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为TWS耳机融入极低功耗的主动降噪方案

时间:2020-03-24 作者:ams 阅读:
19世纪80年代,人类第一副耳机诞生至今,耳机技术已经从臃肿的有线耳机发展成便捷的TWS耳机。2019年全年1.6亿部的出货量表明了TWS耳机正在风靡全球,也将是未来增长速度最快的穿戴设备。2019年无疑是TWS耳机发展的元年,在TWS耳机高歌猛进的背后,市场潜力依旧巨大……
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19世纪80年代,人类第一副耳机诞生至今,耳机技术已经从臃肿的有线耳机发展成便捷的TWS耳机。2019年全年1.6亿部的出货量表明了TWS耳机正在风靡全球,也将是未来增长速度最快的穿戴设备。2019年无疑是TWS耳机发展的元年,在TWS耳机高歌猛进的背后,市场潜力依旧巨大。

随着智能化时代的到来,耳机正在演变成一个独立的智能设备,与传统有线耳机相比,TWS耳机在满足佩戴舒适的同时,在便携体验方面有了颠覆性的改变,同时保留完整立体声系统,实现优秀的音质体验。

TWS耳机在支持越来越多的音频技术的同时,ams认为传感器技术才是其腾飞最好的助力。所以作为传感器解决方案设计与制造商,在迎合市场需求的同时也在不断革新,紧跟市场脚步,ams也推出更具创新性的TWS耳机技术解决方案。

主动降噪

尽管TWS耳机正在飞速发展,但其面临的挑战也不容小觑,首先是TWS技术与主动降噪技术的结合问题,音质质量决定了TWS耳机发展瓶颈,其次是常常被人诟病的电池容量问题,无法满足消费者的续航需求。ams将自身的传感器领域经验带入TWS耳机中,通过技术创新完善TWS耳机体验。

ams在主动降噪领域已经深耕了数年时间,AS3460的推出便是ams针对主动降噪领域交出的完美答卷。AS3460是业内首款支持半入耳式耳塞主动降噪的解决方案,这意味着半入耳式TWS耳机可以在保持佩戴舒适性的同时,具备与入耳式TWS同等的降噪性能。

ams 在AS3460方案中采用的芯片内部除了集成了主要用于降噪算法运行的 Augmented Hearing Engine(简称 AHE)外,还集成了用于信号控制的 Arm Cortex-M4F MCU。AS3460还能够提供高达 40dB 的降噪效果,在不同场景自动平滑切换降噪系数,AS3460可以在任何环境提供安静的声音环境,带来优质体验的同时,保证无损音质。

除了降噪效果,AS3460低至3x3 mm的尺寸和小于5mW的数字内核功耗也有助于耳机厂商对产品进行集成度更高的设计,保证更长的待机时间。AS3460的出现意味着TWS耳机在功耗、舒适度、性能效果三方面的愈发平衡与完善。

ANC生态系统

随着TWS耳机的逐年发展,人们不再仅仅满足于便携性,对于TWS耳机的音质效果提出了更为苛刻的要求。ams在打造TWS硬件方案的同时,也在完善TWS耳机的生态系统,推出了针对ANC(主动降噪)技术的软件功能。

在佩戴TWS耳机时,人们希望ANC技术可以在不同的场景中适配最合适的降噪效果,APS功能便应运而生,APS也就是测自动预设场景切换功能,针对不同的场景,ams 设计出了不同的滤波器,并将其暂存在芯片里。在实际使用中,APS 能针对不同噪声场景自动配对最佳滤波器,带来更好的主动降噪效果。同时,使用了这个方案的耳机在使用的过程中还可以根据人耳与耳机之间泄露变化导致的传递函数改变实时计算最佳降噪参数并平滑切换,做到听感自然且无 POP 噪声。

同时,借助ams的APS音频技术平台,耳塞制造商可以开发差异化功能,针对不同类型的环境噪声配置和优化所需的降噪参数。设计者还可以开发新型耳塞,根据检测到的噪声类型自动切换模式,从而在任何环境下都能提供最佳降噪性能。

半入耳式耳塞可以做到长时间舒适佩戴无疲劳感,因此更受消费者青睐。但这种半入耳式的结构也同样存在着一些弊端,在佩戴半入耳式耳塞式会存在更过的外部噪音,因此,ams专门针对半入耳式耳塞开发了自动泄漏补偿(ALC)功能。即便由于佩戴原因导致物理上的噪音源隔绝失效,ALC功能也可以根据耳塞与用户耳朵之间的泄露程度实时调整参数,让用户即便在较大声学泄露下仍可保证降噪效果。

佩戴拥有ams ALC技术的耳塞可以有效抵消背景噪声,从而提高语音通话、音乐和媒体内容的音质。此新技术的降噪能力高达40dB,超出同样来自于ams的AS3418,其最小降噪量为最小降噪量30dB,ams希望通过ALC技术为半入耳式TWS耳机打造出无噪音的聆听体验。

功耗问题迎刃而解

在TWS耳机中,因为电池体积较小,因此功耗续航问题一直是TWS耳机发展过程中的阿喀琉斯之踵。ams发挥其传感器领域优势,推出了精度更高、体积更小、更低功耗的接近传感器TMD2635。

作为全球体积最小的数字接近传感器模块,TMD2635的封装体积为1mm³,这款传感器集成了低功率红外VCSEL(垂直腔面发射激光器)发射器、两个用于近场和远场传感的传感器像素(接收光电二极管),以及数字快速模式I2C接口,全部纳入微型连接网格阵列(LGA)封装中。应用TMD2635的TWS耳机,可以检测耳机是否塞入耳朵,从而通知主控芯片是否开启或关闭部分应用,实现播放音乐时的自动启停用,这样不仅在一定程度上节省电量,也可以增加耳机内部电池的使用寿命。

TMD2635另一个主要的优势在于它有着极低的功耗,在工作模式下,平均电流仅有70μA,平时在睡眠模式下仅有0.7μA。在极低功耗的背后,可以满足更低功耗的设计需求,TMD2635将打破人们对于TWS耳机功耗的认知,为内部错综复杂的TWS耳机预留更多的功耗条件,实现更多功能。

AS3460与TMD2635作为ams的两个杀手锏,为TWS耳机市场注入了新鲜血液。

(本文由ams供稿,电子工程专辑对文中陈述、观点保持中立)

责编:Luffy Liu

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