TWS 耳機 藍牙 LE Audio Qualcomm Nordic

真無線耳機吸睛也吸金 藍牙標準/SoC新方案大舉出籠

2020-03-03
TWS可說是消費性電子產品近期冉冉升起的一顆新星,僅透過藍牙傳輸,就可以擺脫線纜的束縛,直接與手機對接通話與聽音樂,帶動消費者的購買慾望,因此藍牙技術聯盟積極制定新標準,同時藍牙SoC廠商方案則不斷推陳出新,期能搶下市場。

 

隨著5G與人工智慧(AI)發展推波助瀾之下,美國消費科技協會(CTA)2020年趨勢預測,2020年美國消費電子科技產業整體的營收高達4,220億美元。在這之中,受惠於(Apple) AirPods和三星(Samsung) Galaxy Buds的帶動,預期2020年真無線耳機(TWS)將有機會實現82億美元的營收(成長約31%),且出貨量規模達6,680萬台(成長35%)。 

工研院產科國際策略發展所電子與系統研究組副組長林澤民認為,2020年強勢吸金的裝置非TWS莫屬。可看到近兩年TWS商業營收已經與發展5年之久的智慧手表並駕齊驅,且接下來將有更大幅度的成長。

面對撲面而來的TWS需求,藍牙技術聯盟(SIG)亦積極制定新標準,強化藍牙音訊效能、新增助聽器支援並推出音訊分享功能。

開創無線音訊新世代 LE Audio標準登場

20年前,藍牙技術的出現擺脫了有線式音訊傳輸的束縛,開創了無線音訊市場;而日前藍牙技術聯盟更宣布推出新一代藍牙音訊技術標準,也就是低功耗音訊LE Audio,不但強化藍牙音訊效能、新增助聽器支援,還提供全新的音訊分享(Audio Sharing)功能,將再次改變使用者的音訊體驗,創造與周圍世界建立聯繫的新方式。

藍牙技術聯盟執行長Mark Powell表示,2019年藍牙音訊產品出貨量接近10億件,成為藍牙的最大市場。

事實上,在LE Audio尚未出現之前,藍牙通訊並沒有TWS的標準化規格。藍牙技術聯盟全球市場副總裁Ken Kolderup談到,過去TWS採用的藍牙音訊解決方案都是以藍牙Class Audio為主,以藍牙核心規範的版本而言,則通常對應到藍牙5.0或5.1。不過,有了最新LE Audio出現,將為TWS帶來更多樣化的能力。

LE Audio是基於低功耗藍牙無線通訊(Bluetooth Low Energy),以及「Classic Audio」所打造而成的全新標準,能夠支援與Classic Audio相同的音訊產品和使用案例開發,同時導入並支援更多全新功能以提升效能,並帶來新的使用場景。

LE Audio藍牙音訊將支援兩種作業模式。首先是低複雜度通訊編解碼器(Low Complexity Communication Codec, LC3)可提升音質、降低功耗。LC3在低傳輸速率下也能維持高音質,提供開發人員極大的開發彈性,在設計音訊品質、能耗等關鍵產品特性時能針對所需取得更佳平衡。

Fraunhofer IIS通訊音訊部主管Manfred Lutzky指出,經過大量聲音測試後,該公司證明即便位元速率(Bit Rate)只有一半,LC3依然能透過Classic Audio提供的SBC編碼器,大幅提升音訊品質。開發人員可利用此節能特性,打造電池壽命更長的產品。在滿足當前功耗需求的情況下,則可選擇使用尺寸更小的電池優化產品外型設計。

其次,LE Audio支援多重串流音訊(Multi-Stream Audio)功能,意指能在智慧型手機等單一音訊源裝置(Source Device)、單個或多個音訊接收裝置(Sink Device)間,同步進行多重且獨立的音訊串流傳輸。

WiFore Consulting技術長暨藍牙技術聯盟助聽器工作組主席Nick Hunn表示,開發人員可善用多重串流音訊功能,提升真無線耳塞式耳機等產品的效能。例如,它可帶來更佳的立體聲體驗、無縫連結語音助理服務,並提升多重音訊來源裝置間的切換順暢度。

繼藍牙技術聯盟發表LE Audio的同時,Nordic宣布與美國低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy/Bluetooth LE)堆疊開發商Packetcraft合作推出了一款LE Audio評估平台(LE Audio Evaluation Platform)。

揮軍藍牙音訊市場 Nordic音訊評估平台亮相

現今藍牙無線音訊解決方案採用傳統藍牙技術,但是LE Audio導入了一種利用於低功耗藍牙無線電的新型高品質無線音訊解決方案,可實現比傳統藍牙音訊更低的功耗,從而顯著地延長電池壽命,帶來更好的音訊品質,並得以開發兼具無線數據傳輸和音訊串流傳輸能力的設備。此一技術還支援廣播以進行音訊共享。

Nordic的LE Audio解決方案包括利用該公司低功耗藍牙系統單晶片(SoC)的硬體參考設計、音訊IC(帶有整合式LE Audio DSP)智慧編解碼器、Packetcraft的低功耗藍牙主機堆疊(Host Stack)和支援LE Audio的鏈路層,及一套LE Audio軟體開發套件(SDK)。此一平台讓開發人員可以開始評估如何把該技術用於藍牙LE Audio產品,諸如無線揚聲器、耳掛式耳機和真無線的耳塞式耳機等。

Nordic產品管理總監Kjetil Holstad表示,雖然傳統的藍牙音訊可提供令人滿意的無線聲音解決方案,但是LE Audio更上一層樓,提供了顯著增強的性能。它將會是一個令人興奮的新領域,Nordic計畫提供領先的LE Audio解決方案,在其中扮演關鍵角色。

LE Audio評估平台的設計可在訊號發送端(例如,音訊訊號源、手機語音通話和點對點通話(Peer-to-peer Call))或訊號接收端(音訊播放、耳機播放和點對點通話)中運行。要完成LE Audio的鏈接需要一組成對的設備(發送端和接收端)。

Nordic的LE Audio解決方案還具有Cirrus Logic的SoundClear功能,可用來執行上行鏈路的噪音降低和回音消除、增強播放、語音控制和聽力增強(Hearing Augmentation)。該評估平台包含一個最多可容納6個麥克風或2個揚聲器的聲學連接器、一個3.5mm耳機插孔、一個3.5mm發送端插孔和一個用來充電、除錯(使用Nordic的開發工具)和聲學調音(使用Cirrus Logic的WISCE平台)的USB連接器。將音訊從發送端設備以無線方式串流傳輸到無線(接收端)耳塞式耳機時,與現今傳統的藍牙解決方案相比,LE Audio評估平台可將電池壽命延長約40%。

藍牙SIG執行長Mark Powell表示,藍牙社群將繼續推動技術的發展,以滿足不斷演變中的市場需求並創造新的機會。LE Audio就是一個很好的例子。它不僅可增強現有藍牙音訊產品的性能,而且還會導入音訊共享,這是一個新的音訊使用案例,可望改變人們體驗音訊及與周遭環境連接的方式。

高通推出全新音訊技術

另一方面,高通(Qualcomm)則是以增強藍牙語音通話設計為訴求,基礎於藍牙無線技術推出全新音訊編解碼器技術aptX Voice音訊,提供高解析度語音品質。

藍牙SIG推出的新標準將優化TWS的設計,並加速其產品設計時程。
圖片來源:AUKEY

辨識與瞭解語音是透過電話無縫溝通的重要關鍵,高通aptX Adaptive音訊科技的aptX Voice新功能,能大幅提升使用藍牙周邊配件進行語音通話使用者的語音品質。

目前電信商普遍使用超寬頻語音編解碼器提升行動網路通話品質,這代表許多消費者已在行動裝置上享有高品質語音通話。然而,當他們連線支援藍牙免手持裝置定義(Handsfree Profile)的周邊配件,撥出與接通語音通話時,卻無法享受同樣的高解析度語音品質。如同aptX提升藍牙無線科技的音樂串流品質,aptX Voice設計目的是提升語音通話體驗,在藍牙免手持裝置定義範圍內提供32kHz的通話品質,讓消費者體驗清晰的語音通話。

高通語音、音樂與穿戴式裝置副總裁暨總經理James Chapman表示,aptX技術為藍牙音響體驗帶來革新,實現高無線音訊品質。aptX Voice也將對語音通話帶來同樣革新。隨著消費者愈來愈常使用無線頭戴式與耳塞式耳機撥出與接聽通話,aptX Voice將確保更清晰與更高品質的通話體驗。

消費者正在採納藍牙無線科技,同時也要求更高品質的語音通話與音樂音質。目前藍牙免手持裝置定義使用的窄頻與寬頻編解碼科技在語音通話偶有聲音不清、難以辨識字詞、以及被背景噪音干擾的現象,使得收聽者疲憊。aptX Voice能夠提供更佳的使用者通話體驗,尤其是在客服中心與其它企業應用等環境中,提升整體語音音質,讓收聽者備感舒適。

aptX Voice設計上可以提供32kHz取樣音訊,以及持續的16kHz頻率回應,提供消費者對aptX系列音訊編解碼器科技所期待的高解析度品質。此外,aptX Voice帶來的清晰通話還能與藍牙免手持裝置定義使用的窄頻與寬頻編解碼器技術相比,提供更清楚的語言辨識能力,以及更清晰的整體音質;再者,更容易辨別語音、辨認造成困擾的聲音、以及瞭解口音較重的說話者,提升收聽者的理解能力;第三,可輕易辨別發音相似,在電話上難以分別的語音,例如「s」與「f」;此外,該技術能讓消費者能夠聽見語音微弱的發話者,以及含糊其辭的話,或在有超過一人同時講話時,瞭解各方說話內容。

這項全新技術現已配備於高通Snapdragon 865與高通Snapdragon 765行動平台。高通將於2020年推出新款藍牙音訊系統單晶片(SoC),屆時配件裝置亦可搭載此項技術。

TWS已成為消費電子的新寵。林澤民分析,TWS與智慧音箱發展大有不同,可將其分成兩個階段,第一階段是每個手機都要搭配一付TWS,第二階段則是增加更多生物辨識功能。可看到AirPods Pro已導入聲學、光學、震動與力度感測器,吸引諸多國際大廠跟進,展望下階段,TWS可望進一步導入多顎骨震動、心率、壓力與血脂感測器,將應用範疇延伸至生理量測、助聽器等健康醫療領域,並逐步刺激更多陸系中低階元件/系統業者加入市場競爭。

 

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