新闻资讯

news
首页 -新闻资讯 -行业新闻 -TWS主控芯片之战,延迟、降噪与稳定性的平衡

TWS主控芯片之战,延迟、降噪与稳定性的平衡

发布时间:2021-12-29作者来源:金航标浏览:388

电子发烧友网报道(文/周凯扬)在众多无线连接技术中,蓝牙借助真无线耳机(TWS)再度引发了一波市场热潮。蓝牙耳机早已不是什么科技新品了,但TWS的出现解决了多数人对这一产品的痛点。如今各大手机与耳机厂商都开始推出TWS耳机新品,并借由强大的主控芯片等实现降噪、语音控制等附加功能,这一切同样得益于从蓝牙4.0起加入的低功耗协议BLE。

据ABI Research统计,BLE设备数量将于2023年达到16亿,并在2018至2023年实现27%的年复合增长率。对于智能家居,物联网等应用上BLE技术的不断普及,这项技术从2010年现世以来就一直在稳步增长,并在BLE音频应用的猛增下成为了当下炙手可热的蓝牙市场爆点。随着蓝牙5.2的推出,BLE更是发展出了LE Audio高音质音频传输。

作为TWS的核心,其主控芯片从根本上决定了不同蓝牙耳机间的性能表现与特色功能。据Strategy Analytics分析,2019年苹果借助Airpods系列在TWS市场占据了50%上的份额。除苹果之外,市面上哪些有竞争力的TWS终端产品,以及它们的主控芯片又是什么呢?

Broadcom


Galaxy Buds Live / 三星

三星于去年发布的Galaxy Buds成了美国Consumer Reports评出的2019年[敏感词]TWS耳机,该耳机不仅经由AKG进行调校,还使用了博通的BCM43014主控芯片。博通指出,该芯片组合了多年的半导体专业经验以及无线音频工程技术,支持蓝牙5协议的同时,利用无缝集成的先进声学算法减少了背景噪声。

三星为了扩展在主动降噪TWS耳机上的市场在今年分别发布了两款新品,而年初发布的Galaxy Buds Plus和本月发布的Galaxy Buds Live都采用了博通的新款主控芯片BCM43015。该芯片使用了ARM Cortex-M4作为MCU,以及ARM Cortex-M0+作为传感器中枢处理器。BCM43015还支持低功耗影子技术(LPST)和扩展同步连接(eSCO),并使用自适应跳频技术(AFH)来减少无线电频率干扰。此外,该芯片还内置了Cadence的Xtensa Hifi-3 DSP核作为音频子系统,以双通道12-bit的ADC来监测电池电压。


Qualcomm


 QCC3040结构图 / 高通

自高通收购CSR以来,借助CSR的蓝牙芯片占据了大半市场,如今TWS这个市场商机自然也不会放过。除了今年发布的QCC514x高端蓝牙芯片外,高通还推出了面向入门与中端市场的QCC304x系列。就拿QCC3040芯片来说,该芯片采用了两个32位的处理器([敏感词]频率为32MHz)和一个120MHz可配置的DSP内核,与上一代QCC300x系列相比降低了70%的能耗。QCC3040内置功耗极低的数字降噪技术,并支持[敏感词]的蓝牙5.2协议。

除了优异的性能外,高通的蓝牙芯片[敏感词]优势还是对音频编解码协议的支持。高通的aptX可以说是目前TWS耳机中适用性最强的协议,既有注重稳定性的aptX Adaptive,注重音质的aptX HD,还有以低延迟为目标的aptX LL(Low Latency)。


Apple


AirPods一代 / 苹果

作为将TWS一举带火的Airpods,其初代产品使用了苹果自研的W1芯片,而随后推出的二代产品和Airpods Pro,苹果则采用了全新的H1芯片。

全新的芯片不仅将蓝牙4.2协议升级至5.0,同时将通话寿命提升了50%。苹果声称H1芯片让后续的Airpods Pro做到了1.5倍的连接速度,同时提高了蓝牙信号的稳定性、速度以及距离,降低了30%的延迟,并为其加入了新的语音控制功能。


华为


麒麟A1芯片 / 华为

华为在FreeBuds 3中采用了麒麟A1芯片,这也是全球[敏感词]通过BT/BLE双模蓝牙5.1认证的SoC。该芯片采用了Cortex-M7处理器,[敏感词]频率为200MHz,[敏感词]功耗为10 uA/MHz,远低于业界30uA/MHz的功耗标准。该芯片还配置了全新的双通道同步传输技术和356MHz高速率音频处理单元,在提供稳定快速的蓝牙连接的同时,也降低了音频与视频同步的延迟。麒麟A1使用实时3A通话降噪算法和自适应降噪(ANR)提供了15dB的环境降噪效果,并以回声消除(AEC)来阻止通话对方的回声。

双通道同步传输技术 / 华为

华为通过自研的双通道同步传输技术解决延迟和功耗上的问题,传统TWS耳机同时将左右声道传输至主耳机,然后再转发给副耳机,这样引发了转发效率低、延迟高、断连以及高功耗的问题。此外由于蓝牙和2.4GHz的Wi-Fi使用同一频段,因此很容易互相干扰。该技术让两个耳机分别接受左右声道的通信,降低了50%的功耗,与蓝牙5.2中的LE同步信道类似。


恒玄科技


荣耀Flypods 3 / 华为

在FreeBuds 3之前,华为的TWS产品主要采用恒玄科技的主控芯片,比如华为Freebuds 2 Pro和荣耀FlyPods 3都内置了恒玄科技的BES2300芯片。BES2300运用了28 nm的HKMG CMOS工艺,集成了一枚Cortex-M4F内核,并支持ANC主动降噪,平均降噪效果为25dB。除华为之外,国内不少品牌的耳机都采用了恒玄科技的蓝牙芯片,比如小米的Air2s和Oppo Enco W51等。

为了解决传统TWS方案的传播问题,恒玄科技也推出了自己的解决方案——LBRT低频转发技术。该技术让主副耳机的转发维持在低频段(10-15MHz),从而做到低功耗和低延迟,同时实现3Mbps的高比特率音乐传输。

Realtek


瑞昱在2018年就发布了针对TWS的双模蓝牙5.0芯片方案RTL8763B,该芯片有由一个32位ARM Cortex-M4F处理器和一个超低功耗的DSP内核组成。其基带主频为40MHz,具有768KB的ROM大小,并采用了增强的Tensilica Hi-Fi-mini 24位DSP内核。

RTL8773C芯片 / Realtek

去年瑞昱公布了全新的降噪芯片方案RTL8773系列,这一芯片组支持环境降噪(ENC)和混合主动降噪(ANC)。瑞昱提到该芯片不仅支持自己的主动降噪算法,同样支持第三方算法,降噪效果[敏感词]可达40dB。该系列中的RTL8763BFP专注于低延迟的应用,可以实现100ms乃至更低的延迟,这与其它主控芯片相比有很大的优势,比如华为Freebuds 3(麒麟A1:190ms)vivo TWS Earphone(QCC5126:180ms)以及Airpods Pro(H1:144ms)。

Airoha


WF-1000XM3耳机 / 索尼

络发科技在2017年成为了联发科集团的一员,也是索尼TWS产品的主要芯片供应商。索尼[敏感词]的降噪TWS耳机WF-1000XM3就运用了络发的AB1552A芯片(联发科型号MT2811SP),索尼还在耳机中加入了自己的降噪处理器QN1e。2019年,络发推出混合主动降噪的主控芯片方案AB155x,该系列芯片内置一个[敏感词]频率为156MHz的ARM Cortex-M4处理器,以及一个[敏感词]频率为312MHz的Tensilica HiFi mini DSP内核。除此之外,AB155x运用了自研的MCSync(组播同步)技术,在MCSync技术支持下的TWS耳机可以做到更稳定的连接,减少断音调音降低延迟,并支持Hi-Res的音频解编码。

小结


与传统蓝牙耳机或是传统降噪蓝牙耳机相比,TWS耳机在续航、降噪效果以及音质上都有一定降低。但考虑到对体积和功耗的限制,做出这样的妥协也是理所当然的。但随着蓝牙芯片制程技术的进一步提高,未来蓝牙芯片在性能上做出突破。

而为了减少延迟和干扰,不少芯片厂商都给出自己的解决方案,但随着蓝牙5.2扩大市场占有率,未来也许都会统一采用LE同步信道。从蓝牙技术联盟的产品认证页面上来看,不少终端、芯片和IP厂商都开始在准备下一代蓝牙5.2产品。由此看来,TWS耳机占据整个蓝牙耳机的时代也许很快就会到来。

本文转载自“ 电子发烧友网”,支持保护知识产权,转载请注明原出处及作者。如有侵权请联系我们删除