bes2300 解码TWS耳机主动降噪技术

栏目:军事 2021-11-28 03:05:06
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电子发烧友反映,TWS的英文全称是True Wireless Stereo,翻译过来就是真无线立体声,所以TWS耳机也是真无线立体声耳机,而立体声是TWS耳机和以往蓝牙耳机最大的区别。苹果在2016年推出第一款Airpods后,迅速成为最受欢迎的苹果产品之一。

在AirPods的带动下,越来越多的人开始关注TWS耳机,其知名度也越来越高。此外,在TWS耳机行业逐渐征服双耳连接、续航和降噪后,TWS耳机迎来了加速发展期。

目前,TWS耳机已经基本解决了连接稳定性和功耗问题。如何在噪声过高或信号不好的情况下保证通话质量,成为提升用户体验的关键因素。尤其是AirPods Pro引入SiP封装后,内部元器件的集成度进一步提升,在saved 空中加入了更多的传感器和芯片,TWS耳机的主动降噪功能更受业界关注。

TWS耳机如何实现主动降噪?

目前TWS耳机市场主要有三种主动降噪技术:ANC;ENC还有AI通话降噪技术。

其中,ANC降噪的工作原理是通过麦克风采集外界环境噪声。根据收集到的噪声,系统转换一个反向声波并将其应用于扬声器。最后人耳听到的声音是环境噪声+倒环境噪声,两者叠加降低感官噪声。可分为前馈主动降噪、反馈主动降噪和混合主动降噪。但是反馈主动降噪容易引起啸叫。

ENC通过双麦克风阵列精确计算说话人的说话位置,可以保护主方向的目标语音,去除环境中的各种干扰噪声。ENC技术可以有效抑制90%的反向环境噪声,从而将环境噪声降低高达35dB以上。

据说AirPods Pro不仅采用ANC技术,还采用了ENC技术。另一个使用ENC技术的产品是谷歌的像素芽。他们都采用了ST方案。

但是这种方案有一个缺点,就是需要大量的算法开发工作,这也会增加整个系统的功耗。

AI通话降噪技术是大象声学部于2018年提出的单麦克风通话降噪方案。它将计算听觉场景分析理论与深度学习技术相结合,能够实时分离人声和背景噪声,从环境噪声中提取清晰的人声。

OPPO旗下TWS耳机产品OPPO Enconfree采用的SVE AI双麦克风降噪技术,将两种技术相结合,将深度神经网络与双麦克风波束形成技术相结合,达到可观的降噪效果。

市面上支持主动降噪的主要芯片有哪些?

随着性能和用户体验的提升,越来越多的用户开始认可TWS耳机,因此其出货量也随之加速并呈现爆发式增长。据Counterpoint统计,2016年全球TWS耳机出货量为918万部,主要由第一代AirPods贡献;随着苹果进入该市场后AirPods新产品等公司的迭代,TWS耳机出货量不断扩大,2017-2019年出货量分别为2000万、4600万和1.29亿部,分别对应YOY的118%、130%和179%。连续三年实现了两倍以上的强劲增长。

TWS耳机的流行离不开其背后主要芯片公司的努力。正是因为他们不断推出各种蓝牙无线耳机方案,TWS耳机的场景才如今大行其道。比如中高端市场的芯片供应商有高通、恒轩;白卡市场瑞琪、罗达、中科蓝讯、远翔、李杰;当然,也有一些拥有自研芯片的大牌厂商,比如苹果、华为。

目前来自苹果、华为、联发科、罗达、恒轩、高通、瑞宇的最新TWS芯片都支持主动降噪。苹果和华为的芯片都是自用的,我们来看看其他厂商能提供哪些支持主动降噪技术的SoC芯片,供TWS耳机厂商选择。

高通

除了在手机SoC方面的实力,高通在无线连接方面的实力也不容小觑。其2018年推出的QCC5100系列芯片被众多高端TWS耳机厂商选用。根据其新闻稿,该系列芯片的SoC架构支持低功耗性能,包括蓝牙5.0双模射频、低功耗音频和应用子系统。支持高通TrueWireless立体声,高通aptX高清音频,集成混合主动降噪,语音UI控制,通过云服务支持语音助手。

今年3月,高通发布了两款专为无线耳机设计的新型蓝牙芯片,分别是QCC514x和QCC304x SoC。其中,QCC514x面向高端市场,QCC304x面向低端市场,均支持主动降噪和语音助手功能。

这两个芯片都使用了高通的TrueWireless Mirroring技术,该技术使一侧耳机能够通过蓝牙连接到手机,同时保持与另一侧耳机的连接。

这两款芯片采用了高通的混合ANC技术,集成了主动降噪功能。使用这些芯片的相对便宜的无线耳机产品也可以具备主动降噪功能。

QCC514x和QCC304x的主要区别在于语音助手的集成。QCC514x支持唤醒词唤醒语音助手,而QCC304x只提供按键唤醒。

恒轩

BES2300是恒轩推出的全集成自适应主动降噪方案。支持蓝牙5.0、LBRT低频转发技术、双模蓝牙5.0。同时,它还支持第三代FWS无线立体声技术、双麦克风等。

SoC采用28nm工艺和BGA封装。支持降噪技术,尤其是高性能自适应主动降噪技术,可以让高端主动降噪耳机使用全集成芯片,实现高音质和主动降噪。BES2300的主耳机和副耳机之间采用LBRT低频转发。

此外,BES2300还支持心率传感器、加速度传感器、eMMC闪存等外置传感器设备,可以实现外接存储设备播放音乐的目的。BES恒轩BES2300可以向耳机和家庭音响输出声音,也可以通过外置麦克风录制声音。

联发科/罗达

罗达科技成立于2001年,是一家集成电路设计企业,2017年成为联发科集团成员。产品主要包括手机功放、射频开关、低噪声功放、数字电视及机顶盒卫星调谐器、WiFi射频收发器、蓝牙低功耗单芯片、蓝牙无线音频系统解决方案、WiFi物联网单芯片、卫星定位芯片,以及智能设备和可穿戴系统解决方案。

AB1552x是一款高集成度、低功耗的蓝牙音频SoC芯片,采用罗达独有的MCSync TWS连接方式,具有自由切换、低延迟的特点。同时支持混合ANC功能。

据其官网显示,AB1552x的平均功耗性能可达~6mA,音频解码器支持24bit 192KHz高清采样率解码,支持环境音检测、双麦克风语音通话降噪、主动降噪。

联发科的MT2811是为索尼WF-1000XM3定制的芯片,是lota AB155x平台系列的高性能芯片。芯片搭载MCSync TWS双传输蓝牙传输机制,支持主从互换、蓝牙5.0、超低功耗等功能的无缝连接体验。

瑞宇

瑞宇最新的蓝牙主控芯片RTL8773C是一款高度集成的蓝牙音频芯片,具有高性能、低功耗的优势,支持ANC和环境降噪。

RTL8773C优化了主动降噪算法,既能集成瑞宇自己的降噪算法,又支持第三方降噪算法。同时可以直接对接云平台进行关键词识别,支持AI语音助手,能够7×24小时时刻在线、时刻清醒、时刻聆听。

据睿宇的人说,睿宇的芯片在低延迟方面也表现不错。RTL8763BFP后,可以实现100ms以下的延迟。相比华为Freebuds 3和vivo TWS耳机,睿宇支持的TWS耳机延迟最低。

中科蓝讯

今年4月底,中科蓝讯推出首款支持主动降噪的TWS耳机芯片BT8892A。据其官网数据显示,该芯片采用其自主研发的RISC-V处理器,支持DSP指令集。目前被测芯片功耗为5mA,关机功耗为2uA。

BT8892A的数字主动降噪支持前馈FF、反馈FB和混合降噪三种模式。并且可以提供30dB的降噪深度。此外,BT8892A芯片内置三个MIC信号放大器和高性能Delta-适马ADC,可以提供更灵活的降噪结构选择。

延迟方面,由于新增了蓝牙5.1协议栈和新的蓝牙通信算法,延迟可以控制在60 ms到100 ms之间。

在编解码方面,芯片标配AAC音频解码格式,通话解码格式为16K采样率的mSBC,可以高度还原人声。

此外,它还内置了完善的电源管理系统,包括锂电池充电、电池保护、BUCK降压电路、软开关机电路、复位唤醒电路系统。

主动降噪芯片

除了这些集成了主动降噪功能的主控芯片外,还有一些降噪芯片可供TWS耳机解决方案厂选择,比如ams的AS3460、ADI的ADAU1787、Dialog的DA7402等等。

AS3460是ams为半入耳式TWS耳机推出的主动降噪芯片。除了主要用于降噪算法运行的增强听觉引擎外,该芯片还集成了用于信号控制的Arm Cortex-M4F MCU。其中,AHE自主研发的DSP是ams的核心竞争力之一。

据ams介绍,目前该芯片可以实现高达40db的降噪;可以流畅切换不同场景的降噪系统,保证最佳体验;此外,还可以提供低延迟、低功耗、听感非常自然的助听器模式;芯片本身的小尺寸和低功耗也有助于最大化电池容量设计,延长待机时间。

ADAU17XX是ADI公司的一款特殊降噪解决方案。在CES2020上,ADI公司展示了可编程主动降噪芯片ADAU1787和ADAU1788的主动降噪功能,这两款芯片具有较低的输入输出延迟和运行功耗。

据他的官网介绍,该SoC方案集成了两个数字信号处理器,一个是可编程的FastDSP音频处理器,另一个是28位的SigmaDSP音频处理器内核,可以通过SigmaStudio进行可视化编程,性能最高可达50MIPS。此外,它还配备了24位低延迟模数转换器和数模转换器,4个数字麦克风输入,1个模拟差分音频输出等。

2019年6月,Dialog半导体推出了具有主动降噪功能的高集成度音频编解码芯片DA740X。包括带主动降噪的立体声高性能编解码器DA7402、带主动降噪的单声道高性能编解码器DA7401和不带主动降噪的立体声编解码器DA7400。

其中,DA7402支持最高35 dB抑制的混合、前馈和反馈拓扑,并提供特殊的校准和调谐工具来支持数字主动降噪。DA7402具有高性能的播放和录制路径,提供高动态范围和最低延迟。

作为DA7402的衍生版本,DA7401是一款专为TWS耳机和智能耳戴设备设计的高性能单声道主动降噪编解码器。它提供115分贝的播放动态范围、103分贝的录制动态范围、混合主动降噪和灵活的时钟架构。DA7400专为需要高分辨率和高性能音频的消费类应用而设计,提供类似的功能,但没有主动降噪功能。

结论

在TWS耳机市场,目前可以说很多小厂商都是百花齐放。有人把现在的TWS耳机比作当年国内“山寨机”市场阶段,未来可能和现在的手机市场一样,属于几大品牌。但是在现在的情况下,如何保证自己能够活到未来,品质和良好的用户体验是必不可少的,所以做一些高品质的差异化产品才是TWS耳机厂商的生存之道。