Pet osnovnih tehnologij ušesnih slušalk TWS
Že v letih 2014-2016 so nekatera avdio podjetja na trgu lansirala prvo generacijo resnično brezžičnih slušalk, vendar so imela nekaj težav s povezavo Bluetooth, mikrofonom, baterijo itd. Leta 2016 je Apple uradno odpovedal 3,5mm avdio vtič na iPhone 7 seriji in začel nov izdelek, Apple AirPods, ki ga je mogoče gladko združiti z iPhone, iPods in MacBooks v sekundah, in brezšivna povezava Bluetooth je neverjetno. Neverjetna stopnja.
Takoj, ko je bil Airpods lansiran, je ta rešitev s tehnologijo prenosa dvojnih kanalov in polnilnim primerom hitro vodila trg. Nekaj časa so True Wireless Stereo Slušalke (TWS) postale najbolj priljubljena vrsta slušalk na trgu. Proizvajalci androida in zvoka so sledili obleko, kot so Sony, Beats, Bose, Jabra, Sennheiser itd. Vsi so lansirali svoje izdelke, blagovne znamke TWS na trgu pa se spreminjajo z vsakim dnem. Po več kot petih letih razvoja so brezžični slušalki TWS postali najhitreje rastoči produkt potrošniške elektronike.
Kako je TWS+ povezan z tws?
Ko govorimo o TWS, pogosto slišimo izraz TWS+, torej kakšne so korelacije in razlike med obema?
TWS
TWS uporablja bluetooth 5.0 glavno in pomožno tehnologijo prenosa ušes. Pri povezovanju je treba slušalke najprej priključiti na glavno uho (običajno desno uho), nato pa se priklopi glavno orodje in pomožno uho, zato se primerja čas, potreben za priključitev. dolg. Zato je TWS bolj dovzetna za zunanje motnje, njegova poraba energije pa je velika.
TWS+
TWS+ (True Wireless Stereo Plus) je Qualcommova lastna tehnologija, ki je bila uvedena v Qualcommovem procesorju Snapdragon 845 leta 2017 na Android telefonih. TWS+ je evolucija TWS. Oba slušalka sta lahko neposredno povezana z avdio virom. Kot že ime pove, lahko levo in desno uho delujeta samostojno. Tako lahko vsak slušalka prejme ustrezen zvočni signal z minimalno izgubo, hitro se poveže in prihrani moč. Medtem ko slušalke, združljive z TWS+ nudijo večjo kakovost zvoka, je funkcija odvisna tudi od združljivosti zvočnega vira.
Februarja 2018 je Qualcomm začel tehnologijo TWS+ za doseganje normalnega dela med slušalkami TWS z uporabo Qualcomm QCC5100/QCC30XX Bluetooth čipov in mobilnih telefonov, ki temeljijo na mobilnih platformah, kot je Snapdragon 845/7XX/855/865. Z uporabo te rešitve bosta obstajali dve neodvisni komunikacijski povezavi, ki se neposredno prenašata na levi in desni kanal za doseganje neodvisnih povezav. Pri predvajanju glasbe, tudi če je en slušalka odstranjena, glasba ne bo prekinjena.
Trenutno stanje quo je, da so vsi pravi brezžični slušalke združljivi z TWS, vendar vsi ne podpirajo TWS+.
Trg TWS v razcvitu
Čeprav se tws tehnologija vse bolj uporablja v prenosnikih, tabličnih računalnikih in televizorju, so pametni telefoni še vedno najbolj priljubljena naprava za združevanje TWS, glavni pametni telefoni, vključno z Appleom in Samsungom, pa so iz svojih najnovejših izdaj potegnili vtič. Odstranite zvočni vtič 3,5mm.
Trenutno se je trg ušesnih slušalk TWS razvil od temnega konja do zlatega konja, obseg trga in prodaje pa se je iz leta v leto vedno bolj zrasel. Qualcomm je v svoji raziskavi globalnega potrošniškega zvoka iz leta 2020 omenil, da se je globalno sprejemanje slušalk TWS od leta 2019 skoraj podvojilo, in to s 23 % na 42 %. To je povedalo, da približno 42 % potrošnikov uporablja brezžične slušalke za gledanje televizije, filmov in drugih video vsebin. To število naj bi se še naprej dvigalo, ko se bo življenjska doba baterije še izboljšala.
Po napovedih raziskav velikega pogleda bo svetovna velikost trga slušalk TWS leta 2020 znašala približno 25,32 milijarde USD, od leta 2021 do leta 2028 pa naj bi se povečala na 36,1 % CAGR. Z vedno večjo potrebo po pretakanje vsebin, skupaj s hitrim sprejemanjem družbenih medijev in kratkih video aplikacij, naj bi se rast trga slušalk TWS še naprej pospeševati v naslednjih nekaj letih.
Po podatkih strategije Analytics je leta 2020 skupna svetovna prodaja slušalk Bluetooth presegala 300 milijonov, prodaja slušalk TWS pa je polovico te številke presegala na 170 milijonov. Natančneje, razvojni trend svetovnega tws trga slušalk je podoben trendu trga pametnih telefonov pred 10 leti. Apple vodi industrijo in v glavnem zaseda high-end trg, Medtem ko Android postopoma prodira na trg z nizko ceno, in njegov trend penetracije Obstajajo tudi podobnosti s prejšnjimi pametnimi telefoni. Podatki iz strategije Analytics kažejo, da se je z uvedbo airPods Pro, Apple's AirPods prodaja hitro povečala z 1 milijonov v 2016 na 15 milijonov v 2018, in je bilo v 2019 izjemno 60 milijonov.
Analitiki raziskave Juniper ocenjujejo, da je Apple leta 2020 prodal skoraj 85 milijonov AirPodov, kar predstavlja približno 70 % vseh prihodkov od izdelkov TWS in 55 % tržnega deleža prodanih izdelkov.
Z vidika distribucije blagovne znamke je trg slušalk TWS prvič detoniran s strani družbe Apple. Po več letih razvoja ima njegov izdelek AirPods zelo visok tržni delež na trgu sredi do visokega konca. Po analitičnih podatkih družbe Counterpoint so od drugega četrtletja 2020 prva tri podjetja na trgu TWS Apple (35 %), Xiaomi (10 %), in Samsung (6 %). trg.
01
Ena od temeljnih tehnologij TWS: Bluetooth 5.0
Bluetooth je brezžična tehnologija prenosa, ki teoretično omogoča povezave kratkega dosega med napravami v dosegu 100 metrov. V praksi pri uporabi majhnih naprav običajno uporabljamo učinkovito razdaljo okoli 10 metrov. Največji element Bluetootha je, da omogoča mobilnim komunikacijskim napravam in računalnikom omrežje in prenos podatkov in sporočil brez uporabe kablov. Lahko povemo, da je tehnologija Bluetooth glavna preobratna točka pri razvoju slušalk, in je ena najpomembnejših tehnologij v TWS.
V primerjavi s prejšnjo generacijo Bluetooth 4.2 ima Bluetooth 5.0, ki je prišel v juniju 2016, daljšo oddaljitev od prenosa in hitrejšo hitrost prenosa. Učinkovita oddajna razdalja je 4-krat višja od različice BLE 4.2, hitrost prenosa pa je 2-krat višja. Pomembne optimizacije bluetooth 5.0 pri hitrosti prenosa in zakasnjenosti omogočajo številne aplikacije za brezžične naprave, ki zahtevajo več informacij in hitrejši odziv. Z vidika praktične uporabe visoka prenosna pasovna širina Bluetooth 5.0 omogoča tudi dvosmerno govorjenje TWS, z višjo hitrostjo bita pa je predvajanje zvoka bolj naravno.
Bluetooth 5.2 predstavlja najnovejši razvoj tehnologije Bluetooth. Leta 2020 je Bluetooth SIG lansiral LE audio, novo generacijo standardov bluetooth avdio tehnologije. Temelji na standardu Bluetooth 5.2 in sprejema novi "LC3" zvočni dekoder z dobro kakovostjo zvoka in nizko porabo energije, ki lahko učinkoviteje stisne zvočne podatke in posreduje več podatkov o nižji pasovni širini, ne da bi žrtvoval kakovost zvoka, kar je dobro tako za kakovost zvoka kot za učinkovitost moči. Najbolj pričakovan napredek v Bluetoothu 5.2 je uvedba Sync Channel, tehnologije, ki nam omogoča, da povežemo več naprav Bluetooth z enim virom. Samo predstavljajte si, kako udobno bi bilo, da se povežete z vsemi napravami hkrati in samodejno preklapljate med njimi, ne da bi bilo treba ročno spremeniti povezavo med njim in telefonom, računalnikom ali televizorjem pri uporabi TWS doma.
Hiter razvoj TWS je pognal industrijsko nadgradnjo povezanih proizvajalcev dobavne verige. Tehnološki napredek v glavnem kontrolnem čipu, čipu za upravljanje moči, čipu brezžičnega sprejemnika za polnjenje, bateriji polnilne škatle, bateriji za ušesne čepke, nadzoru na dotik in drugih tehnologijah so izboljšali delovanje in funkcije TWS slušalk in prinesli boljšo uporabniško izkušnjo.
02
Druga osnovna tehnologija TWS: Glavni krmilni čip Bluetooth
V TWS-u je pomembnost bluetooth glavnega čipa samoumevna. Različno od razmeroma zasutih mobilnih telefonov in drugih slušalk, zahteve prenosljivosti TWS imajo višje zahteve glede velikosti in integracije glavnega kontrolnega čipa. Z dodatkom novih modulov, kot so zmanjšanje hrupa in funkcionalni senzorji, se višje zahteve postavijo na prostorsko izkoriščenost votline in visoko integracijo čipa. Bluetooth master SoC s celovitimi funkcijami in visoko integracijo zagotavlja močno garancijo tws za uresničitve različnih funkcij.
Trenutno je na trgu glavnih kontrolnih čipov TWS na desetine proizvajalcev, trg postopoma zori, konkurenca med proizvajalci pa je oška. High-end trg zastopajo Apple, Qualcomm, Hengxuan in Broadcom, vmesni trg pa vključuje Luodo, Realtek in Lanxun. Po nepopolnih statistikah je bilo od oktobra 2020 na Kitajskem več kot 22 tws master proizvajalcev čipov Bluetooth.
Sistem Qualcomm QCC5124 sistem na čipu (SoC) je namenjen zadostitev potrebam majhnih naprav za robustno, kakovostno, brezžično izkušnjo bluetooth poslušanja z nizko porabo energije za daljše predvajanje zvoka. Arhitektura QCC5124 je namenjena visokim zmogljivostim z nizko porabo energije. V primerjavi s prejšnjo tehnologijo lahko porabo energije zmanjšamo za do 65 %, kar omogoča daljše predvajanje zvoka v skoraj vseh načinih delovanja.
Slika 3: Diagram bloka sistema QCC5124
(Vir slike: Qualcomm)
03
TWS osnovna tehnologija tri: aktivno zmanjšanje hrupa
V zadnjih letih so potrošniki vedno več pozornosti posvečali funkciji zmanjšanja hrupa, tehnologija aktivnega zmanjševanja hrupa (ANC) pa je postala standard visokokakovostnih izdelkov za slušalke. Podatki o tržnih raziskavah Qualcomma kažejo, da 71 % potrošnikov kot značilnost zanima aktivno odpoved hrupa.
Odkar je Apple izdal AirPods Pro, so tws slušalke začele pospešiti prehod na TWS + ANC. Trenutno, mainstream aktivno zmanjšanje hrupa Bluetooth slušalke na trgu vsi sprejmejo rešitev ločevanja Bluetooth čipa in aktivnega čipa za zmanjšanje hrupa. Za TWS slušalke z oprijetim notranjim prostorom rešitev z enim čipom ne porabi le manj moči, temveč tudi pušča več prostora za akustične naprave in baterijske module. Zato bo ta arhitektura postala tudi razvojni trend tws slušalk. Seveda je poleg aktivnega čipa za zmanjšanje hrupa učinek zmanjšanja hrupa tws slušalk povezan tudi z oblikovanjem votline slušalk, tovarna čipov pa mora tesno sodelujeti s proizvajalci OEM/ODM.
Dialogov DA7401 je visoko zmognil mono ANC kodek, namenjen tws slušalkam in pametnim ušesnim napravam. Ima dinamični razpon predvajanja 115dB, dinamični razpon snemanja 103dB, hibridni ANC in prilagodljivo arhitekturo ure.
DA7402 je visoko zmogljiva, izjemno nizka moč stereo kodek visoke zvestobe, ki uporablja Tehnologijo digitalnega hibridnega ANC po meri Dialoga za zagotavljanje močnejše zavrnitve hrupa okolja v širšem frekvenčni razponu, zaradi česar je zvok v katerem koli okolju. za najboljšo uporabniško izkušnjo. DA7402 vključuje zvočni procesor, ki zagotavlja odlične zvočne zmogljivosti, vključno z dinamičnim obsegom predvajanja 115dB in hitrostjo vzorčenja 384kHz. Poleg tega zagotavlja 40kHz zvočno pasovno širino za podporo zvoka visoke ločljivosti.
DA7402 je eden najmanjših digitalnih aktivnih kodekov za odpoved hrupa na trgu danes, ki porabi polovico moči današnjih vodilnih žetonskih rešitev in podvaja zvočne zmogljivosti, zaradi česar je idealen za športne slušalke, pametne naprave za ušesa, TWS slušalke in še več.
Slika 4: ANC Codec DA740X Series
(Vir slike: Mouser)
04
TWS osnovna tehnologija štiri: MEMS mikrofon
Številne funkcije slušalk TWS zahtevajo ustrezne senzorje za zagotavljanje strojne podpore. Trenutno glavne senzorske enote slušalk TWS vključujejo zvočnike za predvajanje glasbe, MEMS mikrofone za aktivno zmanjšanje hrupa in komunikacijo, optične senzorje za zaznavanje ušes, senzorje za glasovni odtis kosti za zmanjšanje komunikacijskega hrupa in 360 šestosovnih senzorjev za prostorski zvok itd.
V slušalkah TWS so prejšnji mikrofon uporabljali predvsem za funkcijo glasovnega klica. Z uporabo ANC tehnologije za zmanjšanje hrupa v TWS slušalkah, za doseganje boljšega učinka zmanjšanja hrupa, so se široko uporabljale rešitve za sodelovanje z več mikrofoni, zahteve glede učinkovitosti mikrofonov pa postajajo tudi vedno višje in višje. MEMS silikon čipi imajo prednosti majhne velikosti in močne stabilnosti. Ker dodatek funkcije za zmanjšanje hrupa iznaša višje zahteve glede delovanja mikrofona, so MEMS mikrofoni postali prva izbira za izdelke tws slušalk.
Visokozmogljiv MEMS mikrofon T5837/38 PDM ima visoko akustično točko preobremenitve (AOP) 133dB SPL, Visok signal-na-šum 68dBA, i širok dinamičan domet, pa je idealan za aplikacije u razponu od zelo tihe do zelo šumne, na primer Field smart govornika do glasovnih pickupa za ANC TWS aplikacije. Mikrofon T5848 SmartSound I2S MEMS lahko zagotavlja visoko akustično točko preobremenitve 133dB SPL, visoko razmerje med signalom in hrupom 68dBA ter širok dinamični razpon, primeren za aplikacije, ki zahtevajo visoko akustično zmogljivost v dinamičnih in hrupnih okoljih.
Slika 5: Serija mikrofona T5837 TDK z visoko zmogljivostjo
(Vir slike: TDK)
05
TWS osnovna tehnologija pet: čip za upravljanje moči
Čip za upravljanje z energijo se uporablja predvsem za polnjenje in praznjenje tws slušalk, pa tudi za prenapolnjevanje baterij v realnem času, preveč praznjenja, prekomernega toka in nadzor nad nadzorom nad nadzorom in zaščito kratkih stikov med postopkom polnjenja in praznjenja. Čeprav je moč polnjenja in praznjenja čipa za upravljanje moči razmeroma majhna v primerjavi s tradicionalnimi napravami, je za tws slušalke z visokimi zahtevami prenosljivosti potrebna varnost, majhna poraba energije, visoka vzdržljiva napetost, visoka integracija in visoka učinkovitost. Zahteve so razmeroma visoke.
MAX77650/MAX77651 so visoko integrirani, izjemno nizko moč upravljalni čipi (PMICs), idealni za nizko moč, z velikostjo omejenimi nosilnimi aplikacijami, kot so TWS, kjer sta velikost in učinkovitost kritični. Oba čipa vsebujeta SIMO regulator za povečanje moči, ki zagotavlja tri neodvisno programljive električne tirnice.
Poleg tega 150mA LDO zagotavlja zavrnitev ripple za avdio in hrup občutljive aplikacije. Visoko nastavljiv linearec polnilnik podpira različne Li-ione kapacitete baterije in vključuje spremljanje temperature baterije za večjo varnost (JEITA). Analogni multiplekserji v MAX77650/MAX77651 lahko preklapljajo več notranjih napetosti in trenutnih signalov na zunanje črte za spremljanje z zunanjim ADC. Dvosmerni vmesnik I2C je na voljo za konfiguriranje in preverjanje delovnega stanja naprave.
Slika 6: DIAGRAM BLOKOV SISTEMA MAX77650
(Vir slike: Maxim)
Epilog
Slušalke TWS so sestavni del industrije pametnih avdio naprav in nagajivega trga. Yole Développement napoveduje, da bodo letne pošiljke slušalk TWS, slušnih aparatov, pametnih ur in pametnih zvočnikov do leta 2026 presegale 1,3 milijarde enot, kakovosten zvok pa bo postal mora za številne aplikacije, kot so igre, ar/VR izkušnje in 3D zvočni učinki. varnostno kopiranje. Pametni telefoni in slušalke imajo zelo visoko stopnjo ekološkega prileganja. Trenutno je svetovna pošiljka mobilnih telefonov Android približno 6-krat več kot pri Applovih mobilnih telefonih. Pričakovati je, da se bo v prihodnosti delež Androida v industriji ušesnih slušalk TWS bistveno povečal.
