一晃眼，蘋果當下最新款 TWS 耳機——AirPods Pro 已推出兩年多了。

短短兩年裡，蘋果 TWS 耳機的全球市場份額已從 2019 年的大半壁江山，下滑到 2020 年 Q3 的 29%。

與此同時，從 2019 年至 2020 年，三星、華為、小米等玩家密集推出多款 TWS 耳機，宣發密度一浪蓋過一浪，各類玩法整合炫技。但 TWS 耳機市場卻仍是蘋果的天下。

蘋果憑什麼？

不可否認，蘋果 AirPods Pro 的主動降噪、通透模式、自動均衡三項技術，不僅是引爆 TWS 耳機的關鍵，同時也為這一品類的市場發展開闢了一條新賽道。

據 Canalys 最新預測，到 2024 年，全球 TWS 耳機出貨量將從 2020 年的超 2.5 億副增長至 5 億副以上

如何加速超車從蘋果手中搶下更多的蛋糕，也是每一個玩家入局市場的目標與野心。

而在這野心背後，玩家們又在摩拳擦掌準備如何追趕蘋果？他們如今正在研發和創新的技術、給耳機帶來的功能變化，是否又能成為下一代創新的技術趨勢？

透過當下 TWS 耳機市場百花齊放的階段，智東西也看到了玩家們正在努力改變 TWS 耳機市場的 5 大技術趨勢，從關鍵零部件設計到封裝技術，再到效能的優化及創新，我們嘗試通過拆解這些技術，發掘其對市場發展帶來的多種可能性。

01. 動圈 or 動鐵大亂鬥，多發聲單元提升音質體驗

對許多耳機發燒友們來說，“聽個響”的 TWS 耳機遠不足以滿足自己對音質的要求，拋開資訊傳輸損耗的硬傷外，決定耳機音質優劣和風格的關鍵是耳機中的發聲單元。

從傳統音訊產品上來說，耳機發聲單元包括動圈、動鐵、圈鐵和靜電等。其中，動圈單元技術的成熟度最高，它主要由線圈、振膜和磁體等構成，具有低頻好、聲場寬的優點。

儘管動鐵技術的興起較晚，其發聲過程與動圈類似，都是靠線圈在永磁場中的震動來發聲，但動鐵在構造原理、位置、聲音與動圈有著較大區別，或者說在一定程度上 “互補”。

例如，雖然動圈低頻好、聲場寬，但動圈的高頻解析不如動鐵，動鐵的靈敏度和解析力比動圈更出色。

因此，動鐵最初多用作助聽器、監聽耳機上的發聲單元。那麼動圈和動鐵兩者優勢就不能整合在一塊嗎？

當然可以。市場中有另一種名為 “圈鐵”的發聲單元技術，已逐漸成為各大 HIFI 廠商們青睞的解決方案。

顧名思義，“圈鐵”由動圈 + 動鐵組成，兼得良好的高低音訊解析，也擁有不錯的靈敏度。

由於目前大部分 TWS 耳機都追求音質的低頻效果，加之 ANC（主動降噪）對換能器有低頻響應的需求，因此市場上多數 TWS 耳機都採用動圈、圈鐵或一個動圈 + 多個動鐵的發聲單元解決方案。

例如，在一個動圈 + 一或多動鐵的方案中，各發聲單元負責不同的頻段。

還有一些較為偏門的解決方案，例如部分頭戴式耳機會採用多個動圈單元，並放在不同的位置來模擬多通道輸入，或製造環繞聲等空間聽覺的效果，“不少遊戲耳機就採用這樣的設計”。

現階段，包括亞馬遜、三星、萬魔等在內的少數玩家，已開始嘗試整合雙揚聲器單元的方案來提升 TWS 耳機的音質效果。

例如，亞馬遜首款 TWS 耳機 Echo buds 就採用了樓氏電子的雙動鐵揚聲器單元，三星今年 1 月推出的 Gaxlaxy Buds Pro 採用了雙動圈揚聲器單元，萬魔則是圈鐵主動降噪解決方案（動鐵單元 + 10mm 動圈單元）。

總的來看，目前 TWS 耳機市場中採用純動鐵單元的方案還較少。但是，如果 TWS 耳機逐步朝著小型化的趨勢發展，那麼採用純動鐵的解決方案是有必要的。

一方面，動鐵不用設計後腔，同時其低頻正在慢慢改善，價格也在下降，未來在市場中會有一席之地；另一方面，如果廠商對 playback（回放）品質有要求，圈鐵也是個不錯的選擇，動圈單元在保持低頻響應下，直徑正逐步做小，但這對工藝要求也較高。

如果說對音質高保真的追求是耳機誕生的初心，那麼 TWS 耳機的發展，遲早有一天也要回歸對音質水平的重視。在這一條件下，通過動圈動鐵結合的多揚聲器單元方案來提高耳機高低頻解析的效能，也將是 TWS 耳機技術發展的一大趨勢。

02.AirPods Pro 的黑科技首秀：空間音訊

空間音訊也叫環繞音訊，簡單來說就是能讓人對空間聲源位置產生全空間立體感知，我們常常在電影院或家庭影院中感受到被聲場包圍、氣勢恢巨集的效果就是空間音訊。

蘋果在 2019 年釋出的 AirPods Pro，以及 2020 年釋出的 AirPods Max 就採用了空間音訊技術。這對於耳機——尤其是 TWS 耳機來說，無疑是空間音訊技術的一大突破。

實際上，空間音訊技術已經發展多年，但它在耳機上的應用較少。

主要在於面向大空間環境的音響裝置（音源）是固定的，隨著使用者所處的位置發生變化，其得到的環繞聲也有不同。這一場景下，空間音訊技術需要解決的主要是耳廓外的空間問題。

而 TWS 耳機是直接將音訊輸入耳中，同時每個人耳廓內的空間結構遠比耳廓外的空間要複雜，因此耳機的空間音訊不僅要還原出不同位置聲音從前後各方位到達使用者耳朵的時間差，還要考慮人體結構對聲音造成的影響。

這就涉及到 HRTF（Head-Related Transfer Function，頭相關傳遞函式）。什麼是 HRTF？某視訊平臺 up 主 “大寬物理”在其科普視訊中提到：

由於人體生理結構的關係，聲波會在頭部、耳廓、耳道等地方發生各種繞射和反射，互相干擾並加強或減弱某些頻率，所以就算音響的頻響曲線（Frequency Response，量化音箱音染大小的函式曲線）是平直的，其聲音經過耳朵後，人類通過聽覺系統感受到的頻響曲線也不是平直的。工程師則將人類聽覺的這一特性用函式來表示，也就是 HRTF。

因此，耳機的頻響曲線需要做到不平直的，才能讓人感覺到精確平衡的聲音。目前行業中的音特美曲線、哈曼曲線等，都是不同玩家根據人體聽覺特性來制定的，但這些曲線也仍存在不足。

“大寬物理”提到，就算把耳機的頻響曲線做成理論上的目標曲線，也不一定能準確還原聲音，因為每個人的頭、耳廓和耳道等生理結構不同，導致每個人的 HTRF 也不同，甚至頭戴式耳機每次佩戴方式的細微差別都會造成影響。

想要解決這一問題，就需要準確測量出每個人的 HTRF。但行業中傳統測量 HTRF 的方式不僅成本高，也無法解決頭戴式耳機佩戴方式不同造成的差異，更別說面向大眾市場。

索尼在 2019 年曾展示了名為 360 Reality Audio 的空間音訊技術，但該技術是基於 “平均 HRTF”來優化環繞聲效果，並不支援測量使用者自身的 HRTF 和頭部追蹤。

那麼，蘋果的 AirPods Pro 和 AirPods Max 是如何準確測量出 HTRF，實現空間音訊技術的？這主要涉及兩個方面——感測器 / 晶片、演算法。

1、感測器 / 晶片：一面追蹤蒐集資料，一面提供算力

硬體方面，AirPods Pro 和 AirPods Max 都內建了感測器和陀螺儀，對使用者的頭部進行追蹤，同時還能實時追蹤比對頭部和裝置間的運動資料，以更好地實現順滑的環繞立體聲。

在耳機發聲單元前方，蘋果還放置了一個麥克風，能夠一邊 “聽”使用者正在聽的音樂，一邊收集音樂從使用者耳道內反射出來的聲音，以此探測使用者耳機的佩戴情況。

同時，蘋果自研 H1 晶片能夠以每秒 200 次的速率，根據使用者耳機佩戴情況的變化對聲音進行實時矯正。據稱，一顆 H1 晶片的算力相當於一個 iPhone 4 手機。

這就意味著，不管使用者在做什麼導致耳機佩戴情況變化，耳機都能隨時為使用者將聲音調整到最 “準確”的狀態。

2、演算法：為使用者定製專屬 HRTF 函式

模型感測器和陀螺儀負責收集資料，H1 晶片負責為資料處理提供算力，那麼耳機內部的演算法是如何執行的呢？

實際上，蘋果在 2018 年 9 月申請了一項名為《用於雙耳聲音再現的與頭部相關的傳遞函式選擇（Head related transfer function selection for binaural sound reproduction）》的專利。

該專利提到，蘋果在耳機中內建了一個 HRTF 庫，涵蓋大量不同的 HRTF 模型。當用戶在使用耳機時，計算音訊（Computational Audio）演算法會通過機器學習技術，將麥克風蒐集到使用者耳道內的聲學特徵與 HRTF 庫中的模型做對比，並挑選出一個最適合使用者的 HRTF 模型。

接下來，演算法會基於使用者特徵對挑選出來的模型進行優化，最終得到屬於使用者的 HRTF 函式，這一方法大大減少了直接測量 HRTF 函式會帶來的巨大算力要求。

此外 “大寬物理”猜測，蘋果通過演算法模擬出的多聲道空間，可能也是利用從使用者身上測量到的專屬 HRTF 函式，來對演算法進行優化的。

不過，AirPods Max 的空間音訊效果要優於 AirPods Pro，主要原因在於頭戴式的 Max 能夠同時測量耳廓和耳道的 HRTF，資料更為精確，而 Pro 只能測量耳道內的 HRTF 函式。

同時，目前蘋果的 HRTF 測量仍存在一定的侷限性。那就是這項技術還只能測量耳道和耳廓資料，無法測量肩膀、頭部等其他部位的 HRTF 資料，使得演算法模擬出來的空間音訊效果不夠完善。

不過可以肯定的是，從感測器到晶片再到演算法，蘋果這環環相扣的空間音訊技術技術不僅能為使用者 “量身定製”獨有的音訊環繞體驗，也為 TWS 耳機的技術創新與發展提供了一個行之有效的道路。

03. 多麥通話降噪是關鍵，解決大風噪場景是核心

降噪是目前 TWS 耳機玩家們猛烈進攻想拿下的技術高地，通話降噪是其中的一個重要賽道。

簡單來說，不管使用者在何種場景下，通話降噪技術都能讓使用者電話一頭的人也能聽清講話內容，而不是各種嘈雜的噪音。

從技術方面看，通話降噪的三大核心技術包括 Beamforming 指向增強技術、自適應濾波技術、上行骨傳導技術。基於這三大技術，各家廠商結合各自的演算法和晶片等優勢，為推出各類通話降噪解決方案 “大打出手”。

目前，市場中主流的通話降噪方案包括單麥克風、雙麥克風陣列，以及依靠加速度感測器和耳內麥克風等器件來輔助實現的通話降噪方案。

此外，2020 年也有越來越多的玩家推出了搭載三麥克風通話降噪解決方案的 TWS 耳機，包括三星 Galaxy Buds Pro、華為 Freebuds Pro、小米 Air2 Pro 和 OPPO Echo X 等，而這都是這些玩家目前最新款的 TWS 耳機產品。

不難發現，目前市場中的 TWS 耳機通話降噪方案正逐漸朝著多麥克風降噪的方向發展。

其中，三星 Galaxy Buds Pro 的通話降噪在內部硬體結構、軟體、外部設計均進行了優化。內部搭載了一個拾音感測器（voice pickup sensor），以及三個麥克風（三麥克風通話 + VPU 語音拾音器）。

只要拾音感測器監測到聲音，面向耳機嘴部的兩個外部麥克風就進行波束成形，以抵消外部噪聲。第三個麥克風僅關注使用者的聲音，這能在大幅度地降低外界噪音並放大使用者聲音。

而在外形設計方面，三星直接將耳機設計為貼合人耳內部的 “豌豆”形狀，減少直接與風接觸的面積，還有耳機上的外網與內風室來共同分散並削減風的影響。同時，三星還內建了高階軟體來區分人聲和風聲，以確保就算有風接觸，風聲也不會進入麥克風。

國內玩家如華為，其 Freebuds Pro 耳機採用三麥克風系統 + 骨聲紋通話降噪技術。其中，三麥克風系統的通話降噪工作方式與三星 Galaxy Buds Pro 大致相同，而骨聲紋通話降噪技術能夠感應使用者頭部震動，只拾取使用者人聲並進行增強。

不過，由於骨聲紋通話降噪技術的成本較高，目前只有蘋果、三星和華為等玩家的部分高階 TWS 耳機上應用較多。

而小米、OPPO、榮耀和萬魔推出的 TWS 耳機所採用的三麥克風通話降噪方案，均來自聲加科技。硬體結構方面，該三麥克通話降噪方案均內建反饋麥克風、前饋麥克風、通話麥克風，以更精準地拾取人聲。

▲ 小米 Air 2 Pro 耳機搭載的聲加科技三麥克風通話降噪演算法

演算法方面，該方案最主要的特點是將以往用在入耳式 ANC 耳機中進行主動降噪的單顆麥克風，用來進行通話降噪，能大大提升使用者在大風噪（如騎車）和大噪聲（如地鐵）下的通話降噪體驗。

不過，在多麥克風通話降噪技術領域，麥克風是越多就越好嗎？答案為不完全是。

器件的增加不僅需要更多的體積空間來放置，其整體效果也依賴耳機的物理結構設計，如果器件多了也會增加生產製造一致性的要求，造成良率下降。

04. 花樣智慧主動降噪，讓耳機更智慧地還你一份安靜

同樣是降噪，但智慧主動降噪與通話降噪不同。

我們可以簡單理解為，通話降噪是讓使用者傳輸到電話另一頭的聲音更加清晰真實，弱化外部環境噪音的干擾，讓電話另一頭的人聽得更爽；而主動降噪則是讓使用者自己聽到的聲音更加乾淨，降低不同場景中噪音的干擾，讓自己聽得更爽。

儘管蘋果 AirPods Pro 點燃了 TWS 耳機主動降噪技術的熱潮，但在之後的一年多時間裡，主動降噪技術在各個玩家裡都被玩出了百花齊放的態勢。

尤其是 “智慧主動降噪”的方案出現得越來越多，包括三星、索尼、BOSE、華為等玩家推出的 TWS 耳機產品都具有這類功能。

從技術方面看，ANC 降噪的原理是通過麥克風採集環境中的噪音訊號，同時內部產生一個反相的聲波來抵消噪音訊號。這不僅需要麥克風負責噪音採集，還需要處理器來預測噪音出現的情況。

那麼，“智慧主動降噪”的 “智慧”是怎麼實現的？

據瞭解，為了保證前期抵消噪音訊號的降噪質量，廠商還會在耳機中新增一個反饋麥克風來檢測噪音是否變小了。同時，處理器還會根據反饋麥克風測量到的結果，對處理過程進行適當的調整優化，以達到最佳的降噪效果。

就類似於，學生在解完一道題後，還會反覆檢查這道題的解法是否有問題或有更好的解法，並不斷提升自己的 “解題”能力。而這，就是智慧（自適應）主動降噪的過程。

但具體對比下來，三星、索尼、BOSE 和華為等玩家的智慧主動降噪方案也有不同玩法。

例如，三星 Galaxy Buds Pro 的智慧 ANC，則通過麥克風和感測器的搭配，前者負責檢測使用者聲音、後者檢測使用者嘴巴的震動，同時內建的 AI 演算法會學習區分使用者聲音和其他人說話聲。當耳機檢測到使用者開始與他人交談時，就會自動切換模式，讓使用者無需摘下耳機就能清晰與人交談。

而索尼 WF-1000XM3 的智慧降噪功能，可以通過手機 APP 開啟 “自適應聲音控制”，不僅能自動檢測使用者的活動狀態，還能自動為使用者切換至預設的環境聲和降噪方案。同時，它還提供了 20 級的環境聲可控降噪，能定製多達 20 種環境聲級別。

整體來看，智慧主動降噪同樣需要到前後反饋感測器、晶片和演算法之間的相互配合。其中，晶片又分為整合主動降噪功能的 TWS 主控藍芽晶片，以及專用降噪晶片。

各品牌廠商旗艦機型給出這些方案的體驗差異各有千秋，但風噪場景下的表現最易被感知，差別顯著，所以 ANC 的核心重點仍集中在提升風噪場景下的降噪體驗。

05. 螺螄殼裡做道場，SiP 封裝是關鍵

實際上，不管是多發聲單元的採用，還是各類降噪技術的發展，其背後的實現都離不開封裝技術的加持。

其中，佈局精巧的 SiP（System in Package）封裝工藝就是能提高 TWS 耳機效能、加速生產製造的關鍵。

與其他封裝技術相比，SiP 封裝的優勢在於能夠在佈局面積不變的前提下，實現更多晶片和模組有機整合，從而提供更加豐富的功能和強大效能。

對 TWS 耳機來說，SiP 封裝工藝的 3D 堆疊特性，能夠讓耳機內部結構的各個元件基於人耳形狀佈局，還可實現更多功能晶片和模組的有機結合，以及提升耳機舒適度、貼合度及穩定性。

▲ SiP 封裝的幾種結構和解決方案示意圖

不過，SiP 封裝工藝也存在諸多難點，不僅涉及更復雜的佈線、走線設計，還要克服訊號干擾、散熱、續航力等問題，整體系統的設計難度大於傳統的 TWS 耳機封裝。

業內僅有蘋果 AirPods Pro 和三星 Galaxy Buds Pro 等少數玩家採用 SiP 封裝，普及度不高。主要原因在於，TWS 耳機仍處於玩家混戰格局，每個玩家的設計都不相同，暫時並未出現一種能符合各家要求的 SiP 設計。這就意味著，每個玩家開發系統時都需要重新設計 SiP 堆疊。

但隨著 TWS 耳機市場的不斷髮展，以及玩家在封裝技術領域的不斷探索，相信 SiP 封裝技術也將成為未來高階 TWS 耳機產品，甚至是更多 TWS 耳機的標配。

06. 結語：單點技術突圍下，綜合體驗搶跑才能拿下王者

為了在一片混戰的 TWS 耳機市場中搶佔高地，各賽道玩家前赴後繼地佈局市場，從硬體到軟體展開了各種解決方案的創新和探索。

在這之中，我們也看到了多發聲單元整合、空間音訊、多麥克風通話降噪、智慧主動降噪、SiP 封裝這五個關鍵技術，對 TWS 耳機市場發展趨勢產生環環相扣的影響，為 TWS 耳機每一階段的創新積累經驗。

但也要知道，僅僅靠一項強勁的單點技術，或是漂亮的測試資料，並不意味著能打造出一個完美的 TWS 產品，只有提升綜合性能和體驗，才能為使用者帶來更好的 TWS 耳機體驗。

現在的 TWS 耳機市場仍是一個持續混戰和爆發的玩家格局，隨著供應鏈中每一環節玩家研發的持續投入和創新，我們也期待這個行業能迎來百花齊放的春天。