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年度报告:苹果、华为、小米、vivo真无线耳机骨传导技术背后的秘密!

我爱音频网 我爱音频网 2020-10-24

骨传导这一概念从苹果AirPods 2开始火了起来,为什么这一项军工技术会在消费类产品上大行其道呢? 我爱音频网小编研究发现,骨传导已经是目前不错的降噪解决方案之一。


市场上以往讲的降噪方案多是单Mic AI降噪,双mic Beamforming降噪,单Mic降噪只能解决噪声中的稳态噪声,双Mic只是对声音拾取方向做了选择,两者都不能称之为绝对降噪。


骨传导技术相较而言能够带来更好的降噪解决方案。随着ANC主动降噪的普及,通话的需求除了要听的清楚,也要讲的清楚。市场上已经有多款采用骨传导技术的耳机产品在销售,并且受到了消费者和市场的关注与接受。


其中最受关注的便是Apple苹果发布的AirPods Pro,这款真无线耳机主打主动降噪、通话降噪等功能,凭借产品强大的性能优势与优异的体验,更是将主动降噪这一原本小众的功能进行普及。

此前我爱音频网针对AirPods骨传导技术进行了深度的分析,欢迎点击阅读《带你走进苹果AirPods Pro骨传导技术的前世今生


目前市场上苹果、华为、小米、vivo推出的真无线耳机均采用了骨传导技术,这一技术到底有什么作用?有什么特别的?


今天俺们想来和大家好好聊聊目前市场上的采用骨传导麦克风技术的真无线耳机产品究竟有哪些产品特点、采用哪一款主控芯片、设计上有哪些独特的地方~


注:点击文中蓝色小标题或者图片都可以查看详细的拆解报告。


一、Apple苹果

1、AirPods

主控芯片:Apple W1

骨传导降噪解决方案:ST意法半导体LIS25BA骨传导传感器

编辑点评:

苹果无线耳机AirPods堪称小型化设备领域的奇迹,在如此轻小的机身内加入了蓝牙耳机所有功能,并引入了独家研发的W1智能芯片,实现了与iOS前所未有的便携配对。


除此之外,苹果AirPods的诞生也为蓝牙耳机市场带来了全新的技术变革:TWS(True Wireless Stereo)真正无线立体声。 苹果第一款的真无线蓝牙耳机,其内部想必是精心设计且非常精密的。



据我爱音频网拆解看出Apple苹果 AirPods真无线耳机采用ST意法半导体LIS25BA骨传导传感器。


Apple苹果 AirPods真无线耳机和充电盒都采用光滑材质的白色塑料制造,手感优秀,做工上乘;耳机内部的精密程度也是首屈一指的,各个部件都安放得非常巧妙,一看就知道是经过非常精心的设计,内部结构紧凑,空间利用率极高。


Apple苹果 AirPods真无线耳机采用了非常多的独家定制元件,尤其是Apple苹果W1 蓝牙音频芯片,为这款耳机带来了独特的使用体验;多种传感器配合使用,软硬件结合,方便使用。


2、AirPods 2

主控芯片:Apple H1

骨传导降噪解决方案:ST意法半导体LIS25BA骨传导传感器

编辑点评:

苹果无线耳机AirPods 2延续了AirPods 的外观及设计,并引入了独家研发的H1智能芯片。


最重要的是,和AirPods相比,苹果在AirPods 2产品上还加入了对无线充电的支持,并且充电盒的外观、体积没有太明显的变化。


Apple AirPods 2 采用H1 智能音频芯片。


Apple 343S00290芯片,推测这就是Apple H1。据了解,这颗芯片内部集成了Cypress SoC、Maxim 音频编解码器、Bosch MA280加速度计ST 三轴加速度计ST 校准器、TI德州仪器 数据转换器等部件。在蓝牙方面,它支持蓝牙5.0,比上代功耗更低。


为了让大家更加直观地感受到这款芯片到底有多小,集成度多高,我爱音频网标注一下尺寸。


据我爱音频网拆解看出Apple苹果 AirPods 2真无线耳机采用ST意法半导体LIS25BA骨传导传感器。


这款AirPods 二代的耳机充电盒在外观上与上一代产品相比没有太大的变化,在相似的体积内加入了无线充电功能,能够在不影响用户使用习惯的情况下很大程度上提高了用户的使用体验。


在耳机扬声器方面没有做太大的改变,也就是说声音风格还是苹果耳机一如既往的三频均衡白开水的风格;结构上能够让用户不改变使用习惯地更换新款耳机。


3、AirPods Pro

主控芯片:苹果H1封装系统(System in Package)

骨传导降噪解决方案:ST意法半导体LIS25BA骨传导传感器

编辑点评:

苹果公司悄无声息地于2019年10月30日0点在苹果官网发布了采用全新设计的第三代AirPods——AirPods Pro,其搭载了主动降噪功能,还支持IPX4级别防水,普通模式下聆听续航与上一代一致,降噪模式及透明模式下聆听续航也只减少半小时。


据官网介绍,内置的外向式麦克风会检测外部声波,随后,在你听到这些外部声波之前,AirPods Pro 便会用与之相当的抗噪声波将其抵消,从而实现降噪。内向式麦克风会检测你耳内是否有多余的声波,然后同样用抗噪声波予以抵消。


这次AirPods Pro搭载了三颗麦克风:外向式麦克风(波束成形麦克风),内向式麦克风和通话麦克风(波束成形麦克风)。


其降噪原理和传统头戴主动降噪耳机原理并无二致,外向式麦克风就是所谓的前馈麦克风,负责收集环境噪音,内向式麦克风就是所谓的反馈麦克风,通过检测收听实施优化。两者与高集成度,高性能的H1封装系统配合实时检测输出,极致的降噪效果就此实现。


Apple苹果 AirPods Pro此次采用非常独特的主控芯片,苹果H1封装系统(System in Package)。

苹果H1封装系统(System in Package)背面特写。

苹果H1封装系统(System in Package)与一元硬币的比较。

AirPods Pro采用全新的交互方式,通过内置的力度传感器,用户通过按压柄部凹槽区域来实现相应的功能操作。相较以前的双敲击,由于AirPods Pro采用了入耳式设计,敲击会造成耳道的压迫,按压的确是更理想的操作方式。


耳机整体设计与制造水平依旧是高水准,内部部件规整有序,元件材料上乘,制作工艺优秀,紧密度高,密封性好,能达到苹果宣传的IPX4级别防水。


来自ST意法半导体的语音识别加速感应器,帮助上行通话降噪,特别针对风噪和环境噪声。


对比前两代AirPods,AirPods Pro多了一个内向式麦克风,一个力度传感器,耳机电池采用纽扣锂电池,充电盒采用两块电池并联,搭载集成度更高的H1 SiP,附赠的是一根USB-C转闪电连接线,采用入耳式设计,内含自带防尘网S、M、L三种型号的白色硅胶耳塞。


二、Huawei华为


1、华为Free buds 2 Pro

主控芯片:BES恒玄 BES2300

骨传导降噪解决方案:丹麦声场PVPU14AA01骨声纹传感器

编辑点评:

HUAWEI Freebuds 2也是华为首款支持HWA标准的真无线蓝牙耳机。它不仅支持Hi-Res Wireless Audio,还是一款支持无线充电的真无线蓝牙耳机。 

HUAWEI华为 FreeBuds 2 Pro耳机采用BES恒玄BES2300 蓝牙音频芯片,支持蓝牙5.0,可以带来强大的性能和支持双边通话功能,并且耳机还支持骨声纹解锁技术,可以带来与众不同的体验。

据我爱音频网拆解HUAWEI华为 FreeBuds 2 Pro采用BES恒玄 BES2300作为主控芯片。

HUAWEI华为 FreeBuds 2 Pro耳机拥有最新的骨声纹解锁技术,将骨声纹传感器用于采集骨声纹信号和身份识别, 为用户带来更加与众不同的使用体验。

丹麦声场PVPU14AA01骨声纹传感器。


这款耳机在设计上可以感受到很用心,充电盒采用了多颗磁铁来固定耳机和充电盒盖子,充电盒采用了多层框架,充电盒支持无线充电,还使用越来越流行的USB-C接口,方便用户使用各种方式充电。

2、华为Freebuds 3

主控芯片:华为麒麟A1

骨传导降噪解决方案:丹麦声场PVPU14AA01骨声纹传感器

编辑点评:

华为 FreeBuds 3 真无线耳机是第一款搭载华为自研麒麟A1芯片的终端设备,也是全球首款采用半入耳式设计的主动降噪耳机,支持双通道同步传输技术,支持蓝牙5.1。充电盒支持无线充电,耳塞部分曲线圆润,单耳机重量仅为4.5g,佩戴轻盈通透。


据我爱音频网拆解得知华为FreeBuds 3采用丝印为HI 1132 主控芯片,即华为麒麟A1芯片。


HUAWEI华为 FreeBuds 3 真无线耳机充电盒采用圆饼设计,其中又有方形亮片嵌于壳体中央,手感圆润细腻,造型别致简雅。耳机采用人体工学设计,机身轻巧,行动之中不易滑落,长久佩戴舒适依旧。

据我爱音频网拆解了解到,华为 FreeBuds 3 真无线耳机内置丹麦声场PVPU14AA01骨声纹传感器。


华为 FreeBuds 3 真无线耳机内部设计高度集成且高度复杂,组件高度定制化,封装工艺高密闭性,让拆解耳机端可谓是剥丝抽茧,足见华为在内部设计上所下的大功夫。内置有骨声纹传感器,有效削弱环境噪音,提高通话质量。



华为 FreeBuds 3 小巧的耳机配备了14mm大尺寸动圈单元,配上内置的倒相管,营造出震撼的低音效果。内置的麒麟A1芯片,支持蓝牙5.1,支持双通道同步传输,内置高速率音频处理单元,从而让FreeBuds 3实现低延迟,稳定快速的无线连接。


三、vivo维沃


1、vivo TWS Earphone


主控芯片:高通QCC5126

骨传导降噪解决方案:ST 意法半导体MEMS骨传导语音开关LIS2DW12

编辑点评:

vivo TWS Earphone是vivo推出的首款真无线蓝牙耳机。在蓝牙音频的研发与应用上,vivo与高通之间进行了全方位的合作,并在vivo TWS Earphone上全球首发了高通最新的旗舰无线蓝牙音频芯片QCC5126。



vivo TWS Earphone耳机搭载了QUALCOMM高通QCC5126旗舰蓝牙音频芯片,这颗芯片具备双路连接技术,支持左右耳机分别连接设备,有效降低无线音频延迟,增强无线连接的稳定性,与内置独立的蓝牙天线协同,进一步提升vivo TWS Earphone无线传输的能力。




据我爱音频网拆解了解到vivo TWS Earphone内置ST 意法半导体MEMS 加速度sensor 开关LIS2DW12。


vivo TWS Earphone的充电盒采用抛光亮面工艺,外形圆润小巧;耳机采用半入耳一体设计,轻巧简约,外形与耳道契合度高,佩戴舒适。    



vivo TWS Earphone充电盒内部采用大量特殊定制的精密组件,工艺高度集成化,设计布局紧凑合理,为内部的电池提供丰裕的空间,保障了电池的容量;耳机内部采用贴片式电容传感器,有效节省内部空间。动圈单元口径颇大,同时还配备纯铜音圈及复合振膜,配合aptX高清音频解码技术,音质效果更加有保障。


四、Mi小米

1、Mi 小米 Air2


主控芯片:BES恒玄WT230

骨传导降噪解决方案:ST 意法半导体MEMS骨传导语音开关LIS2DW12

编辑点评:

Air2作为小米第二代真无线蓝牙耳机,是小米无线蓝牙耳机Air的升级版,设计上由原先的入耳式变为半入耳式,价格上与一代小米真无线蓝牙耳机 Air售价相同。


小米真无线蓝牙耳机 Air 2整体设计方正有型,采用内隐式转轴式转轴,外观更加简约;内部采用定制化的组件,做工精致。



小米真无线蓝牙耳机 Air 2内部搭载了一颗BES恒玄WT230蓝牙芯片,这颗芯片支持蓝牙5.0技术,使得小米真无线蓝牙耳机 Air 2拥有稳定的无线连接,传输的速度更快,兼容性更强。



据我爱音频网拆解了解到小米真无线蓝牙耳机 Air 2 内置ST 意法半导体MEMS骨传导语音开关LIS2DW12。



小米真无线蓝牙耳机 Air 2采用双麦克风降噪技术,保证通话语音清晰度,有效提升通话质量;采用LHDC蓝牙高清解码技术,同时配备大尺寸复合振膜动圈单元,精准还原声音细节,三频表现亮眼。红外光线传感器与霍尔元件的运用,在配对与感应上拥有很好的体验。


我爱音频网总结


骨传导从苹果AirPods一代产品开始,已经使用了3年了,国内市场的产品还在加速追赶,针对这一块技术的布局,大家可以从结构,算法,降噪性能测试这几个部分开始研究,提升产品性能,做出更好的产品。


骨传导的优势主要是为了降低通话中的噪声,以及提高未来AI语音的指令采集准确率,目前通话中面对的主要噪声包含风噪和背景动态噪声,骨传导mic可以很好的采集低频段的人声,替换掉低频的风噪后,就可以完美的解决风噪问题;针对背景动态噪声,基于低频段的清晰人声,再结合高频段需要的声音,又可以滤除环境动态噪声,辅助增益上行通话质量。


据我爱音频网对目前市场上主流的真无线耳机拆解分析了解到,目前市场上两种主流的骨传导麦克风方案:


1、丹麦声扬 vpu 骨传导传感器


VPU是使用一种压电材料技术的单轴加速度传感器(Voice Pick Up Sensor is a high performance accelerometer 引自Sonion Datasheet Description),主要是用来感测声带振动使用。这个传感器还有个优点就是低功耗(VDD=1.8V 时只要 55ua 电流)。


丹麦声场PVPU14AA01骨声纹传感器,主要负责利用骨传导原理来拾取佩戴者自身语音信号,带来优秀的语普对环境噪音的信噪比,微小封装(3.5*2.65*1.5mm), 宽语言频带可达10kHz, 极低功耗,低功耗,高灵敏度的一颗传感器。


2、ST意法半导体 MEMS 三轴语音加速度计 LIS25BAMEMS三轴骨传导语音开关 LIS2DW12



市场上能用于上行降噪的加速度传感器除了使用压电材料的 VPU(模拟输出)外,ST 意法半导体使用 MEMS 技术的LIS25BA(TDM 接口)是市场上备受认可的产品。


此前我爱音频网已经针对AirPods Pro最新技术进行深度研究分析,请参考学习:


1、拆解报告:苹果AirPods Pro国行版

2、苹果AirPods Pro推动TWS耳机产业爆发,16家原厂推出49款主控芯片
3、苹果AirPods Pro带动纽扣锂电池需求量爆发,13家电池厂商受益
4、带你走进苹果AirPods Pro骨传导技术的前世今生
5、苹果AirPods Pro引领TWS降噪耳机潮流,这几颗降噪芯片值得重点关注

6、AirPods Pro卖脱销了?一起来看看苹果全套耳机拆解

7、国内厂商成功破解苹果AirPods Pro压力感应传感器!

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