Pet osnovnih tehnologija TWS slušalica
Već 2014-2016, neke audio kompanije pokrenule su prvu generaciju istinski bežičnih slušalica na tržištu, ali su imale neke probleme sa Bluetooth vezom, mikrofonom, baterijom itd. Godine 2016, Apple je zvanično otkazao audio konektor od 3,5mm na iPhone 7 seriji i pokrenuo novi proizvod, Apple AirPods, koji se može glatko upariti sa iPhone, iPods i MacBooks u sekundi, a bešavna veza Bluetootha je nevjerojatna. Nevjerovatan stupanj.
Čim je Airpods lansiran, ovo rješenje sa tehnologijom dual-channel transfera i slučajem punjenja brzo je vodilo tržište. Neko vrijeme True Wireless Stereo Slušalice (TWS) postale su najpopularnija vrsta slušalica na tržištu. Android i proizvođači zvuka pratili su odijelo, kao što su Sony, Beats, Bose, Jabra, Sennheiser itd. svi su lansirali svoje proizvode, a TWS brendovi na tržištu se mijenjaju sa svakim danom u prolazu. Nakon više od pet godina razvoja, TWS bežične slušalice postale su najbrže rastući proizvod potrošačke elektronike.
Kako je TWS+ vezan za TWS?
Kada govorimo o TWS-u, često čujemo pojam TWS+, pa koje su korelacije i razlike između ta dva?
TWS
TWS koristi Bluetooth 5.0 glavnu i pomoćnu tehnologiju prijenosa uha. Pri povezivanju, slušalice treba prvo povezati s glavnim uhom (obično desno uho) a zatim su glavni zupčanik i pomoćno uho povezani, pa se uspoređuje vrijeme potrebno za povezivanje. dug. Stoga je TWS podložniji vanjskim smetnjama, a njegova potrošnja energije je velika.
TWS+
TWS+ (True Wireless Stereo Plus) je Qualcommova vlasnička tehnologija, koja je uvedena u Qualcommov Snapdragon 845 procesor 2017. godine na Android telefonima. TWS+ je evolucija TWS-a. Obje njegove slušalice mogu biti direktno povezane sa audio izvorom. Kao što ime sugerira, lijeva i desna uši mogu raditi samostalno. To omogućava svakom slušalicu da primi odgovarajući audio signal sa minimalnim gubitkom, brzo povezivanje i uštedu energije. Dok TWS+ kompatibilne slušalice nude veći kvalitet zvuka, funkcija zavisi i od toga da li je audio izvor kompatibilan.
U februaru 2018, Qualcomm je pokrenuo TWS+ tehnologiju za postizanje normalnog rada između TWS slušalice koristeći Qualcomm QCC5100/QCC30XX Bluetooth čipove i mobilne telefone zasnovane na mobilnim platformama kao što je Snapdragon 845/7XX/855/865. Korištenjem ovog rješenja postojat će dva nezavisna komunikacijska linka koja se direktno prenose lijevom i desnom kanalu radi postizanja nezavisnih veza. Kada svirate muziku, čak i ako se ukloni jedna slušalica, muzika neće biti prekinuta.
Trenutni status quo je da su sve prave bežične slušalice kompatibilne sa TWS-om, ali ne podržavaju svi TWS+.
Bumno TWS tržište
Iako se TWS tehnologija sve više koristi u laptopovima, tabletima i TV-ovima, pametni telefoni su i dalje najpopularniji uređaj za uparivanja za TWS, a glavni proizvođači pametnih telefonija uključujući Apple i Samsung izvukli su utikač iz svojih najnovijih izdanja. Uklonite 3.5mm audio konek.
Trenutno se tws tržište slušalica razvilo od tamnog konja do zlatnog konja, a tržište i obujam prodaje stalno su rasli iz godine u godinu. U svojoj 2020 Global Consumer Audio Survey, Qualcomm je spomenuo da se globalno usvajanje TWS slušalice skoro udvostručila od 2019, sa 23% na 42%. To kaže, oko 42% potrošača koristi bežične slušalice za gledanje TV-a, filmova i drugih video sadržaja. Očekuje se da će taj broj nastaviti rasti dok se život baterije dodatno poboljšava.
Prema prognozi istraživanja grand viewa, globalna veličina tržišta TWS slušalice će u 2020. godini biti približno 25,32 milijarde USD i očekuje se da će rasti na CAGR-u od 36,1% od 2021. do 2028. godine. Uz sve veću potražnju za streaming sadržajima, zajedno sa brzim usvajanjem društvenih medija i kratkih video aplikacija, očekuje se da će rast tržišta TWS slušalice nastaviti ubrzavati u narednih nekoliko godina.
Prema "Strategy Analytics"-u, 2020. godine, ukupno globalna prodaja Bluetooth slušalice premašila je 300 miliona, a prodaja TWS slušalice premašila je polovinu ove cifre na 170 miliona. Konkretno, razvojni trend globalnog TWS tržišta slušalica sličan je onom na tržištu pametnih telefona prije 10 godina. Apple vodi industriju i uglavnom zauzima visoko tržište, dok Android postupno prodire na nisko tržište kroz strategiju niske cijene, a njegov trend stope penetracije Postoje i sličnosti s prethodnim pametnim telefonima. Istraživački podaci iz Strategy Analyticsa pokazuju da je lansiranjem AirPods Pro-a Appleova prodaja AirPodsa u 2016. brzo porasla sa milion na 15 miliona u 2018. godini, a zapanjujućih 60 miliona u 2019. godini.
Analitičari u Juniper Research procjenjuju da je Apple u 2020. godini prodao gotovo 85 miliona AirPodova, što je cinilo oko 70% ukupnog prihoda od TWS proizvoda i 55% tržišnog udioa prodanih proizvoda.
Iz perspektive distribucije brendova, TWS tržište slušalice je prvi detonirao Apple. Nakon nekoliko godina razvoja, njegov proizvod AirPods ima vrlo visok tržišni udio na tržištu srednjeg do visokog nivoa. Prema podacima analize iz Counterpointa, od drugog kvartala 2020. godine, tri najviše kompanije na TWS tržištu su Apple (35%), Xiaomi (10%), i Samsung (6%). Tržište.
01
Jedna od osnovnih tehnologija TWS-a: Bluetooth 5.0
Bluetooth je tehnologija bežičnog prijenosa koja teoretski omogućava veze kratkog dometa između uređaja unutar 100 metara. U praksi, kada koristimo male uređaje, obično koristimo efektivnu udaljenost od oko 10 metara. Najveća osobina Bluetootha je da omogućava mobilnim komunikacijskim uređajima i računarima da umrežavaju i prenose podatke i poruke bez upotrebe kablova. Može se reći da je Bluetooth tehnologija glavna prekretnica u razvoju slušalica, i to je jedna od najvažnijih tehnologija u TWS-u.
U odnosu na prethodnu generaciju Bluetooth 4.2, Bluetooth 5.0, koji je izašao u junu 2016. godine, ima dužu udaljenost prijenosa i bržu brzinu prijenosa. Efektivna udaljenost prijenosa je 4 puta više od ONE 4.2 verzije, a brzina prijenosa je 2 puta višu. Značajne optimizacije Bluetooth 5.0 u brzini prijenosa i latencijama omogućavaju mnoge aplikacije za bežične uređaje koje zahtijevaju više informacija i brži odgovor. Što se tiče praktične upotrebe, visoka zvučna zvučna veznost Bluetootha 5.0 također čini TWS dvosmjernim razgovorom mogućim, a višu brzinu prijenosa čini audio playback prirodnijim.
Bluetooth 5.2 predstavlja najnoviji razvoj u Bluetooth tehnologiji. 2020. godine Bluetooth SIG je pokrenuo LE audio, novu generaciju Standarda Bluetooth audio tehnologije. Baziran je na Bluetooth 5.2 standardu i usvaja novi "LC3" audio dekoder sa dobrim kvalitetom zvuka i niskom potrošnjom energije, koji može efikasnije kompresirati audio podatke i prenositi više podataka o nižoj zvučnoj moći bez žrtvovanja kvaliteta zvuka, što je dobro i za kvalitet zvuka i za efikasnost napajanja. Najoиekivaniji napredak u Bluetooth 5.2 je uvođenje Sync Channela, tehnologije koja nam omoguжava povezivanje viљe Bluetooth uređaja sa jednim izvorom. Samo zamislite kako bi bilo ugodno da se spojite na sve uređaje odjednom i automatski se prebacite između njih, a da pri upotrebi TWS-a kod kuće ručno ne mijenjate vezu između njega i telefona, PC-a ili TV-a.
Brzi razvoj TWS-a je ponuđao industrijsku nadogradnju srodnih proizvođača lanca opskrbe. Tehnološki napredak u glavnom kontrolnom čipu, čipu za upravljanje napajanjem, čipu za bežično punjenje prijemnika, bateriji kutije za punjenje, bateriji ušiju, kontroli dodira i drugim tehnologijama poboljšali su performanse i funkcije TWS slušalica i donijeli bolje korisničko iskustvo.
02
Druga tehnologija jezgre TWS-a: Bluetooth glavni kontrolni čip
U TWS-u, važnost Bluetooth master čipa je samoočigledna. Različiti od relativno bujnih mobilnih telefona i drugih slušalica, zahtjevi prenosivosti TWS-a imaju veće zahtjeve o veličini i integraciji glavnog kontrolnog čipa. Sa dodatkom novih modula kao što su smanjenje buke i funkcionalni senzori, viši zahtjevi se smještaju na korištenje prostora šupljine i visoku integraciju čipa. Bluetooth master SoC sa sveobuhvatnim funkcijama i visokom integracijom pruža snažnu garanciju za TWS da realizuje razne funkcije.
Trenutno na tws glavnom tržištu kontrolnih čipova ima na desetine proizvođača, tržište postepeno sazrijeva, a konkurencija među proizvođačima je žestoka. High-end tržište predstavljaju Apple, Qualcomm, Hengxuan, i Broadcom, a srednje-do-low-end tržište uključuje Luoda, Realtek, i Lanxun. Prema nepotpunom statističkom podacima, od oktobra 2020. godine u Kini je bilo više od 22 tws master Bluetooth proizvođača čipova.
Qualcomm QCC5124 system-on-chip (SoC) osmišljen je tako da zadobije potrebe malih uređaja za robusnim, visokokvalitetnim, bežičnim Bluetooth iskustvom slušanja s niskom potrošnjom energije za dužu audio reproduciranje. QCC5124 arhitektura je dizajnirana za visoke performanse sa niskom potrošnjom energije. U odnosu na prethodnu tehnologiju, potrošnja energije može se smanjiti i do 65%, što omogućava dužu audio-playback u gotovo svim operativnim modovima.
Prikaz 3: QCC5124 dijagram sistemskog bloka
(Izvor slike: Qualcomm)
03
TWS core tehnologija tri: aktivno smanjenje buke
Posljednjih godina, funkcija smanjenja buke TWS slušalica je sve više pažnje od strane potrošača, a aktivna tehnologija za smanjenje buke (ANC) postala je standard visoko-end proizvoda za slušalice. Podaci istraživanja tržišta Qualcomma pokazuju da je 71% potrošača zainteresirano za aktivno otkazivanje buke kao obilježje.
Od kada je Apple objavio AirPods Pro, TWS slušalice su počele ubrzati prelazak na TWS + ANC. Trenutno, mainstream aktivno smanjenje buke Bluetooth slušalice na tržištu svi usvajaju rješenje razdvajanja Bluetooth čipa i aktivnog čipa za smanjenje buke. Za TWS slušalice sa uskim unutrašnjim prostorom, jednočip rješenje ne samo da troši manje snage nego i ostavlja više prostora za akustične uređaje i module baterija. Stoga će ova arhitektura postati i razvojni trend TWS slušalica. Naravno, osim aktivnog čipa za smanjenje buke, efekat smanjenja buke TWS slušalica je vezan i za dizajn šupljine slušalica, a fabrika čipova treba blisko da radi sa proizvođačima OEM/ODM-a.
Dijaloški DA7401 je mono ANC kodek visokih performansi dizajniran za TWS slušalice i pametne uređaje koji nose uši. Ima 115dB dinamički raspon za playback, 103dB snimajući dinamički raspon, hibridni ANC i fleksibilnu arhitekturu sata.
DA7402 je stereo stereo visoke vjernosti visoke performanse visokog performansi koji koristi Dijaloški prilagođeni digitalni hibridni ANC tehnologiju kako bi pružio jače odbijanje zvuka okoline u širem frekvencijskom rasponu, što ga čini zvučanim u bilo kojoj okolini. za najbolje korisničko iskustvo. DA7402 integriše audio procesor koji pruža odlične audio performanse, uključujući dinamički raspon za playback od 115dB i brzinu umnozavanja od 384kHz. Osim toga, pruža 40kHz audio zvučni signal za podršku zvuka visoke rezolucije.
DA7402 je jedan od najmanjih digitalnih aktivnih kodeka za otkazivanje buke na tržištu danas, troši pola snage današnjih vodećih chip rješenja i udvoji audio performanse, što ga čini idealnim za sportske slušalice, pametne uređaje koji nose uši, TWS slušalice i još mnogo toga.
Figura 4: ANC Codec DA740X Serija
(Izvor slike: Mouser)
04
TWS core tehnologija četiri: MEMS mikrofon
Mnoge funkcije TWS slušalice zahtijevaju odgovarajuće senzore kako bi se pružila hardverska podrška. Trenutno, glavne senzorske jedinice TWS slušalica uključuju zvučnike za sviranje muzike, MEMS mikrofone za aktivno smanjenje buke i komunikaciju, optičke senzore za detekciju uha, senzore glasovnog otiska kostiju za smanjenje komunikacijske buke i 360 Šestoosovne senzore za surround zvuk itd.
U TWS slušalicama, prethodni mikrofon je uglavnom korišten za funkciju glasovnih poziva. Primjenom ANC tehnologije za smanjenje buke u TWS slušalicama, za postizanje boljeg efekta smanjenja buke, široko su korištena rješenja za suradnju s više mikrofona, a zahtjevi za performanse mikrofona također postaju sve veći i veći. MEMS silikonski čipovi imaju prednosti male veličine i jake stabilnosti. Budući da dodatak funkcije za smanjenje buke izlaze više zahtjeve na performanse mikrofona, MEMS mikrofoni su postali prvi izbor za TWS proizvode slušalica.
TDK-ov MEMS mikrofon visoke performanse T5837/38 PDM sadrži visoku Akustičnu tačku preopterećenja (AOP) od 133dB SPL, Visok omjer signala i buke od 68dBA, i širok dinamički raspon, što ga čini idealnim za aplikacije u rasponu od vrlo tihih do vrlo bučan, kao što su Field smart zvučnici i glasovni pickupi za ANC TWS aplikacije. T5848 SmartSound I2S MEMS mikrofon može osigurati visoku akustičnu tačku preopterećenja od 133dB SPL, visok omjer signala i buke od 68dBA, te širok dinamički raspon, pogodan za aplikacije koje zahtijevaju visoke akustične performanse u dinamičkim i bučnim okruženjima.
Figura 5: TDK-ova serija mikrofona visokih performansi MEMS T5837
(Izvor slike: TDK)
05
TWS core tehnologija pet: čip za upravljanje napajanjem
Čip za upravljanje napajanjem se uglavnom koristi za punjenje i pražnjenje TWS slušalica, kao i prenaplatu baterije u realnom vremenu, prenapon, overcurrent, i overtemperature monitoring i zaštitu kratkog spoja tokom procesa punjenja i pražnjenja. Iako je snaga punjenja i pražnjenja čipa za upravljanje energijom relativno mala u odnosu na tradicionalne uređaje, za TWS slušalice sa visokim zahtjevima prenosivosti, potrebno je za sigurnost, nisku potrošnju energije, visok izdržljivi napon, visoku integraciju i visoku efikasnost. Zahtjevi su relativno visoki.
MAX77650/MAX77651 su visoko integrisani, čipovi za upravljanje ultra niskom snagom (PMIC) idealni za male snage, obuzdane u nosive aplikacije kao što su TWS gdje su veličina i efikasnost kritični. Oba čipa sadrže SIMO buck-boost regulator koji pruža tri nezavisno programljive šine za napajanje.
Osim toga, 150mA LDO pruža odbijanje talasa za audio kao i aplikacije osjetljive na buku. Visoko konfigurablni linearni charger podržava različite Li-ion kapacitete baterije i uključuje praćenje temperature baterije za povećanu sigurnost (JEITA). Analogni multiplekseri u MAX77650/MAX77651 mogu prebaciti više unutrašnjih napona i strujnih signala na vanjske èovjeke za praćenje vanjskim ADC-om. Za konfiguriranje i provjeru statusa rada uređaja dostupan je bidirekcioni I2C interfejs.
Prikaz 6: MAX77650 dijagram sistemskog bloka
(Izvor slike: Maxim)
Epilog
TWS slušalice su glavni dio industrije pametnih audio uređaja i nametnog tržišta. Yole Développement predviđa da će godišnje isporuke TWS slušalica, slušnih aparata, pametnih satova i pametnih zvučnika premašiti 1,3 milijarde jedinica do 2026. godine, a visokokvalitetne audio efekte postat će must za mnoge aplikacije kao što su igre, AR/VR iskustva i 3D zvucni efekti. funkcija rezervne kopije. Pametni telefoni i slušalice imaju vrlo visok stepen ekološkog uklapanja. Trenutno je globalna pošiljka Android mobilnih telefona oko 6 puta više od one apple mobilnih telefona. Očekuje se da će se u budućnosti značajno povećati udio Androida u tws industriji slušalica.
