TWS耳机的关键技术有哪些

TWS是英文True Wireless Stereo的缩写，即真正无线立体声的意思。2017年 iPhone7取消3.5mm插孔后，苹果率先发布了蓝牙耳机AirPods。近几年随着蓝牙技术、芯片方案等核心技术升级、手机结构变化和系统支持、AI 和传感器技术的成熟，推动TWS耳机实现快速逆势发展。据IDC数据，2021年全球TWS耳机销量达3.1亿台，同比增速达33%。除了音频厂商之外，也有越来越多的手机厂商在TWS耳机领域寻找新的增长点。

TWS耳机未来可能成为智能手机的标配。以智能手机保有量来计算TWS的渗透率，目前苹果TWS耳机渗透率为42.1%，安卓渗透率仅为3.48%，TWS 耳机仍有不小的增长空间。

此外，TWS智能耳机将在无线连接、语音交互、智能降噪、健康监测和听力增强/保护等领域发挥重要的作用。未来随着智能化、应用领域多样化，TWS耳机作为一种独立的智能设备，将进行更多技术和性能的升级，这将推动核心零部件及技术的不断发展升级。

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目前来看，TWS耳机实现的关键技术包括：

1. BLE audio蓝牙技术

TWS耳机都是通过蓝牙来进行传输的，但是由于TWS耳机具有高度集成、电池容量小等特性，而且还要满足用户对于连接稳定性、续航、音质上的要求，所以需要传输速率更快、连接更稳定、功耗更低的蓝牙连接技术。

Bluetooth LE Audio，即低功耗蓝牙音频，全面支持蓝牙5.1标准和下一代Bluetooth LE的ISOC架构，为TWS耳机市场带来了创新解决方案，加速TWS二级市场爆发。BLE Audio从双模进化为低功耗单模，具有低功耗、连接范围广、单模蓝牙芯片、成本较低等优势。支持LC3音频编码技术(更高音质和更低功耗)， 多重串流音频(更低时延，无缝动态切换)， 广播音频（基于人或位置进行音频分享），助听增强，定位等功能。

Bluetooth LE Audio的多重串流音频（Multi-Stream Audio）功能，不仅彻底解决了TWS耳机双耳直连的标准问题和兼容性问题，并且一个音频源甚至可以连接多个无线音频接受设备。

2. 主动降噪

按照降噪方式，降噪耳机可以分为被动降噪耳机（无源降噪耳机）和主动降噪耳机（有源降噪耳机）。主动降噪可以实现更好的降噪性能。

主动降噪原理

主动降噪ANC是近几年各厂商提升用户体验的发力点之一，主要用于播放音频，通过耳机监听检测环境噪音，然后发出相位相反强度相等的声波，二者叠加后噪音被抵消。要实现这样的功能耳机需要一个外向式麦克风用于接收环境噪音，而对信号的处理需要一定的时间，因此需要靠主控芯片通过一定的算法对未来噪音进行一个预测，然后在噪音到来的同时播放一个相反的声波将其抵消。部分高端产品还有一个内向式麦克风，用于监听实际播放的声音，进行反馈，实现进一步的校准和优化。

3. 空间音频

空间音频是TWS耳机在继主动降噪功能之后又一大产品热点。空间音频是在立体声双声道的基础上，通过计算音频技术，扩展了声道，使其兼具长度、宽度和高度的特质，从而实现了在听感上呈现声音从四面八方传来的效果，让声音更具沉浸感和立体感。同时，耳机端搭载六轴陀螺仪进行用户的动态头部追踪，实时映射声场，实现无论你如何转动身体，一种声音固定从同一个方位传来，如同真是世界的自然听感，达到身临其境的效果。

目前各大品牌已经开始发力空间音频功能，支持空间音频的产品也相继上市。空间音频还可与目前热门的AR/VR头戴设备搭配使用，打造沉浸式的声场体验。

4. 入耳检测

入耳检测又被称之为佩戴检测，当戴上或取下耳机时，会立即感知当前耳机的使用状态，并根据感知结果，做出暂停或恢复播放的操作，避免音频漏听的情况出现。在TWS耳机入耳检测领域，目前主要分为电容检测和光学检测两大技术路线。

电容检测技术成本较低，性价比较高，壳体无需开孔，还可以当做耳机功能切换的触控按键使用。不过易受到温度变化和汗液的影响，具有误触发率高、耳道兼容性差等缺点。

电容式入耳检测

光学检测优势在于识别精度更高，不易受环境因素干扰。缺点在于，需要在耳机表面打孔通光，不利于做防水设计；精度高、成本高，组装要求高。

光感式入耳检测

虽然现阶段光学入耳检测技术在TWS耳机中的应用占比较少，但在品牌旗舰机中利用率很高，比如苹果的AirPods Pro、华为FreeBuds Pro 2、小米Air 2 Pro、荣耀FlyPods 3等设备，未来光学入耳检测技术或将会被更多产品采用。

5. 骨传导/骨声纹

传统耳机主要是通过空气进行声音的传播，而骨传导耳机则是借助于一定的介质(头部的颅骨、骨迷路、内耳淋巴液、螺旋器、听觉中枢)进行声音的传播，最终以声波的方式直接将声音传导至听觉神经，而不再需要通过空气先传到耳膜，再到达我们的听觉神经。

骨传导耳机能在嘈杂的环境中实现清晰的声音还原，还具备不伤耳、不受噪声干扰、不占耳道等优点，同时对音色的敏感度更高，能准确进行机主的身份验证。

目前，真正的骨传导耳机发布较少，骨传导、骨声纹技术在TWS耳机上主要功能为识别和降噪。华为推出多款应用骨传导、骨声纹技术的TWS耳机。从 FreeBuds 2 Pro 上应用骨声纹识别技术到 FreeBuds 3 对骨传导通话降噪技术的应用，一步一步的在实现着骨传导技术的应用和突破。