尽管技术不断进步，但一直以来，耳机/耳塞都是以源设备的配件而存在。但如今，将以独立源设备呈现的新一代耳机即将面世。来自本文作者的观点是，被定义为“耳戴式计算”的、具有专属操作系统的新一代“耳机3.0”，借助于边缘人工智能和广泛的生态系统，将支持用户自定义各种丰富的实用功能。
大家也许还没听过这个说法, 世界正处于“耳机3.0”的风口浪尖——随之而来的是大量的电子工程技术的需求和机会。与音频播放器相比，处于风口中的耳机被定义为“耳戴式计算”，可能显得更加形象贴切。
接下来，一种新型的无线技术将会出现，其目标是让耳机成为更独立的设备。这些设备需要额外的处理能力才能完成更先进的音频和语音处理，与此同时还需要嵌入式人工智能和越来越多的传感器，来助于驱动覆盖各种新用例。
这类产品将实现用户自定义并且会有广泛的用例。要使一切按预想的发展，耳机必须采用正确的硬件：强大的处理能力，多种连接技术，一整套传感器，更高的电池密度和容量更大的内存。
同样重要的是，它们还需要合适的软件和硬件指标，才能发展成与所有其他独立设备相同的模型：它们需要一个高性能处理器，一个专门的且得到广泛应用的操作系统，以及用户可以用来定制其设备的应用程序生态环境。
在这个巨大的变化发生之前，耳机已经演进了两代，或者说是两个重要的技术里程碑。被定义为耳机1.0的有线设备，实际上是“哑“终端, 只能用来播放来自少量设备的音频，如“Walkman”、MP3播放器或智能手机。
耳机2.0见证了设备向无线的转变。这种耳机最近得到了真无线立体声（TWS）耳塞的快速增长推动。这类耳机有一定的智能，来管理无线音频和越来越多的用例。但这些设备依赖于其源设备（例如智能手机），才能进行某些处理和提供所有内容。功能和用例基本上都是供应商定义的，用户自己的定制空间极为有限。
图1：TWS音频和UI技术服务以及耳机和耳塞业务（来源：SARInsight & Consulting）
想象一下，在即将到来的时代，读者可能想拥有最好的音频设备，可以下载最喜欢的流媒体应用程序以及无损音频，确保有最好的音频编解码器来处理空间音频（但可能需要购买许可证），并且可以使用音频增强应用程序优化音频。如果有听力障碍的话，以及某个特定频率听不清，那么也会有相应的应用程序来解决这个问题！
这将为应用开发人员打开一个巨大的市场，他们能够在设计中够建基础硬件和软件。反过来，这将创建出目前人们还无法想象的用例。随之而来的是对处理能力和内存的更大需求。
那么，如何达成这一目标呢？像往常一样设计就够了吗？我认为不够。
在过去的几年里，相关技术取得了长足的进步，其中很多都是大家所喜闻乐见的：处理器更快了，电池密度更高了，系统级芯片（SoC）效率更高了，连接性也更好了等等。
像高通这样的SoC供应商，将继续通过开发更强大的芯片来突破极限，并向市场推出越来越先进的设备。随着时间的推移，高通芯片取得的不断进步也促进着耳机SoC市场的快速演进。
图2：TWS音频和UI技术（来源：SAR Insight & Consulting）
早期的TWS设备使用现成的无线耳机SoC，例如CSR8670，它们被硬塞进小小的结构中。随着设计的进步，业界还开发出来具有双CPU内核的更专业SoC。如今双CPU/双DSP内核已经很常见。
其他SoC供应商，例如Airoha和Betechnic，也在快速改进其SoC，以提高处理能力和速度。节约成本的驱动力——尤其是对于利润微薄的智能手机配件市场——正推动SoC不断提高集成度。如今，在高端设备之外，很少使用独立的编解码器和音频处理器。尽管确实降低了设备供应商的成本，不过这样也限制了市场的进步。
苹果做事总是有自己的主见。在自己的“一亩三分地里”使用排外的硬件和软件，这对其非常有利。其他所有厂商都必须考虑，如何与苹果以及市场上的数百个其他品牌竞争。许多厂商专注于只有基本功能的低成本/利润设备。先锋品牌则寻求建立耳机3.0市场，并推动其向前发展。这将为一系列提供先进硬件和软件的芯片供应商打开市场。
SAR预计，人们将见证高端设备市场趋向独立化（与集成化相反）的趋势——至少在短期内——届时耳机3.0设备会使用多芯片设计，选择最好的元器件来实现最高性能。更高端设备供应商将始终寻求功能的差异化，因此并不总是对大而全的TWS SoC感到满意。因为这类芯片的规格至少是在一年前就已预定义好了，故在满足新功能或提升性能方面，也总是存在技术时间差。
曾经是一项新功能的主动降噪技术，将得到越来越多的应用，并且很快就会在整个市场上普及开来。因此，更高端的TWS品牌，必须通过提供更好的性能来实现差异化。在短期内，空间音频将给设计带来更高程度的复杂性，因为这通常需要更多的处理能力，来支持杜比全景声（Dolby ATMOS）等性能。
为了实现新一代耳机的各种功能，供应商们开始以不同的路线进入市场领域。有些供应商专注于提供像边缘AI处理这样的单一功能，比如Syntiant、AONdevices和Aspinity。而像Bragi等其他公司则为耳机创建了专门的参考设计和操作系统，旨在加快设计速度，并向第三方应用程序打开市场。Sonical公司正在寻求提供采用先进处理器的完整解决方案，并与操作系统相匹配，为高端设备带来诸多新一代功能。
一旦操作系统建立起来，并已适用于各家高端设备供应商，那么它就很可能下探并渗透到较低端设备市场。这将给应用开发商带来数十亿的耳戴式计算设备，并形成一个价值可达数百亿美元的市场，还能推动范围广泛的软件/IP/应用程序进入市场，并将应用程序直接授权给消费者。比如杜比和DTS；还有算法供应商，比如Sensory和iFlytek；以及众多新的、包括AncSonic、Augmented Hearing、Canary Speech、Segotia和Thymia等的音频软件/应用程序供应商。
(参考原文：Hear This: ‘Ear-Worn Computing’ Around the Corner）
本文为《电子工程专辑》2022年12月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。点击申请免费杂志订阅
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