TWS耳機的痛點、難點與拐點

2020-12-20 華強微電子

1、TWS耳機是爆品嗎?

2017年9月,蘋果公司發布第一代AirPods,開創真無線(True Wireless Stereo,TWS)耳機時代。2019年3月發布第二代AirPods。結合蘋果公司財報來看,可穿戴等其他產品(包括耳機、手錶、音箱和配件等)收入規模已趕上MAC和iPad,並且一直保持高速增長,2019Q2同比增長達48%,成為蘋果公司未來成長的驅動力之一。

在蘋果AirPods的引領下,包括華為、三星、OPPO、vivo、小米等手機廠商,Sony、BOSE、1MORE、漫步者等傳統音頻類廠商,愛奇藝、網易雲、Anker ZOLO、Dacom大康等廠商也都加入TWS行業大軍,百家爭鳴。

根據Counterpoint Research數據,2018年全球真無線耳機出貨量約 4600萬臺,其中AirPods出貨量約3500萬,佔全球整體出貨量的3/4。隨著真無線設備的在全球智慧型手機用戶中的滲透率持續增長,到2020年,Counterpoint預計全球真無線耳機市場出貨量將達到1.29億臺。根據IDC數據,2019Q2真無線佔中國耳機市場出貨量的66%,成為其重要組成部分。真無線耳機以其擺脫線材,便捷自在的使用體驗,贏得了越來越多用戶的喜愛。中國真無線耳機出貨量連續多個季度同比增速超過100%。

2、TWS耳機的痛點並非價格

2.1、價格:已降至百元級別,安卓TWS滲透率仍未顯著提升

通常情況下,我們認為價格或許是TWS耳機滲透率提升的主要痛點。實則不然,TWS耳機價格已經降至百元級別,根據我們對ZOL網站上235個TWS耳機報價統計,100-500元區間的TWS耳機型號達160餘個,佔比高達68%。

蘋果AirPods售價超過1200元,華為、小米等廠商的TWS耳機價格已實現100-1000元價格區間的全覆蓋。

但根據Counterpoint數據,2019Q1全球TWS出貨量中蘋果AirPods仍佔據絕對優勢,超過一半的份額。可見,即使價格下降到百元級別,除了AirPods之外的其他TWS耳機仍未能使得行業拐點到來,因此,我們認為價格不是TWS行業的主要痛點。

2.2、連接:穩定性、低延遲、簡易性才是核心痛點

作為一個無線耳機,我們認為TWS首要需要解決的問題是連接,包括藍牙連接穩定性、低延遲、簡易性。

蘋果AirPods的藍牙連接穩定、開蓋即連體驗好,第一代AirPods延遲168ms。在ratings測試的37款TWS耳機中,AirPods的延遲最低。

結合蘋果天貓旗艦店用戶評價來看,用戶對於蘋果AirPods的藍牙連接穩定性、延遲等問題基本沒有提及,滿意度較高。而其他品牌TWS耳機,用戶對於藍牙連接穩定性、延遲性滿意度較差。

我們認為連接才是TWS耳機的核心痛點,只有連接性能過關,TWS耳機才有存在的價值,才有可能替代傳統的有線耳機和普通的無線耳機。否則,糟糕的斷連、高延遲體驗一次之後便會讓用戶放棄TWS耳機。

2.3、體驗:音質、續航等是未來升級方向

連接是1,在實現1的基礎上,音質、降噪、續航、入耳檢測等功能為TWS耳機增添多個0,使得TWS耳機的用戶體驗提升。AirPods 2具有多設備無縫連接、左右耳機可單獨使用、支持雙擊操作、入耳檢測、手機負1屏查看電量、超強續航5小時和15分鐘快充、喚醒Siri、定位、改名等優點。

根據高通《2019使用現狀調研報告》顯示,音質、電池續航和舒適度仍然是消費者2019年最看重的耳機功能。

2.3.1、音質的提升在於編碼方式,而不是藍牙版本

音質的影響因素主要包括硬體和軟體,在此我們只討論軟體的影響。

藍牙發展經歷了1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0版本的過程,其中藍牙1.1、1.2、2.0、2.1、3.0版本屬於傳統藍牙,4.0以後藍牙標準包含兩個藍牙標準,包含傳統藍牙模塊部分(也有稱之為經典藍牙Classic Bluetooth)和低功耗藍牙部分(Bluetooth Low Energy)。

傳統藍牙主要用於傳輸音頻、傳輸文件等場景,功耗較高;而低功耗藍牙則用於設備匹配、數據同步、定位等場景,功耗和延遲極低,廣受IoT物聯網設備歡迎。手機一般使用雙模藍牙,傳統藍牙傳輸音頻,BLE用於匹配。

儘管藍牙技術在消費市場已經推進到了5.0,但藍牙耳機傳輸音頻仍使用藍牙2.1時定下來的A2DP 1.2(Advanced Audio Distribution Profile)標準。因此,用藍牙5.0聽歌和用藍牙2.1聽歌音質上不會有質的區別。

音質的改善在於編碼方式。CD音質需要帶寬為1.41Mbit/s,受限於A2DP的傳輸能力,音頻數據需要經過編碼壓縮後再通過A2DP傳輸,所以音頻通過藍牙傳輸是無法做到百分百還原的,而先進壓縮技術可以提升音質。目前比較流行的高品質藍牙音頻壓縮算法有aptX/aptX-HD、LDAC、LHDC等。其中aptX為CSR公司推行的技術,CSR被高通收購後成為了高通晶片的專有技術;LDAC來自索尼,品質非常高,已成為了安卓8.0的標配壓縮技術;LHDC(HWA)來自華為,規格和LDAC相似,也屬於無損級別的藍牙音頻編碼。

2.3.2、被動降噪容易,主動降噪難度大

目前耳機降噪方式主要分為兩種:被動降噪和主動降噪。

被動式降噪主要通過包圍耳朵形成封閉空間,或者採用矽膠耳塞等隔音材料來阻擋外界噪聲。通俗點講,一般頭戴式耳機或者入耳式耳塞都有被動降噪功能。

主動降噪功能就是通過硬體降噪系統產生與外界噪音相等的反向聲波,將噪音中和,從而實現降噪的效果。此外,高通CSR晶片具有軟體降噪技術,也叫CVC降噪,利用藍牙耳機內部的晶片,把通話麥克風接收到的信號進行濾波處理,把外界的風噪等降低,主要在打電話的時候起作用。

根據高通的《2019使用現狀調研報告》顯示,63%的音頻受訪者關注無線耳機的主動降噪(ANC)功能。除了支持更具沉浸感的聆聽體驗,ANC還有助於降低聆聽者的疲勞感。

目前,索尼WF-1000XM3、亞馬遜Echo Buds、華為FreeBuds 3等TWS耳機已支持主動降噪。

3、難點是什麼?

3.1、連接:其他廠商轉發模式不及蘋果監聽模式

普通藍牙音頻設備只能實現1對1連接,包括普通的無線藍牙耳機。而TWS耳機兩個耳塞之間沒有導線連接,在和手機連接時則需要實現1對2的連接。

蘋果AirPods採用Snoop監聽模式,即左右耳一起聽,蘋果對監聽模式實現了專利封鎖。早期其他TWS主要採用relay轉發模式,音頻從手機傳到左耳(主設備),再由左耳轉發到右耳(從設備)。

轉發技術又可分為傳統的2.4G轉發、恩智浦的NFMI近場磁通訊技術和恆玄的LBRT低頻轉發技術。

相比於蘋果的監聽模式,轉發模式存在以下劣勢:

1)由於需要通過左耳(主設備)再轉發到右耳(從設備)這樣一個過程,轉發模式連接的穩定性與延遲都要比蘋果的監聽模式差很多;

2)監聽模式可實現任意單耳使用,而轉發模式單耳使用只針對左耳(主設備);

3)左耳(主設備)的功耗要顯著高於右耳(從設備)。

3.2、藍牙5:並不能提升轉發模式性能

藍牙5.0並不能提升轉發模式性能。藍牙早就支持連接多個終端,但並不支持同時播放音頻。也就是說,普通的藍牙5.0技術是不支持TWS耳機1對2連接同時播放音樂的功能的,而只能依靠監聽技術或者轉發技術等,因為音頻數據傳輸採用的還是上文提到的傳統藍牙標準,而不是BLE低功耗藍牙。

因此,即使藍牙從4.2升級到藍牙5.0,轉發模式相比於監聽模式的劣勢依然存在,其他廠商的TWS耳機的連接穩定性與延遲仍然要比蘋果的AirPods要差一些。

藍牙5.0可以更流暢地傳輸指令。儘管藍牙5.0對音頻傳輸沒有升級,但藍牙5.0為低功耗藍牙BLE提供了更高帶寬,PHY從藍牙4.X的1M進化到2M,使得藍牙設備可以更流暢地傳輸指令,比如AirPods2可以支持Siri。

4、 拐點已至

4.1、絡達:推出MCSync技術,AB1536成爆款晶片

MTK絡達於2019年初推出搭載新一代TWS技術(MCSync,Multi Cast Synchronization)的AB1532晶片。MCSync具有連線更穩定,減少斷音跳音,支撐高解析音頻碼流,低延時,兩耳耗電更平衡,各種手機平臺都適用等優點。此外,MCSync也支持Multiple speakers連接。

2019年中,絡達推出更加成熟的AB1536晶片,其連接性能等綜合體驗向蘋果AirPods看齊,成為熱門晶片。

2019年7月,絡達AB155X平臺系列與Sony合作推出Sony WF-1000XM3產品,具有主動降噪(ANC)功能,並且支持Google語音助手(Google Bisto)。

4.2、高通:TWS+千呼萬喚始出來,Q to Q生態啟動

2018年2月,高通推出了TWS+(TrueWireless Stereo Plus)技術。根據其官網介紹,TWS+是Qualcomm-to-Qualcomm的連接技術,只能在使用高通QCC5100/QCC30XX藍牙晶片的TWS耳機與基於驍龍845、670、710移動平臺的手機之間實現。

在TWS+連接技術下,會有兩路獨立的音頻流從手機直接傳輸到兩個不同的耳機,即左右聲道獨立連接。如果耳機跟手機通信過程中,檢測到手機不支持TWS+技術,耳機會自動轉換到可以兼容幾乎所有智慧型手機的TWS通用模式。

高通TWS+技術已推出一年多時間,但推廣速度較慢。由於TWS+技術實際上超出了現有的藍牙標準,需要通過優化藍牙標準或者安卓系統進行實現。瘋米FUNCL AI、OPPO O-Free、小鳥track air、漫步者TWS5等產品儘管採用了高通QCC30XX晶片,但都閹割了TWS+功能。

2019年9月,vivo的TWS Earphone真無線藍牙耳機是行業內首款搭載高通旗艦 QCC5126 方案,搭載使用驍龍855以上晶片的手機可以開啟 TWS Plus連接模式(目前支持機型為NEX 3、NEX 3 5G、iQOO Pro、iQOOPro 5G、Z5)。

2019年4月發布的1more stylish同樣閹割了TWS+功能,但1 more最新款的TWS+將於11月15日開始發貨,對於驍龍855以上晶片的手機可實現TWS+功能。

我們認為,隨著vivo的TWS Earphone以及1more最新款TWS耳機的推出,表明高通TWS+技術已經成熟,Q to Q生態才算真正的啟動。

4.3、華為:自研麒麟A1晶片,自研雙通道傳輸技術

過去,華為FreeBuds、FreeBuds 2 Pro、榮耀FlyPods採用的都是恆玄的轉發方案。

2019年9月,華為發布的FreeBuds 3則採用了華為自研的麒麟A1晶片,自研雙通道同步傳輸技術,可以實現左右耳機從手機端分別獲得左右聲道的信號(與高通的TWS+技術類似),實現更高效率的傳輸和更低的功耗。

在同樣的幹擾強度下,麒麟A1與蘋果H1的抗幹擾表現與H1基本一致,遠遠高於市場其他的晶片方案;在傳輸速率方面,麒麟A1晶片理論傳輸速率達到了 6.5Mbps,3倍於其他晶片;在連接音頻時,無損音頻的傳輸速率達到了 2.3Mbps。此外,FreeBuds 3搭配獨立的 Audio DSP處理單元,時延被縮減到了 190ms,這比 AirPods的220ms少了 30ms。

我們認為,華為自研麒麟A1晶片與蘋果自研H1晶片類似,表明華為對TWS+耳機的定位上了一個新臺階。通過自研麒麟A1晶片與自身手機麒麟SOC平臺進行適配,華為也將建立起自身的FreeBuds 3耳機-華為手機連接生態,達到甚至超過AirPods-iPhone生態良好的體驗效果。

4.4、藍牙6:下一代藍牙技術,或有驚喜

高通TWS+和華為FreeBuds 3都突破了現有的藍牙5技術,實現了左右雙通道傳輸,是對現有藍牙5技術的優化與升級。

如果高通TWS+與華為的藍牙技術有望成為下一代藍牙技術藍牙6的標準,即藍牙6標準自身支持左右雙通道傳輸,或將導致蘋果的監聽模式技術封鎖的意義消失,而非蘋果TWS耳機滲透率或將大大地加速,同時導致藍牙晶片競爭格局發生變化。

當然,標準的形成並非易事,而是一件非常漫長而繁瑣的事項,也會涉及到多個廠商之間的博弈;即使標準形成之後,標準的推廣與應用也需要時間。

5、競爭格局

5.1、當下:華強北白牌盛行,甚似當年「山寨機」

TWS耳機有多火爆?或許華強北市場最為敏感。當下華強北白牌TWS耳機盛行,甚至有點重現2010年左右「山寨機」時代。

根據天貓APP上部分白牌TWS耳機產品介紹,我們發現白牌TWS已經可以基本實現AirPods的大部分功能。我們在拼多多和天貓APP上搜索發現,華強北白牌TWS耳機售價在100-300元左右,拼多多上第一名銷量高達5000多件,天貓上某款產品月銷量超過3000件。

5.2、空間:安卓TWS銷量有望達AirPods的6倍

從出貨量角度來看,根據Counterpoint數據,2019Q1 AirPods出貨量約佔所有TWS耳機出貨量的一半,即安卓TWS與AirPods的出貨量比例大約為1:1。根據Gartner數據,2018年全球智慧型手機出貨量約14億部,其中Apple約佔2億部,即安卓手機與Apple手機出貨量比例大約為6:1。考慮到TWS耳機主要是配合智慧型手機使用,替代傳統的有線耳機,甚至有可能成為智慧型手機的標配。因此,我們合理類推,未來幾年,安卓TWS的年銷量有望達AirPods的6倍。

5.3、競爭:集中度有望提升,手機廠商或成最終贏家

上文我們提到,目前TWS行業競爭格局是蘋果一家獨大,其他手機、傳統音頻、配件廠商百家爭鳴,同時白牌TWS耳機盛行。

參考山寨機發展歷史,我們認為TWS行業競爭格局將經歷以下幾個過程:

1)蘋果AirPods創造新產品,高端用戶開始使用;

2)價格低廉的白牌TWS耳機促進消費者嘗試體驗TWS耳機,有利於打開TWS行業市場需求;

3)品牌廠商憑藉產品質量與品牌優勢,使得TWS耳機行業向品牌廠商集中;

4)手機品牌廠商憑藉TWS耳機與智慧型手機形成的生態帶來更好的體驗,使得TWS耳機行業進一步向手機品牌廠商集中。

因此,長期來看,我們認為蘋果、華為、三星、OPPO、vivo、小米的手機品牌廠商的TWS耳機將佔領主要市場。在品牌廠商的背後是藍牙解決方案的競爭格局,蘋果採用自研藍牙晶片;華為同樣採用自研藍牙晶片;三星未來同樣有可能自研藍牙晶片;而OPPO、vivo、小米則應該主要採用高通的藍牙晶片,實現與高通驍龍平臺的適配。

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