上海潤欣科技股份有限公司創研社

導語

2018年，對中國耳機行業來說無疑是一個井噴之年，尤其是以Airpods為代表的TWS真無線耳機品類，在智能化的前提下兼備了便攜性、長時間續航以及多用途的特點。開始受到越來越多的消費者的關注。潤欣科技也借這個機會，和大家一同探討TWS Plus技術，以及分享由潤欣科技研發的超低功耗音控無線耳機設計方案。該方案包括：高通CSR的高音質藍牙耳機芯片，全球領先的spot超低功耗MCU，高精度亞馬遜語音接入算法等。

我們從定義上來看，TWS的英文縮寫是——TrueWirelessStereo，即“真·無線立體聲”的意思。TWS藍牙耳機不需要線材的連接，就是簡單的兩個耳機主體。不會出現耳機線纏繞的問題。使得它們的電池和控制電路也必須內置在耳機腔體里，而腔體體積的增大，帶來更多豐富的功能。在許多TWS耳機內部，都集成了語音助手、手勢控制、主動降噪等。由于TWS耳機左右單元無物理連接，耳機的體積都較小，因此一般情況下藍牙耳機都不是通過USB接口充電。通常情況下都會配備一個兼具充電以及收納為一體的充電盒，充電盒里集成了移動電源功能。沒電的時候只要把耳機放入盒內，自動斷開連接，開始充電，十分方便愜意。

從市場角度來看，2017 年的 12 個月中，TWS 耳機行業保持了大于60% 的增長率。從行業源頭芯片供應商的數據分析得知，2018 年全球 TWS 耳機出貨量將達到 6500 萬臺，2019 年則預計 是 1 億臺，2020 年則預計將有 1.5 億臺。這其中60% 為具有品牌附加值的高端耳機。與此同時，TWS 耳機也將不斷蠶食傳統的有線耳機市場，整個行業仍有千億美元的成長空間。

TWS耳機能夠實現快速的增長的因素

1、蘋果在Iphone7后取消3.5mm耳機口后，Android手機廠商相繼在手機上取消耳機口，手機上移除耳機口趨勢已成，無線耳機便攜度以及智能化優勢大，成為消費者的重要選擇。

2、藍牙5.0，NFC等無線技術升級，高保真、低功耗無線耳機得以實現。藍牙5.0的傳輸速度上限為24Mbps，傳輸級別更是達到無了損級別。同時藍牙芯片廠商進一步降低了芯片功耗，CSR目前最新的QCC30XX系列進一步降低功耗到60%，使得無線耳機的待機以及使用時間進一步延長。

3、谷歌在Android8.0系統系統上還極大程度上強化了藍牙音頻的表現，其中編碼/傳輸格式增加aptX/aptX HD、LDAC。解決了傳統藍牙耳機聽音樂音質不高的短板。

4、以Airpods、Gear Icon為代表的蘋果、三星以及眾多的初創公司等標示性產品引領無線立體聲耳機消費趨勢。

5、智能手機擁有率高，消費者通過手機欣賞視頻以及音樂的需求提示，無線耳機迎合了在公共場合降噪，防干擾和維護隱私的消費需求。無線耳機用途增加，無線耳機目前越來越將成為用戶和人工智能交互的重要界面。

真無線耳機還存在以下缺點

1、TWS耳機目前價格都偏貴，蘋果AirPods價格1000+、索尼降噪豆也不菲，TWS耳機價格貴也和小體積、高集成度帶來的成本上升有關。當然，隨著市場的變化，TWS耳機成本也將不斷的下探，比如目前OPPO退出的O-Free就定價699，小米也推出了399的AIR。

2、續航能力一般，由于TWS耳機一般都體積很小，放置的電池一般只有幾十毫安。所以續航時間一般只有4~8個小時不等。

3、信號的穩定性以及實際的降噪效果，語音識別率上不如傳統藍牙耳機或者有線耳機

但是整個行業都在上下齊心搞技術突破，隨著行業的發展和技術的升級，這些顯著的缺點也將逐漸減小，指導沒有或者成為小概率事件。

潤欣科技研發的聲控TWS Plus耳機

硬件框架如圖1，主要由低功耗MCU+高音質藍牙芯片+Sensor傳感器構成，低功耗MCU負責聲音檢測以及關鍵詞檢測等功能，藍牙芯片負責高品質音頻播放以及藍牙通話功能，傳感器則檢測耳機的狀態，如耳機在充電盒中或者佩戴在人耳上等。

聲控TWS Plus耳機具有以下核心特點

1、解放雙手，超長待機：

內嵌Ambiq Micro超低功耗ARM4F MCU，工作電流小于10 μA/MHz。集成高精度中英文KWD關鍵詞檢測算法，閑態平均0.6mW，忙時平均3.06mW。高通新一代藍牙芯片方案，支持TWS和TWSplus，支持aptX技術可提供CD級音質。配合DSP算法，可以支持CVC、ANC等降噪技術，在通話時具有更清晰的效果。低功耗藍牙模式，在SBC編碼情況下最低4.3mA，支持更長的音頻工作時間。與高通手機平臺有很好的適配性，在aptx-ll模式下時延低至50～80ms。出色的聲學結構和雙PCB設計，提供高質量的音樂體驗和小巧的外觀。

2、低功耗精準聲控，永遠在線：

支持4～8條多國語言命令詞本地堅持。10dB SNR環境下高達98%的檢測。0dB SNR環境下高達80%的檢測率。

3、高音質藍牙芯片：

采用高通最新的QCC302X藍牙芯片，支持單聲道aptX Audio，具有高射頻性能 ，支持Broadcast Audio，支持TWS/TWS+。芯片集成了24?bit的I2S接口，ADC最高支持到96kHz，DAC最高支持到192kHz。同時芯片內置充電功能，最大充電電流200mA。