【導讀】真無(wú)線(xiàn)立體聲（True Wireless Stereo，TWS）藍牙耳機與傳統耳機相比，具有極高的便攜性。隨著(zhù)主動(dòng)降噪、空間音頻等新功能的加入，TWS耳機的功能性更加豐富，使用體驗得到不斷提升，更加促進(jìn)TWS耳機的快速普及。
TWS耳機
真無(wú)線(xiàn)立體聲（True Wireless Stereo，TWS）藍牙耳機與傳統耳機相比，具有極高的便攜性。隨著(zhù)主動(dòng)降噪、空間音頻等新功能的加入，TWS耳機的功能性更加豐富，使用體驗得到不斷提升，更加促進(jìn)TWS耳機的快速普及。
日常生活中，語(yǔ)音通話(huà)的應用場(chǎng)景比較復雜，比如在地鐵上、辦公室里、機場(chǎng)等公共場(chǎng)所，對通話(huà)效果有很高的要求，在上行通話(huà)中，環(huán)境噪音的消除成為剛性需求。如何能夠更進(jìn)一步提升TWS耳機的通話(huà)降噪效果，從而凸顯產(chǎn)品的差異性，提升產(chǎn)品的競爭力，成為眾多廠(chǎng)商布局產(chǎn)品的重點(diǎn)方向之一。
骨振動(dòng)傳感器檢測原理
人在說(shuō)話(huà)時(shí)，聲帶產(chǎn)生的振動(dòng)信號，有兩種方式進(jìn)行傳播：一種是通過(guò)空氣介質(zhì)向外傳播，另一種方式是通過(guò)人的顱腦骨骼、肌肉向外傳播，引起耳廓的振動(dòng)。骨振動(dòng)傳感器就是利用后者的傳播方式，檢測耳廓的振動(dòng)信號，拾取佩戴者的語(yǔ)音信息。骨振動(dòng)傳感器對于空氣中傳播的聲波信號不敏感，對空氣中傳播的聲音信號具有天然的抑制作用，因此，通話(huà)降噪算法更簡(jiǎn)單、更自然，噪聲抑制更有效，可以提供效果更佳的上行通話(huà)效果。
TWS耳機降噪方法對比
市場(chǎng)上TWS耳機種類(lèi)繁多，對于ENC（Environmental Noise Cancellation）降噪方面，根據不同的價(jià)格及性能定位，有單麥克風(fēng)、雙麥克風(fēng)、三麥克風(fēng)以及骨振動(dòng)傳感器等多種產(chǎn)品形態(tài)。
TWS耳機降噪方法對比
單麥克風(fēng)方案價(jià)格有優(yōu)勢，主控芯片要求門(mén)檻更低，結構不受限，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法，識別濾除噪聲信號。不過(guò)單麥克風(fēng)方案降噪效果一般，對于復雜場(chǎng)景的噪聲識別及壓制不是很明顯。雙麥克風(fēng)可適配多種形態(tài)，在大多數高噪場(chǎng)景下有比較好的體驗，性?xún)r(jià)比高，是目前ENC降噪的主流方案。
雙麥ENC降噪，利用有一定間距的兩顆麥克風(fēng)，這樣才可以識別不同方向的聲音信號，兩顆麥克風(fēng)的最小間距一般要求10mm。算法上用相對成熟的波束成形（beam forming）算法，波形指向配戴者說(shuō)話(huà)的音源，在音源方向增強信號靈敏度，在其它方向壓制信號靈敏度，從而實(shí)現噪聲的消除。
三麥ENC降噪一般復用主動(dòng)降噪（ANC）的反饋麥克風(fēng)（Feedback Microphone，FB），FB麥克風(fēng)用于檢測聲帶通過(guò)耳蝸傳遞到耳機的聲音信號，另外由于FB麥克風(fēng)深處耳道內部，主動(dòng)降噪耳機大部分為入耳佩戴方式，耳機的橡膠套有比較好的密封效果，可以隔離外界環(huán)境噪音。三麥ENC降噪，可適用于大多數場(chǎng)景，抗風(fēng)噪能力佳，但是算法復雜，價(jià)格相對高。
麥克風(fēng)與骨振動(dòng)相結合，抗環(huán)境人聲干擾性能更佳，通話(huà)者人聲失真度小。風(fēng)噪是大部分耳機的一個(gè)痛點(diǎn)，當風(fēng)速大于5m/s時(shí)，麥克風(fēng)會(huì )出現飽和失真，此時(shí)，麥克風(fēng)喪失捕捉語(yǔ)音信號的能力，骨振動(dòng)傳感器對空氣波動(dòng)不響應，所以即使在大風(fēng)速情況下，依然能準確捕捉到語(yǔ)音信號。另外對于豆式耳機，由于空間緊湊，體積小，兩顆麥克風(fēng)很難拉開(kāi)距離，所以這種情況下雙麥ENC降噪效果欠佳。一顆通話(huà)麥克風(fēng)加一顆骨振動(dòng)傳感器，可以實(shí)現比較好的通話(huà)效果，抗風(fēng)噪能力強，噪聲抑制效果佳，算法上也無(wú)需復雜的波束成形，簡(jiǎn)單的語(yǔ)音算法就可以實(shí)現，方案的整體性?xún)r(jià)比高，為越來(lái)越多的耳機廠(chǎng)家所采用。
骨振動(dòng)傳感器設計
基于微機電系統（Micro-Electronic-Mechanical-System，MEMS）加工技術(shù)，在硅襯底上加工形成微米級尺寸的彈性梁結構以及一定重量的質(zhì)量塊，構成振動(dòng)敏感的力學(xué)結構。質(zhì)量塊上的電容極板與襯底上的電容極板構成梳齒形可動(dòng)電容，當有振動(dòng)施加到器件上時(shí)，質(zhì)量塊產(chǎn)生振動(dòng)，帶動(dòng)電容梳齒產(chǎn)生振動(dòng)，電容兩極板之間間距變化，因此電容產(chǎn)生變化。
骨振動(dòng)傳感器設計
骨振動(dòng)傳感器內部的專(zhuān)用集成電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）將微弱的電容信號提取、轉換以及放大，將振動(dòng)信號以電壓的形式輸出，與傳統MEMS麥克風(fēng)的輸出信號相似，便于藍牙主控進(jìn)行信號處理。
敏芯股份研發(fā)的骨振動(dòng)傳感器MSB102S
據麥姆斯咨詢(xún)介紹，敏芯股份自主研發(fā)了骨振動(dòng)傳感器：MSB102S，采用LGA封裝方式，尺寸為2.7mm x 1.8mm x 1.1mm，整體外觀(guān)呈現為PCB基板與金屬殼的組合形式。MSB102S封裝尺寸小巧緊湊，與標準麥克風(fēng)尺寸兼容。PCB基板位于底部，基板正面及背面分布有各路信號走線(xiàn)，背面設有引出電極?；逅闹芊植加袆濆a溝道，使頂部金屬殼通過(guò)焊錫與基板連接，以實(shí)現完整電磁信號屏蔽。LGA封裝內部主要包含MEMS芯片與ASIC芯片。MEMS芯片貼裝于PCB基板，ASIC芯片貼裝于MEMS芯片之上，構成上下堆疊的形式，使結構更緊湊，空間利用率更高。MEMS芯片與ASIC芯片、ASIC芯片與PCB基板之間，均通過(guò)引線(xiàn)鍵合（Wire Bonding）的方式實(shí)現信號互聯(lián)。
敏芯股份的骨振動(dòng)傳感器MSB102S靈敏度為-26 dBV/g @ 1kHz，信噪比為55dB，諧振頻率為4kHz。一般而言，語(yǔ)音信號的帶寬為1kHz左右，因此，該器件頻率響應在1.5kHz以?xún)绕教?，更便于算法處理?/p>
（來(lái)源：MEMS)
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