Pet osnovnih tehnologija TWS slušalica
Još 2014-2016 neke su audio tvrtke lansirale prvu generaciju istinski bežičnih slušalica na tržište, ali su imale problema s Bluetooth vezom, mikrofonom, baterijom itd. Apple je 2016. službeno otkazao 3,5 mm audio priključak na seriji iPhone 7 i lansirao novi proizvod, Apple AirPods, koji se može glatko upariti s iPhoneima, iPodima i MacBookovima u nekoliko sekundi, a besprijekorna Bluetooth veza je nevjerojatna. Nevjerojatna diploma.
Čim su Airpods lansirani, ovo rješenje s dvokanalnom tehnologijom prijenosa i kućištem za punjenje brzo je dovelo do tržišta. Neko su vrijeme istinske bežične stereo slušalice (TWS) postale najpopularnija vrsta slušalica na tržištu. Android i audio proizvođači su slijedili primjer, kao što su Sony, Beats, Bose, Jabra, Sennheiser itd. Svi su lansirali svoje proizvode, a TWS brendovi na tržištu mijenjaju se svakim danom. Nakon više od pet godina razvoja, TWS bežične slušalice postale su najbrže rastući proizvod potrošačke elektronike.
Kako je TWS plus povezan s TWS-om?
Kada govorimo o TWS-u, često čujemo izraz TWS plus, pa koje su korelacije i razlike između ta dva?
TWS
TWS koristi Bluetooth 5.0 glavnu i pomoćnu tehnologiju prijenosa putem uha. Prilikom spajanja, slušalicu je potrebno prvo spojiti na glavno uho (obično desno uho), a zatim se spoje glavno i pomoćno uho, pa se uspoređuje vrijeme potrebno za spajanje. dugo. Stoga je TWS osjetljiviji na vanjske smetnje, a njegova potrošnja energije je velika.
TWS plus
TWS plus (True Wireless Stereo Plus) je Qualcommova vlasnička tehnologija, koja je predstavljena u Qualcommovom Snapdragon 845 procesoru 2017. godine na Android telefonima. TWS plus je evolucija TWS-a. Obje njegove slušalice mogu se izravno spojiti na audio izvor. Kao što naziv govori, lijevo i desno uho mogu raditi neovisno. To omogućuje svakoj slušalici primanje odgovarajućeg audio signala uz minimalne gubitke, brzo povezivanje i uštedu energije. Dok slušalice kompatibilne s TWS plus nude veću kvalitetu zvuka, značajka također ovisi o kompatibilnosti izvora zvuka.
U veljači 2018. Qualcomm je lansirao TWS plus tehnologiju za postizanje normalnog rada između TWS slušalica koje koriste Qualcomm QCC5100/QCC30XX Bluetooth čipove i mobilnih telefona temeljenih na mobilnim platformama kao što je Snapdragon 845/7XX/855/865. Korištenjem ovog rješenja, postojat će dvije neovisne komunikacijske veze koje se izravno prenose na lijevi i desni kanal za postizanje neovisnih veza. Tijekom reprodukcije glazbe, čak i ako se jedna slušalica ukloni, glazba se neće prekidati.
Trenutačni status quo je da su sve prave bežične slušalice kompatibilne s TWS-om, ali ne podržavaju sve TWS plus.
Rastuće TWS tržište
Iako se TWS tehnologija sve više koristi u prijenosnim računalima, tabletima i televizorima, pametni telefoni i dalje su najpopularniji uređaji za uparivanje za TWS, a glavni proizvođači pametnih telefona, uključujući Apple i Samsung, povukli su utikač sa svojim najnovijim izdanjima. Uklonite 3,5 mm audio priključak.
Trenutačno se tržište TWS slušalica razvilo od mračnog do zlatnog konja, a tržište i obujam prodaje stalno rastu iz godine u godinu. U svom Global Consumer Audio Survey 2020., Qualcomm je spomenuo da se globalno prihvaćanje TWS slušalica gotovo udvostručilo od 2019., s 23 posto na 42 posto. Uz to, oko 42 posto potrošača koristi bežične slušalice za gledanje televizije, filmova i drugog video sadržaja. Očekuje se da će taj broj nastaviti rasti kako se trajanje baterije dalje poboljšava.
Prema predviđanju istraživanja Grand Viewa, veličina globalnog tržišta TWS slušalica iznosit će približno 25,32 milijarde USD u 2020. i očekuje se da će rasti po CAGR-u od 36,1 posto od 2021. do 2028. Uz stalno rastuću potražnju za streaming sadržajem, zajedno s s brzim usvajanjem društvenih medija i kratkih video aplikacija, očekuje se da će se rast tržišta TWS slušalica nastaviti ubrzavati u sljedećih nekoliko godina.
Prema Strategy Analyticsu, u 2020. godini ukupna globalna prodaja Bluetooth slušalica premašila je 300 milijuna, a prodaja TWS slušalica premašila je polovicu te brojke na 170 milijuna. Konkretno, trend razvoja globalnog tržišta TWS slušalica sličan je onom na tržištu pametnih telefona prije 10 godina. Apple je vodeći u industriji i uglavnom zauzima tržište visoke klase, dok Android postupno prodire na tržište jeftinih putem strategije niskih cijena, a njegov trend stope prodora također ima sličnosti s prethodnim pametnim telefonima. Istraživački podaci Strategy Analyticsa pokazuju da je s lansiranjem AirPods Pro, prodaja Appleovih AirPods naglo porasla s 1 milijuna u 2016. na 15 milijuna u 2018. i nevjerojatnih 60 milijuna u 2019. godini.
Analitičari Juniper Researcha procjenjuju da je Apple prodao gotovo 85 milijuna AirPodova u 2020., što čini oko 70 posto ukupnog prihoda TWS proizvoda i 55 posto tržišnog udjela prodanih proizvoda.
Iz perspektive distribucije robne marke, tržište TWS slušalica prvi je detonirao Apple. Nakon nekoliko godina razvoja, njegov proizvod AirPods ima vrlo visok tržišni udio na tržištu srednje i visoke klase. Prema podacima analize Counterpointa, od drugog kvartala 2020., tri vodeće tvrtke na TWS tržištu su Apple (35 posto), Xiaomi (10 posto) i Samsung (6 posto). tržište.
01
Jedna od temeljnih tehnologija TWS-a: Bluetooth 5.0
Bluetooth je tehnologija bežičnog prijenosa koja teoretski omogućuje veze kratkog dometa između uređaja unutar 100 metara. U praksi, kada koristimo male uređaje, obično koristimo efektivnu udaljenost od oko 10 metara. Najveća značajka Bluetootha je što omogućuje umrežavanje mobilnih komunikacijskih uređaja i računala te prijenos podataka i poruka bez upotrebe kablova. Može se reći da je Bluetooth tehnologija velika prekretnica u razvoju slušalica i jedna je od najvažnijih tehnologija u TWS-u.
U usporedbi s prethodnom generacijom Bluetootha 4.2, Bluetooth 5.0, koji je izašao 2{{10}}16. lipnja, ima veću udaljenost prijenosa i bržu brzinu prijenosa. Efektivna udaljenost prijenosa je 4 puta veća od BLE 4.2 verzije, a brzina prijenosa je 2 puta veća. Značajne optimizacije Bluetooth 5.0 u brzini prijenosa i latenciji omogućuju mnoge aplikacije za bežične uređaje koji zahtijevaju više informacija i brži odgovor. Što se tiče praktične upotrebe, visoka propusnost Bluetootha 5.0 također omogućuje TWS dvosmjerni razgovor, a viša brzina prijenosa čini reprodukciju zvuka prirodnijom.
Bluetooth 5.2 predstavlja najnoviji razvoj Bluetooth tehnologije. Godine 2020. Bluetooth SIG lansirao je LE audio, novu generaciju standarda Bluetooth audio tehnologije. Temelji se na standardu Bluetooth 5.2 i usvaja novi "LC3" audio dekoder s dobrom kvalitetom zvuka i malom potrošnjom energije, koji može učinkovitije komprimirati audio podatke i prenijeti više podataka na nižoj propusnosti bez žrtvovanja audio kvalitete, što je dobro za oboje kvalitetu zvuka i energetsku učinkovitost. Najiščekivaniji napredak u Bluetooth 5.2 je uvođenje Sync Channel, tehnologije koja nam omogućuje povezivanje više Bluetooth uređaja na jedan izvor. Zamislite samo kako bi bilo ugodno povezati se sa svim uređajima odjednom i automatski se prebacivati između njih bez potrebe da ručno mijenjate vezu između uređaja i telefona, računala ili TV-a kada koristite TWS kod kuće.
Brzi razvoj TWS-a potaknuo je industrijsku nadogradnju povezanih proizvođača opskrbnog lanca. Tehnološki napredak u glavnom kontrolnom čipu, čipu za upravljanje napajanjem, čipu prijemnika za bežično punjenje, bateriji kutije za punjenje, bateriji za slušalice, upravljanju dodirom i drugim tehnologijama poboljšao je performanse i funkcije TWS slušalica i donio bolje korisničko iskustvo.
02
Druga temeljna tehnologija TWS-a: Bluetooth glavni kontrolni čip
U TWS-u je važnost Bluetooth master čipa sama po sebi očigledna. Za razliku od relativno glomaznih mobilnih telefona i drugih slušalica, zahtjevi za prenosivost TWS-a imaju veće zahtjeve u pogledu veličine i integracije glavnog kontrolnog čipa. S dodatkom novih modula kao što su smanjenje buke i funkcionalni senzori, postavljaju se veći zahtjevi za iskoristivost prostora u šupljini i visoku integraciju čipa. Bluetooth master SoC sa sveobuhvatnim funkcijama i visokom integracijom pruža snažno jamstvo da će TWS ostvariti različite funkcije.
Trenutačno postoje deseci proizvođača na tržištu glavnog TWS kontrolnog čipa, tržište postupno sazrijeva, a konkurencija među proizvođačima je žestoka. Tržište visoke klase predstavljaju Apple, Qualcomm, Hengxuan i Broadcom, a tržište srednje do niske klase uključuje Luoda, Realtek i Lanxun. Prema nepotpunim statistikama, od listopada 2020. u Kini je bilo više od 22 proizvođača TWS master Bluetooth čipova.
Qualcomm QCC5124 sustav na čipu (SoC) dizajniran je kako bi zadovoljio potrebe malih uređaja za robusnim, visokokvalitetnim bežičnim Bluetooth iskustvom slušanja uz nisku potrošnju energije za dulju reprodukciju zvuka. QCC5124 arhitektura dizajnirana je za visoke performanse uz nisku potrošnju energije. U usporedbi s prethodnom tehnologijom, potrošnja energije može se smanjiti do 65 posto, omogućujući dulju reprodukciju zvuka u gotovo svim načinima rada.
Slika 3: Blok dijagram QCC5124 sustava
(Izvor slike: Qualcomm)
03
Treća osnovna TWS tehnologija: aktivno smanjenje buke
U posljednjih nekoliko godina, funkcija smanjenja buke TWS slušalica pridaje sve više pozornosti potrošačima, a tehnologija aktivnog smanjenja buke (ANC) postala je standard vrhunskih proizvoda za slušalice. Podaci Qualcommovog istraživanja tržišta pokazuju da je 71 posto potrošača zainteresirano za aktivno poništavanje buke kao značajku.
Otkako je Apple izdao AirPods Pro, TWS slušalice počele su ubrzavati prijelaz na TWS plus ANC. Trenutačno sve glavne Bluetooth slušalice za aktivno smanjenje buke na tržištu usvajaju rješenje odvajanja Bluetooth čipa i čipa za aktivno smanjenje buke. Za TWS slušalice s tijesnim unutarnjim prostorom, rješenje s jednim čipom ne samo da troši manje energije, već ostavlja i više prostora za akustične uređaje i baterijske module. Stoga će ova arhitektura također postati trend razvoja TWS slušalica. Naravno, uz aktivni čip za smanjenje buke, učinak smanjenja buke TWS slušalica također je povezan s dizajnom šupljine slušalica, a tvornica čipova mora blisko surađivati s proizvođačima OEM/ODM.
Dialogov DA7401 je mono ANC kodek visokih performansi dizajniran za TWS slušalice i pametne uređaje koji se nose u ušima. Ima dinamički raspon reprodukcije od 115 dB, dinamički raspon snimanja od 103 dB, hibridni ANC i fleksibilnu arhitekturu takta.
DA7402 je visokoučinkoviti stereo kodek visoke vjernosti ultra male snage koji koristi Dialogovu prilagođenu digitalnu hibridnu ANC tehnologiju za jače odbacivanje okolne buke u širem frekvencijskom rasponu, čineći zvuk u bilo kojem okruženju. za najbolje korisničko iskustvo. DA7402 integrira audio procesor koji pruža izvrsne audio performanse, uključujući dinamički raspon reprodukcije od 115 dB i brzinu uzorkovanja od 384 kHz. Osim toga, pruža propusnost zvuka od 40kHz za podršku zvuku visoke rezolucije.
DA7402 jedan je od najmanjih digitalnih aktivnih kodeka za poništavanje buke na današnjem tržištu, troši upola manje energije od današnjih vodećih rješenja čipova i udvostručuje audio performanse, što ga čini idealnim za sportske slušalice, pametne uređaje koji se nose u uhu, TWS slušalice i još mnogo toga. .
Slika 4: Serija ANC kodeka DA740X
(Izvor slike: Mouser)
04
TWS osnovna tehnologija četiri: MEMS mikrofon
Mnoge funkcije TWS slušalica zahtijevaju odgovarajuće senzore za pružanje hardverske podrške. Trenutačno glavne senzorske jedinice TWS slušalica uključuju zvučnike za reprodukciju glazbe, MEMS mikrofone za aktivno smanjenje buke i komunikaciju, optičke senzore za detekciju u ušima, senzore otiska glasa za smanjenje komunikacijske buke i 360 senzora sa šest osi za surround zvuk itd.
U TWS slušalicama prethodni mikrofon se uglavnom koristio za funkciju glasovnog poziva. S primjenom ANC tehnologije za smanjenje buke u TWS slušalicama, kako bi se postigao bolji učinak smanjenja buke, naširoko su korištena rješenja za suradnju s više mikrofona, a zahtjevi za performansama mikrofona također postaju sve veći i veći. MEMS silikonski čipovi imaju prednosti male veličine i velike stabilnosti. Budući da dodatak funkcije smanjenja buke postavlja veće zahtjeve za performanse mikrofona, MEMS mikrofoni postali su prvi izbor za proizvode s TWS slušalicama.
TDK-ov MEMS mikrofon T5837/38 PDM visokih performansi ima visoku točku akustičnog preopterećenja (AOP) od 133dB SPL, visok omjer signala i šuma od 68dBA i širok dinamički raspon, što ga čini idealnim za primjene u rasponu od vrlo tihih do vrlo bučan, kao što su Field pametni zvučnici za snimanje glasa za ANC TWS aplikacije. T5848 SmartSound I2S MEMS mikrofon može pružiti visoku točku akustičnog preopterećenja od 133dB SPL, visok omjer signala i šuma od 68dBA i širok dinamički raspon, prikladan za aplikacije koje zahtijevaju visoku akustičnu izvedbu u dinamičnim i bučnim okruženjima.
Slika 5: TDK-ov MEMS mikrofon visokih performansi serije T5837
(Izvor slike: TDK)
05
TWS osnovna tehnologija pet: čip za upravljanje napajanjem
Čip za upravljanje napajanjem uglavnom se koristi za punjenje i pražnjenje TWS slušalica, kao i za praćenje prenapunjenosti baterije, prekomjernog pražnjenja, prekomjerne struje i previsoke temperature te zaštitu od kratkog spoja tijekom procesa punjenja i pražnjenja. Iako je snaga punjenja i pražnjenja čipa za upravljanje napajanjem relativno mala u usporedbi s tradicionalnim uređajima, za TWS slušalice s visokim zahtjevima prenosivosti, neophodna je za sigurnost, nisku potrošnju energije, visoku otpornost na napon, visoku integraciju i visoku učinkovitost. Zahtjevi su relativno visoki.
MAX77650/MAX77651 su visoko integrirani čipovi za upravljanje napajanjem ultra niske potrošnje (PMIC) idealni za nosive aplikacije niske potrošnje, ograničene veličine kao što je TWS gdje su veličina i učinkovitost kritični. Oba čipa sadrže SIMO buck-boost regulator koji pruža tri neovisno programabilne tračnice napajanja.
Uz to, LDO od 150 mA omogućuje odbijanje valovitosti za audio kao i aplikacije osjetljive na šum. Visoko konfigurabilni linearni punjač podržava različite kapacitete Li-ion baterija i uključuje nadzor temperature baterije za povećanu sigurnost (JEITA). Analogni multiplekseri u MAX77650/MAX77651 mogu prebaciti više unutarnjih napona i strujnih signala na vanjske čvorove za praćenje pomoću vanjskog ADC-a. Za konfiguraciju i provjeru radnog statusa uređaja dostupno je dvosmjerno I2C sučelje.
Slika 6: Blok dijagram sustava MAX77650
(Izvor slike: Maxim)
Epilog
TWS slušalice su sastavni dio industrije pametnih audio uređaja i novo tržište. Yole Développement predviđa da će godišnje isporuke TWS slušalica, slušnih pomagala, pametnih satova i pametnih zvučnika premašiti 1,3 milijarde jedinica do 2026., a zvuk visoke kvalitete postat će neophodan za mnoge aplikacije kao što su igre, AR/VR iskustva i 3D zvuk učinci. backup funkcija. Pametni telefoni i slušalice imaju vrlo visok stupanj ekološke usklađenosti. Trenutno je globalna isporuka Android mobilnih telefona oko 6 puta veća od Appleovih mobilnih telefona. Očekuje se da će se u budućnosti značajno povećati udio Androida u industriji TWS slušalica.
