如今，越來越多的手機(jī)開始取消3.5mm耳機(jī)接口，轉(zhuǎn)而采用USB-C接口耳機(jī)或是無線藍(lán)牙耳機(jī)，但消費(fèi)者對音樂分辨率的要求卻始終有增無減。一項(xiàng)調(diào)查顯示，音質(zhì)已成為消費(fèi)者選擇耳機(jī)或音箱產(chǎn)品時最看重的因素，76%的受訪者為此投了贊成票，79%的受訪者期待高分辨率的音頻，并愿意為此支付更高的費(fèi)用。

而在蘋果AirPods的示范效應(yīng)下，真無線立體聲(TWS)耳機(jī)作為移動互聯(lián)網(wǎng)入口的潛質(zhì)逐步顯現(xiàn)，亞馬遜、谷歌、微軟、華為等各路巨頭紛紛布局搶占市場。調(diào)研數(shù)據(jù)稱，2018年至2023年間，無線耳機(jī)市場的復(fù)合年增率將高達(dá)39%，而具備主動降噪(ANC)功能的無線耳機(jī)增幅更是驚人，達(dá)到了150%。

耳機(jī)的未來是無線的

因此，真無線立體聲被艾邁斯半導(dǎo)體(ams)先進(jìn)光學(xué)傳感器事業(yè)部總經(jīng)理及執(zhí)行副總裁Jennifer Zhao列為智能手機(jī)三大主流趨勢之首并不奇怪。除了主動降噪功能外，耳機(jī)行業(yè)還要求傳感器能夠同時提供入耳檢測、光學(xué)滑塊音量調(diào)整等功能，挑戰(zhàn)很大。

ams先進(jìn)光學(xué)傳感器事業(yè)部總經(jīng)理及執(zhí)行副總裁Jennifer Zhao

趨勢二來自全面屏。從華為Mate 30 Pro的“曲面瀑布屏”，到屏占比99.6%的vivo NEX 3 “無界瀑布屏”，再到屏占比180.6%的小米MIX Alpha“環(huán)繞屏”，無邊框全面屏手機(jī)在不斷“消滅”實(shí)體按鍵的同時，也在源源不斷的將越來越多的傳感器放置于OLED屏下。

對于智能手機(jī)來說，將傳感器放置在OLED屏下，可以確保最大屏占比。但是，前置邊框通常是環(huán)境光/接近傳感器所在的位置，如何使手機(jī)在減少邊框的同時，還保留關(guān)鍵的觸摸屏禁用和自動顯示亮度/色彩調(diào)節(jié)功能呢？如何在屏下獲得更好的ALS的性能和出色的紅外(IR)抑制？如何避免屏下射光的影響？如何得到非失真的真實(shí)傳感等？一系列的問題，都需要傳感器廠商與屏廠在屏下管理方面展開更緊密的合作，利用小尺寸的環(huán)境光傳感器、接近傳感器幫助手機(jī)無失真的顯示。

攝影增強(qiáng)成為趨勢三應(yīng)該不會引起太多爭議。激光檢測自動對焦、AR/VR、自動白平衡、光源閃變檢測正成為手機(jī)廠商日益關(guān)注的功能體驗(yàn)，需要通過傳感器來提升攝影效果。而Jennifer Zhao所領(lǐng)導(dǎo)的先進(jìn)光學(xué)傳感器事業(yè)部，正在通過將包括顯示強(qiáng)度管理、攝像頭/顯示屏色彩平衡、1D ToF接近和距離傳感在內(nèi)的大量光學(xué)傳感器集成進(jìn)手機(jī)中，加速這一進(jìn)程。

這一次，和水波紋說再見

現(xiàn)今的手機(jī)攝像頭一般使用基本的三通道紅/綠/藍(lán)(RGB)傳感器來估算圖像增強(qiáng)系統(tǒng)中的顏色均衡，但能夠?qū)嵤L動快門(Flicker)檢測的卻很少。因此在相機(jī)的滾動快門工作期間，如果捕捉到閃變光源導(dǎo)致的可見光調(diào)制，那么拍攝的圖像或視頻就會帶有導(dǎo)致失真的條帶偽影。而TCS3408顏色傳感器的推出，不僅可用于測量環(huán)境光的色溫和光強(qiáng)，還可以檢測光學(xué)的物理閃爍，使得手機(jī)攝像頭圖像增強(qiáng)系統(tǒng)能夠消除人造光源導(dǎo)致的缺陷偽影。

TCS3408支持片上Flicker檢測，用于檢測通常由白熾燈或熒光燈產(chǎn)生的50Hz或60Hz光源閃變，并發(fā)讀取五個環(huán)境光感測通道(除了RGB通道之外，還額外增加了寬譜帶通道和作為參考的全譜帶通道)來準(zhǔn)確測量光的顏色和強(qiáng)度。眾所周知，高階閃變頻率(最高2kHz)在當(dāng)前以脈寬調(diào)制(PWM)為基礎(chǔ)的LED光源中無處不在，當(dāng)檢測到這些高階閃變頻率時，器件內(nèi)部的狀態(tài)寄存器會進(jìn)行捕捉和報告，數(shù)字I2C接口則通過外部處理快速報告輸出信息，智能手機(jī)攝像頭的視頻處理器在得到信息后，會自動將快門與場景中相對環(huán)境光輸出的“開啟”部分同步，從而消除失真的條帶偽影，真實(shí)還原出用戶眼中看到的圖像。

今年2月，ams曾經(jīng)發(fā)布過一款彩色(RGB)接近和閃變檢測傳感器TCS3707，可在各種照明條件下精確測量環(huán)境光的顏色和強(qiáng)度，內(nèi)置的閃變檢測引擎可以檢測在50Hz或60Hz交流電周期內(nèi)工作的任何人工光源閃爍，從而實(shí)現(xiàn)相機(jī)和閃光之間的色彩平衡。相比之下，TCS3408的性能是TCS3707的3倍，比競爭對手也要高出10倍片上光源閃爍檢測靈敏度和僅為一半的功耗。

圍繞耳機(jī)的生態(tài)創(chuàng)新

大部分的真無線耳機(jī)都能做到耳機(jī)塞進(jìn)耳朵時自動播放音樂，拔出時自動停止。這個巧妙的設(shè)計(jì)符合人們的使用習(xí)慣，也能節(jié)省電量，而這個功能是靠耳機(jī)中的光學(xué)傳感器來實(shí)現(xiàn)的。

TWS耳機(jī)接近傳感器主要用來實(shí)現(xiàn)無線耳機(jī)入耳/出耳檢測，幫助延長電池單次充電后的使用時間，所以檢測距離非常近。如果兩顆這樣的傳感器配合使用，還能夠通過光學(xué)滑塊來進(jìn)行音量調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)基本的無觸摸手勢控制。所以業(yè)界對它的要求就兩點(diǎn)：一是體積小，二是精度高。

ams大中華區(qū)市場應(yīng)用工程總監(jiān)Spencer Bai對此解釋說，普通藍(lán)牙耳機(jī)里通常只有一顆藍(lán)牙芯片，但TWS耳機(jī)里往往要包含兩顆。更多器件的集成會導(dǎo)致功耗增加，在這種情況下，TWS耳機(jī)就必須要能夠及時區(qū)分工作和非工作時間，減少不必要的電量損耗，從而達(dá)到延長單次充點(diǎn)電后的使用時長。

最新推出的TMD2635是一個完整的光-數(shù)字傳感器模塊，也是目前全球體積最小的數(shù)字接近傳感器模塊，其封裝體積僅為1mm3，相比之前的2合1紅外接近傳感器模塊體積縮小6倍。它集成了低功率紅外VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)發(fā)射器、兩個用于近場和遠(yuǎn)場傳感的傳感器像素，以及數(shù)字快速模式I2C接口，全部納入微型連接網(wǎng)格陣列(LGA)封裝中。工作模式下平均功耗為70μA，睡眠模式下則為0.7μA。由于在設(shè)計(jì)中分離了近/遠(yuǎn)光電二極管失調(diào)發(fā)射器和檢測器的放置位置，使得TWS耳機(jī)產(chǎn)品的音頻制造商們能夠開發(fā)更小、更輕的工業(yè)設(shè)計(jì)耳機(jī)。

ams在無線耳塞最優(yōu)布局布線參考設(shè)計(jì)中增加AS3460和TMD2635傳感器

其實(shí)，圍繞耳機(jī)的生態(tài)創(chuàng)新是一盤大棋。除了TMD2635，ams在今年7月還推出了數(shù)字增強(qiáng)聽覺方案AS3460用于TWS耳機(jī)主動降噪，并在無線耳塞最優(yōu)布局布線參考設(shè)計(jì)中增加了數(shù)字MEMS麥克風(fēng)和接近光傳感器。未來，我們完全可以設(shè)想在耳塞內(nèi)植入其他傳感器，比如用于加速度傳感器、健身器材用的心率傳感器、溫度傳感器，以及觸控傳感器，從而使摘下耳機(jī)暫停音樂、上下滑動增減音量、血壓/心率檢測等功能變得觸手可及。