助听——TWS耳机的下一个方向？

¤科技兽¤

作者:周萍
国内助听市场现状

2019年数据显示，我国听力障碍人群数量达到了2780万，而这一群体中助听器的普及率仅有5%。随着人口老龄化和工业化进程的发展，听力障碍人群的数量逐年增加，听力障碍问题正严重影响着人们正常的工作和生活。传统的临床助听器价格高昂，获得和维护成本高且必须依赖专业验配师，加之佩戴助听器总是会受到有意无意的眼光，因此大多数轻中度听力患者并不愿意选择佩戴专业的助听设备。


TWS的下一个热点——健康管理

近年来随着音频技术的迅速发展，基于蓝牙芯片的新型智能听力设备逐渐走进人们的视野，同时也为助听功能的低成本，简易化实现提供了可能。近几年出现的新型OTC助听器具备智能助听技术，能够通过搭载于多种通用平台的软件指导轻中度听力患者自主测试听损情况，并利用AI算法生成适配的助听方案，极大地降低了助听器的成本，简化了验配过程，为大量轻中度听力障碍人群带来了福音。
自2016年苹果发布第一代airpods以来，TWS耳机在短短几年内迅速占领市场，经历了无线化，低延时，主动降噪，通话降噪，透传等一系列更新之后，健康管理成为了下一个发展热点，其中，辅听助听功能的实现尤为重要。新型OTC助听器的出现为TWS耳机+辅听功能的实现绘制了蓝图，但在保证TWS耳机现有的功能的基础上，如何去实现好的辅听效果这仍是需要探索的问题。本文将主要针对TWS耳机要实现怎样的辅听效果，需要通过什么途径实现，将会面临怎样的挑战三个方面做一些探讨。
TWS+辅听

现在市场上主流的TWS耳机主要是基于蓝牙芯片的发展，通过在耳机中植入集成了蓝牙射频传输，音频信号处理算法，电源管理，存储管理等模块的芯片，与传声器及发声单元等硬件一起，从而为用户提供了更好的听歌环境，通话降噪等效果。


辅听功能的实现本质上是需要根据听者的听力情况，对不同环境的声音进行相应的放大，使得听者能即时地，准确地接收到环境中的声音。因此，在现有的TWS耳机的基础上，辅听功能的实现主要需要满足两个需求，第一个是能够通过简单可行的过程对用户进行听损测试，并针对听损测试的结果为用户定制适配的听力方案，同时能够允许用户根据自我感受和需求进行自主调试；第二个是能够提供多种聆听模式，以满足用户在不同场景下的听音需求。
TWS助力听损测试

听损测试的目在于了解用户听力受损的情况，从而能够根据用户的听损情况对耳机携带的传声器拾取到的声信号进行相应的处理，使得用户能通过残余听力听见以及听懂声音。轻中度听障者听力受损主要体现在对某些频段声音的响度刺激不敏感。因此在听损测试过程中需要为用户播放人耳听音频率范围内的各种不同声音，根据用户的听音反馈，通过分频段均衡和增益调整确定出用户敏感和不敏感的频段的声音，从而获得用户的听力受损情况。


考虑到用户听损情况的多样性和复杂性，要想充分准确的测试出不同用户的听损情况，就必须要求TWS耳机在测试算法中对频率划分得足够细，并且对每个频段的声音增益的范围足够大，即具备多通道分频段均衡的能力和高动态范围的换能器。在获得用户的听损情况后，需要根据用户的听损情况，基于后台的数据库和AI算法，为用户生成适配的听力方案。


上述过程的实现都可以依赖于TWS耳机连接手机，电脑等平台，下载专属的听力管理软件进行管理，以便切换不同连接设备时可以通过软件直接迁移用户的相关信息。由于轻中度听力患者主要集中在中老年群体，因此在设计听力管理软件时应充分考虑到用户的群体特征，尽可能地简化听力管理软件的设计，结合文字说明和语音提示，智能化地指导用户完成整个测试和定制过程，并能够根据用户的听损变化，定期自主调试和更新数据。而相应地对应到TWS耳机的设计中就需要更复杂的信号处理算法，更大的功率支持，因此对耳机芯片的算力和电池容量都提出了更高的要求。‍
更智能化的聆听模式

对于中低度听障患者，其在嘈杂的或者多人说话的场景往往存在听音困难。因此，为了满足用户的听音需求，TWS耳机应该针对不同声环境能够提供不同的听音模式。例如在嘈杂的马路上，TWS耳机需要对周围的有效声信息进行充分的拾取，并完整地重放给听者，以使得听者能及时地察觉到警报音，车喇叭音，提示音等声信息，降低因听力障碍而引起意外的风险。而在多人的会议中，往往可能涉及到多个声源的远距离发声，则需要TWS耳机对发声声源的位置和声音信息都进行准确的拾取，并经过算法处理后能低延时，准确地传输给听者，以保证正常的交流。在日常的交流中，TWS耳机则只需要尽可能地降低周围噪声，对发声声源的信息进行准确的提取和传输。
上述针对不同场景的听音模式的实现，都需要对周围声信息进行或全面或准确的提取，而这在TWS耳机的设计上，就需要借助更多的传声器数量和更复杂的信号处理算法。不同于传统助听器麦克风和回放单元距离较远，TWS耳机的喇叭和传声器距离较近，传声器数量的增多，则更容易产生啸叫问题，在实际设计时，需要硬件上进行适当调整或者利用啸叫抑制算法进行避免。
此外，不同于现有的TWS耳机主要用于满足娱乐，通话等听音需求，有辅听需求的用户佩戴TWS耳机的时长会更长，因此在佩戴舒适度等方面的设计对于提升用户的使用体验也尤为重要。而市场上现有的TWS耳机普遍还存在的负压，底噪，风噪等因素也都会给辅听用户长期佩戴的舒适度带来影响。‍
OTC助听器的出现，扩大了助听器的市场，也为TWS耳机的发展带来了启迪，让人们看到了TWS耳机作为健康管理的可能性。但要实现在保证现有的TWS耳机的框架下兼容辅听功能，在算法复杂度，算力强度，功率输出以及电池容量等方面都提出了更高的要求，而硬件和软件方面的复杂度的增加所衍生的一系列问题，也需要得到控制。因此，辅听功能作为TWS耳机健康管理的中最重要的一项，未来可期，行之不易。

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