真无线技术的演进及面临的挑战

我爱音频网 发表于 2020-11-01 10:58:06 收藏 已收藏
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真无线技术的演进及面临的挑战

我爱音频网 发表于 2020-11-01 10:58:06

引言:真无线时代,

拥抱自由

在我们的生活中,无论是每天的通勤途中,还是外出散步或慢跑,越来越多的消费者都在通过无线耳塞享受他们喜爱的音乐或聆听最新的播客。六年前,第一款真无线耳塞面市,紧凑忙碌的生活方式正不断驱动着人们对完全无线的自由、便携性和更长续航提出更高的要求,也让真无线耳塞品类得到了快速发展。自从率先推出 Qualcomm TrueWireless™ Stereo 技术以来,我们在这一领域持续耕耘,帮助客户在真无线耳塞品类中不断实现新的突破。如今,享受到真无线自由的消费者正提出更高的期待,包括全天佩戴、舒适性、无缝的用户体验,以及可靠的连接 。

无线耳塞和耳机通过蓝牙连接至移动终端。蓝牙是几乎所有移动终端的标配,能够实现短距离内的无线连接。它可以与 Wi-Fi 和其他免许可无线电应用共享 2.4GHz ISM 频段(工业、科学和医疗频段),同时,蓝牙设备可以通过在 80 个信道间进行跳频来帮助减小对其他设备的干扰。蓝牙技术正在不断演进,而我们的蓝牙音频 SoC 在为广泛的移动终端和耳机设备提供高品质音频方面发挥了关键作用。

第一代真无线设备旨在支持语音通话和音频播放。自此之后,多样化的使用场景也对最新一代耳塞产品提出了更高要求,希望其可以支持更加丰富的用户体验,比如听力增强、主动降噪、环境音感知的通透模式及集成的语音助手等特性。制造商面临的另一个挑战是,耳塞既要支持长续航和超小型设计,还要满足复杂用例对于更高处理性能的要求。下一代真无线耳机的顶级和入门级 / 中端产品均需要支持日益丰富的功能和应用,并继续通过无缝的无线连接体验满足用户需求。

真无线耳塞面临的挑战

在用户体验和易用性方面,无线耳塞在与采用标准操作系统且支持蓝牙连接的移动终端进行连接时,面临以下三项关键挑战:

1. 蓝牙地址管理

用户需要在移动终端的蓝牙设备列表中看到单对耳塞显示已配对或连接。为了营造无缝的用户体验,上述操作应在后台顺利进行,而用户无需采取任何操作。每个蓝牙设备均拥有一个专属的蓝牙地址,手机自身的操作系统使用单一蓝牙地址与耳机或音箱等第三方无线音频设备进行连接。通过只显示单一蓝牙地址,一对耳塞可以与任何移动终端进行连接,而无需通过手机应用程序或操作系统来处理专用协议。

2. 确保耳塞的蓝牙连接稳健性

得益于蓝牙技术的发展,消费者已经习惯于享受无干扰的无线音频体验,相应地,他们也对真无线耳塞持有同样的期待。由于 ISM 频段非常拥挤,因此尽可能减小真无线耳机所占用的带宽至关重要。此外,由于音频质量会受到其他设备的干扰,因此通过一些措施包括连接切换或耳塞之间分享信息来降低干扰的影响也十分必要。

3. 满足用户所有的使用需求,包括仅使用一只耳塞或耳塞之间的切换

对于两只独立的无线耳塞,用户可以选择同时佩戴两只耳塞或仅佩戴其中一只,或者在这两种使用方式之间进行切换,无论用户采用哪种佩戴方式,都不会造成音乐或语音通话的连接中断。常见的使用场景包括:取下一只耳塞与周围的人进行对话,之后将取下的耳塞放下并离开,此后仍能够使用另一只耳塞收听音频或继续通话。用户也可能想先给一只耳塞充电,随后切换并使用这只已充满电的耳塞。如果用户丢失了一只耳塞,则希望购买单个耳塞来替代,而不是重新购买一整副新耳塞。

Qualcomm   TrueWireless™技术演进

自 Qualcomm 率先推出 Qualcomm TrueWireless Stereo 技术后,已有多项技术能够实现以单一蓝牙地址连接真无线耳塞与移动终端。

解决单一蓝牙地址需求的最简单解决方案是指定并永久固定主副耳塞的角色,并使用转发功能来连接主副耳塞。在这种情况下,主耳塞与手机连接,并将信息中继转发至副耳塞,而手机上仅显示主耳塞地址。但该解决方案在进行中继转发时,需要占用双倍的蓝牙带宽,并要求用户始终使用主耳塞。若要减小占用带宽,可通过采用单声道转发的解决方案,即只有副耳塞所需的音频数据被中继转发。一些音频编解码器,例如 Qualcomm® aptX™音频编解码器,可以显著减小带宽;但是,其他编解码器对于减小带宽起到的作用则十分有限。

还有一种更为复杂的方式,用户无需区分主副耳塞,即让耳塞自身来决定。但是,在用户使用一只耳塞作为单声道设备的情况下,用户从充电盒中先取出的耳塞即为主耳塞,并且两只耳塞无法切换主副角色。该解决方案仍需两只耳塞间进行中继转发,相应地,也需要占用比传统无线耳机更高的蓝牙带宽。此外,当耳塞被单独使用或受到其他设备干扰时,也可能出现问题。

Qualcomm  TrueWireless™ Mirroring

Qualcomm TrueWireless™ Mirroring 基于前代转发技术而打造,旨在提升连接稳定性、消除一些使用限制并提升使用的便捷性。该解决方案利用以下三种全新技术实现主、副耳塞的动态角色切换,包括侦听、同步和选择性数据中继转发,旨在提供无缝的用户体验。

在主耳塞与移动终端连接时,副耳塞可以感知到该连接,并开始针对发送的消息进行侦听。两个耳塞之间的同步可使副耳塞获得蓝牙链路的更新,包括信道映射和加密的变更。该方法可支持包括语音提示等音频内容的同步。通过侦听,副耳塞将接收到大多数数据包,但仍会发生数据丢包的可能。为了帮助副耳塞接收所有数据包,主耳塞可以选择性地中继转发丢失的数据。选择性中继转发数据结合了两种方法:当链路状况良好时,则会利用侦听的方法;而当链路状况欠佳时(例如用户将手机放入口袋,导致手机和耳塞之间的连接稳定性减弱),则可采用中继转发的方法来重新发送丢失的数据包。

此外,Qualcomm® aptX™ Adaptive 音频编解码器还能够提高蓝牙连接稳健性和适应性。它能够帮助实现无断音的音频体验,其支持的可变码率技术可基于蓝牙链路质量进行动态码率调节。aptX Adaptive 音频编解码器还可使左右音频信道在解码前分离。这意味着,每一只耳塞只需解码所需的的立体声信道,从而可减少 DSP 的负载并降低功耗。

Qualcomm TrueWireless™ Mirroring 技术还可以让用户选择任意耳塞组合,并在不同耳塞组合之间进行动态切换,在此过程中几乎不会造成任何音频中断,且无需手动操作按键或通过手机 App 进行重新配置。值得一提的是,无论消费者是在听音乐还是进行语音通话,该技术都能够让他们享受到无缝且无中断的聆听体验。此外,用户在同时佩戴两只耳塞时,可以听到立体声音频。如果只佩戴左耳塞或右耳塞,则可以通过单个耳塞听到单声道音频。

主耳塞和副耳塞所耗的电量相似,因此,其中一只耳塞(可能是更靠近手机的那一只)始终作为主耳塞使用也无防。当主耳塞从耳中取出或处于电池电量极低或处于充电盒中时,主耳塞和副耳塞可以实现无缝切换。如果副耳塞的蓝牙连接或麦克风质量远优于主耳塞,那么两个耳塞之间也可以进行切换。该解决方案支持以 45mAh 电池进行高达 9 小时的音频播放时长。如果其中一只耳塞的电池电量变得极低,该耳塞就会向用户发送提醒,并在必要时进行角色切换,从而让电量较多的耳塞成为主耳塞,让用户可以继续使用。

结论

随着消费者越来越注重耳机产品的便利性、增强功能和出色音质,真无线耳塞在整个耳机品类中迎来快速发展。在某些快速增长的应用场景中,无线耳塞具有独特优势,比如健康追踪、听力增强、语音助手和主动降噪。目前,真无线耳塞的发展势头已经不局限于高端市场,入门级 / 中端市场也迎来增长。

对于一款旨在提供无缝用户体验的耳机产品,它需要解决通过蓝牙技术连接无线耳塞和智能手机的三大挑战,并能够提供持续的高品质音频体验。任何一款面向下一代真无线耳机的解决方案,都应该能够使用单一蓝牙地址来避免在耳机与移动终端之间使用专用协议,应该最小化蓝牙带宽的使用和来自其他设备的 ISM 频段干扰,并尽量满足用户的全部需求。

Qualcomm TrueWireless™ Mirroring 旨在让用户可以使用多种耳塞连接组合并支持动态切换,同时在此过程中避免高品质音频的中断。通过减少耳塞之间的信息中继转发,可以将蓝牙带宽使用降至最低,且即使在受到其他设备干扰的情况下,耳塞仍可保持一贯的音频质量。通过支持主副耳塞的角色切换、侦听、同步和选择性数据中继转发等一系列特性,Qualcomm TrueWireless Mirroring 技术旨在为下一代真无线耳机提供高质量的用户体验。

Qualcomm TrueWireless Mirroring 技术已被最新一代 Qualcomm 蓝牙音频 SoC 采用⸺包括面向入门级产品的闪存可编程的 Qualcomm QCC304x 和面向顶级产品的 Qualcomm QCC514x,两者均可提供更高品质的真无线用户体验,包括支持更稳健和出色的连接、更长续航时间、集成的主动降噪(ANC)、支持语音激活和按键激活的语音助手,以及出色的无线音质。

Qualcomm 开创了智能的通信系统,并为全球音频产业和消费者带来高品质的创新体验。我们发明的基础科技,改变了世界连接、计算与沟通的方式。
编辑:hfy

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