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獨家暴力拆解 主動降噪項戴式語音智能耳機

2019-09-27 來源:藍博士

“京魚座”——京東旗下的品牌,于今年上半年發布了此款頸帶式藍牙耳機。近兩年藍牙耳機市場發展迅猛,產品眾多競爭激烈,那么京東的這款U-Life N1有哪些方面的獨特優勢呢?


首先,它作為一款頸戴式耳機,和更火的TWS耳機在外觀和使用方法上自然有很大的差異,適用的場景也不是完全重疊的。比如耳機的尺寸就比TWS型的大了很多,包裝盒也毫不吝嗇。


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盒子背面,產品的亮點被簡要羅列在醒目的位置。除了外觀設計和材質上的特別之處外,這款耳機并不是普通的藍牙耳機——它具有類似智能音箱那樣的語音交互功能,它具備主動降噪(ANC)能力,它還支持LDAC無線音樂傳輸協議,增強藍牙音頻的音質。


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打開包裝,可見耳機的真容如盒子上照片中一般,彎成聽診器的形狀。耳機的兩端外型屬于入耳式耳機的常規設計,正中間一段則是類似一股粗線但卻具有韌性,這一段兩側分別連接了兩個圓柱體,是耳機電路主體所在的地方。其中,連接左耳塞的那個圓柱體表面安裝有按鍵開關、指示燈和麥克風音孔、以及充電用的micro-USB口。按鍵包括音量調節鍵、電源鍵和獨有的“智能鍵”。


再對此耳機“線”的部分作一下介紹。一般來說耳機線會為了保證柔軟和抗拉會采用專用的多股導線,總體柔軟度取決于線外面的包裹層,普通塑料線使用久了之后容易發生變硬的問題。另一方面,線的包裹材料柔軟又容易使之在使用過程中發生纏繞甚至打結現象,不利于保護線芯導體。U-Life N1這款耳機使用硅膠材料來制作軟連接的部分,并非直接使用多股導線。因此看起來“耳機線”更粗,捏壓感覺有彈性,彎折感覺帶有韌性。中間的那段較粗的部分韌性較強,在松弛時自動保持呈大半個圓弧的形狀;連接左右耳塞的兩段則比較柔軟——但終究還是沒有普通耳機軟線那么軟,于是副作用還是有的,那就是聽診器效應。不過因為這是頸戴式耳機,線被觸碰引起機械震動問題相對不那么大。


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耳塞的外側被設計成平面的,而且里面安放了磁體,也就是兩個耳塞背靠背會相吸。產品采用磁吸設計的理由是便于收納。在耳塞上除了音孔導管還有三個小孔,分別位于前部、頂部和背部。前部的小孔應該是耳機單元前腔的氣孔,其余兩個孔會與ANC功能有關。


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筆者感受了一下這款耳機的主動降噪能力:在雙耳佩帶上耳塞以后,環境噪音已被阻隔了一部分,也就是“被動”降噪的效果。連續按兩次智能鍵,可以聽到耳機發出主動降噪開啟的語音提示,接著耳朵覺得更安靜了一些,比如室內風機的聲音基本聽不到了;旁邊人說話的音色也有變化,因為某些頻率有明顯的抑制。盡管此ANC功能開啟后的舒適度和降噪能力與印象中的BOSE QC系列還有差距,和筆者自有的一款多年前國外品牌主動降噪耳塞對比已明顯勝出。


下面從耳機主體開始拆解。因為沒有任何螺絲可見,筆者只能使用暴力了。控制用的按鍵,以及USB口的防塵蓋都可以輕松摘下來,然后,從硬質塑料與硅膠連接處的縫隙下手,圓柱體其實是一個圓桶,可以分離開。這里用了一些膠,還好分離起來不是很困難。然后耳機內部的連線就露出來了。


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挪開圓筒以后,可見里面電路部分是被蓋住的,蓋子可以輕松取下來。


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按鍵、麥克風、LED的真面目就展現在眼前了。電路板沒有使用螺絲固定,輕松剝離開。電路板兩頭分別有5條導線和7條導線與耳機其它部分連接。從線的數量猜測,每個耳塞有5條線連接,電池使用2條線連接。


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對電路板來幾個特寫照。注意,此處用了兩只不同型號的MEMS麥克風;PCB上有一個芯片位置空缺沒有焊,似乎是串行FLASH芯片的位置。


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最大的那塊芯片表面貼了一個貼紙,想必這個芯片是本機的核心了,揭去貼紙可以看到型號(沒有打磨)是BES2000.


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BGA封裝的,因為引腳太多了。芯片比micro-USB座的尺寸還小一些。


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BES200,搜索一下不難確認這是恒玄科技(Bestechnic)出品的藍牙耳機芯片,這也就是本機和核心。在它和USB座之間還有 一個小尺寸的無引腳芯片,肉眼看不出任何標記。


想必另外一個圓柱體里面就有電池了。繼續暴力拆下去,發現圓筒中有幾個被熱縮管包住的接線頭。但是,電池好象被膠粘在圓筒里面了,筆者無法將電池取出來。


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就剩下耳塞部分需要拆了,看看5根線是怎么分配的。


耳塞部分外殼用了膠,不過分離開還不算難。打開以后,可以發現5條導線中的2條是連接到耳機單元上的,也在這時候可以確認耳塞頂部的小孔是單元后腔的氣孔。前后腔的氣孔都具有調節耳機頻響的作用。


還有3條線,但下面的拆解是最麻煩的了,因為線的那頭完全被白膠蓋住了。這種膠具有氣密、減震、固定兼防拆的作用,如此組裝方式就是完全不考慮維修的(壞了?換新的!)


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扒出來以后,筆者發現白膠下面蓋著一塊電路板以及一小塊磁體。額外的3根導線都連到了電路板上,其上有一只MEMS麥克風,它的音孔對著耳塞外側的小孔。顯然,這是用于ANC功能環境噪音采集的一只MEMS模擬麥克風。


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因此,這個耳機的 ANC 是前饋式降噪方案,在小體積低成本下獲得了較好的效果。


拆解到此完成。電路上看起來設計中規中矩,因為有空間容納更大的電池,它比TWS耳機的續航時間會長很多。主芯片已集成了麥克風放大器和耳機驅動器,連同ANC功能也在片上實現。


有個疑問是,為什么要在主電路板上用兩只不同類型的麥克風呢?對通話功能而言(從排布這顯然不是消噪聲的陣列麥克風的配置方式)有一只就夠了。聯想起產品特點——語音直接喚醒,難道說一只麥克風是專用來喚醒?其實另外用一只沒有必要嘛,功能都是采集音頻,除非……


除非有一只麥克風是具備喚醒功能的智能麥克風,不過智能麥克風也可以作通話時收音的用途啊。再有一種可能性,就是這兩只麥克風分別連接到不同的芯片了,筆者無法分析其電路板來找證據。懷疑點看來只有那個黑色小芯片,那么借助顯微鏡再看一下:


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在60倍顯微鏡下,可以發現芯片表面有 “8D241 EOS3”的標記。經過一番調查,可以推斷出它就是專用來進行語音喚醒的芯片:Quicklogic EOS S3語音和傳感器處理平臺。


網上有一篇文檔進行了介紹 :實現TWS耳機免手動、語音喚醒控制


為了對這個產品語音喚醒的功能進行評估,筆者焊開電池連線,接了萬用表測量電池電流,發現語音喚醒功能開還是關,整機的工作電流是不同的。在和手機藍牙連接之后,如果不開啟ANC,不開語音喚醒,不播放音頻時電池電流是低于1mA的。開啟語音喚醒功能以后,最小電流也比1mA多一點,但是一旦有聲音電流就會增大,在幾個mA量級上跳動,想必是語音喚醒芯片在進行信號處理和語音識別。下面是語音喚醒的演示視頻,相信大家可以對語音喚醒功能有更多的認識。


視頻演示:京魚座頸戴式智能耳機語音喚醒功能演示

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