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  1. 行業新聞 Industry news

    降噪耳機:喧囂中,用專利還你一片寧靜

    08-10 2017

    如果你是一位商務人士,經常打“飛的”往返于不同城市或國家之間,機艙中的噪聲常常會干擾你閉目休息或聽音樂放松;如果你是學生一族,當你需要專注于思考重要課題時,風扇空調嗡嗡作響,身邊同學交流討論,難免影響效率;如果你是地鐵族的一員,身處喧囂擁擠,仍想利用碎片化的時間充實提高,上一節音頻課程……置身這些場景中,你都應該擁有一款降噪耳機。



    國外企業占據市場

    降噪耳機的工作原理有兩種,即主動降噪和被動降噪。被動降噪采用的是簡單的物理方法,利用材料的各種特性,對噪聲源采取隔離、減震、阻尼等方式來減弱噪聲。但由于噪聲沒有經過降噪電路芯片處理,一般只能阻隔高頻噪聲,對低頻噪聲作用甚微。為了克服被動降噪的缺陷,主動降噪產品應運而生,其采用“有源消聲”技術,在結構上有一個內置麥克風和聲學處理器,先通過麥克風收集外界的噪聲,然后再通過處理器分析,產生反相的聲波抵消噪聲。由于主動降噪處理時間上相對滯后,其只能處理有規律的環境噪聲。比較而言,當噪音較大且持續時間較長時,主動降噪的降噪效果要明顯優于被動降噪。因此,在技術創新方面,各國企業和科研機構更專注于主動降噪的方法改進。

    主動降噪耳機的起源可以追溯到上世紀80年代,BOSE的科研人員第一次把主動降噪技術運用到了實踐當中。耳機主動降噪技術主要有前饋式和反饋式兩種方式,前饋式主動降噪中噪音的消除回路是開環的,而反饋式主動降噪通過閉環回路反饋自動調節,能更加精確地反饋耳朵附近的噪聲,降噪效果更好,但結構、電路及調試工作也就相對復雜。因此,對體積要求更高的入耳式耳機一般采用前饋式系統,對體積要求不太高的耳罩式耳機大多采用反饋式系統。

    企業看重中國市場

    筆者經過檢索發現,降噪耳機的中國專利申請共410件,2000年以前僅有8件,其中包括BOSE1件涉及利用減振材料進行無源衰減和利用激勵器進行有源消聲相結合的專利申請,還包括1件中國的個人申請,該個人申請的降噪耳機采用的正是主動降噪的基礎方式。

    筆者對該領域中國專利申請與全球專利申請的數量進行對比發現,2005年至2017年,國內申請量與全球申請量的發展趨勢相似,國內申請的增長速度略低于全球增長速度,我國在全球申請總量的占比由2005年的不足3成發展到2017年的近5成??梢?,中國市場對于世界市場的影響力越來越大,所占份額逐年加大,其他各國都在積極布局中國市場。

    從中國專利申請的申請人排名來看,該領域專利申請量最多的申請人為歌爾股份有限公司(原歌爾聲學股份有限公司)及其控股的子公司(38件),緊隨其后的是BOSE32件)。隨后依次是索尼、歐勝微、三星、華為、哈曼/貝克爾(HARMAN/BECKER)、安百特半導體、中興通訊、高通,這些企業的專利申請數量均在5件以上,前兩名企業的優勢比較明顯。此外,從申請人所屬地域來看,前11名申請人中,國外企業分別為美國(2家)、日本(2家)、英國(1家)、德國(1家),總體來說,國內企業與國外企業實力相差無幾。

    從企業性質來看,前11名申請人中,3家企業屬于綜合通信解決方案提供商,2家企業將電子通信作為主營業務之一,雖然這些企業在申請數量上并不占優,但體現了在移動互聯網時代的大背景下,由于降噪耳機與移動通信及其服務密切相關,這一技術領域正在吸引跨領域的科研力量不斷參與進來,并不排除通信領域企業與專業的耳機制造商以及相關集成芯片提供商之間開展合作研發的可能。

    國內企業蓄勢待發

    中國在降噪耳機領域專利申請量居首的是歌爾股份有限公司(下稱歌爾公司),其成立于2001年,20085月在深圳上市,是中國電聲行業的龍頭企業,也是全球微電聲領域知名廠商,其主營業務為電聲器件、光電產品、電子配件和LED封裝及相關產品的研發、生產和銷售。該公司主要為全球頂級廠商提供產品和服務,客戶涵蓋三星、蘋果、LG、松下、索尼、谷歌、微軟等。歌爾公司在生產業績上取得了不俗成績,微型麥克風領域市場占有率、藍牙耳機ODM業務量等在國際市場上排名領先。然而,這樣一家市場覆蓋全球、業績斐然的中國企業,為什么在高端降噪耳機市場中卻不見蹤影呢?

    筆者對歌爾公司在降噪耳機領域的專利申請進行進一步分析發現,雖然其成立時間不短,但前期主要作為行業內全球知名企業的產品和服務提供商,并沒有形成自主知識產權,直至2011年才提交了該領域的相關專利申請,在2016年達到19件的年申請量峰值。在技術層面上,歌爾公司的專利申請不僅涉及被動降噪的減噪材料和結構方面的改進,還涉及主動降噪的麥克風降噪、聲學處理器前饋式處理和反饋式處理降噪方面的改進,同時也涉及主被動降噪的結合方式的創新,也就是說,該公司從可能實現降噪的多個角度進行了專利布局。

    其他的國內企業在該領域的專利布局也在近幾年密集起來,由此可見,雖然起初國內企業在該領域的技術創新起步較晚,基礎核心技術欠缺,真正的高端或自主品牌幾乎是空白,代工或山寨產品居多,但國內企業后勁十足,并且由于前期對國外相關技術的學習借鑒和實踐經驗的試錯累積,逐漸探索出適合自己的生存發展之道,在專利申請的數量上已經略有優勢,專利質量也在不斷提高。

    隨著電子產品消費市場的不斷發展,日常生活中,越來越多的人們開始使用降噪耳機來體驗完美的聲音世界,對音質的要求也愈加嚴格。鑒于各方面的突出優點,主動降噪方式仍然是未來的技術發展方向。雖然主動降噪的基本概念并不復雜,但如何實現高品質的降噪效果卻并不簡單,特別是濾波電路的設計及生產控制更加關鍵,國內相關企業不妨在這些方面加大技術研發力度。

    首先,在電路設計上,雖然絕大多數廠家采用的是模擬電路,但也可在一定程度上結合數字電路,發揮其根據環境自動進行功能調整以及可利用軟件實現智能處理的長處。其次,由于采用有源方式,在耳機的音質上可以采取靈活的電路補償方式來修正系統的音響特性曲線,在這種技術下,也就容易根據不同的特殊應用人群進行個性化定制。此外,有源降噪耳機還可以通過對電路的改進,設計一些特殊功能的應用,如通話語音清晰功能,也可以實現非常高質量的聲音還原,達到監聽級別。



    監聽耳機和普通耳機有什么區別


    監聽耳機,顧名思義就是為了監聽聲音而打造的,為了能夠聽到最為接近真實的、未加任何修飾的音質。那么監聽耳機和普通耳機有什么區別?這里給大家介紹下。


    一:含義不同

    監聽耳機是沒有加過音色渲染的耳機,是相對于高保真耳機而言的。通過監聽耳機,能夠聽到最為接近真實的、未加任何修飾的音質。普通耳機面向民用消費領域,用來欣賞音樂、收聽廣播、觀看電影。


    二:音質不同

    監聽耳機相對于普通耳機來說是幾乎沒有加過音色渲染的而并非是完全沒有加過音染的耳機。因為監聽耳機有頻率響應較寬,速度較快的特點,所以監聽耳機極大程度地提高了聲音的還原度,增強了聲音的保真性。而普通耳機是通常是加過音色渲染美化的,使聲音聽起來更動聽。


    三:用途不同

    監聽耳機由于聲音的保真性強,隔音出色,聲音靈敏度高阻抗小,密閉性能好等特點廣泛用于現場返送,縮混監聽,廣播監聽,擴聲監聽,專用監聽上,提高語音的辨識程度。普通耳機因其是經過音色渲染的,一般用于聽音樂,收看電影,玩游戲等娛樂方面。


    四:舒適性不同

    監聽耳機為了保證良好的密閉性,一般采用堅固耐用的材質,所以佩戴舒適度一般;普通耳機體型較小,為了攜帶方便,一般較輕盈而佩戴的舒適程度較監聽耳機高。當然這并無絕對的界限,佩戴舒適感這也是要因人而異的。
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