声加科技在过去几年里关于TWS耳机的所做的一些研究和探索

近日，由深圳市音响行业协会、声学楼论坛主办的“中国音频技术大会（深圳）暨声学楼十五周年年会”在深圳市金百合大酒店隆重举办。本届大会设置名师讲坛、专题报告、产品展览、颁奖典礼等多个环节，来自国内音频产业链的诸多智能音响品牌、TWS耳机品牌、音响配件厂家、TWS耳机配件厂家，以及来自世界各地的音响研发机构、专家学者、行业大咖等嘉宾悉数出席，产、学、研、用共话行业盛宴。

其中，来自智能听觉领域的开拓者和创新者——声加科技CEO邱锋海作为特邀嘉宾，以《TWS耳机应用场景的声信号处理目标及挑战》为题，分享了以其为代表的声加团队，在过去几年里关于TWS耳机的所做的一些研究和探索。在通过声加一系列阶段性成果的产品案例，不断解决也不断更深入的思考了TWS耳机，在包括语音增强之通话降噪，ANC之环境、佩戴自适应、语音增强之透传及辅听、个人语音入口之语音唤醒与识别上的目标和挑战。并期待和展望TWS耳机未来可以朝着智能化、个人化的方向继续发展，让每一个用户获得最佳的体验。

根据《2020年音频产品使用现状调查报告》，无线耳机的需求从高到低，包括听音乐、看视频、语音通话、收听有声读物等。除了听音乐占以绝对的比例领先外，视频／音频会议、电话等通讯需求也在逐步上升，成为用户的新刚需。因此，毫无疑问，音质的精益求精，是音频类产品永恒的追求。同时，通话降噪的升级处理，以及备受关注的ANC技术，还有各种分散的使用场景和动态变化的用户需求，也都赋予了TWS更多的使命。

语音增强之通话降噪：

邱锋海表示，作为语音增强重要应用的一环，通话降噪的效果测评维度可以概括为可懂度、自然度、舒适度。其解决方案主要是根据时频特性和空间特性搭配不同的技术处理。从2019年开始，业界产品基本从单麦发展到了双麦，使用声加授权方案的华为、小米、OPPO、漫步者等多个品牌都相继发布多款TWS耳机产品。再到今年，随着入耳式ANC耳机的爆发，更多大厂都应用了包含反馈麦克风的通话降噪方案： 双麦阵列＋内耳麦＋AI，前馈＋反馈系列：单麦＋内耳麦＋AI的Hybrid ANC案例。

“不过，在目前方案通用后，仍然有部分问题无解。”邱锋海总结，通话降噪功能的进阶，主要面临场景和佩戴两大挑战。如地铁的大噪声场景，AI对低信噪比（＜0dB）语音的可懂度下降显著；骑电动车、运动下的大风噪场景，气导麦克风饱和，骨导麦克带宽有限；对于公共场合超大背景广播的竞争语音场景等，波束成型和AI的效果有限，需要有效使用骨导信息、SpeakerID等。在耳机佩戴方式上，目前有入耳式、半入耳式及骨传导等，受器件本身的约束，，也让用户在实际体验中差异较大。

ANC之环境、佩戴自适应：

在ANC之环境、佩戴自适应上，目前是以前馈控制器W（z），反馈控制器K（z）设计来实现产品控制。拿声加做过的某案例来说，我们为了改善风噪场景下的ANC性能，首先可以通过改善结构设计，减小湍流，还可以结合声加的风噪检测模块，根据风噪的大小增加反馈通道对ANC的贡献，减少前馈通道的贡献比重。

关于这两点所面临的挑战和解决方案上，邱锋海进一步阐述到，入耳式耳机ANC环境适应性，可以通过结合富信息（来自其他传感器的信息），更综合的场景判断寻求解决。提升通透模式、智能化、降噪量的主观体验。；半入耳式耳机ANC佩戴适应性，同样可以依靠积累多种情况下的数据，优化设计具有普适性的ANC滤波器，根据实际用户更新化的佩戴条件自动在线更新，以及更进一步的加入环境适应性等，来解决低频响应差、传递函数差异大的痛点。

语音增强之透传及辅听：

在今年越来越多的入耳式耳机上，对自然的的透传效果与辅听功能也有了特别要求。具体来讲，透传是将环境中有用声信号传送给入耳式耳机内部，改善佩戴者的堵耳体验（Audio AR）；辅听／助听则是要将透传信号动态放大，根据事先测定好的听力曲线，补偿佩戴者的听力损失。

作为被关注不久的特性，它们也面临着更多的挑战，包含低延时的语音增强；啸叫控制，尤其是在放大增益很大的情况；低延时的多通道动态范围控制技术，配合听力损失检测；自我语音消弱与控制，如在使用者讲话时，是不是能更好地拾取环境有效信号； 以及需要TWS左右互通支持左右耳协调的问题。

个人语音入口之语音唤醒与识别：

TWS耳机作为重要的个人语音入口，肩负着语音交互重任的唤醒与识别功能，也成为了众多耳机厂商的研发重点。未来的发展方向也将朝着低功耗、更好的口音适应能力（更大模型），或者是对使用者进行个性化优化的计算，更好的环境适应能力等方向发展。声加科技也在此方向上不断进行探索和努力，且在一些落地案例上得到了客户和消费者的肯定。邱锋海表示，比如可以在一个通用模型下，对个人进行优化，让耳机对不同的口音进行自适应。

TWS耳机未来的发展和展望

另外，邱锋海也从产品形态、核心功能、个人化、智能化等方面对TWS耳机做了更多的展望和期待，并号召所有从业者一同想象——未来，它可不可以成为用户的个人ID？比如物理形态上，是不是能像助听器一样，结合对耳道深度的参数感知，为每个人实现定制化；同时结合智能技术，对个人行为和使用场景进行感知，从而更智能化地根据使用者的行为模式做出反馈。

最后，邱锋海表示，“我们希望有一天，耳机就像是身体器官的一部分，平时不会感觉到它的存在，但需要的时候某个功能它就出来了。声加科技将始终致力于在复杂场景下，为人与人通信、人与机器交互提供更清晰、更舒适、更自由的使用体验，最终实现人机完全交融的愿景。”

责任编辑：xj