Dès 2014-2016, certaines sociétés audio ont lancé la première génération d'écouteurs véritablement sans fil sur le marché, mais elles ont rencontré des problèmes de connexion Bluetooth, de microphone, de batterie, etc. En 2016, Apple a officiellement annulé la prise audio 3,5 mm. sur la série iPhone 7 et a lancé un nouveau produit, Apple AirPods, qui peut être couplé en douceur avec iPhone, iPad et MacBook en quelques secondes, et la connexion transparente de Bluetooth est incroyable. Incroyable degré.
Dès le lancement des Airpods, cette solution avec technologie de transfert à double canal et boîtier de charge a rapidement dominé le marché. Pendant un certain temps, les écouteurs True Wireless Stereo Headphones (TWS) sont devenus le type d'écouteurs le plus populaire sur le marché. Android et les fabricants audio ont emboîté le pas, tels que Sony, Beats, Bose, Jabra, Sennheiser, etc. ont tous lancé leurs produits, et les marques TWS sur le marché changent chaque jour qui passe. Après plus de cinq ans de développement, les écouteurs sans fil TWS sont devenus le produit électronique grand public à la croissance la plus rapide.
Quel est le lien entre TWS plus et TWS ?
Quand on parle de TWS, on entend souvent le terme TWS plus , alors quelles sont les corrélations et les différences entre les deux ?
TWS utilise la technologie de transmission auditive principale et auxiliaire Bluetooth 5.0. Lors de la connexion, le casque doit d'abord être connecté à l'oreille principale (généralement l'oreille droite), puis l'équipement principal et l'oreille auxiliaire sont connectés, de sorte que le temps nécessaire à la connexion est comparé. long. Par conséquent, TWS est plus sensible aux interférences externes et sa consommation d'énergie est élevée.
TWS plus
TWS plus (True Wireless Stereo Plus) est une technologie propriétaire de Qualcomm, qui a été introduite dans le processeur Snapdragon 845 introduit par Qualcomm en 2017 sur les téléphones Android. TWS plus est une évolution de TWS. Ses deux écouteurs peuvent être directement connectés à la source audio. Comme son nom l'indique, les oreilles gauche et droite peuvent fonctionner indépendamment. Cela permet à chaque écouteur de recevoir le signal audio correspondant avec une perte minimale, se connectant rapidement et économisant de l'énergie. Bien que les écouteurs compatibles TWS plus offrent une meilleure qualité sonore, la fonctionnalité dépend également de la compatibilité de la source audio.
En février 2018, Qualcomm a lancé la technologie TWS plus pour obtenir un travail normal entre les casques TWS utilisant les puces Bluetooth Qualcomm QCC5100/QCC30XX et les téléphones mobiles basés sur des plates-formes mobiles telles que Snapdragon 845/7XX/855/865. En utilisant cette solution, il y aura deux liaisons de communication indépendantes qui sont directement transmises aux canaux gauche et droit pour réaliser des connexions indépendantes. Lors de la lecture de musique, même si un écouteur est retiré, la musique ne sera pas interrompue.
Le statu quo actuel est que tous les vrais écouteurs sans fil sont compatibles avec TWS, mais tous ne prennent pas en charge TWS plus .
Le marché TWS en plein essor
Bien que la technologie TWS soit de plus en plus utilisée dans les ordinateurs portables, les tablettes et les téléviseurs, les smartphones restent le dispositif de couplage le plus populaire pour TWS, et les principaux fabricants de smartphones, dont Apple et Samsung, ont débranché leurs dernières versions. Retirez la prise audio 3,5 mm.
À l'heure actuelle, le marché des écouteurs TWS est passé d'un cheval noir à un cheval doré, et le marché et le volume des ventes ont augmenté régulièrement d'année en année. Dans son enquête mondiale sur l'audio auprès des consommateurs de 2020, Qualcomm a mentionné que l'adoption mondiale des casques TWS a presque doublé depuis 2019, passant de 23 % à 42 %. Cela dit, environ 42 % des consommateurs utilisent des écouteurs sans fil pour regarder la télévision, des films et d'autres contenus vidéo. Ce nombre devrait continuer à augmenter à mesure que la durée de vie de la batterie s'améliore encore.
Selon les prévisions de Grand View Research, la taille du marché mondial des casques TWS sera d'environ 25,32 milliards USD en 2020 et devrait croître à un TCAC de 36,1% de 2021 à 2028. Avec la demande toujours croissante de contenu en streaming associée à l'adoption rapide des médias sociaux et des applications vidéo courtes, la croissance du marché des casques TWS devrait continuer à s'accélérer au cours des prochaines années.
Selon Strategy Analytics, en 2020, les ventes mondiales totales de casques Bluetooth ont dépassé les 300 millions, et les ventes de casques TWS ont dépassé la moitié de ce chiffre pour atteindre 170 millions. Plus précisément, la tendance de développement du marché mondial des casques TWS est similaire à celle du marché des smartphones il y a 10 ans. Apple domine l'industrie et occupe principalement le marché haut de gamme, tandis qu'Android pénètre progressivement le marché bas de gamme grâce à une stratégie de prix bas, et sa tendance de taux de pénétration présente également des similitudes avec les smartphones précédents. Les données de recherche de Strategy Analytics montrent qu'avec le lancement des AirPods Pro, les ventes d'Apple AirPods ont augmenté rapidement, passant de 1 million en 2016 à 15 millions en 2018, et à 60 millions en 2019.
Les analystes de Juniper Research estiment qu'Apple a vendu près de 85 millions d'AirPods en 2020, ce qui représente environ 70 % des revenus totaux de la catégorie TWS et une part de marché de 55 % des produits vendus.
Du point de vue de la distribution de la marque, le marché des casques TWS a d'abord été explosé par Apple. Après plusieurs années de développement, son produit AirPods détient une part de marché très élevée sur le marché moyen-haut de gamme. Selon les données d'analyse de Counterpoint, au deuxième trimestre 2020, les trois principales entreprises du marché TWS sont Apple (35%), Xiaomi (10%) et Samsung (6%). marché.
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L'une des technologies de base de TWS : Bluetooth 5.0
Bluetooth est une technologie de transmission sans fil qui permet théoriquement des connexions à courte portée entre des appareils à moins de 100 mètres. En pratique, lors de l'utilisation de petits appareils, nous utilisons généralement une distance effective d'environ 10 mètres. La plus grande caractéristique de Bluetooth est qu'il permet aux appareils de communication mobiles et aux ordinateurs de se mettre en réseau et de transmettre des données et des messages sans utiliser de câbles. On peut dire que la technologie Bluetooth est un tournant majeur dans le développement des écouteurs, et c'est l'une des technologies les plus importantes de TWS.
Par rapport à la génération précédente de Bluetooth 4.2, Bluetooth 5.0, sorti le 2 juin{{10}}16, a une distance de transmission plus longue et un taux de transmission plus rapide. La distance de transmission effective est 4 fois supérieure à celle de la version BLE 4.2 et le taux de transmission est 2 fois supérieur. Les optimisations significatives de Bluetooth 5.0 en termes de taux de transfert et de latence permettent de nombreuses applications pour les appareils sans fil qui nécessitent plus d'informations et une réponse plus rapide. En termes d'utilisation pratique, la bande passante de transmission élevée de Bluetooth 5.0 rend également possible la conversation bidirectionnelle TWS, et le débit binaire plus élevé rend la lecture audio plus naturelle.
Bluetooth 5.2 représente le dernier développement de la technologie Bluetooth. En 2020, le Bluetooth SIG a lancé LE audio, une nouvelle génération de normes de technologie audio Bluetooth. Il est basé sur la norme Bluetooth 5.2 et adopte le nouveau décodeur audio "LC3" avec une bonne qualité sonore et une faible consommation d'énergie, qui peut compresser les données audio plus efficacement et transmettre plus de données sur une bande passante inférieure sans sacrifier la qualité audio, ce qui est bon pour les deux qualité audio et efficacité énergétique. L'avancée la plus attendue de Bluetooth 5.2 est l'introduction de Sync Channel, une technologie qui nous permet de connecter plusieurs appareils Bluetooth à une seule source. Imaginez à quel point ce serait confortable si nous pouvions nous connecter à tous les appareils à la fois et basculer automatiquement entre eux sans avoir à modifier manuellement la connexion entre celui-ci et le téléphone, le PC ou la télévision lorsque vous utilisez TWS à la maison.
Le développement rapide de TWS a entraîné la mise à niveau industrielle des fabricants de la chaîne d'approvisionnement concernés. Les avancées technologiques dans la puce de contrôle principale, la puce de gestion de l'alimentation, la puce du récepteur de charge sans fil, la batterie du boîtier de charge, la batterie des écouteurs, le contrôle tactile et d'autres technologies ont amélioré les performances et les fonctions des écouteurs TWS et apporté une meilleure expérience utilisateur.
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La deuxième technologie de base de TWS : la puce de contrôle principale Bluetooth
Dans TWS, l'importance de la puce maître Bluetooth est évidente. Contrairement aux téléphones mobiles et autres écouteurs relativement encombrants, les exigences de portabilité de TWS ont des exigences plus élevées en matière de taille et d'intégration de la puce de contrôle principale. Avec l'ajout de nouveaux modules tels que la réduction du bruit et les capteurs fonctionnels, des exigences plus élevées sont imposées à l'utilisation de l'espace de la cavité et à l'intégration élevée de la puce. Un SoC maître Bluetooth avec des fonctions complètes et une intégration élevée offre une garantie solide pour que TWS réalise diverses fonctions.
À l'heure actuelle, il existe des dizaines de fabricants sur le marché principal des puces de contrôle TWS, le marché mûrit progressivement et la concurrence entre les fabricants est féroce. Le marché haut de gamme est représenté par Apple, Qualcomm, Hengxuan et Broadcom, et le marché moyen à bas de gamme comprend Luoda, Realtek et Lanxun. Selon des statistiques incomplètes, en octobre 2020, il y avait plus de 22 fabricants de puces Bluetooth maîtres TWS en Chine.
Le système sur puce (SoC) Qualcomm QCC5124 est conçu pour répondre aux besoins des petits appareils pour une expérience d'écoute Bluetooth sans fil robuste et de haute qualité avec une faible consommation d'énergie pour une lecture audio plus longue. L'architecture QCC5124 est conçue pour des performances élevées avec une faible consommation d'énergie. Par rapport à sa technologie précédente, la consommation d'énergie peut être réduite jusqu'à 65 %, permettant une lecture audio plus longue dans presque tous les modes de fonctionnement.
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Technologie de base TWS trois : réduction active du bruit
Ces dernières années, la fonction de réduction du bruit des écouteurs TWS a attiré de plus en plus d'attention de la part des consommateurs, et la technologie de réduction active du bruit (ANC) est devenue la norme des produits d'écouteurs haut de gamme. Les données d'études de marché de Qualcomm montrent que 71 % des consommateurs sont intéressés par la suppression active du bruit en tant que fonctionnalité.
Depuis qu'Apple a lancé AirPods Pro, les écouteurs TWS ont commencé à accélérer la transition vers TWS plus ANC. À l'heure actuelle, les principaux casques Bluetooth à réduction active du bruit sur le marché adoptent tous la solution de séparation de la puce Bluetooth et de la puce à réduction active du bruit. Pour les écouteurs TWS avec un espace interne restreint, la solution à puce unique consomme non seulement moins d'énergie, mais laisse également plus d'espace pour les appareils acoustiques et les modules de batterie. Par conséquent, cette architecture deviendra également la tendance de développement des écouteurs TWS. Bien sûr, en plus de la puce de réduction active du bruit, l'effet de réduction du bruit des écouteurs TWS est également lié à la conception de la cavité du casque, et l'usine de puces doit travailler en étroite collaboration avec les fabricants OEM/ODM.
Le DA7401 de Dialog est un codec ANC mono hautes performances conçu pour les casques TWS et les appareils intelligents portés auriculaires. Il a une plage dynamique de lecture de 115 dB, une plage dynamique d'enregistrement de 103 dB, un ANC hybride et une architecture d'horloge flexible.
Le DA7402 est un codec stéréo haute fidélité hautes performances et ultrabasse consommation qui utilise la technologie ANC hybride numérique personnalisée de Dialog pour fournir un rejet du bruit ambiant plus fort dans une plage de fréquences plus large, ce qui le rend sonore dans n'importe quel environnement. pour la meilleure expérience utilisateur. Le DA7402 intègre un processeur audio qui offre d'excellentes performances audio, notamment une plage de lecture dynamique de 115 dB et un taux d'échantillonnage de 384 kHz. De plus, il fournit une bande passante audio de 40 kHz pour prendre en charge l'audio haute résolution.
Le DA7402 est l'un des plus petits codecs d'annulation active du bruit numérique sur le marché aujourd'hui, consommant la moitié de la puissance des principales solutions de puces actuelles et doublant les performances audio, ce qui le rend idéal pour les écouteurs de sport, les appareils intelligents portés auriculaires, les écouteurs TWS, et plus encore. .
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Technologie de base TWS quatre : microphone MEMS
De nombreuses fonctions des casques TWS nécessitent des capteurs correspondants pour fournir un support matériel. À l'heure actuelle, les principales unités de capteur des écouteurs TWS comprennent des haut-parleurs pour jouer de la musique, des microphones MEMS pour la réduction active du bruit et la communication, des capteurs optiques pour la détection intra-auriculaire, des capteurs d'empreinte vocale osseuse pour la réduction du bruit de communication et 360 capteurs à six axes pour le son surround. , etc.
Dans le casque TWS, le microphone précédent était principalement utilisé pour la fonction d'appel vocal. Avec l'application de la technologie de réduction du bruit ANC dans les écouteurs TWS, pour obtenir un meilleur effet de réduction du bruit, les solutions de coopération multi-microphones ont été largement utilisées, et les exigences de performance des microphones deviennent également de plus en plus élevées. Les puces de silicium MEMS présentent les avantages d'une petite taille et d'une grande stabilité. Étant donné que l'ajout d'une fonction de réduction du bruit impose des exigences plus élevées sur les performances du microphone, les microphones MEMS sont devenus le premier choix pour les produits de casque TWS.
Le microphone MEMS hautes performances T5837/38 PDM de TDK présente un point de surcharge acoustique (AOP) élevé de 133 dB SPL, un rapport signal/bruit élevé de 68 dBA et une large plage dynamique, ce qui le rend idéal pour les applications allant de très silencieuses à très bruyants, tels que les haut-parleurs intelligents Field aux micros vocaux pour les applications ANC TWS. Le microphone T5848 SmartSound I2S MEMS peut fournir un point de surcharge acoustique élevé de 133 dB SPL, un rapport signal/bruit élevé de 68 dBA et une large plage dynamique, adaptés aux applications nécessitant des performances acoustiques élevées dans des environnements dynamiques et bruyants.
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Technologie de base TWS cinq : puce de gestion de l'alimentation
La puce de gestion de l'alimentation est principalement utilisée pour charger et décharger les écouteurs TWS, ainsi que pour surveiller en temps réel la surcharge, la décharge excessive, la surintensité et la surchauffe de la batterie et la protection contre les courts-circuits pendant le processus de charge et de décharge. Bien que la puissance de charge et de décharge de la puce de gestion de l'alimentation soit relativement faible par rapport aux appareils traditionnels, pour les écouteurs TWS avec des exigences de portabilité élevées, il est nécessaire pour la sécurité, une faible consommation d'énergie, une tension de tenue élevée, une intégration élevée et une efficacité élevée. Les exigences sont relativement élevées.
Les MAX77650/MAX77651 sont des puces de gestion de l'alimentation (PMIC) ultra-basse consommation hautement intégrées, idéales pour les applications portables à faible consommation et à taille limitée telles que TWS, où la taille et l'efficacité sont essentielles. Les deux puces contiennent un régulateur buck-boost SIMO qui fournit trois rails d'alimentation programmables indépendamment.
De plus, le LDO 150mA fournit un rejet d'ondulation pour les applications audio ainsi que sensibles au bruit. Le chargeur linéaire hautement configurable prend en charge diverses capacités de batterie Li-ion et comprend une surveillance de la température de la batterie pour une sécurité accrue (JEITA). Les multiplexeurs analogiques du MAX77650/MAX77651 peuvent commuter plusieurs tensions internes et signaux de courant vers des nœuds externes pour une surveillance avec un ADC externe. Une interface I2C bidirectionnelle est disponible pour configurer et vérifier l'état de fonctionnement de l'appareil.
Épilogue
Les écouteurs TWS font partie intégrante de l'industrie des appareils audio intelligents et d'un marché naissant. Yole Développement prévoit que les expéditions annuelles de casques TWS, d'aides auditives, de montres intelligentes et de haut-parleurs intelligents dépasseront 1,3 milliard d'unités d'ici 2026, et un son de haute qualité deviendra un incontournable pour de nombreuses applications telles que les jeux, les expériences AR/VR et le son 3D effets. fonction de sauvegarde. Les smartphones et les écouteurs ont un très haut degré d'ajustement écologique. À l'heure actuelle, l'expédition mondiale de téléphones mobiles Android est environ 6 fois supérieure à celle des téléphones mobiles Apple. On s'attend à ce qu'à l'avenir, la part d'Android dans l'industrie des écouteurs TWS augmente considérablement.
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