目前TWS耳机市场销量飞速增长,已然成为了年轻人必备的数码产品之一。而这一切的开端,就是苹果在2016年发布的iPhone7系列手机上正式取消3.5mm音频接口,随之推出新的产品线:苹果AirPods真无线耳机。而AirPods一推出就迅速引领了市场,安卓系和音频厂商相继跟进,并不断有新的品牌强势加入。经过五年的发展,TWS真无线耳机成为了目前消费电子增速最快的产品。
目录
一、外观形态
二、性能参数科普
三、特色功能
四、选购建议
先从最简单的耳机形态说起,耳机的基本形态可分为“柱状”"豆式""挂耳式",柱状耳机又可以细分为拥有耳塞的入耳式和没有耳塞的半入耳式两种入耳方式。
虽然各家品牌在外观设计上都有着自身的设计风格,但众多TWS耳机新品形态逐渐趋向于柱状入耳式设计,从产品本身上来说这种结构更便于信号稳定、声音传输,同时大量消费者正面的反馈也表明了对入耳式结构的认可。因此,柱状入耳式设计在近几年可能依旧还是主流的TWS耳机形态。
1、蓝牙版本区别
蓝牙音频技术是TWS真无线耳机中最主要的技术之一。经过这么多年的发展,蓝牙已经从最初的1.0版本演变到了目前最新的5.2版本。比较常见的是4.0、4.2、5.0、5.1、5.2这几个版本,都2021年了,现在基本上碰不到4.0、4.2版本的耳机了,所以我就着重讲一下5.0、5.1、5.2这三个版本的区别
5.0vs4.2
传输速度及容量:蓝牙5.0是目前最常见的版本,相比4.2来说,蓝牙5.0可以带来2倍的数据传输速度(2Mbps),数据传输容量提高了800%
传输距离:与蓝牙4.2相比,蓝牙5.0的传输距离提高到4倍,即理论有效工作距离为300米,还提供了低功耗模式
字节量:与蓝牙4.2相比,蓝牙5.0可以广播255字节的数据包,不再是31字节,从而减少了2.4GHz频段干扰造成的传输效率损失。
定位能力:与蓝牙4.2相比,蓝牙5.0还增强了室内外的定位能力,即在不建立真正连接的情况下,可以将大量信息传输到其他兼容设备上。
5.1vs5.0
蓝牙5.1版本在5.0的基础上,大幅提高了定位精度,能够达到厘米级别的定位。据介绍蓝牙5.1的位置查找精度提升到厘米级别后,相比WiFi辅助定位有更优秀的表现,在室内导航、快速查找手环/遥控器等场景能发挥重要作用。
蓝牙5.2(三大新特性)
2020年蓝牙技术联盟(BluetoothSIG)在基于蓝牙5.2标准上,推出了新一代蓝牙音频技术标准——LEAudio。新一代蓝牙音频技术打破了经典蓝牙音频的市场垄断地位,开创了蓝牙无线音频新市场。LEAudio不仅在音频质量上面做出了提升,更是加入了低功耗特性,使得蓝牙音频能够在更多场景中应用。
此次新一代蓝牙5.2的新特性主要体现在3个方面:
1.增强型ATT协议(EnhancedAttributeProtocol)
2.LE功耗控制(LEPowerControl)
3.LE同步信道(LEIsochronousChannels)
总体来说,新一代蓝牙音频技术标准LEAudio能为用户带来更好的音频体验,包括更高品质的声音、更低的功耗,提供更丰富的助听和基于位置的音频服务。
2、编码格式
常见的蓝牙编码格式有SBC、AAC、AptX、LDAC、LHDC这5种。接下来我们来详细讲讲这5种编码格式的区别:
SBC:SBC是蓝牙音频传输协议强制规定的编码格式。所有的蓝牙音频芯片也会支持这个协议。SBC编码在传输时是:328Kbps,44.1KHz。这个码率其实和高品质的MP3差不多。但因为蓝牙传输中间设备是需要转码,以MP3文件为例,转码过程为MP3->PCM->SBC->PCM,每次转码都会损失细节,导致SBC的听感会比原始的MP3要差。
AAC:AAC全称AdvancedAudioCoding,高级音频编码,是杜比实验室为音乐社区提供的技术,是一种高压缩比的编码算法。在128Kbps比特率以下,AAC编码的效果是最好的,杜比实验室认为:AAC格式在96Kbps比特率上的表现超过了128Kbps的MP3格式;同样是128Kbps,AAC格式的音质明显好于MP3。
AAC在蓝牙中常用的比特率是256Kbps。但即使使用AAC音频源,蓝牙也不能直接传输其原数据流,而是先将AAC解码成PCM,然后再编码成蓝牙支持的AAC编码再传输。应用上,AAC编码最大的支持者是苹果,iPhone、iPad和AirPods等设备都支持AAC,iTunes软件里的音乐很多也是以AAC编码格式存储的。
AptX:ptX原名apt-X,在2010年被CSR收购,改名为aptX,而CSR于2015年被高通收购
APTX有四个版本,aptx即基础版;LowLatency即低延迟版;HD即高清版;Adaptive即自动兼容版。从表格中可以清晰的对比出,aptX其实传输码率也不高,可能和前面两者差不多,但是得益于高效的编码,使得声音保留的细节更多,实际听感好于前面两者,aptX的宣传也是称其可以达到CD级别的听感。
这是目前最主流的音频解码格式,在高通的推广下,APTX在安卓手机里应用非常广泛!
LDAC:接下来轮到大法出场了,LDAC是索尼开发的一种音频编码,实现了以最高990Kbps的比特率通过蓝牙传输24bit/96kHz的高分辨率音频(Hi-ResAudio)
LDAC与SBC对比
通过官方对比图也可以看到,Hi-Res音频经过LDAC的传输,还可以较好的还原高音质,而如果通过SBC传输,结果自然是惨不忍睹。
对于4.5Mbps的Hi-Res音频,要通过最高990Kbps的带宽传输,压缩率需要达到1:4.5,而目前最好的无损压缩率也只有1:2。即使最后在耳机端还原成了96KHz/24bit,4.5Mbps的音频,参数上与发送端一致,但是内容明显不如原来的好了。所以说,LDAC其实也是一种有损编码,它可以传输CD级音质,但是并不能无损传输Hi-Res音频,只能说无限接近。2017年,索尼正式将LDAC技术开发给了Android8.0系统,只此以后,安卓用户也可以用上这个原本只属于索粉的黑科技。
Hi-ResAudio全称为High-ResolutionAudio,翻译为高解析度音频。Hi-ResAudio是由索尼提出并定义、由JAS(日本音频协会)和CEA(消费电子协会)制定的高品质音频产品设计标准。Hi-Res音频的目的是表现音乐品质极致和原音重现,获得真实感受原唱者或演奏者在现场演出的临场氛围。高解析音乐是指声音信息量超越CD音质的音乐格式,即采样率大于44.1kHz以及比特深度大于16bit
JAS(日本音频协会)根据JEITA的定义,提出"Hi-ResAudio"认证标准,要求麦克风,放大电路与喇叭的频响大于40KHz,数字过程都需要96KHz/24bit及以上的规格,是针对产品的一系列规定。对于无线产品,还要附加满足其他条件,比如必须使用JAS认定的音频编码,目前只有LDAC和LHDC两种。
LHDC:LHDC全称Low-LatencyHi-DefinitionAudioCodec,是一种高音质蓝牙编解码方案,由台湾厂商Savitech盛微先进科技开发。
LHDC根据信号情况支持400/560/900kbps的比特率。能够传输24bit/96kHz的串流音频。与LDAC会先把原始音频进行升/降频到24bit/96kHz不同,LHDC可依照原始取样率输出,减少SRC过程的延迟。据官方称,高码率的HWA的音质能达到CD级别,与LDAC不相上下。
目前LHDC编码主要支持平台是小米和华为的手机
HWA联盟与HWA认证标准
HWA的全称是Hi-ResWirelessAudio,中文是高清无线音频。它是一项基于LHDC音频编码技术的认证标准。其性质与日本音响协会(JAS)所主导的Hi-ResAudioWireless标准是相同的
HWA联盟是由华为与中国音响协会主导,华为是手机端的技术推广者以及联盟核心成员,但并非技术主导。技术主导是台湾厂商Savitech盛微先进科技。简而言之,LHDC是由华为主导的一种高音质蓝牙编解码方案,和索尼主导的LDAC不相上下。
总结:从音质上来说:LDAC≈LHDC>aptX>AAC>SBC
3、主控芯片
主控芯片对TWS真无线蓝牙耳机的重要性不言而喻,功能全面、高集成度的蓝牙音频SoC为TWS耳机实现众多功能提供了强有力的保障。TWS耳机由于便携性需求,对于主控芯片的尺寸、集成度有着较高的要求。并且随着如降噪、功能性传感器等众多新配置的加入,对于腔体内的空间利用、芯片的高集成度的都提出了更高的要求。
支持主动降噪的TWS真无线耳机,核心因素便是ANC降噪芯片以及降噪算法了。但目前的TWS耳机中,大部分产品依旧是在蓝牙主控SOC之外采用专门的ANC降噪芯片,用于实现更好地降噪功能。
但随着TWS耳机的发展,现在也有不少耳机采用集成ANC降噪技术的蓝牙音频SOC,如:OppoEncoW51、OppoEncoX、漫步者TWSNB2等等;集成ANC降噪技术的蓝牙音频SOC有:高通QCC5124、恒玄BES2500Y、中科蓝讯BT889X等等
下面就一起来看看以下蓝牙音频主控芯片解决方案应用在哪些产品上:
1、苹果
苹果应用在耳机上的芯片只有2种型号:W1、H1、H1(Sip),W1所支持的蓝牙版本是4.2,也是比较过时的蓝牙版本了,但是功耗极低,续航出色,对应的耳机是:AirPods;而H1对应的耳机就是:AirPods二代了。而AirPodsPro搭载的就是基于H1芯片的SysteminPackage(SiP)封装模块
SiP封装可以大幅缩减电路载板面积,但工艺也比较复杂,对于芯片的布局、堆叠、散热等有较高要求。不过随着TWS耳机为代表的小型化智能设备的需求不断增长,对多功能整合、低功耗的主控芯片需求增加,SiP技术将能提供较为理想的解决方案。
2、Airoha络达
络达科技成立于2001年,是业界领先的IC设计厂商,尤其是蓝牙低功耗单芯片与蓝牙无线音频系统解决方案。络达在2017年成为联发科技集团公司的一员。络达是首批进入TWS耳机市场的开拓者这一,旗下的AB1526、AB1526P、AB1532、AB1536系列芯片被行业广泛采用
络达的芯片应用非常广,国产品牌和国外品牌皆有采用过络达的芯片方案:像漫步者,万魔、Realme、索尼等等。如:索尼WF-1000XM3、万魔ComfoBuds、RealmeAirNeo等
3、Broadcom博通
博通是全球领先的有线和无线通信半导体公司,旗下蓝牙芯片代表型号主要是BCM43015,其代表的TWS耳机是三星GalaxyBuds+
4、恒玄
恒玄近几年越来越活跃了,尤其是BES2300这颗芯片,已经被华为,OPPO,小米等公司使用并作为旗舰产品,可以说成熟度还是很高的。虽然现在恒玄科技发展的非常块,但是在面对比自己更具优势的高通及联发科等国际大厂时,想要保持已有优势和已有市场份额,还是一个不小的压力
应用恒玄芯片的比较有代表性的耳机有:华为FreeBuds、荣耀FlyPods3、OppoEncoW51、漫步者TWSNB2
5、高通
高通大家一定非常熟悉了,耳熟能详的就是手机Soc:骁龙。旗舰级的牙Soc就是QCC5126,高通QCC5126芯片支持蓝牙5.0,内置CPU,音频DSP,集成度高,采用低功耗设计;支持最新的高通TWS+技术,支持语音激活功能。高通QCC5126采用了新的aptXAdaptive技术;高通依据自己现有的定位,以及在未来无线音频消费市场无线取代有线的布局,aptXAdaptive应运而生。
但除了QCC5126之外,还有一个支持蓝牙5.2的芯片:QCC514X
6、华为
华为的蓝牙芯片目前就是麒麟A1这一个型号,但麒麟A1是全球首款蓝牙5.1和低功效蓝牙5.1无线芯片,拥有出色的抗干扰能力与高性能的双通道蓝牙连接,同比延迟降低30%。A1基于专利蓝牙UHD传输协议,速率可以达到6.5Gbps。
应用耳机:华为FreeBuds3、华为FreeBudsPro
7、联发科
联发科MT2811平台方案搭载MCSyncTWS双发蓝牙传输机制,支持主从互换的无缝连线体验,并支持蓝牙5.0,Ultralowpower等功能,GoogleBisto语音助理等功能。据悉,MT2811就是络达AB155x平台系列中一款高效能芯片。
代表耳机:索尼WF-1000XM3
总结:主控芯片就像TWS耳机的大脑,为耳机实现众多功能提供强有力的保障,是决定耳机整体实力的最重要因素之一,最终实力还是需要多维度的融合,比如下面的传感器。
4、传感器
TWS耳机的许多功能都需要相应传感器的加入,用以提供硬件上的支持。目前的TWS耳机中主要的传感器单元包括用于播放音乐的扬声器、主动降噪和通话的MEMS麦克风、用于入耳检测的光学传感器、用于通话降噪的骨声纹传感器、用于实现360度环绕立体声的六轴传感器
扬声器
影响音质效果的便是扬声器单元了。作为耳机产品,扬声器是其最基本的配置,目前TWS耳机中,主要应用的扬声器产品属于动圈单元,动圈单元拥有良好的低频表现,但由于尺寸限制,无法兼顾优良的中高频效果。
动铁单元拥有体积小、功耗低、灵敏度高的特点,一直被广泛应用在助听器类产品上。但随着TWS耳机的快速发展,动铁单元也开始应用一些中高端的产品上,用于提升音质。并且一些产品还采用了双动铁单元,更进一步提升音质效果
相较于动圈单元,动铁单元虽然在中高频的表现上更加优异,能够提供更高的解析力和细节表现,但在低频上又无法达到动圈单元的震撼力。因此圈铁单元便出现了,通过动圈和动铁的组合,分别处理不同音频达到更佳的效果。弊端是,圈铁单元尺寸相对更大,对于产品的结构设计等有更高要求。
MEMS麦克风
在TWS耳机中,此前的麦克风主要用于语音通话功能,而随着ANC、ENC降噪技术在TWS耳机上的发展,为了实现更好地降噪效果,多麦克风协同方案被大量采用,并且对于麦克风的性能需求也在不断提升。MEMS硅麦凭借着体积小,可SMT、稳定性强等众多优点成为了主流
光学传感器
入耳检测是一项深受用户喜爱的创新功能,依靠光学传感器实现摘取耳机自动暂停播放,佩戴回耳机自动恢复播放功能。有效提升了用户使用体验,并且还能够避免未使用时的电量消耗,以达到省电的效果。目前的TWS耳机入门级市场,很多产品还没搭载入耳检测功能,接下来入耳检测将成为TWS耳机的标配功能。
骨声纹传感器
骨振动传感器只采集声带的振动信息,并将其转换成音频信号,没有空气中传播的环境噪音;耳机接收到的两路通话声音信息(一路经过空气传播由麦克风拾音,一路经过骨振动传播),通过降噪算法比对后分析出环境噪声并衰减,以达到比较好的语音通话效果。对比传统的双麦克风方案,对于风噪和环境噪声的抑制也更好。
目前市面上已有苹果、三星、漫步者等品牌的真无线采用了骨振动传感器+多麦克风的通话降噪方案;除此以外这类传感器还可以用于骨声纹识别技术,如华为的FreeBuds3、FreeBudsPro支持骨声纹解锁、骨声纹支付,拓展了TWS耳机的功能,提升了用户体验。
六轴传感器
5、降噪
降噪耳机分为主动降噪耳机和被动降噪耳机两种类型。
主动降噪耳机与被动降噪耳机的最大区别是:主动降噪耳机内部有降噪电路元件,被动降噪耳机仅仅依靠物理隔绝的方式来阻止外部噪音进入耳朵
而主动降噪又分ANC、ENC、CVC、DSP等四种不同的降噪技术
ANC:主动降噪技术activenoisecontrol(ANC)
工作原理是麦克风收集外部的环境噪音,然后系统变换为一个反相的声波加到喇叭端,最终人耳听到的声音是:环境噪音+反相的环境噪音,两种噪音叠加从而实现感官上的噪音降低,受益人是自己
ENC:环境降噪技术
能有效抑制90%的反向环境噪声,由此降低环境噪声最高可达35dB以上,让游戏玩家可以更加自由的语音沟通。通过双麦克风阵列,精准计算通话者说话的方位,在保护主方向目标语音的同时,去除环境中的各种干扰噪声。
CVC:通话软件降噪技术
主要针对通话过程中产生的回声。通过全双工麦克风消噪软件,提供通话的回声和环境噪音消除功能,是目前蓝牙通话耳机中最先进的降噪技术
DSP:消除外部噪音
主要是针对高、低频噪声。工作原理是麦克风收集外部环境噪音,然后系统复制一个与外界环境噪音相等的反向声波,将噪音抵消,从而达到更好的降噪效果。DSP降噪的原理和ANC降噪相似。但DSP降噪正反向噪音直接在系统内部相互中和抵消
DSP主要受益方是耳机使用者本人,而CVC主要受益方是通话的另一端
总结:没有ANC主动降噪技术的耳机,统统不算是主动降噪耳机,避免踩坑!有些无良商家会打着通话降噪技术在商品标题上写着主动降噪耳机。
6、电源续航
TWS耳机的发展离不开电池技术的进步,在苹果AirPods发布之前,蓝牙耳机未得到广泛普及的主要原因中,续航问题是一个很大的因素。而苹果AirPods在续航方面变道超车,采用耳机搭配充电仓的解决方案迅速的引领了行业的发展
TWS的耳机电池为了适应在发展过程中产生的不同形态,主要分为三个种类,分别是聚合物的软包电池、纽扣电池和针型电池三种
而在耳机的续航强弱及寿命中起到决定性作用的就是电源管理芯片,电源管理芯片主要用于耳机充电放电,以及在充电放电过程中实时对电池过充、过放、过流,过温,短路等保护功能;目前电源管理新品供应商已非常成熟,处于上流水平的主要有一下几个:钰泰、思远半导体、微源半导体、昇生微等
电源管理芯片虽然相对于传统设备来说充放电功率并不大,但对于TWS耳机这种对便携性有极高要求的产品,对其安全性、低功耗、高耐压、高集成度以及高效率等方面均有着相对较高的要求。
快充、无线充
1、特色音频
苹果的空间音频是苹果在WWDC20全球开发者大会推出的一项功能,首款支持此功能的产品就是AirPodsPro,2020发布的AirPodsMax头戴耳机同样支持空间音频功能。包括近期即将发布的AirPods4也将搭载此功能。空间音频主要是通过加入定向音频过滤器,以及对每个耳朵所接收到的频率进行微调,并利用加速传感器和陀螺仪,来追踪头部动作,依据头部与屏幕相对移动的动作数据来分析例如交通工具转弯、飞机倾斜机身等使用场景,不断地重新映射声场位置,从而实现沉浸式的音频体验。
索尼的360临场音效是索尼在CES国际消费电子展上所推出的一项音频技术,通过将演唱会般的现场乐器融入到360度球形空间内,并根据确定的距离和角度信息重现于耳机的音乐中。
三星的360度音效是三星在GalaxyBudsPro推出的一项新的功能,可以让声音有方向和距离感,三星GalaxyBudsPro采用杜比头部追踪技术,当用户在观看视频、电影或电视节目时,智能运动追踪传感器(六轴加速度传感器)会随头部的移动实时精确地定位声音的方向。
总结:空间音效功有效的丰富了TWS耳机的功能,给予用户一种新的音频体验。但同时也需要传感器的支持以及复杂的软件算法,因此目前仅有苹果、索尼、三星等头部品牌支持这一功能。
2、智能交互
目前TWS耳机在交互功能上主要有这3种:语音互动、手势操控、翻译功能;主要通过物理按键、触控按键、压感按键以及触控和压感结合的操控方式
语音互动
智能语音交互是目前TWS耳机最普遍的一种交互功能,但目前TWS耳机语音交互主要通过连接的终端设备的语音助手进行,因此就需要连接的设备支持,以及通过按键进行唤醒之后才能使用。
手势操控
翻译功能
翻译功能是智能语音交互的一项新的应用,目前市面上应用比较好的产品有小度XPods和科大讯飞iFLYBUDS,两款产品均通过相应的APP实现在通话过程中对语音进行翻译的功能,并且在手机界面会实时记录英语和翻译的内容,这项功能主要针对于特定场景,所以在大部分用于休闲的TWS耳机中不会普及
3、特殊功能
除了上面说的3种智能交互功能之外,TWS耳机还有2项比较常见的特殊功能:防水、骨传导。这两项功能也是比较小众化的,主要针对特定场景,所以在挑选耳机的时候一般不作为第一考虑要素
防水:一般来说只有强运动人群才会比较在乎耳机是否具备防水性能,如游泳人群就需要耳机具备强悍的防水性能
防护等级是这样标识的:IPXX
IP=InternationalProtection
IPxx的第一位数字:是固体防护,即"防尘"系数。(数字越大防护越强,最高为6)
IPxx的第二位数字:是液体防护,即"防水"系数。(数字越大防护越强,最高为8)
所以IP68=该耳机防尘系数6,防水系数8(一般来说防水系数达到4就能用了)
骨传导:骨传导耳机,顾名思义就是利用骨传导技术制造的耳机。传播原理是通过头骨振动直接将声音传至内耳和耳蜗神经,这种传播方式不用经过外耳道和耳膜。
举个最简单的栗子:吃薯片的时候,你听到的卡擦卡擦声,就是骨传导传递的
骨传导耳机的最大特点是不入耳。
优点:
卫生,对耳膜有保护
能听到外音,更安全
佩戴更舒适
缺点:
音质:同价位的情况下,音质比不过传统耳机
漏音:因为不入耳所以漏音,这也是它最大的缺点,但是也不用太担心,不至于离谱到在教室听歌全班同学都能听到。而且现在的漏音跟以前相比已经有了很大的改善
总结:防水、骨传导这2项常见的特定功能比较适合运动人群,除了这2项功能之外,还有心率监测、自带播放器等特殊功能,不过比较少见
1、避坑注意事项
说了这么多,我想大家对TWS耳机应该有了全方位的了解,接下来说说该如何避坑。根据我的经验,总结出以下几点:
(1).商品标题注明降噪耳机的一定要仔细看是不是ANC主动降噪,有些商家会把通话降噪也算成降噪耳机,这其实是不对的!
(2).蓝牙版本低于5.0的不要买,蓝牙版本是由芯片确定的,这是一项高度集成的技术,水分较少,越高的蓝牙版本,稳定性、功耗、速度等方面一定比上一代要好。
(3).主控芯片我们是无法从商详页了解的,想知道只有两种方法,买前去搜拆机报告、买后自行拆机;正常人肯定是选第一种了。所以对耳机的音质、功能、降噪等多方面有高度要求的,选择一线大牌厂商例如:苹果、华为、三星、索尼等,这是比较稳健的!
(4).解码格式:AptX在安卓手机应用最广泛,AAC编码最大的支持者是苹果,买到SBC的可以退货了
2、需求分析及选购指南
(1).价位分析:追求性价比的重点考虑国产品牌4-5百价格区间的耳机;追求品牌质量的考虑1000左右的耳机,主要考虑三星、索尼、苹果等国际大品牌;华为不是很建议(不是喷,是做工质量真的不怎么样,而且局限性比较高)再往上就是1500-2000价格区间了,这个价格区间会加入一些特殊功能,特殊材质以及融入比较高的品牌价值,所以看个人的经济实力和喜好去挑选就行了。
如果你要的是能在嘈杂环境中享受安静的状态,那你得首先考虑耳机的降噪功能,目前主流级的降噪水平位于35db,优秀一点的可以达到42db,低于32db就是降噪效果比较差的耳机了,原因是前文说的芯片不够给力