调查结果进一步显示,音质、电池寿命和主动降噪成了产品参数特性上最关键的三大因素。至于电池寿命,其他国家的预期使用时长在9到11小时范围内,而中国用户对TWS产品的电池寿命期望最高,达到18小时。与此同时,推动TWS进一步大热的还有基于云端的语音助手支持。然而要实现这些性能要求就不得不提到TWS产品中的芯片。
鉴于TWS的小体积特性,此类芯片往往需要做到高度集成,以高性能、低功耗和低成本作为大前提。而仍处于粗放增长阶段的国内TWS市场,更是各级玩家频出。
更实用的主动降噪
ADI 中国区消费类产品市场经理 Sophie Mao对国内的TWS市场未来发表了自己的见解。她认为将来TWS产品必将出现分化,分别强调性能以及性价比。这其中主动降噪(ANC)将会成为TWS耳机的标配,ADI认为2023年将有一半以上的TWS耳机带有ANC功能。
ADAU1787评估套件 / ADI
而ADI作为数字与模拟芯片的先驱,在TWS产品上主推的正是ANC解决方案ADAU1787和ADAU1777,这两种方案以较低的功耗成本来实现较高的音质效果。就拿ADAU1787为例,该芯片提供4路ADC输入接口和4路数字麦克风并行输入,因此可以实现单芯片用于混合降噪耳机。ADAU1787特有的双DSP核设计,以FastDSP核做主动降噪滤波器处理,以SigmaDSP核做EQ后处理,从而对降噪后音乐中的低频有损部分进行补偿。在2.3 * 2.8 mm的BGA封装下,1.8V的供电功耗仅有6-7mW,完全可以用于对体积与功耗要求严苛的TWS应用。此外,还可以通过定制来减掉部分功能模块,做到更小的电流,进一步降低功耗。
为了用户的安全性考虑,ADI还在芯片中加入了一个PID比例积分微分控制逻辑,根据收到的信号来预测后面信号的走线,比如以预测来避免车门关上时的巨响,从而更好保护用户的听力。这同样得益于不同的模式与麦克风配置,ADI的芯片可以提供强降噪、弱降噪、降噪关和通透模式等多级调节。
更高效的充电速率
续航也是消费者最为看重的三大因素之一,TWS产品中,往往每一端耳机都拥有独立的小电池,加上充电仓中稍大一些的电池。因此充电仓的充电速率其实对续航体验来说同样是至关重要的。而对于体积有限的耳塞来说,每端往往都配有线性充电器,充电时需要大于电池本身的电压。但充电仓与耳塞中的电池往往都是单节锂离子电池,基于充电状态,电压通常在2.5V与4.2V之间。因此,充电仓电池电压视情况需要增加或减少,才能给耳塞充电提供合适的电压。
TPS63810原理图 / TI
这时也就到了电压变换器起大显身手的时候。然而,升压变换器在线性充电器上会耗散较多能量,这样一来不仅不利于充电效率,还会增加充电仓的散热负担,尤其是在耳塞彻底没电的情况下。TI的TPS63810升降压变换器则可以有效解决这些问题。相对升压变换器70%到72%的充电效率,升降压变换器可以做到92%到93%,同时还不会产生过热问题。TPS63810的输出电压可以通过I2C调整,从而动态设置最适合耳塞线性充电器的电压。TI还为TWS耳机充电仓专门开发了一款三合一的I2C控制开关充电芯片,BQ25618/BQ25619,以低阻抗电源路径对开关模式的运行效率进行了优化,进一步缩短了电池充电的时间。
更先进的蓝牙协议
随着蓝牙5.2的推出,TWS也迎来的新的技术革新,不仅加入了全新的LE音频,还借助同步信道实现了更低的延迟。为此泰凌微电子推出了面向下一代TWS产品的多协议芯片TLSR9518,TLSR9系列也是泰凌微电子的全RISC-V架构芯片。
TLSR9系列的开发板 / 泰凌微电子
该芯片基于RISC-V架构,旨在最大程度上提高设备的性能。MCU为32位5级流水线结构,CoreMark达到3.58MHz。泰凌微电子还在芯片中加入了始终在线的AI引擎,支持多传感器融合和语音唤醒等功能。最重要的自然是蓝牙5.2协议的支持,除了LE音频和同步信道,该芯片还支持室内定位(AoA/AoD)和蓝牙Mesh。当然了,这款多协议的芯片同样适用于可穿戴等IoT设备,因此也支持ZigBee 3.0、OpenThread和泰凌微自己的2.4GHz专有协议。
更低的延时
随着TWS市场的壮大,这类产品的影响也开始波及到游戏市场。据高通的调查结果显示,TWS用户的日常使用中,17%用于主机游戏,16用于电脑游戏,16%用于手机游戏。而在重度游戏用户的眼中,TWS最难解决的问题就是延时。日常影音播放的场景下,几百毫秒的差异也很难使人察觉。但在游戏这种需要耳目集中的场景下,延时会被无限放大。
高通自己推出了相对应的编解码方式aptX低延迟,在保证16位音质的情况下最低可做到40毫秒的延迟。但TWS作为新兴的蓝牙耳机形式,目前对各种编解码方式的支持依然有待普及,然而人们依然追求在无拘束的TWS下无缝游玩。
PAU1625 / 原睿科技
PixArt(原相科技)的子公司Audiowise(原睿科技)为这一痛点特别开发了PAU1600系列芯片。该系列都是蓝牙5.0的无线音频SoC,但原睿通过独特的绿波(GreenRadio)专利技术实现了双耳直连的功能。虽然仅支持SBC/mSBC和AAC的编解码方式,但该系列芯片可以为TWS产品实现极低的延迟。PAU1625芯片可以在游戏模式下做到60毫秒的延时,已经基本无法感知到了。从蓝牙联盟的认证库中查询可以发现,原睿科技未来将推出全新的PAU1800系列,该系列采用蓝牙5.1系列以及新一代的绿波技术(GreenRadio 2.0),也许会将TWS产品的延时推向一个更低的数值。
小结
其实人们对TWS产品的追求也不全然是性能参数上的,用户体验以及舒适度同样是引发客户购买的主导因素。而安全和隐私虽然也是产品设计中重要的一环,但很少有用户会因为这些而放弃购置TWS产品。
语音助手这一功能虽然出于便利性考量,但设计时必须节约硬件资源占用,TWS也很难做到内置集成。音质则依旧是由算法和芯片性能决定的,比如杜比和DTS等环绕音效,这在追求小巧的TWS上同样很难在短期内实现突破。不管如何,从长远来看,音质、续航与降噪依然将作为TWS爆发式增长的三大动力,而TWS芯片仍是首要的攻坚对象。
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