十問(wèn)ADI資深專家：TWS ANC降噪變革即將來(lái)臨

2019年，蘋果發(fā)布AirPodsPRO，帶來(lái)了ANC主動(dòng)降噪在TWS耳機(jī)中的普及。然而，除了蘋果、華為、三星之外，包括小米、OPPO、VIVO到了2021年才開始推出帶ANC降噪功能的TWS耳機(jī)。

“目前ANC的普及節(jié)奏比我們?cè)镜墓烙?jì)晚了半年到一年，”ADI中國(guó)區(qū)消費(fèi)類產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Sophie對(duì)筆者表示。盡管2017年，恒玄科技推出的單芯片的ANC+藍(lán)牙耳機(jī)芯片將ANC耳機(jī)的價(jià)格拉到了平民價(jià)格，包括聯(lián)發(fā)科技、洛達(dá)、瑞昱、中科藍(lán)汛、杰理等SOC廠商都加入了戰(zhàn)場(chǎng)。但目前市場(chǎng)上主流的降噪耳機(jī)仍采用藍(lán)牙芯片與主動(dòng)降噪芯片分立的方案。

為何ANC降噪在TWS領(lǐng)域的推廣速度這么慢？ANC主動(dòng)降噪的普及不如預(yù)期，這其中有多方面的原因。疫情的影響不可忽視，這讓各大廠商原本的產(chǎn)品上市節(jié)奏被打亂，蘋果的速度也變慢了，加上用戶需求不如以往旺盛，導(dǎo)致2021年蘋果仍未發(fā)布AirPodsPRO第二代產(chǎn)品。這同樣也讓跟隨蘋果的安卓手機(jī)廠商們放緩了節(jié)奏。

ADI中國(guó)區(qū)消費(fèi)類產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Sophie

那么究竟采用何種降噪方案才更適合TWS廠商呢？作為普通消費(fèi)者，又可以從哪些角度來(lái)判斷TWS降噪功能的優(yōu)劣呢？

近日，ADI中國(guó)區(qū)消費(fèi)類產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Sophie接受了與非網(wǎng)記者的獨(dú)家專訪，用最為淺顯的解釋，解答了關(guān)于ANC降噪的專業(yè)問(wèn)題。

?問(wèn)題一：為什么頭部TWS客戶的旗艦產(chǎn)品都是SOC加外掛降噪芯片方案？

答：?jiǎn)涡酒?dāng)然有很多很明顯的好處，對(duì)于內(nèi)部空間緊張的TWS耳機(jī)來(lái)說(shuō)，單芯片方案可提供更多的內(nèi)部空間給聲學(xué)器件和電池，并具有更低的功耗和成本優(yōu)勢(shì)。但是缺點(diǎn)也很明顯。

首先是干擾問(wèn)題，因?yàn)槟M部分和數(shù)字部分都是做到一顆DIE上，藍(lán)牙部分的調(diào)頻和信號(hào)干擾，各方面很容易串到音頻中去。所以SOC集成的方案，很難將音頻噪聲取得很干凈。

其次是同質(zhì)化問(wèn)題，目前各大廠商不管是高中低檔次的產(chǎn)品，均采用同一顆集成降噪的單芯片，很難做出差異化，甚至外殼都是一模一樣的，這很難說(shuō)服消費(fèi)者為高檔產(chǎn)品買單。

最后是對(duì)客戶的軟硬件設(shè)計(jì)能力有較高的要求，但是一般擁有這種能力的客戶大多數(shù)要求獨(dú)立的DSP來(lái)調(diào)節(jié)參數(shù)。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，獨(dú)立外掛的降噪芯片優(yōu)勢(shì)就很明顯了。在做藍(lán)牙的噪聲處理的時(shí)候，你有可能細(xì)節(jié)沒(méi)摳好，會(huì)有小的聲音，或者各種的異響。外掛最大的優(yōu)勢(shì)是對(duì)于噪聲的控制，因?yàn)槭峭鈷斓男酒?，所以直接與SOC的噪聲隔開。另外外掛的芯片內(nèi)包括濾波器、搭建方式都是可調(diào)的，包括運(yùn)算處理單元都是獨(dú)立芯片自帶，可以不分享SOC的處理能力，類似硬件加速和邊緣計(jì)算。當(dāng)然，這些優(yōu)勢(shì)還需要獲得客戶的認(rèn)可。

?問(wèn)題二：什么樣的客戶應(yīng)該選擇獨(dú)立降噪方案？

答：到底選擇哪種方案，取決于你的定位：如果你的目標(biāo)是快速做一款TWS耳機(jī)上市，那么SOC是最好的方案，產(chǎn)品成熟、開發(fā)方便，多多少少也帶點(diǎn)降噪功能。

如果你想要做一些差異化的東西，比如單獨(dú)定制外殼，那么外掛降噪芯片是更好的選擇。而且你之前用什么SOC也不用換，我只需要添加一顆Cordec，所有的算法都在ANC芯片跑，不需要改動(dòng)SOC。

如果你的目標(biāo)更高一點(diǎn)，對(duì)TWS的音質(zhì)、功能有更多的要求。比如想做自適應(yīng)、語(yǔ)音喚醒等功能，或者對(duì)于降噪的舒適性、降噪的寬度有要求。

比如蘋果、華為，以及傳統(tǒng)的AUDIO品牌，如森海塞爾、BOSE這些，他們對(duì)聲學(xué)部分的理解，包括調(diào)音都有自己一脈相承的風(fēng)格。這些東西一般的手機(jī)廠商都是沒(méi)有的，可能只有蘋果有。這些公司的優(yōu)勢(shì)在于在電學(xué)、聲學(xué)設(shè)計(jì)上的經(jīng)驗(yàn)和積累，包括聲音曲線的調(diào)節(jié)，如果要表現(xiàn)出來(lái)就需要有好的Cordec。比如BOSE的產(chǎn)品中，基本都采用高通最高端的SOC，它也要加一顆單獨(dú)的Cordec，因?yàn)樾枰{(diào)制。

?問(wèn)題三：怎么判斷一款TWS降噪耳機(jī)是高端還是低端？

答：最直接的是通過(guò)價(jià)格來(lái)判斷。高端的話，比如華為、小米的旗艦產(chǎn)品都是700~800元，蘋果的1500元以上。我認(rèn)為價(jià)格范圍在700~1500元，這個(gè)價(jià)格是有能力單獨(dú)加一顆獨(dú)立cordec去實(shí)現(xiàn)不一樣的功能和方案的。

低端的產(chǎn)品，價(jià)位可能100~200元，帶一個(gè)所謂的ANC功能，很多時(shí)候就是花100元加一個(gè)語(yǔ)音聽個(gè)響，聊勝于無(wú)。

ADI的想法是，ANC降噪是有門檻的，但ADI想要盡量把它的門檻降低。ADI希望服務(wù)的是兩類客戶，一類是對(duì)于產(chǎn)品的要求會(huì)比較細(xì)，會(huì)為了1~2個(gè)dB，或者1~2個(gè)毫瓦摳得非常細(xì)；另一類客戶可能比較小一點(diǎn)，但是會(huì)對(duì)產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)有一定的想法，有個(gè)性化的定制需求。對(duì)這兩種客戶ADI的技術(shù)優(yōu)勢(shì)都能展現(xiàn)出來(lái)，可以提供技術(shù)賦能。

?問(wèn)題四：比蘋果AirPodsPRO價(jià)位更高的TWS耳機(jī)，是否降噪效果更好？

答：如果單從降噪角度來(lái)看，有可能蘋果會(huì)做得更好一些。

因?yàn)槲覀兊慕翟塍w驗(yàn)和使用環(huán)境是多種多樣的，蘋果考慮了大量的生活環(huán)境。比如你在飛機(jī)、大巴、自行車上，大量的生活環(huán)境。包括它的大數(shù)據(jù)也可以反饋大量生活環(huán)境下的噪聲場(chǎng)景。這種體驗(yàn)下，最好的是可以做到無(wú)縫切換，而不會(huì)出現(xiàn)明顯的不同。蘋果的TWS是支持自適應(yīng)功能的，你可能從開門和關(guān)門對(duì)噪聲的抑制可以做到無(wú)縫的切換。

至于其它的耳機(jī)之所以價(jià)位更高，可能是在某些場(chǎng)景下對(duì)于音質(zhì)的要求比較高，比如聽音樂(lè)的時(shí)候。但是涉及到日常生活中的場(chǎng)景切換，還是蘋果會(huì)做得好一點(diǎn)。

?問(wèn)題五：自適應(yīng)是如何做到無(wú)縫的場(chǎng)景切換呢？

答：要理解這一點(diǎn)，我們先說(shuō)一下耳機(jī)降噪的原理。

目前的耳機(jī)降噪是通過(guò)濾波器，首先收集外部的噪聲，再通過(guò)濾波器反向輸出跟噪聲疊加進(jìn)行抵消。由于濾波器是提前設(shè)置好的，如果你的耳機(jī)沒(méi)有佩戴好，或者耳朵沒(méi)有塞緊，那么這個(gè)噪聲疊加的過(guò)程是無(wú)效的。

所以有些廠商會(huì)給耳機(jī)提供三種不同大小的膠套，目的是為了讓用戶將耳朵塞滿，然后耳機(jī)會(huì)進(jìn)行一個(gè)入耳監(jiān)測(cè)，然后在耳道里發(fā)送聲音檢測(cè)，可以檢測(cè)環(huán)境如何，完成耳道適應(yīng)的過(guò)程。比如蘋果的AirPodsPro就有這個(gè)功能，如果你沒(méi)有戴好，沒(méi)有完成入耳監(jiān)測(cè)。一種情況是直接停止降噪，另一種是耳機(jī)停止播放聲音。因?yàn)榉聪蜉敵鲅a(bǔ)不上去了，聲音已經(jīng)泄露了。

除還有半入耳式的耳機(jī)。這種耳機(jī)因?yàn)闊o(wú)法形成完全塞滿的耳道環(huán)境，所以就需要實(shí)時(shí)的檢測(cè)，針對(duì)聲音泄露的情況，以及耳道的聲學(xué)狀況實(shí)時(shí)演算出一套濾波器的算法。這種實(shí)時(shí)的演算就是自適應(yīng)，當(dāng)然如果濾波器的算法實(shí)時(shí)的演算和加載，對(duì)于功耗和算力也會(huì)有新的要求，這就需要更強(qiáng)的硬件加速器了。

如果做到自適應(yīng)，那么現(xiàn)在的做智能場(chǎng)景切換的功能就沒(méi)什么意義了。我估計(jì)這種完全自適應(yīng)的產(chǎn)品，將會(huì)在后年出現(xiàn)。

?問(wèn)題六：獨(dú)立降噪芯片的成本未來(lái)會(huì)否下降？

答：未來(lái)用戶對(duì)于降噪的功能要求會(huì)越來(lái)越高，包括增加自適應(yīng)這種功能，這就對(duì)于芯片的算力、功耗、工藝制程提出新的要求。所以短期來(lái)看，芯片本身的成本不太可能降低，反而有可能增加。

不過(guò)TWS降噪耳機(jī)的整體系統(tǒng)成本有可能降低。比如目前裝配加工一個(gè)前饋（FeedForward）降噪的TWS耳機(jī)，裝配成本大概是15元人民幣；裝一個(gè)混合降噪（Hybrid）的TWS耳機(jī)（前饋+反饋），裝備成本大概是30元人民幣。裝配成本提升一倍，良率還不高，而且還需要在產(chǎn)線上進(jìn)行校準(zhǔn)。這一塊成本加起來(lái)其實(shí)比芯片還高，如果能將這部分組裝成本降下來(lái)，才有可能真正降低系統(tǒng)成本。

如何將組裝成本降下去？目前有聲學(xué)廠商在嘗試將硅麥和音腔封裝到一起，同時(shí)將降噪芯片也封裝進(jìn)去，再弄一根線連接外部的藍(lán)牙SOC。類似于歌爾、立訊精密、AAC這些聲學(xué)大廠可以將封裝好的模組去針對(duì)中低端市場(chǎng)推廣。當(dāng)然，前提是需要跟ADI這樣的音頻供應(yīng)商合作，提前將音頻的參數(shù)調(diào)試好。這樣做的話生產(chǎn)的校準(zhǔn)環(huán)節(jié)就省略了，可以做到快速的量產(chǎn)，加快效率，后端工廠生產(chǎn)起來(lái)，會(huì)比SOC單芯片集成還要快。

?問(wèn)題七：這種“音腔+硅麥+降噪芯片”模塊化生產(chǎn)的方式何時(shí)會(huì)普及？

答：這種生產(chǎn)方式主要是針對(duì)中低端市場(chǎng)，因?yàn)檫@部分市場(chǎng)對(duì)于價(jià)格比較敏感。

目前來(lái)看，目前所有的高端需求都在頭部客戶那里，而未來(lái)頭部客戶一定會(huì)往中低端市場(chǎng)發(fā)展。

但是現(xiàn)在ANC降噪在TWS領(lǐng)域的滲透率還很低，如果未來(lái)當(dāng)滲透率達(dá)到20%以后，ANC降噪就會(huì)逐漸成為標(biāo)配，這個(gè)時(shí)候客戶就會(huì)考慮進(jìn)一步降成本，這個(gè)時(shí)候模組化才是必然的趨勢(shì)。

?問(wèn)題八：獨(dú)立降噪芯片普及后，會(huì)不會(huì)開始拼參數(shù)?

答：其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)開始拼參數(shù)了。目前主要拼的參數(shù)有針對(duì)續(xù)航的功耗，還有信噪比，目前已經(jīng)拼到1~2個(gè)毫瓦/dB了。

本來(lái)對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，其實(shí)不需要了解什么是總諧波失真，也不需要了解什么是信噪比。

但是對(duì)于TWS廠商來(lái)說(shuō)，他們一定會(huì)做商業(yè)宣傳，會(huì)需要與競(jìng)品做參數(shù)對(duì)比。這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)很多用于參數(shù)比拼的“概念”，比如“高清音質(zhì)”，就是120dB以上才是高清音質(zhì)；比如高通提出了“無(wú)損音質(zhì)”，就是藍(lán)牙傳輸過(guò)程中不壓縮。

音源無(wú)損以后，瓶頸就變成DAC，要去分辨率提高；DAC的分辨率提高后，瓶頸又變成了喇叭，這個(gè)時(shí)候就要看喇叭的總諧波失真。

所以這種參數(shù)的競(jìng)爭(zhēng)目前已經(jīng)很血腥了，本來(lái)有些指標(biāo)沒(méi)必要做到這么高，但是因?yàn)橐鰠?shù)PK，如果某一個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)低了，這一個(gè)部分就成為了短板。相信到了明年，大量中檔以上的產(chǎn)品就會(huì)有各種高清音質(zhì)、無(wú)損音質(zhì)、低延遲藍(lán)牙、低延遲降噪......等功能。

?問(wèn)題九：對(duì)于普通消費(fèi)者，能否提供一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該重點(diǎn)看哪些參數(shù)？

答：對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，首先看有沒(méi)有DSP，如果沒(méi)有DSP就說(shuō)明功耗會(huì)比較高。

其次看DAC性能。因?yàn)樗械囊糍|(zhì)輸出都依靠DAC，如果DAC用的比較高端，一般搭配的喇叭也不會(huì)太差。TWS的信號(hào)傳輸鏈路，就是音源通過(guò)藍(lán)牙從手機(jī)傳送到耳機(jī)，然后音頻通過(guò)DAC，將數(shù)字音源還原成模擬信號(hào)，然后通過(guò)喇叭出來(lái)。

中間唯一對(duì)音質(zhì)有影響的就是DAC，如果音源很渣出來(lái)就是渣的聲音，不可能有好聲音。DAC的信噪比高不高，信號(hào)還原度強(qiáng)不強(qiáng)，總諧波失真高不高，這兩條基本上看DAC就可以滿足藍(lán)牙耳機(jī)對(duì)音質(zhì)的要求。

如果看降噪，首先我們要進(jìn)行信號(hào)采樣，要把聲學(xué)噪音通過(guò)ADC來(lái)進(jìn)行處理，這里需要ADC和麥克風(fēng)都比較好。ADC做得不好，就有可能把噪聲放大。ADC做得好，如果麥克風(fēng)做得不好，就會(huì)將底噪放大。這就是為什么有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)，底噪沒(méi)做好的情況，在安靜的環(huán)境中還不如不開ANC降噪。

?問(wèn)題十：降噪和音質(zhì)會(huì)產(chǎn)生矛盾嗎？如果有些音源本身就含有噪音會(huì)被處理嗎？

答：降噪對(duì)音源的噪音是沒(méi)有影響的，因?yàn)槲覀兊哪繕?biāo)是忠實(shí)的還原音源。我們對(duì)聲音信號(hào)不做任何的篩查，因此也就無(wú)法判斷音源中哪些是噪聲。如果要做篩查，那就是語(yǔ)音喚醒功能，也可以篩查人聲或突發(fā)事件，比如有沒(méi)有警笛、救護(hù)車、下雨打雷。

當(dāng)然，目前這種語(yǔ)音喚醒或者語(yǔ)音助手功能都是基于手機(jī)強(qiáng)大的處理能力，耳機(jī)由于處理能力低，加上供電不足，因此最多能夠?qū)崿F(xiàn)喚醒。

?結(jié)論

從上述問(wèn)題可以看出，獨(dú)立降噪芯片成為TWS旗艦產(chǎn)品標(biāo)配已經(jīng)成為趨勢(shì)?？梢钥吹?，手機(jī)領(lǐng)域也經(jīng)歷過(guò)從獨(dú)立音頻芯片，到SOC集成，再到獨(dú)立音頻解碼的一個(gè)過(guò)程。比如華為海思系列用的是自家的HI系列，聯(lián)發(fā)科則是把codec放在電源管理芯片上。蘋果則一直在用CirrusLogic的定制codec，三星用的則是歐盛。

無(wú)論是傳統(tǒng)如ADI、ESS、AKM、CirrusLogic等音頻芯片廠商，還是高通、聯(lián)發(fā)科、華為海思、恒玄這樣的SOC廠商，又或是蘋果這樣的手機(jī)公司，都沒(méi)有一種方案或技術(shù)能夠包打天下，都存在各自的缺陷。所以對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是看采用哪種跟自己更加匹配的技術(shù)。

ADI的降噪方案在推出硬件參考設(shè)計(jì)之余加強(qiáng)軟件參考引導(dǎo)，讓客戶的設(shè)計(jì)和量產(chǎn)更容易，可幫助中小企業(yè)順利導(dǎo)入ANC方案。對(duì)于ADI來(lái)說(shuō)，它的定位是與恒玄這樣的SOC廠商互補(bǔ)，同時(shí)尋找比較有價(jià)值的客戶。在ADI的推動(dòng)下，TWSANC降噪領(lǐng)域的變革即將來(lái)臨！