近期，Qualcomm高通舉辦了一場語音和音樂業務媒體溝通會，發布了一份《音頻產品使用現狀調研報告2020》，基於來自美國、英國、中國、德國和日本的5000位消費者的調研數據，揭示了他們在購買無線耳機、無線耳塞和音箱設備時，不斷變化的消費者態度和行為，我愛音頻網此前對其進行了詳細的報告分析。
實際調研數據表明，隨著技術發展，消費者對於無線耳機尤其是真無線耳機連接的穩定性，主動降噪、通話降噪和語音助手等功能有了越來越高的需求，這就對TWS耳機最為核心的藍牙音頻SoC提出了更高要求。
真無線耳機市場高速發展的這幾年裡，兩隻耳塞之間、以及耳塞與手機之間的信號傳輸技術一直困擾著很多品牌和晶片原廠的研發，但普通消費者難以理解其背後到底面臨著哪些問題與挑戰。
今天我愛音頻網就通過Qualcomm高通新發布的《真無線技術的演進》一文，帶大家了解一下真無線技術發展過程遇到的問題和Qualcomm TrueWireless Mirroring技術的創新之處：
一、引言：真無線時代，擁抱自由
在我們的生活中，無論是每天的通勤途中還是外出散步或慢跑，越來越多的消費者都在通過無線耳塞享受他們喜愛的音樂或聆聽最新的播客。六年前，第一款真無線耳塞面市，緊湊忙碌的生活方式正不斷驅動著人們對完全無線的自由、便攜性和更長續航提出更高的要求，也讓真無線耳塞品類得到了快速發展。
自從率先推出 Qualcomm TrueWireless Stereo技術以來，高通在這一領域持續耕耘，幫助客戶在真無線耳塞品類中不斷實現新的突破。如今，享受到真無線自由的消費者正提出更高的期待，包括全天佩戴、舒適性、無縫的用戶體驗，以及可靠的連接。
無線耳塞和耳機通過藍牙連接至移動終端。藍牙是幾乎所有移動終端的標配，能夠實現短距離內的無線連接。它可以與Wi-Fi和其他免許可無線電應用共享2.4GHz ISM頻段（工業、科學和醫療頻段），同時，藍牙設備可以通過在80個信道間進行跳頻來幫助減小對其他設備的幹擾。藍牙技術正在不斷演進，而高通的藍牙音頻SoC在為廣泛的移動終端和耳機設備提供高品質音頻方面發揮了關鍵作用。
第一代真無線設備旨在支持語音通話和音頻播放。自此之後，多樣化的使用場景也對最新一代耳塞產品提出了更高要求，希望其可以支持更加豐富的用戶體驗，比如聽力增強、主動降噪、環境音感知的通透模式及集成的語音助手等特性。
製造商面臨的另一個挑戰是，耳塞既要支持長續航和超小型設計，還要滿足複雜用例對於更高處理性能的要求。下一代真無線耳機的頂級和入門級/中端產品均需要支持日益豐富的功能和應用，並繼續通過無縫的無線連接體驗滿足用戶需求。
二、真無線耳塞面臨的挑戰
在用戶體驗和易用性方面，無線耳塞在與採用標準作業系統且支持藍牙連接的移動終端進行連接時，面臨以下三項關鍵挑戰：
1、藍牙地址管理
用戶需要在移動終端的藍牙設備列表中看到單對耳塞被顯示已配對或連接。為了營造無縫的用戶體驗，上述操作應在後臺順利進行，而用戶無需採取任何操作。每個藍牙設備均擁有一個專屬的藍牙地址，手機自身的作業系統使用單一藍牙地址與耳機或音箱等第三方無線音頻設備進行連接。通過只顯示單一藍牙地址，一對耳塞可以與任何移動終端進行連接，而無需通過手機應用程式或作業系統來處理專用協議。
2、確保耳塞的藍牙連接穩健性
得益於藍牙技術的發展，消費者已經習慣於享受無幹擾的無線音頻體驗，相應地，他們也對真無線耳塞持有同樣的期待。由於ISM頻段非常擁擠，因此儘可能減小真無線耳機所佔用的帶寬至關重要。此外，由於音頻質量會受到其他設備的幹擾，因此通過一些措施包括連接切換或耳塞之間分享信息來降低幹擾的影響也十分必要。
3、滿足用戶所有的使用需求，包括僅使用一隻耳塞或耳塞之間的切換
對於兩隻獨立的無線耳塞，用戶可以選擇同時佩戴兩隻耳塞或僅佩戴其中一隻，或者在這兩種使用方式之間進行切換，無論用戶採用哪種佩戴方式，都不會造成音樂或語音通話的連接中斷。
常見的使用場景包括：取下一隻耳塞與周圍的人進行對話，之後將取下的耳塞放下並離開，此後仍能夠使用另一隻耳塞收聽音頻或繼續通話。用戶也可能想先給一隻耳塞充電，隨後切換並使用這隻已充滿電的耳塞。如果用戶丟失了一隻耳塞，則希望購買單個耳塞來替代，而不是重新購買一整副新耳塞。
三、Qualcomm TrueWireless 技術演進
自Qualcomm率先推出Qualcomm TrueWireless Stereo技術後，已有多項技術能夠實現以單一藍牙地址連接真無線耳塞與移動終端。
解決單一藍牙地址需求的最簡單解決方案是指定並永久固定主副耳塞的角色，並使用轉發功能來連接主副耳塞。在這種情況下，主耳塞與手機連接，並將信息中繼轉發至副耳塞，而手機上僅顯示主耳塞地址。但該解決方案在進行中繼轉發時，需要佔用雙倍的藍牙帶寬，並要求用戶始終使用主耳塞。
若要減小佔用帶寬，可通過採用單聲道轉發的解決方案，即只有副耳塞所需的音頻數據被中繼轉發。一些音頻編解碼器，例如Qualcomm aptX音頻編解碼器，可以顯著減小帶寬；但是，其他編解碼器對於減小帶寬起到的作用則十分有限。
還有一種更為複雜的方式，用戶無需區分主副耳塞，即讓耳塞自身來決定。但是，在用戶使用一隻耳塞作為單聲道設備的情況下，用戶從充電盒中先取出的耳塞即為主耳塞，並且兩隻耳塞無法切換主副角色。該解決方案仍需兩隻耳塞間進行中繼轉發，相應地，也需要佔用比傳統無線耳機更高的藍牙帶寬。此外，當耳塞被單獨使用或受到其他設備幹擾時，也可能出現問題。
四、Qualcomm TrueWireless Mirroring 技術
Qualcomm TrueWireless Mirroring基於前代轉發技術而打造，旨在提升連接穩定性、消除一些使用限制並提升使用的便捷性。該解決方案利用以下三種全新技術實現主、副耳塞的動態角色切換，包括偵聽、同步和選擇性數據中繼轉發，旨在提供無縫的用戶體驗。
在主耳塞與移動終端連接時，副耳塞可以感知到該連接，並開始針對發送的消息進行偵聽。兩個耳塞之間的同步可使副耳塞獲得藍牙鏈路的更新，包括信道映射和加密的變更。該方法可支持包括語音提示等音頻內容的同步。
通過偵聽，副耳塞將接收到大多數數據包，但仍會發生數據丟包的可能。為了幫助副耳塞接收所有數據包，主耳塞可以選擇性地中繼轉發丟失的數據。選擇性中繼轉發數據結合了兩種方法：當鏈路狀況良好時，則會利用偵聽的方法；而當鏈路狀況欠佳時（例如用戶將手機放入口袋，導致手機和耳塞之間的連接穩定性減弱），則可採用中繼轉發的方法來重新發送丟失的數據包。
此外，Qualcomm aptX Adaptive音頻編解碼器還能夠提高藍牙連接穩健性和適應性。它能夠幫助實現無斷音的音頻體驗，其支持的可變碼率技術可基於藍牙鏈路質量進行動態碼率調節。aptX Adaptive音頻編解碼器還可使左右音頻信道在解碼前分離。這意味著，每一隻耳塞只需解碼所需的的立體聲信道，從而可減少DSP的負載並降低功耗。
Qualcomm TrueWireless Mirroring技術還可以讓用戶選擇任意耳塞組合，並在不同耳塞組合之間進行動態切換，在此過程中幾乎不會造成任何音頻中斷，且無需手動操作按鍵或通過手機App進行重新配置。
值得一提的是，無論消費者是在聽音樂還是進行語音通話，該技術都能夠讓他們享受到無縫且無中斷的聆聽體驗。此外，用戶在同時佩戴兩隻耳塞時，可以聽到立體聲音頻。如果只佩戴左耳塞或右耳塞，則可以通過單個耳塞聽到單聲道音頻。
主耳塞和副耳塞所耗的電量相似，因此，其中一隻耳塞（可能是更靠近手機的那一隻）始終作為主耳塞使用也無防。當主耳塞從耳中取出或處於電池電量極低或處於充電盒中時，主耳塞和副耳塞可以實現無縫切換。
如果副耳塞的藍牙連接或麥克風質量遠優於主耳塞，那麼兩個耳塞之間也可以進行切換。該解決方案支持以45mAh電池進行高達9小時的音頻播放時長。如果其中一隻耳塞的電池電量變得極低，該耳塞就會向用戶發送提醒，並在必要時進行角色切換，從而讓電量較多的耳塞成為主耳塞，讓用戶可以繼續使用。
五、結論
隨著消費者越來越注重耳機產品的便利性、增強功能和出色音質，真無線耳塞在整個耳機品類中迎來快速發展。在某些快速增長的應用場景中，無線耳塞具有獨特優勢，比如健康追蹤、聽力增強、語音助手和主動降噪。目前，真無線耳塞的發展勢頭已經不局限於高端市場，入門級/中端市場也迎來增長。
對於一款旨在提供無縫用戶體驗的耳機產品，它需要解決通過藍牙技術連接無線耳塞和智慧型手機的三大挑戰，並能夠提供持續的高品質音頻體驗。任何一款面向下一代真無線耳機的解決方案，都應該能夠使用單一藍牙地址來避免在耳機與移動終端之間使用專用協議，應該最小化藍牙帶寬的使用和來自其他設備的ISM頻段幹擾，並儘量滿足用戶的全部需求。
Qualcomm TrueWireless Mirroring旨在讓用戶可以使用多種耳塞連接組合併支持動態切換，同時在此過程中避免高品質音頻的中斷。通過減少耳塞之間的信息中繼轉發，可以將藍牙帶寬使用降至最低，且即使在受到其他設備幹擾的情況下，耳塞仍可保持一貫的音頻質量。通過支持主副耳塞的角色切換、偵聽、同步和選擇性數據中繼轉發等一系列特性，Qualcomm TrueWireless Mirroring技術旨在為下一代真無線耳機提供高質量的用戶體驗。
Qualcomm TrueWireless Mirroring技術已被最新一代Qualcomm藍牙音頻SoC採用包括面向入門級產品的快閃記憶體可編程的Qualcomm QCC304x和面向頂級產品的Qualcomm QCC514x，兩者均可提供更高品質的真無線用戶體驗，包括支持更穩健和出色的連接、更長續航時間、集成的主動降噪（ANC）、支持語音激活和按鍵激活的語音助手，以及出色的無線音質。
Qualcomm開創了智能的通信系統，並為全球音頻產業和消費者帶來高品質的創新體驗。Qualcomm發明的基礎科技，改變了世界連接、計算與溝通的方式。
我愛音頻網會持續關注搭載新一代Qualcomm藍牙音頻SoC產品的市場動態，並在第一時間為大家帶來相關報導和拆解。對高通真無線技術發展歷程和高通藍牙音頻晶片相關技術感興趣的朋友，可以去高通官網搜索下載報告的全部內容。