你可能沒聽說過，這個世界正要進入一個或許可以稱為「耳機3.0」(Headphones 3.0)的新時代——隨之而來的是大量的電子工程需求和商機；與其被當作一種音訊播放器，將正在成為受關注焦點的耳機定義為「耳戴式運算」裝置，可能更為貼切。
接下來要發生的是：新型無線技術將開始被實現，伴隨的目標是進駐獨立裝置──這些裝置需要額外的處理能力，以執行更先進的音訊和語音處理，同時還需要嵌入式人工智慧(AI)和越來越多的感測器，助力各種新應用案例。
這些產品將會是使用者定義(user-defined)，並且有廣泛的應用案例。要讓一切實現，耳機必須採用正確的硬體：擁有強大處理能力、多種連結技術、一整套感測器，以及更高的電池密度和容量更大的記憶體。
同樣重要的是，它們還需要恰當的軟、硬體條件，才能發展成與任何其他獨立設備相同的模型：它們需要一顆高性能處理器，一套專有且被廣泛應用的作業系統，以及可以讓使用者客製化其裝置的應用程式生態環境。
在這個巨大的轉折變化之前，耳機已經演進了兩代，或者說經歷了兩個重要的技術里程碑：有線裝置定義了「耳機1.0」，那些裝置是「笨重」的，被用來播放如隨身聽(Walkman)、MP3播放機或智慧型手機等少數裝置的音訊。
「耳機2.0」則是該類裝置朝向無線化發展的轉變，並在最近獲得所謂真無線藍牙立體聲(True Wireless Stereo，TWS)耳塞式耳機的快速成長所推動。這類耳機需要一些智慧功能來管理無線音訊和越來越多的使用案例，但這類產品需要仰賴來源裝置(例如智慧型手機)，才能執行某些處理功能並取得所有內容；其功能性與應用案例基本上是由供應商定義，使用者能客製化的程度相當有限。
圖1：從「耳機1.0」到「耳機3.0」的演變。
(來源：SAR Insight & Consulting)
想像一下，在即將到來的新時代，使用者會想打造最佳音訊設備，下載最愛的串流媒體應用程式以及無失真音訊，確保有最好的音訊轉碼器來處理空間音訊(但可能需要購買使用執照)，並且利用音訊強化應用程式。如果使用者有聽力障礙，無法聽清楚某個特定頻率的聲音，也會有專屬應用程式能解決這個問題。
這將為應用程式開發者開啟一個龐大的市場，讓他們能在基礎軟硬體上發揮創意，並因此催生人們還想像不到的使用案例。隨之而來的則是對處理能力和記憶體的更大需求──那麼，該如何實現？產業界一如往常就夠了嗎？筆者認為恐怕不是。
在過去幾年，技術領域突飛猛進，如我們所預期地實現了更快的處理器、更高的電池密度，以及更具效益的系統級晶片(SoC)，還有改善的連結性等等。像是高通(Qualcomm)這樣的SoC供應商，將繼續開發更強大的晶片來突破極限，讓市場出現越來越先進的裝置；從Qualcomm晶片在這些日子以來的進展，也能看到耳機SoC市場的演進(參考圖2)。
圖2：TWS音訊和UI技術。
(來源：SAR Insight & Consulting)
以高通的晶片為例，早期的TWS裝置使用現成的無線耳機SoC，例如CSR8670，它們被硬塞進小小的機殼裡。隨著設計進展，配備雙CPU核心的更專業SoC也被開發出來，如今雙CPU/雙DSP核心已經很常見。
其他SoC供應商如達發科技(Airoha)和Betechnic，也在迅速提升SoC的處理能力和速度。朝向節省成本的動力——特別是在利潤微薄的智慧型手機配件市場——促使SoC供應商不斷提高整合度；如今除非高階設備，很少會使用獨立的轉碼器和音訊處理器，儘管裝置供應商能節省成本，卻也讓市場的進步受限。
總是「很有主見」的蘋果(Apple)都會在自家產品採用獨特的軟硬體，其他廠商除了得思考如何與Apple競爭，還得思考如何與其他上百家競爭品牌競爭。許多廠商會專注在只有基本功能的低成本、低利潤裝置，領先品牌則會尋求建立「耳機3.0」市場，並推動該市場的進展，這將為一系列提供尖端硬體和軟體的晶片供應商打開市場。
SAR預計，人們將見證高階設備市場的銳變——至少在短期內——「耳機3.0」裝置會使用多晶片設計，選擇最好的零組件來實現最高性能。而更高階裝置供應商總是會尋求產品功能差異化，因此並不一定都對一體化的TWS SoC感到滿意，因為該類晶片規格至少在一年前就已預定義完成，在新功能的採用與性能強化方面會存在時間差。
曾經也是一項新功能的主動降噪技術(active noise cancellation)獲得越來越多採用，很快就會在整個市場上普及；因此，更高階的TWS耳機品牌必須透過提供更佳性能，來實現產品差異化。在短期內，空間音訊將為產品設計帶來更高程度的複雜性，因為這通常需要更高的處理能力，以支援Dolby ATMOS最新環繞音效等等功能。
為實現新一代耳機的各種功能，供應商開始各出奇招搶佔市場。有些供應商專注於提供像是邊緣AI處理這樣的單一功能，如Syntiant、AONdevices和Aspinity；Bragi等業者則為耳機打造專屬參考設計和作業系統，號稱可加快設計速度，為第三方應用程式打開市場。如Sonical正在尋求提供採用先進處理器的完整解決方案，搭配一套作業系統，為高階裝置帶來眾多新一代功能。
一旦有一套能讓不同高階裝置業者使用的作業系統問世，它也很可能滲透到較低階產品領域，為應用程式開發業者開啟一個規模可達數百億美元的耳戴式運算裝置市場，讓眾多軟體/IP/應用程式業者進入該市場，讓消費者能直接購買應用程式；像是Dolby、DTS，還有Sensory和iFlytek等演算法開發商，以及眾家音訊軟體/應用程式新秀如AncSonic、Augmented Hearing、Canary Speech、Segotia和Thymia等等。
(本文作者為SAR Insight & Consulting創辦人暨研究總監)
(參考原文：Hear This: ‘Ear-Worn Computing’ Around the Corner，by Peter Cooney)
本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年12月號
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