，從軟件算法上也減少了藍牙的無線通信，有效地降低了整機功耗。」
而作為國際大廠，Qualcomm在此方面有自己獨到的見解：「如今，消費者越來越期待無線耳機可以做到媲美有線耳機的音頻性能，如支持主動降噪、高分辨率音頻等。然而，個人音頻產品是最具挑戰的產品，由於產品外觀設計小巧，想要集成一些複雜的產品特性、進行音頻處理都變得非常困難，小尺寸設計對電池容量提出了需求，因此超低功耗至關重要。」
Qualcomm產品市場總監劉俊勇表示：「我們面臨的挑戰是，在提升設備處理能力和性能的同時，還要大幅降低功耗，這也是Qualcomm最先進的低功耗藍牙音頻平台所希望解決的問題。在QCC5100系列中，我們集成了四核處理器，即雙核Qualcomm Kalimba DSP音頻子系統和雙核32位處理器應用子系統，來應對上述的使用場景；同時，我們也集成了專用的硬件模塊去支持低功耗混合ANC，以及一些優化的硬件模塊來支持語音用戶界面和低功耗關鍵詞喚醒。我們針對整個平台進行了系統級的優化，與前代晶片相比，QCC5100在播放音樂時降低高達65%的功耗，這意味著可以在相同電池規格的條件下，可以延長兩倍以上的續航時間。」
王瀧也表示了紫光展銳在TWS耳機功耗上的研究方向：「功耗永遠沒有最低只有更低，紫光展銳也會在後續用更先進的制程去做耳機晶片，將帶來更好的功耗表現。在增加聲音質量，增加語音識別的前提下還能保持功耗不變甚至降低，將是我們未來的研究方向。」
TWS耳機不僅在功耗上有嚴格要求，對於耳機無線連接方式也有著相當高的要求。在許多TWS耳機上可以發現，兩只耳機上有主副耳機的設置，這導致主耳機必須要與設備相連後，才能將信號轉發給副耳機，這可能導致在信號連接不穩定的同時，還可能產生高延遲及兩只耳機功耗不統一從而損壞耳機的情況出現。
針對這種情況，劉助展表示：「首先，我們採用的是雙發模式，弱化了主輔機的差別。其次，我們有設計一套自動主動切換機制，可以根據環境的信號變化情況，以及當前電池的損耗情況，對耳機進行及時調整。」
而紫光展銳方面對此也有自己的解決方案，事實上我們不僅可以同時支持兩只耳機，甚至可以支持多耳機共同作為主機使用，相當於做一個mesh群組。對用戶而言，完全沒有主副耳機的分別，在音頻上也能做到無縫切換，在降低功耗的同時，還能拓展TWS耳機在更多的應用場景中使用。
王瀧以紫光展銳最 新髮布的產品為例，做了更詳細的解釋：「以我們最新的晶片為例，該產品沒有主副耳這個觀念，兩耳消耗的功耗是均衡的。我們的設計採用深度優化算法，不再需要區分主耳和副耳，左右耳可隨時中斷，互不干擾，也不需要因為同步額外耗電。所以我們在切換的時候可以做到無縫切換。」
對此，高通方面也有自己的解決方案，劉俊勇表示：「藍牙音頻在我們的生活中發揮著日益重要的作用。Qualcomm三大低功耗藍牙音頻平台系列產品中，每個平台有兩種工作模式包括TrueWireless Stereo和TrueWirelessStereo Plus。其中TrueWireless StereoPlus採用Qualcomm-to-Qualcomm的模式，讓兩路獨立的音頻流從手機直接向每個耳塞單獨提供信號。在TrueWireless Stereo Plus連接技術下，音頻流傳輸不需要通過一個耳塞經由人腦中繼到另一個耳塞，從而大大提高了射頻傳輸的可靠性。另外，通過中繼的方式傳輸，一個耳塞需要在接收手機發送音頻流的同時進行轉發，這意味著將產生較大功耗。而TrueWireless Stereo Plus技術採用‘Qualcomm-to-Qualcomm模式’，即搭載驍龍845、驍龍670，驍龍710，驍龍855及以後的驍龍移動平台的智慧型手機可以和基於ADK6.x的耳機平台的耳機工作在Qualcomm-to-Qualcomm的模式，不需要主耳機作為中繼器，可極大節省功耗，延長用戶使用時長。」
劉俊勇以驍龍855為例，闡述該技術做到過程，利用驍龍855移動平台和與其搭配使用的QCC晶片組，Qualcomm通過端到端的方式做到了體驗的升級，特別是音質、時延和功耗這三方面的提升。驍龍855移動平台集成的QualcommTrueWireless Stereo Plus技術，讓左右聲道可以直接從手機分別傳輸到左右耳塞，這讓兩個耳塞可以保持均衡的功耗，不僅可以帶來更長的播放時間，還有助於降低時延。此外，由於不再有主/副耳塞之分，兩個耳塞都直接與手機連接並進行同步。
可以看到未來的TWS藍牙耳機趨勢便是在模糊主副耳機概念，使用任一耳機都可以行使主機功能。同時在這種模式下，還能有效的避免過去主耳機功耗過高，導致兩只耳機功耗不一致，最後致使產品壽命縮短等問題。
低延時、高保真將成未來TWS耳機研究方向
TWS耳機最主要的功能便是接受設備所釋放出來的音頻信號，消費者自然希望這些音頻能夠在高保真的同時還能達到更低的延時性，這樣在觀看電影及玩遊戲時將會有更加流暢的體驗。因此可以認為哪家廠商率先做到了無延遲的TWS藍牙耳機，哪家廠商便能在市場中占據極大份額。
關於延遲問題，劉助展認為可以在RF天線上進行改良，延遲的主要原因有兩個，一個是TWS用轉發機制，會增加數據的傳輸鏈路，使延時增加。而用雙發機制則能夠有效控制。另一個就是RF天線較差時，需要更大的緩存來保證音樂不中斷。而改善RF天線，則可以有效減少這一方面的損失。
在紫光展銳方面，王瀧表示：「目前紫光展銳的產品在延時性上基本與蘋果AirPods一代相當，比二代稍微高一點。」紫光展銳主要通過音頻設備組方案，解決了藍牙音頻的延時問題，相比其他同類產品，可以將雙耳的延時降低了30%以上。
目前高通也注意到了消費者對低延時的訴求，劉俊勇表示：「移動終端上的消費內容類型正在快速變化，消費者不僅可以聆聽音頻、還能做更多事情。面向手機通話而優化的音頻，與面向音樂、遊戲等要求低時延的應用大不相同。移動遊戲和移動視頻消費的盛行，要求無線音頻終端提供完全同步的音頻和視頻內容。」
為了解決這一問題，劉俊勇表示：「驍龍855的發布標誌著移動終端開始支持Qualcomm aptX Adaptive。aptX系列的全新編解碼器可以在高比特率模式（帶來最佳音質的音樂）或低時延模式（玩遊戲的場景下）之間智能切換。aptX Adaptive一大核心特性就是低時延，特別是針對遊戲和視頻場景。低時延是使用終端觀看視頻和玩遊戲的硬性需求。在用戶開始玩遊戲時，aptX Adaptive編解碼器可以檢測到用戶正在玩遊戲，並面向降低時延而優化，比如用戶進行射擊或追逐時，不希望聽到有時延的槍聲。aptX是真正助力改善藍牙聆聽音樂體驗的首批技術之一，下一代消費者期望通過無線產品完全替代有線的產品，我們一直致力於為他們打造可以變革聆聽體驗的技術。」
當然，在避免低延遲的同時，還需要進行高保真音頻的傳輸，如果以低音質進行低延遲傳輸這也將降低用戶的使用體驗。針對這一點，劉助展表示：「在高保真方面，我們支持了音質更好的AAC格式，減少了聲音在壓縮算法的損失。」
同樣，王瀧也認為高保真無損音頻將成為未來研發的方向，隨著5G的到來，帶寬問題被解決，無損音樂將變得更加流行，但如今幾乎所有耳機傳輸音頻都是有損的，不論如何進行壓縮都不可避免對音頻造成損害，高清無損的耳機是未來的研發的方向，也是目前的機遇。
Qualcomm《2018使用現狀調研報告》對來自中國、英國和美國的6000位消費者進行問卷調查，發現現今更多消費者對音質有發燒友級別的追求：79%受訪者表示他們希望無線耳機或音箱支持高分辨率（24bit）音頻。因此，劉俊勇表示：「Qualcomm正借助全新音頻技術，賦能先進的高保真音頻體驗。我們非常注重音頻產品與智慧型手機的協同工作，因為智慧型手機正在成為人們消費內容、上傳內容和收聽流媒體的主要載體，與此同時，如何通過手機與這些內容進行交互也至關重要。所以，我們與Qualcomm的智慧型手機團隊通過緊密的合作，並投入了大量的時間來研究如何優化手機與耳機的連接體驗，包括自適應傳輸高保真的音頻內容到耳機和提供低時延，來為消費者帶來出眾的聆聽體驗。」
同樣以aptX音頻編解碼器為例，劉俊勇認為：「作為一個更智能的編解碼器，能夠根據所處環境動態地調節音質和性能。我們請獨立的第三方機構基於嚴格的標準對aptX Adaptive的音樂傳輸品質進行了測試。目前aptXAdaptive的音樂傳輸品質在420kbit/s傳輸速率下時，專業人士基本上感受不到它與24bit/96kHz的線性音頻有明顯的差異。aptXAdaptive還有一個重要的特性就是高音質。aptXAdaptive在420kbps傳輸速率下，可以達到aptX HD在576kbps傳輸速率的品質。aptX Adaptive在保證HD音質的前提下降低速率極大地提高了射頻的傳輸可靠性，降低了傳輸速率卻不犧牲音頻品質，這正是取代有線必須要達到的要求。」
無疑，低延時、高保真將成為未來TWS藍牙耳機發展的方向。目前針對低延時，除了使用雙發機制改進外，還可以對RF天線進行優化，從而達到更低延時的效果。而對於高保真方面，可以依靠支持更高清的格式來降低在傳輸過程中對音頻的損耗，或者依靠智能編解碼器來進行音頻傳輸，但目前不論任何傳輸方式對音頻文件都有一定損害，因此無損傳輸將成為未來的研發方向。
通過集成化解決信號干擾及環境雜音 讓成本與性能回歸平衡
作為TWS藍牙耳機低延遲、高保真的前提，連接穩定性更是至關重要，尤其是當今所處的複雜電磁環境，都將對TWS耳機連接形成干擾。同時如今許多TWS藍牙耳機還兼具著語音通話功能，未來或許還將提供語音助手等功能，這些功能的加入，對TWS藍牙耳機晶片也提出了更嚴苛的要求。
對於如何在當今複雜電磁環境中擁有良好的抗干擾性，劉助展表示：「我們通過內部模擬濾波器、數字濾波器等，可以濾除很多雜亂信號。同時，我們通過解調門限擴展技術等，提高晶片的接收靈敏度。」
對此，王瀧認為紫光展銳在這一方面具有一定的優勢，由於紫光展銳此前在手機領域中擁有大量的技術積累，而手機內部的環境非常嘈雜，包括藍牙、WiFi等各種信號源的干擾，所以在如何處理干擾上有很深的積累。因為2.4G是一個非常嘈雜的頻段，各種設備都在其中進行通訊交流。在手機領域中，如何處理在2.4G頻段中所帶來的干擾是一件非常重要的事，我們把手機上的技術積累運用在耳機上，因此在嘈雜環境中的表現非常好。
劉俊勇認為：「目前市場上大多數的音頻編解碼器在本質上都是靜態的、僅支持固定碼率，因此在頗具挑戰的射頻環境中可能導致無線連接問題。Qualcomm aptX Adaptive可以根據所處環境動態調節碼率和性能。通常情況下，該技術會支持到279Kbps到420Kbps的傳輸速率。當所處環境出現明顯的射頻干擾時，aptX Adaptive編解碼器就可以進行動態調節，採用更穩定、低比特率的音頻傳輸但仍然可以達到接近CD的音頻品質。」
同時，由於TWS藍牙耳機使用場景中經常會在戶外，因此不可避免將遇到許多環境噪聲，這對於使用TWS藍牙耳機進行通話的用戶帶來了一定干擾。針對這種情況，劉助展表示：「目前我們有一套成熟的回聲消除與降噪算法。同時，我們還自主研發出了一套人聲加強算法，能夠有效地提升人聲的質量，提高人聲的聽感，更易於語音助手識別。」
紫光展銳則希望通過集成化來解決環境噪音等相關問題，王瀧認為：「當前，我們有系統性方面去解決環境噪聲及語音識別等問題，未來我們希望能夠將語音識別晶片、環境噪聲處理單元等器件集成在一顆晶片當中，而不單只依靠系統化來解決。」
針對環境聲降噪方面，劉俊勇表示：「Qualcomm在藍牙耳機方面已經投入很多年，已推出了第八代Qualcomm CVC降噪技術，CVC降噪算法和低功耗語音喚醒技術相結合，可以做到在嘈雜環境中準確拾取用戶的語音。Qualcomm CVC降噪技術支持消除背景噪音和回聲抑制，包括支持雙麥降噪，當用戶與對方通話時，CVC降噪技術可以讓通話對方均獲得清晰的語音通信。」
當前，市面上有眾多的TWS藍牙耳機晶片，對於採購商而言，除了性能以外，最重要的便是性價比。對此，王瀧表示：「紫光展銳已經在持續投入進行三合一、四合一等晶片的研發，但集成度越高，複雜度也越大，成本也會上升。因此我們需要它性能優異，抗干擾性強，且具備非常有競爭力的價格，這樣也能讓我們的產品在性價比上具有一定優勢。在未來，紫光展銳不會去單獨追求打價格戰，而是將性能、功耗、價格做到一個合理的平衡。」
中科藍訊針對TWS藍牙耳機晶片在成本上有自己的解決方案，劉助展認為：「常見的成本，分為晶片內部成本、外部成本與開發成本。在晶片內部，我們從IC層面優化各模塊單元大小，從軟件層面優化RAM與ROM的大小。同時，我們高集成化，不斷減少IC圍的電路元器件。應用層面，不斷完善SDK功能，做到客戶的可視化配置式開發，有效縮短研發時間，控制開發成本。」
而高通針對成本方面，也通過自己的解決方案來幫助客戶節省產品研發成本，在2018年針對音頻音響市場發布了三大系列產品——QCC302X、QCC303X和QCC5100。這三個系列產品都是單晶片設計，即一顆晶片集成了藍牙的收發器、應用處理器、DSP、音頻編解碼器（codec）和充電模塊等，這不僅縮短了製造商的開發時間，還有效降低了成本。
同時，劉俊勇還表示：「特別指出的是，在QCC5100平台中，它集成了專用的硬件模塊來支持混合式主動降噪（ANC），可以降低在耳塞等音頻設備中增加主動降噪晶片的複雜性和成本。這將幫助製造商減少在更小的設備形態設計中做到頂級音頻體驗的開發時間。此外，通過結合運行在藍牙音頻SoC上的本地語音識別算法和移動應用及雲服務，針對語音助手產品的開發QCC5100系列可幫助客戶減少產品的開發時間和成本。而在生態方面，對於價格較低的產品，如果能夠支持Qualcomm aptX技術，聲音的整體品質將得到提升。對於產品而言，這是新增的價值。如果同價格水平的產品支持aptX技術，聲音品質將更優質，所以這是與用戶購買時對產品的期望是緊密相關的。」
在TWS藍牙耳機連接穩定性及抗干擾上，可以將語音識別晶片、降噪處理單元集成在單一晶片之中，或通過降噪算法及強大編碼器來做到穩定連接及強大的抗干擾能力。同時在晶片內部，從IC層面上優化各模塊大小，在軟件上優化RAM、ROM的大小，在應用層面上完善SDK功能，縮短研發時間，這都可以有效降低晶片成本。做到在不降低晶片性能的情況下，在晶片功耗、性能、成本上做到最佳的平衡。
>TWS藍牙耳機競爭白熱化 低延時高保真優化方案詳解