TWS降噪耳机成为大厂必争之地,vivo高端耳机采用ADI主动降噪芯片

发布时间:2023-01-18  

是可穿戴电子设备中数量最多的产品。接下来的几年,高强度ANC(主动降噪)、自适应通透模式等成为的卖点之一。据IT市场研究和咨询公司IDC 2022年12月的报告,2022年耳戴设备第三季度出货量1,753万台,同比下滑12.1%。其中真无线立体声(TWS)耳机出货量1,365万台,同比下降11.8%。IDC认为,整体市场的智能化进程逐渐加快。随着上游方案成熟性进一步提升以及价格竞争日益激烈,TWS耳机在主动降噪(ANC)功能上进一步下探。

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老牌耳机、手机、音响厂商的经验丰富、降噪技术更为成熟。对于耳机新势力,往往采用与在ANC/降噪方面有经验的芯片及方案厂商合作,优势互补,以便迅速在声学赛道上占有一席之地。

例如2022年11月,手机厂商vivo发布了真Hi-Fi无线耳机TWS 3系列,其中高端旗舰机——vivo TWS 3 Pro采用了先进的ANC主动降噪技术,在仅有10克左右的TWS耳机上实现了真Hi-Fi音质,是该公司第一款高端耳机,市场售价999元以内。该款真Hi-Fi无线耳机内置了公司的音频编/解码芯片、高通S5音频芯片、三枚高信噪比麦克风,实现了49dB的深度降噪,这个降噪数值在千元以内产品中是非常出色的。

据公司介绍,vivo TWS 3 Pro采用的ADAU1860芯片是中国产品事业部独立定义并完成设计开发的产品。该芯片整合了多种数模技术,诸如3个ADC(模数转换器)、1个DAC(数模转换器),具有音频DSP(数字信号处理)的低功耗编/解码器(CODEC)等。可整体降低30%功耗,优化语音唤醒设计,更强的DSP算力,提供丰富ANC选项和功能,诸如Hybrid ANC、自适应ANC降噪等。在服务方面,ADI不仅提供芯片,还有参考解决方案,可帮助客户测试、进行算法指导(例如自适应降噪、自适应调音、自适应EQ等),更有批量生产的指导建议,即有从design-in到量产的一揽子支持。

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ANC主动降噪难在哪儿?

ANC主动降噪是耳机降噪的方法之一。原理是利用耳机麦克风收集环境噪音,通过运算之后耳机产生与环境噪音相反的声波,抵消噪音,以达到更好的降噪效果。

ANC耳机的优势在于对低频噪声的控制效果显著,能有效隔离低频噪声,减少噪声对人们健康的影响。通常ANC主动降噪的有效频率在50Hz~2kHz。对于超过2kHz的噪声,降噪耳机可以通过耳机的结构设计和材料选择,结合被动降噪方法。

● 从CODEC芯片角度看,耳机噪声有多种,诸如风噪、底噪等。风噪方面,对于半入耳式耳机,需要实时、动态地补偿耳机泄露的能量,需要有低功耗的方式去检验,因此需要有灵活、低功耗的处理单元和指令集。底噪方面,在打开降噪和通透模式时很明显,因为要放大麦克风的信号,这时噪声也会随之放大,这时要求CODEC芯片本身裸的底噪就很低。

● 从降噪方法上看,不是降噪深度越高越好,还要兼顾降噪和通透之间的关系。拥有降噪功能的耳机,能通过降噪技术,对环境噪音形成一定的削弱、阻隔的作用。降噪深度的高低,在一定程度上说明了耳机降噪效果的好坏。但从产品体验的角度考虑,降噪效果并不是越高越好,过高的降噪深度,会给耳朵带来负担,引发不适。而降噪深度不足,则无法达到理想的降噪效果。

为了寻求最佳的降噪参数,vivo TWS 3 Pro主动降噪的降噪深度49dB。这在同类耳机中属于佼佼者。而且降噪模式也进行了细化,分为四个档位,除自动模式可以根据外界环境自动调节降噪深度外,其余三个模式在降噪能力上呈现递减状态。即便是最强的深度降噪模式下也没有过多的耳压。

通透模式指用户无需摘下耳机,也能得到与摘下耳机同等甚至更好的效果。为此,vivo TWS 3 Pro耳机的通透模式也分为了两个档位,其中通透辅听功能可以通过麦克风去监测到耳朵听不到的声音,在环境声透传时做音量补偿,相当于助听器的效果,据电子产品世界记者体验,在音乐间隔的安静场合,听到了自己的脚步声和吞咽声等。

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49dB的深度降噪是什么概念?

一些中低端耳机的降噪级别为40dB,vivo TWS 3 Pro最大降噪深度做到49dB。

通常,30~40dB是比较安静的正常环境,40dB的声音相当于一只蚊子从耳畔飞过的声音,人与人在室内正常的说话声音大约在40~60dB。因此在深度降噪模式下,据电子产品世界记者对vivo TWS 3 Pro耳机的测试,耳外有点失聪的感觉,路上行人的说话声听不到,但耳内音乐声效果非常好。

据网络报道, vivo TWS 3 Pro降噪频宽范围达到4kHz,综合降噪能力提升至2倍,可有效消除更多噪音,而且还能根据环境状况变化,智能调节安静与舒适程度。


ANC主动降噪最早出现于汽车业

ANC主动降噪主要靠数字芯片DSP及其软件实现,二三十年前就已用于汽车业,用来给高档车降噪。ANC主动降噪系统有两个方面作用,一个是通过车内的那些喇叭来美化发动机的声音,被称为EOE。另一个就是通过喇叭增加一些反向声波,来消除车内的一些噪音,被称为EOR。除此之外,ANC主动降噪系统主要分为前馈控制系统和反馈控制系统。前馈控制系统中有误差传感器、控制装置、扬声器和参考传感器。反馈控制系统包括误差传感、控制装置和扬声器。

当年,ADI等DSP公司就是把ANC用于汽车的先驱者。如今ADI中国产品事业部根据中国市场的需求,独立定义并设计、开发了芯片——ADAU1860,把原有的ANC芯片及其算法软件进行了优化,并整合了其擅长的ADC、DAC等高性能模拟技术,移植到了TWS耳机产品上,助力本土企业的产品升级。


ADAU1860芯片里有什么?

从ADI官网上可以看到,ADAU1860的以下三点排在最前面,电子产品世界记者认为也是难度较高、较为先进的。

可编程的 FastDSP 音频处理器

o高达 768 kHz 的采样率

o双二阶滤波器、限制器、音量控制、混频

Tensilica HiFi 3z DSP 内核

o每周期四 MAC:24 x 24 位乘法器和 64 位累加器

o灵活的电源运行模式:24.576 MHz、49.152 MHz、73.728 MHz 和 98.304 MHz

低延迟 24 位 ADC 和 DAC

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TWS耳机的相关简史

TWS是真正无线立体声的英文缩写。它完全不需要线缆,而是通过蓝牙进行连接传输,同时左、右耳可以单独使用,功能也更加丰富。

● 2014年,德国耳机厂商Bragi推出了全球首款真无线(TWS)耳机——Bragi Dash Headphone,自此成为了TWS耳机的开山鼻祖。

● 2016年蓝牙技术联盟发布了新一代蓝牙技术标准——蓝牙5.0,同年9月,苹果发布了新产品AirPods,特点是不仅实现了TWS功能,还开创性地把耳机的左右单元可直接塞进充电盒中,解决了耳机充电和携带的问题。AirPods就像打开了潘多拉的盒子,其他厂商纷纷效仿,使TWS耳机市场井喷式爆发。2016年也成为TWS耳机的元年。

● 2017年,索尼发布了全球首款主动降噪功能的真无线耳机WF-1000X,这款耳机在热销了4年之后,在2021年才推出第二代,可见其热度之高。

如今,ANC主动降噪成为高端TWS耳机的标配,并有向中低端延伸的趋势。随着ANC主动降噪的普及,本土厂商做出优秀产品几乎是必然,届时更多人可以享受真正的无线Hi-Fi生活了!

文章来源于:电子产品世界    原文链接
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