无线耳机是近年来发展起来的一种新型耳机,采用无线传输技术为耳机提供动力,电脑的音频出口连接到发射端,再由发射端通过电波发送到接受端的耳机中,成为了一种利用无线技术解放耳朵的工具。
截至2023年,资料显示无线耳机采用的通讯技术可以分为
无线电和红外线。无线电波耳机使用FM广播或者指定频道传送和接收信号,传输距离最多可达到百米,而红外线耳机则使用红外线和红外线
无线电接收机配合传送和接收信号,可以支持不同的频段,传输范围多可达到十米以上。 无线耳机的传输原理和一般的有线耳机的传输原理并没有什么不同,只是通过采用有线方式传输改为采用无线方式传输,所以无线耳机只需要通过相应的接收功能模块接收
发射机发出的信号便可以将信号转换为
听觉信号,从而实现无线听音的功能。
无线耳机可以应用到不同的领域,例如体育赛事的广播,游戏的联网玩家,办公室穿戴或者个人消费者。它也可以作为一种插座耳机,以实现无线连接,例如通过蓝牙耳机接通智能手机或者
蓝牙手机,还可以通过无线耳机连接家庭影院系统。此外,也可以将无线耳机连接麦克风、电脑、有线耳机等方便使用和传输信号。
截至2023年7月,市面上的无线耳机共有三种类型:一为
特高频(蓝牙)无线耳机,二为红外线耳机,三为米波(FM调频)无线耳机。
发展历程
历史过程
20世纪,
德国厂商
森海塞尔推出以红外线作为传输的无线
立体声耳机。
1993 年,世界上第一只数字红外线耳机IS 850 系统问世。一年后
爱立信研发出蓝牙技术,蓝牙传输技术的研发主要目的是想淘汰掉传统的
串行通讯接口数据线(RS-232接口)为旗下产品提供更好的信息传输方式而设立的。
1997年,源自
斯堪的纳维亚半岛语的蓝牙一词被
英特尔的一名工程师提出并最终命名为如今的Bluetooth。三年后第一款无线蓝牙耳机面世,该蓝牙耳机采用的是蓝牙1.0版本,不过由于蓝牙1. 0 的
带宽非常有限,只能让语音以单声道传播,所以虽然可以满足通话的需要,却无法用来聆听音乐,且第一款蓝牙耳机仅限于
头戴式耳机。
2006年,
JayBird发布了第一款以运动员需求为驱动的无线耳机。
2012年,耳塞式
立体声蓝牙耳机面世,以一根很短的线连接着两边的耳机
扬声器,并将电池和电路高度集成于耳机腔体内。
2014年,第一款「真无线」蓝牙耳机Dash pro被设计出来。一年后,在IFA展上,onkyo
w800BT的问世实现了双耳间的无线通讯,去掉蓝牙耳机之间的
连结线。紧接着2016年,
苹果公司发布了AirPods,耳机进入无线智能化时代。
现状
随着各大公司不断推动真无线设备的创新以及技术的研发,蓝牙耳机生产成本将进一步下降;而随着消费者的可自由支配收入增加,对数字产品的消费习惯变化以及娱乐文化消费水平的提高,蓝牙耳机市场也在不断发展。
2018年以来
降噪耳机成为热门赛道,截至2023年7月,报告显示在业存续降噪耳机相关企业共582家,企业主要集中在
广东省,该地区共有399家降噪耳机相关企业,占比68.6%;2022年中国蓝牙耳机市场出货量同比下降18.1%。其中真无线耳机同比下降15.0%;2022 年全球蓝牙耳机市场出货量同比下滑2%,预计2023 年将小幅回升5%左右;2023年音频行业发展的主流依然是无线产品,目前耳机行业与市场的重心大多集中在TWS耳机(也被称为真无线蓝牙耳机)上。
而随着技术的不断提升,蓝牙耳机的功能也在不断增强,越来越多的消费者倾向于选择高配置、高
性价比的产品。同时,随着智能手机、
平板电脑等
手持移动设备的普及,蓝牙耳机的需求也在不断增长。
产品分类
红外线无线耳机
红外无线耳机由
远红外线发射机将调制的红外光向空间发射,红外无线耳机的接收部分将接收到的已调制的红外光进行解调,还原出音频信号,然后送到耳机发出声音。红外无线技术的优点是音频产品可以传输大容量的信号,
音质效果较好,其缺点则是
衍射性差,指向性要求极高,容易因角度偏离和明显障碍物而无法接收信号,且其传输距离较短,仅为7米。
米波无线耳机(FM调频无线耳机)
1、无线调频耳机,调频无线耳机是针对中考、高考、英语四、
大学英语四六级考试耳机专门设计的一款听力考试耳机。
2、双调频
无线电接收机,FM1为听力考试专用频段,FM2为
调频广播频段学生课余时间可以收听新闻,音乐等广播节目。
分米波无线耳机(蓝牙耳机)
蓝牙耳机是指耳机内置智能化系统,以蓝牙技术为传输方式,搭载应用程序连接智能手机等移动终端,实现外扩多种应用功能。
产品规格
红外线(30um~3mm10GHz~1000GHz) 无线耳机、米波(米波10~1m甚高频(VHF)30MHz~300MHz)无线耳机和
特高频(分米波1m~0.1m特高频(UHF300MHz~3000MHz)无线耳机。
红外线无线耳机
截至2023年,根据资料显示部分四六级耳机采用红外无线耳机,以艾本C-360B和爱吉声-618R为例,根据官网显示,艾本红外四六级四六级耳机C-360B采用数字处理DSP芯片,对模拟广播信号进行数字化转换,内部元器件设计一般使用
插件工艺或SMD贴片元件设计。爱吉声-618头戴式英语听力耳机,整体外观设计采用利润圆形耳壳,采用皮质耳罩设计耳机采用3.5mm插头,耳机频响范围在0-108HZ之间,
阻抗为42Ω,灵敏度为113dB。
优点:目前,技术已经相当成熟
缺点:1、工作距离在7米以内;2、
衍射性差,红外线无线耳机与发射器之间如果有比较明显的障碍物(例如:人、大型宠物),那么红外线耳机的接听便可能被打断。
米波无线耳机(FM调频耳机)
以某品牌的调频听力耳机为例,根据官网显示:
优点:1、理论上,工作范围内的N个接收器都能同时收听,一对多”的无线音频广播系统;2、信号的衍射性强;3、使用距离标称在10米~70米之间。
缺点:1、虚标工作距离;2、杂音干扰大;3、信号接受不稳定。
分米波无线耳机(蓝牙)
以
OPPO Enco Free3 真无线
降噪耳机和
索尼WF-1000X M5 真无线降噪耳机为例,官网显示数据为:
优点:1、工作距离(100米),工作空间更自由;2、有良好的音乐回放效果;3、通信的保密性比较强;4、
音质更佳;5、更节能;6、成本更低。
产品设计
截至2023年7月,依据数据统计,无线耳机外观大致分为以下几类:
头戴式耳机
头戴式耳机是指戴在头上,并非插入
耳道内的耳机,头戴式耳机
声场好,舒适度较好,能优点是可以避免擦伤耳道,
高中低音方面音质的表现都不错,即使播放
交响乐也有不错的听感;中音量感较为丰厚,聆听流行歌曲人声富有感染力,音乐味道比较好。
入耳式耳机
入耳式耳机,又名耳道式耳机、入耳式耳塞、或者
耳返(即IEM的英文全称:In-Ear-
监听),是一种用在人体
听觉器官内部的耳机,根据其设计,会在使用时密封住使用者的耳道。入耳式耳机在普通耳机的基础上,以胶质塞头插入
耳道内,获得更好的密闭性。
半入耳式耳机
半入耳式多采用平头塞,耳壳基本在耳道外,佩戴比较舒服,主要依靠耳机自身和皮肤的
摩擦力,外观都比较统一,适合长时间使用,适合大部分人的耳道使用,一般耳机与耳朵之间会有缝隙,可以通风比较健康。但没有多种可替换的耳塞,不贴耳的设计可能容易掉落。
骨传导耳机
骨传导耳机为开放式,不入耳,它采用的是挂耳的设计,以人的骨骼为介质,不经过外耳道和
鼓膜,将声音传递给
听觉器官,这种设计对维护保养耳朵里面內部的环境卫生很有帮助,不会造成耳朵内部的闷热和细菌滋生。
降噪耳机
指利用某种方法达到降低噪音的一种耳机,降噪耳机则主要是为了满足佩戴者在噪杂环境下更好地屏蔽外界噪音,体验更佳听音效果的使用感,戴上降噪耳机能够隔绝身边能够听到的大部分噪音,使佩戴者更有音乐沉浸感,但降噪耳机并不能够隔绝所有的噪音,像一些高频人声之类的就比较难以消除。
目前的耳机实现降噪的方式主要有两种:被动式降噪(Passive
噪点 Control,PNC)与主动式降噪(Active Noise Control,ANC)。
被动式降噪其实也就是我们说的物理降噪,仅通过耳机外形和入耳式天生的隔绝性,紧贴耳朵创造一个相对密闭的空间,以此来达到降噪的目的;也就是说耳机本身不通过技术手段参与噪声消除,利用本身外部材质与内部填充,堵塞声音进入
耳道。
主动式降噪是相对于被动式而言,它指的是通过技术手段,将采集到的噪音
声波进行反向消除,以此达到抵消噪音实现安静聆听的效果。
运动耳机
运动耳机是运动时候佩带的耳机,这种耳机是专为运动需求设计的,不会因为身体运动而使耳机从耳朵里掉落,一般来说真正的运动耳机需要满足以下几点:
1、佩戴舒适:因为是运动时佩戴,而且运动时佩戴时间长久,舒适性要求比日常用的要求更高。
2、稳固不掉:运动时幅度比较大,加上大量汗水会加速耳机的滑落,所以稳固性要求也比较高。
3、防水防汗: 运动大量出汗,汗水进入耳机后会迅速腐蚀耳机,要的不仅是防水还要防汗。
4、续航时间长:一场跑
芝加哥马拉松赛的基本上都要4个小时以上,再加上入场准备,好的运动耳机续航时间不能低于5小时。
颈挂式蓝牙耳机
颈挂式蓝牙耳机由以下几个部分组成:耳塞、颈环、电池、
蓝牙模块、控制单元、充电接口和电源开关。耳塞部分负责产生和传递声音,颈环则起到连接耳机和电池的作用,电池提供能源,蓝牙模块负责无线信号的接收和发射,控制单元负责处理信号,充电接口用于充电,电源开关则控制耳机的开关。
颈挂式蓝牙耳机相比其他类型的耳机,具有以下优势:首先,由于采用了蓝牙无线技术,因此使用范围更广,自由度更高;其次,由于设有颈环结构,可以更稳定地佩戴,不容易掉落;此外,大多数颈挂式蓝牙耳机都具有较好的隔音效果,能有效地降低环境噪音;最后,其电池寿命较长,可以满足长时间使用的需求。颈挂式蓝牙耳机适合在各种需要长时间佩戴耳机的场景使用,如运动、通勤、学习等。
游戏耳机
游戏耳机是一类适合用于打游戏的耳机,游戏耳机的灵敏度比较高,具有着相对来讲比较的封闭的音乐环境,对玩家在游戏的过程中对于声音的细节以及声音的判断力都会起到一定的帮助作用,与传统耳机进行比较,游戏耳机的定位能力更强,能够增强声音所表达的方向感,在3D类的游戏过程中声音会更加的清晰,游戏耳机通常的都会对
低频量感进行适当的处理。
工作原理
红外线无线耳机
红外无线耳机的原理是以红外线作为通信载体,通过
远红外线在空中的传播来传输信号,它由红外发射器和
红外接收器完成。在发射端,发射的信号经过幅度调制后,送入电光变换电路,经
红外发射管转变为红外光信号发射到空中:在接收端,红外接收器对接收到的红外光信号进行光电变换,幅度解调后恢复出原信号。
米波无线耳机
米波无线耳机的工作原理是利用无线调频电波的频率性来传递声音信号,可以调频接收各电台发出的同频率
音源。频道发送端通过模拟音频信号通过AD转换器转换为
数字信号,再将信号对
载波进行调制并发射;接收端调至使用同样频率接收,通过DA
反激式变压器转换为
模拟信号,然后放大输出到
扬声器。
分米波无线耳机
核心规格的不同版本,使得蓝牙技术有多个“类别”。目前最常见的是蓝牙BR/EDR(即基本
速率/增强数据率)和低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)技术。蓝牙BR/EDR主要应用在蓝牙2.0/2.1版,一般用于扬声器和耳机等产品。蓝牙BR/EDR可以建立相对短程、持续的无线连接。它的工作原理是手机中的解码芯片对MP3等音乐文件进行解码,产生
数字信号并通过蓝牙发送给蓝牙耳机;蓝牙耳机接收数字信号,并通过蓝牙耳机内部的数模转换芯片,把它转换成人耳能听懂的
模拟信号;将模拟信号进行放大,需要用到耳机内部的信号放大芯片;耳机单元接收放大后的信号并发出声音。
截至2023年7月,蓝牙共有五个版本,如今大部分蓝牙耳机使用的为蓝牙5.0及以上版本,蓝牙5.0发布于2016年6月,增加了针对物联网的支持。蓝牙5.0相较于蓝牙4.2LE主要有“2倍速度、4倍距离、8倍广播数据传输量”的优势。2倍速度是指蓝牙5.0的传输
速率达到了24Mbps,是蓝牙4.2LE的两倍;4倍距离是指蓝牙5.0的传输的有效距离是上一版本的4倍,理论上蓝牙发射和接收设备之间的有效工作距离可达300m,结合Wi-Fi技术可以实现精度小于1米的室内定位;8倍广播数据传输量是指蓝牙5.0允许无需配对接受信标的数据,如广告、
Beacon、位置信息等,这一传输率提高了8倍。另外,蓝牙5.0也较大幅度的降低了蓝牙的功耗。
技术指标
无线耳机的主要技术指标在于无线距离、蓝牙版本、
音质、电池续航、降噪功能等方面。
无线距离
无线蓝牙耳机的连接范围决定了佩戴者与
音源设备之间的距离限制。较大的连接范围可以提供更多的自由度和便利性。
蓝牙设备间有效可靠的传输范围远至一公里之上,近至一米以内。蓝牙在无障碍与干扰的环境状况下(即大的空旷空间)可以使用的距离约100公尺,但是现代化的使用环境中无法实现,在现实生活中蓝牙耳机的使用环境大多为数十公尺,且会有许多一样是2.4G频段的设备干扰。
另外影响可靠蓝牙连接的有效范围的几个关键因素包括
无线电频谱、PHY、接收器灵敏度、发射功率、天线增益和路径损失。无线电频谱从30
赫兹延伸到300千兆赫。频率越低,范围越长。然而,频率越低,它能支持的数据
速率越低;PHY则定义了语音的速度和清晰度,两者都会影响你能够听及的范围;而发射功率越高,信号越有可能在更远的距离被听到,有效范围也越长。
蓝牙版本
蓝牙版本直接影响无线耳机的连接质量和稳定性。较新的蓝牙版本通常具有更好的性能和较低的功耗。截至2023年7月,蓝牙共有五个版本,如今大部分蓝牙耳机使用的为蓝牙5.0及以上版本,蓝牙5.0发布于2016年6月,增加了针对物联网的支持。蓝牙5.0相较于蓝牙4.2LE主要有“2倍速度、4倍距离、8倍广播数据传输量”的优势。蓝牙5.0大大降低了蓝牙的功耗。
声音质量
无线耳机的
音质主要与蓝牙编解码技术、
主控芯片性能及音频信号传输方式等因素有关。
电池续航
无线耳机的续航时间应该满足使用者的日常使用需求,避免频繁充电带来的不便。
无线耳机的续航时间在很大程度上是由于内置电池所决定的。目前主流电池供电方案大概分为可更换的干电池和内置充电
锂电池两种,前者可以在任何时候更换电池,使用方便但成本略高;后者需要注意所剩电量,不过几乎没有使用成本。现在大部分无线耳机采用的都是内置锂电池的供电方式。
影响无线耳机续航的原因则主要在于电池容量、耗电量两个方面。电池容量方面,电池容量越大续航时间越长,但内置锂电池受到成本、空间、重量和安全性等几个方面的限制,并不可能做到很大;另外,内置锂电池越大,充电的时间就越长,制造的成本就越高、危险系数也会相应提升,耳机的重量也会增加。耗电量方面,先进的算法有助于耳机快速高效的解码运算,也就有利于提升无线耳机的续航能力,因此蓝牙版本的先进性在一定程度上会影响无线耳机的电池续航时间。
主动降噪功能
蓝牙降噪功能一般分为主动降噪和被动降噪,主动降噪技术是通过耳机内部的
电子电路和信号处理器来实现的;被动降噪技术则是通过物理手段来减少外部噪音的传递和干扰。主动降噪功能和耳机的性能技术有很大关系,主动降噪(ANC)功能要通过硬件降噪系统产生与外界噪音
相等的反向
声波, 将噪音中和,从而实现降噪的效果。ANC 降噪的工作原理是麦克风收集外部的环境噪音,然后系统变换为一个反相的声波加到喇叭端,最终人耳听到的声音是环境噪音+反相的环境噪音,两种噪音叠加从而实现感官上的噪音降低。ANC
主动降噪可分为
前馈式主动降噪(
头戴式耳机应用较多) 、反馈式主动降噪(容易引起啸叫),以及混合式主动降噪。
特色功能
功能
无线耳机现有无线传输、无线监护、无线语音聊天等功能。
无线耳机一部分可无线收听绝大部分具有音频输出的电器,将
发射机置于老人、婴儿、病人等需要照顾的人身旁,使用
无线电接收机可收听到被照顾者的声音;如蓝牙耳机,只要蓝牙耳机和手机成功连接起来后,就可以通过蓝牙耳机来接听拨打电话事宜,用手机拨号出去,声音就会从蓝牙耳机里面传送,可以双方通话。
蓝牙耳机还可以传输数据,蓝牙技术简单的说就是依靠低功率
收音机连接,在设备之间实现传输数据的技术。在手机中打开蓝牙,将耳机与手机之间连接成功后,即可在耳机中实现文件传输,也可以通过电脑中的蓝牙设备和耳机之间连接实现文件传输。蓝牙传输文件是一种简便的传输方式,在日常生活中得到广泛应用,但传输过程中需要注意蓝牙连接的稳定性和文件大小等问题,才能实现更好的传输效果。
部分无线耳机具有降噪功能,可智能识别噪声场景,内外双向麦克风捕捉噪音,针对不同噪声特征匹配相应的降噪效果。降噪功能一般分为
主动降噪和被动降噪,主动降噪技术是蓝牙耳机中常见的降噪方式之一,是通过耳机内部的
电子电路和信号处理器来实现的;蓝牙耳机的被动降噪技术是通过物理手段来减少外部噪音的传递和干扰,而无需使用电子电路。
部分无线耳机还具备防水功能。国际上,人们将防水保护性能分为9个等级,分别以IPX1、IPX2等等来表示;蓝牙耳机的防水等级反映了它的防潮及防尘能力,并且一款蓝牙耳机的密封性和防水能力,会直接影响它自身的安全运转,以及使用寿命的长短。
另外,蓝牙耳机一般可通过触摸耳机来遥控手机部分功能,且部分无线耳机支持语音助手功能,可通过触控耳机或呼唤等方式唤醒手机语音助手。
特点
1.体积小,重量轻。现在的无线耳机大多都是轻量化设计,较为小巧,携带方便不占空间,同时,在
音质方面,部分无线耳机的表现也要比有线耳机好很多。
2.传输距离远,抗干扰能力强。随着蓝牙技术的不断升级,无线耳机的传输距离已经可以达到10米左右,而市面上某些无线耳机传输距离可以达到100米或更远。
营销与销售
截至2023年,中国无线耳机市场的规模已经逐渐扩大,
市场渗透率也在不断提高。根据数据显示,2019年中国无线耳机市场规模达到了约300亿元人民币,同比增长了30%左右。其中,音乐领域的市场份额最大,占据了整个市场的近一半。此外,游戏、通话等领域也是无线耳机市场的重要应用领域。无线耳机行业产业链上游为零部件环节,主要包括芯片、
传感器、电池、麦克风、五金器件等;中游为无线耳机生产供应环节;下游为无线耳机销售流通环节,主要通过各类线上及线下渠道到达终端消费者。全球混合办公的流行,越来越多的消费者正在工作和生活中使用
音频设备,很多消费者非常依赖于音频设备带来的便捷连接、观看视频、畅玩游戏、远程办公和聆听音乐的体验,推动了无线耳机行业的发展。
据资料显示,2020年全球真无线耳机出货量为2.7亿套,同比增长107.7%。预计到2023年出货量将增长至10.1亿套。随着
音质、续航、降噪、稳定等技术的不断演进,以及蓝牙技术的不断更新,为无线耳机产品注入新的发展动力,行业规模稳步增长。在实现多年的高速增长后,在市场竞争加剧、下游需求疲弱、技术升级放缓、产品单价下降等因素的影响下,市场逐步进入调整期,行业规模出现下降。
据资料显示,2021年中国无线耳机产值规模为953.51亿元,同比下降13.4%。二、市场竞争格局目前,中国无线耳机市场竞争激烈,主要厂商包括
苹果公司、
三星电子、
华为、小米等国际知名品牌,以及国内的
OPPO、
vivo、
魅族科技等公司。这些企业在技术研发、产品品质、售后服务等方面都有着各自的优势和劣势。
相关事件
近年来,越来越多的TWS耳机问世,却频频被爆出过敏、爆炸等问题,无线耳机的安全隐患受到了广泛的关注。无线耳机设备给我们带来便利的同时,却也存在着一定的隐患;2020年6月有AirPods(第 1 代)中国用户反映,在佩戴苹果AirPods拨打电话的时候,右边耳机突然爆炸,用户当场被炸晕。
央视网曾发布新闻,
三星电子Galaxy Buds Pro问世后不久,不少消费者表示,在佩戴三星新款无线耳机后,耳朵出现流脓、结痂等症状。随着无线耳机给人们的生活带去了诸多的便利,因此人们佩戴无线耳机的时间逐渐增加,这也引发了无线耳机的安全隐患。除了被多家媒体曝光的过敏和爆炸事件,无线耳机还存在许多隐患;且不仅是三星和
苹果公司两家公司的无线耳机出现问题,还有许多其他品牌出现类似的问题,无线耳机的安全问题应该受到重视。
参考资料
AirPods.AirPods - Apple 官网.2023-07-12
什么是骨传导耳机.https://product.pconline.com.cn/itbk/diy/waishe/1504/15045865.html.2023-07-22