自从苹果发布AirPods以来,TWS耳机大行其道,迅速的取代传统的有线耳塞,成功上位,究其成功原因,主要原因还是因为便利,有线耳机不便收纳,缠绕如乱麻的体验对大部分用户来说过于糟糕,这些年,TWS设计日益成熟,主控芯片算力大增,越来越多TWS标配主动降噪功能,语音降噪性能也有很大的进步。在基础功能得到完善的同时,音质也成为了很多TWS耳机的核心卖点,想实现高附加值,音质必不可忽视,或者说,卷到最后,音质好的生命力会强一些。但TWS本身的结构和应用问题,也为实现高音质带来设计障碍。
TWS主要采用入耳式设计,因为去掉了耳机线,听诊器效应不再困扰用户。以前,耳机壳体里只有扬声器,而TWS的耳机壳体里要塞入电池、主控芯片、电源管理、拾音麦克风等等,要么挤压声学腔体空间,要么加大耳机总体积,这个过程又会加重耳机,影响佩戴舒适性和稳定性,而这恰恰也是大部分用户非常在乎的,经过市场选择,热销机型大部分都是比较轻量化的设计,重量控制在5克左右及以下,体积也不宜太大,留给声学腔体的空间也就十分有限,那些传统的有线耳塞的设计经验,在TWS的设计中,其实没太多用,因为声学腔体往往最先被妥协的对象。为了抠出更大的内部空间,外形设计优化是其道之一,例如主流的TWS有豆芽型和豆型两大类,在内部设计上,豆芽型的会相对宽裕点,电池或主板可以塞到小棒棒里,而豆型设计只能加大豆豆的体积,会影响到部分用户的佩戴体验,如果不满足主流主控自带的CODEC性能,就得外挂DAC甚至放大器芯片,这又会占用空间,还会增大耗电量,总之很矛盾。使用制程更先进更省电的主控的芯片也是方法之一,在保持相同续航的情况下,可以用更小容量的电池,让出更大的内部空间作为声学腔体。
经过几年极限优化,有TWS开始使用大口径的扬声器了,10毫米口径开始常见,甚至还出现了14+毫米口径的扬声器。大口径一定好?大口径对低音的影响是非常大的,但大口径不能直接简单和“好低频”等同,再如何优化,声学腔体的可用空间仍然不如传统耳塞那般充裕,不过只要设计不翻车,大口径通常还是能带来听更舒展自然且有力度的低频听感,而很多消费者简单的认为低频猛就是音质好,采用大口径扬声器有迎合消费者的意思,另一方面,也包含提升主动降噪品质的意图。
主动降噪的基本原理就是通过麦克风捕捉噪声,并生成该噪声的反相信号,然后与噪声混合能达到降低噪声声压的目的。在实际使用中,人耳对20-500Hz频段的噪声非常敏感,而这个频段的噪声,基本上无法通过耳套物理有效隔绝,所以主动降噪的比拼的核心频段也是这段。假定,说的是假定,这个过程很完美,系统生成了完美匹配的反相信号,结果扬声器无法完整的发出来,则降噪要打折扣,大口径的扬声器能更容易的发出完整的反相信号。遗憾的是,目前的所有的主动降噪算法,都离完美相差甚远,稍微有点听音经验的用户,不难发现开启主动降噪后,音质会明显变差,听感变糊,少数机型甚至还会有轻微的低频噪声的问题,这是低频反相信号过剩,情况下,扬声器口径越大,低频噪声还越明显。
大口径通常能改善低频,但高频响应性能也通常会变差,表现为高频相应响应,听感偏暗,怎么办?比较好的应对方案是多花点钱使用更薄更轻或刚性更好的振膜,例如金属膜碳纤维复合膜等等,这些都是为了改善扬声器的高频性能,高成本的机型或许会有个不错的调音结果,而有些中低端机型的大聪明设计师,只会粗暴的使用EQ或者类似手段来硬拉高频,结果听感变得干硬毛刺。
要同时满足高音甜中音准低音沉的设计,最好的设计莫过于使用多扬声器设计,这样一来,声学腔体可用空间更加局促了,多扬声器设计并不是单纯的串联并联扬声器,不同扬声器要协同工作,需要运用分频器技术,TWS可以使用的是数字分频器技术。数字分频器并不是空中楼阁,说有就有,首先它需要主控芯片支持多声道的处理,即一只耳机里至少能处理两路信号,双声道就是4个通道,这只有少数主控的旗舰型才支持,这也意味着成本会大大增加,另外,足够丰富的调音经验支持也是必不可少,不是上了数字分频器就能火力全开。
主打音质的耳机,多数采用的编解码是LDAC,LDAC的最大优点是普及度极高,音质虽然达不到无损级,但44.1/48kHz下的失真已经较小,将其视为高音质编解码没有问题,在TWS设计中,音质瓶颈暂时不会是LDAC。与LDAC竞争的还有LHDC以及高通的aptX Lossless,这两位普及度较低,其中后者是第一个商用的无损编解码,但需要高通最新的硬件和认证支持才行。华为也在掺和这个领域,我们尚未实际体验,有HWA前车之鉴,不宜先发表看法。
这里重点说说LDAC,单说音质,LDAC是够的,但LDAC有个要命的缺点,就是抗干扰能力较差,在很多市区环境里,无线干扰较多,LDAC容易出现卡顿甚至断流的情况。耳机厂商能做的就是改善天线的设计,让卡顿断流现象减少,但无法杜绝。从体验角度体验角度来说,LDAC耳机没有完美机型,我们就没遇到过绝对不会卡顿的LDAC机型,有的机型表现甚至比较糟糕,在公共场合会频繁断流。其实LHDC也存在类似问题,而打包至aptX Adaptive的aptX Lossless,抗干扰性能表现明显更胜一筹,可是它需要的硬件环境,对很多消费者来说,成本太高,难以达成。
高音质对TWS来说,是很多厂商的目标,但实现起来痛点颇多,设计师在很多设计点上会面临痛苦的抉择,体积续航佩戴音质等统统兼顾谈何容易。传统耳机厂商插足TWS大多打了水漂,再说很多设计经验不能搬照以前的有线无线耳机, TWS的可用空间太小,不管是是不是传统音频厂商,需要重新摸索,传统厂商的好处是对声音的理解还是好不少。这也是TWS耳机千千万,真正音质还行的机型寥寥无几的原因,还有一些问题需要解决。