TWS、ANC、ENC与开放式耳机如何开发？

随着无线音频技术不断发展，蓝牙耳机已经从传统的音乐播放设备，逐步扩展到通话降噪、主动降噪、开放式聆听和AI语音交互等应用场景。

对于耳机品牌商、整机厂商和硬件研发团队而言，开发一款蓝牙耳机，不但需要选择合适的蓝牙音频芯片，还需要完成PCBA设计、蓝牙协议适配、音频调试、麦克风布局、功耗优化以及整机验证等工作。

不同类型的蓝牙耳机，在硬件结构、音频算法、通信方式和产品定位方面存在明显差异。如何根据目标功能选择合适的芯片平台，并将芯片能力转化为稳定、可量产的产品，是耳机方案开发中的关键问题。

深圳市尚凌科技有限公司长期围绕杰理芯片开展业务，为B端整机厂商提供杰理芯片供货、PCBA方案开发、固件开发、音频调试及量产技术支持。本文将从产品类型和技术架构两个角度，解析常见蓝牙耳机方案的开发重点。

一、蓝牙耳机方案的基本技术架构

无论是TWS真无线耳机，还是头戴式蓝牙耳机、开放式耳机，其基础功能通常都涉及蓝牙连接、音频解码、声音输出、电源管理和人机交互。

一套典型的蓝牙耳机方案，主要由以下部分组成。

1. 蓝牙音频主控芯片

主控芯片是耳机方案的重点，通常负责蓝牙连接、音频数据处理、设备控制及相关外设管理。

芯片选型需要结合以下因素：

• 蓝牙协议与目标设备兼容性； • 音频编解码及相关音频功能； • 是否需要ANC、ENC等降噪能力； • 麦克风、扬声器及其他外围接口； • 功耗、封装尺寸与电池容量； • 固件SDK资源和二次开发需求； • 芯片供货、成本及量产计划。

不同产品对芯片资源的要求不同，不能只凭芯片型号或价格判断方案是否适用，需要结合具体功能清单进行评估。

2. 麦克风与扬声器系统

麦克风负责采集语音信号，扬声器负责将处理后的音频转换为声音。

在实际设计中，麦克风数量、安装位置、灵敏度、信噪比以及扬声器阻抗、灵敏度和频响特性，都会影响表现。

对于通话降噪耳机，还需要考虑麦克风之间的相对位置及算法适配；对于主动降噪耳机，则需要进一步评估反馈或前馈麦克风配置、声学结构和降噪算法。

3. PCBA与电源管理

PCBA设计需要将芯片、电源、麦克风、扬声器、充电接口、按键及其他外围器件整合到有限的空间中。

开发重点通常包括：

• 原理图设计与器件选型； • PCB布局布线及天线区域规划； • 电池充放电与功耗管理； • 音频信号完整性及抗干扰设计； • 样板制作与硬件测试； • 整机结构适配与生产可制造性评估。

耳机产品体积小、功耗要求高，硬件设计必须与结构、电池和声学设计协同推进。

二、TWS真无线耳机方案：小型化与双耳协同

TWS（True Wireless Stereo）真无线耳机是目前常见的无线耳机形态之一，左右耳之间不需要通过线缆连接，并通常配备充电盒。

TWS耳机方案不但需要完成蓝牙音频播放，还需要处理左右耳协同、双耳连接、充电状态管理和低功耗控制等问题。

功能

• 左右耳无线连接与音频播放； • 手机蓝牙配对和连接管理； • 触控或按键交互； • 电量检测与状态提示； • 充电盒充放电管理； • 通话拾音与音频处理； • 根据产品定位扩展ANC、ENC等功能。

技术开发重点

首先，双耳连接与状态同步。

左右耳需要根据所采用的芯片平台和固件架构，实现音频同步、主从或对等协同，以及连接状态管理。实际机制取决于芯片方案和软件实现。

第二，低功耗设计。

耳机电池容量有限，需要综合评估待机、音乐播放、通话及不同功能开启状态下的功耗，并优化休眠唤醒和连接管理策略。

第三，充电盒设计。

充电盒涉及电池管理、充电检测、开合状态识别及耳机充电状态同步。相关硬件与固件逻辑需要结合产品结构进行设计。

第四，声学调试。

扬声器单元、腔体结构、导音通道和音频参数会共同影响声音表现，通常需要通过样机测试完成频响和EQ调整。

TWS耳机适合对体积、便携性和无线体验有较高要求的消费电子产品。对于需要进一步加入ANC、ENC或AI功能的产品，还应在早期明确对应的芯片资源与开发边界。

三、ANC主动降噪耳机方案：如何降低环境噪声？

ANC（Active Noise Cancellation）是主动降噪技术，通过采集环境噪声并生成相应的反相信号，在一定条件下抵消进入耳道的部分噪声。

ANC与普通音频播放并不是同一类功能。它需要麦克风、扬声器、声学结构和降噪算法共同配合。

ANC方案的基本组成

• 支持相应功能的蓝牙音频主控平台； • 前馈或反馈降噪麦克风； • 扬声器及耳机声学腔体； • ANC处理算法与参数配置； • ANC模式切换及控制逻辑； • 整机声学测试与调试。

ANC开发中的关键问题

1. 麦克风布局

麦克风位置会影响噪声采集效果。前馈、反馈及混合式设计各有适用条件，需要结合耳机结构和目标降噪频段进行评估。

2. 声学结构匹配

耳塞密封性、腔体容积、扬声器特性和佩戴状态都会影响降噪表现。只有降噪算法，并不能保证不同耳型和不同环境下都能获得相同效果。

3. 降噪参数调试

ANC通常需要根据实际硬件进行参数调整，并测试不同频段、不同佩戴状态和不同环境噪声下的表现。

4. 功耗与音质平衡

开启主动降噪后，系统功耗和声音表现可能发生变化，需要在续航、降噪效果和音质之间进行综合评估。

对于计划开发ANC耳机的整机厂商，芯片选型阶段就应确认对应平台是否支持所需降噪功能，以及算法、SDK和调试工具的可用情况。

四、ENC通话降噪耳机方案：提升语音清晰度

ENC通常指通话环境中的环境噪声抑制或通话降噪处理，主要目标是帮助通话对端更清楚地听到用户语音。

与ANC不同，ENC重点处理的是麦克风采集到的通话语音，而不是直接抵消用户耳边的环境噪声。

ENC方案的主要模块

1. 麦克风拾音；

2. 音频输入与信号处理；

3. 环境噪声抑制；

4. 语音增强及相关算法；

5. 蓝牙通话音频传输；

6. 通话状态与音量控制。

开发时需要关注什么？

首先是麦克风配置。单麦克风和多麦克风方案在结构、成本及算法适配方面存在差异，应根据产品目标选择。

其次是麦克风安装位置。麦克风距离嘴部的位置、开孔方向以及耳机外壳对声音的遮挡，都会影响拾音质量。

再次是通话场景测试。耳机需要在安静环境、风噪环境、街道和人声较多的场景中进行验证，观察语音清晰度、噪声残留及算法对人声的影响。

ENC的实际效果取决于芯片平台、算法配置、麦克风布局和测试环境。产品宣传中不宜将“支持通话降噪”等同于任何环境下都能完全消除噪声。

对于TWS、挂耳式和头戴式耳机，ENC都可以作为功能开发方向，但具体实现方式需要结合目标芯片及对应SDK进行评估。

五、开放式蓝牙耳机方案：兼顾聆听与环境感知

开放式耳机通常不采用传统入耳式耳塞的密封方式，常见产品包括耳挂式、耳夹式和开放式耳廓佩戴设计。

这类产品强调佩戴舒适性和环境感知体验，但也对扬声器方向、漏音控制、结构设计和声音调校提出了新的要求。

方案开发重点

1. 扬声器与结构设计

需要结合佩戴位置、扬声器尺寸和导音结构进行设计，兼顾声音输出、佩戴稳定性和外部漏音控制。

2. 蓝牙连接与音频播放

根据芯片平台支持的协议与音频能力，实现手机连接、音乐播放、通话及控制功能。

3. 通话拾音

开放式结构下，麦克风更容易受到环境声音影响，需要结合麦克风布局和音频算法进行调试。

4. 佩戴体验

耳挂压力、重量分布、产品尺寸和长时间佩戴舒适度，都是影响用户体验的重要因素。

开放式耳机适用于运动、通勤及需要留意周围环境的场景。与入耳式产品相比，其声学目标和结构设计不同，不能简单复用同一套耳机外壳和调音参数。

六、骨传导蓝牙耳机方案：振动单元与音频系统协同

骨传导耳机通过振动单元将机械振动传递至佩戴者的骨骼，再经听觉系统感知声音。与通过空气传播声音的传统耳机相比，骨传导产品具有不同的结构和声学设计要求。

主要硬件组成

• 蓝牙音频主控芯片； • 骨传导振动单元； • 振动驱动及相关电路； • 电池与电源管理模块； • 麦克风与通话音频链路； • 按键、触控或其他交互部件。

方案开发的关键点

振动单元匹配： 根据振动单元的电气参数、输出需求和结构空间选择驱动方案。

机械结构设计： 振动单元与佩戴结构的接触方式，会影响声音传递和佩戴体验。

音频参数调试： 需要结合振动单元的频响特点进行音频调试，避免简单套用传统空气传导耳机的参数。

通话与抗干扰： 麦克风采集、振动单元工作和电源电路之间需要进行整机联调，验证通话清晰度与系统稳定性。

骨传导耳机涉及电声与机械结构的协同开发，方案评估阶段应同时关注芯片功能、驱动电路、振动单元和整机结构，而不只是蓝牙连接能力。

七、AI智能耳机方案：从音频播放扩展到语音交互

随着语音识别和大模型技术的发展，蓝牙耳机正在增加AI语音助手、语音对话、实时翻译和语音备忘等功能。

AI智能耳机并不一定需要将所有AI运算都放在耳机端。实际方案通常会根据功耗、成本、网络条件和功能复杂度，将任务分配到耳机、手机APP及云端服务。

典型系统架构

麦克风采集 → 音频处理 → 手机或其他终端 → 云端语音识别与AI服务 → 结果返回 → 语音播报或APP展示。

耳机端主要负责音频采集、蓝牙连接和设备控制；APP可以负责连接管理、语音任务组织、网络请求及结果展示；云端服务则可承担语音转写、翻译、对话和文本总结等任务。

需要重点评估的技术问题

• 麦克风拾音质量与音频预处理； • 耳机和手机之间的通信方式； • APP后台运行与连接稳定性； • 云端接口的响应速度及异常处理； • 语音播报与音频播放之间的切换； • 网络依赖、功耗和用户隐私； • 第三方AI服务的接口、费用和可用性。

如果产品希望支持离线语音指令，则需要进一步确认本地算法、存储资源和芯片平台的处理能力。不能因为产品具有蓝牙音频功能，就直接认定其具备本地大模型或离线语音识别能力。

AI耳机的价值，是将传统音频交互与软件服务结合起来。对于整机厂商，建议先明确AI功能的实际使用场景，再规划设备端、APP端与云端之间的职责分工。

八、不同蓝牙耳机类型，芯片选型重点有何不同？

不同耳机形态对应不同的功能目标，芯片选型应从产品需求出发，而不是只根据某一型号的参数进行判断。

耳机类型	主要开发重点	选型关注方向
TWS真无线耳机	双耳协同、低功耗、充电盒管理	蓝牙音频能力、功耗、封装和SDK
ANC主动降噪耳机	主动降噪、声学匹配、参数调试	ANC功能支持、麦克风接口、算法资源
ENC通话降噪耳机	拾音、语音增强、通话质量	麦克风配置、通话处理能力和算法适配
开放式耳机	扬声器结构、漏音控制、佩戴体验	音频接口、功耗及固件功能
骨传导耳机	振动单元驱动、机械结构、音频调试	驱动方案、外围接口及系统协同
AI智能耳机	语音交互、APP协同、云端AI接入	蓝牙通信、音频链路、软件接口与功耗

九、从芯片选型到量产：蓝牙耳机方案开发流程

对于B端整机厂商而言，芯片采购只是产品研发的一个环节。要让蓝牙耳机从产品定义进入量产，还需要完成硬件、软件、声学和生产环节的协同。

首先：需求沟通与产品定义

明确耳机类型、目标功能、使用场景、目标成本、外观结构、续航要求及预期上市时间。

第二步：芯片选型与方案评估

根据产品需求评估杰理芯片平台的适用性，确认功能支持、开发资源、外围器件及成本预算。

第三步：原理图与PCBA设计

完成主控、电源、麦克风、扬声器、充电管理和相关外围电路设计，并规划PCB布局与天线区域。

第四步：固件开发

基于对应SDK完成蓝牙连接、音频播放、按键或触控逻辑、状态管理及目标功能适配。

第五步：样机制作与音频调试

完成硬件打样，验证连接稳定性、音质、通话质量、降噪效果、功耗和佩戴体验。

第六步：整机验证

结合目标手机、使用环境和产品结构进行测试，排查异常断连、音频问题、充电问题及长时间运行中的稳定性问题。

第七步：量产导入

根据项目需求开展程序烧录、生产测试、问题跟进和量产技术支持，推动产品从样机阶段进入批量生产。

在实际项目中，部分工作可以并行进行，但芯片功能边界、声学设计、功耗和关键接口应尽早确认，避免后期反复修改。

十、尚凌科技：杰理蓝牙芯片供货与耳机方案开发服务

深圳市尚凌科技有限公司专注于杰理芯片供货与智能硬件技术开发服务，面向B端整机厂商提供芯片资源及项目研发配套支持。

围绕蓝牙耳机及相关音频产品，服务内容可根据项目需求涵盖：

• 芯片选型与供货： 结合产品功能和成本目标评估适用的杰理芯片平台。 • PCBA方案开发： 提供原理图设计、PCB Layout及硬件打样相关技术支持。 • SDK与固件开发： 根据项目需求开展蓝牙、音频及设备控制功能适配。 • 音频调试： 配合扬声器、麦克风和产品结构进行音频参数调整。 • 功能定制： 根据产品定义开发按键、触控、灯效、功耗管理及其他功能。 • 样机验证： 协助开展连接、音频、功耗和整机功能测试。 • 代烧录与量产支持： 根据项目需求提供程序烧录、生产协同及技术问题跟进。

具体开发内容需根据芯片型号、SDK资源、产品结构及项目要求进行评估。对于ANC、ENC和AI等功能，还应确认所需算法、软件接口和相关技术资源是否满足项目要求。

十一、总结

TWS、ANC、ENC、开放式、骨传导和AI智能耳机，虽然都属于蓝牙音频产品，但在硬件架构、声学设计、算法需求和软件协同方面各有特点。

对于整机厂商而言，合适的开发路径应从产品需求出发，完成芯片评估、PCBA设计、固件开发、音频调试、整机验证和量产导入。只有将芯片平台、硬件设计、软件功能和产品结构结合起来，才能形成适合实际应用场景的耳机方案。

深圳市尚凌科技有限公司将持续围绕杰理芯片应用与智能音频产品开发，为B端客户提供芯片供货、方案开发及量产技术支持，帮助智能音频产品从设计走向落地。

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