意想不到，這項(xiàng)技術(shù)未來將打破國(guó)外壟斷
隨著中國(guó)企業(yè)不斷構(gòu)建自己的底層技術(shù)，布局專利，走向產(chǎn)業(yè)的上游位置也只是時(shí)間問題。
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文｜馬渭淞
編輯｜林澤玲 常亮
題圖｜Pixabay
除了傳統(tǒng)的“三大件”，如今人們?cè)谫?gòu)車過程中更關(guān)注什么呢？
據(jù)美國(guó)分析公司Counterpoint統(tǒng)計(jì)，除了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱以及汽車底盤等汽車傳統(tǒng)“大件”外，消費(fèi)者越來越重視駕駛的舒適感：
人們對(duì)車內(nèi)噪音的耐性越來越低。40分貝的要求，使得消費(fèi)者將車內(nèi)噪音的期望值拉到了一個(gè)新高度——低于正常的交談聲。
為此，加裝防震設(shè)備、隔音材料，甚至是在發(fā)動(dòng)機(jī)處安裝降噪麥克等物理降噪方式，如今已是“常規(guī)操作”，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，這種解決方式依舊是治標(biāo)不治本。
南安普頓大學(xué)工程物理學(xué)教授Steve Elliott在其論文“Active Noise Control”中指出，汽車的噪音以低頻噪音為主，這種類型的噪音聲波更長(zhǎng)。正常條件下，頻率為100赫茲的噪音在空氣中的波長(zhǎng)約為3.4米，一般的吸音降噪手段難以奏效。
因此，在面對(duì)難以解決的噪音問題時(shí)，“攻城獅”們祭出了科技這把“利刃”，通過將主動(dòng)降噪技術(shù)（ANC）加持到汽車制造，使得人類在“降噪”這場(chǎng)角斗中占據(jù)先機(jī)。
據(jù)Counterpoint統(tǒng)計(jì)，如今，主動(dòng)降噪技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)鋪開，72%的量產(chǎn)車已經(jīng)加裝了該技術(shù)。此外，億歐智庫(kù)發(fā)布的《中國(guó)聲學(xué)+主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用研究報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）也顯示，隨著主動(dòng)降噪TWS耳機(jī)興起、家電降噪起步放量，主動(dòng)降噪技術(shù)正被推向更多的應(yīng)用場(chǎng)景，預(yù)計(jì)該市場(chǎng)規(guī)模在2023年將達(dá)到800億人民幣。
面對(duì)巨大的市場(chǎng)，全球范圍內(nèi)眾多企業(yè)為利趨之、紛紛向產(chǎn)業(yè)上游進(jìn)發(fā)已成事實(shí)。那么在這個(gè)誕生于西方的技術(shù)生態(tài)中，中國(guó)企業(yè)又能分得幾成呢？
主動(dòng)降噪技術(shù)，真香！
“人類與噪音的斗爭(zhēng)史可以追溯到原始社會(huì)，打雷時(shí)嚇得捂住耳朵也算是人類最早的主動(dòng)降噪手段?！毙挛魈m奧克蘭大學(xué)媒體學(xué)教授Nabeel Zuberi對(duì)億歐EqualOcean表示。
從生理學(xué)觀點(diǎn)來看，凡是干擾人們休息、學(xué)習(xí)和工作的聲音可統(tǒng)統(tǒng)可稱為噪聲。
但說到利用降噪手段而“留名千古”的例子，當(dāng)屬《呂氏春秋》中的一段記載：晉國(guó)貴族范氏覆滅之時(shí)，百姓發(fā)現(xiàn)了他們家的鐘（古代打擊樂器），想要“順走”但又怕移動(dòng)的時(shí)候響起來驚動(dòng)別人，于是就想出了一個(gè)好辦法，那就是捂住自己的耳朵，然后再動(dòng)手……
這就是古代中國(guó)在降噪技術(shù)的探索歷程中最著名的失敗案例：掩耳盜鈴。
采取各類手段隔音降噪的歷史極為悠久，發(fā)展至今也衍生出很多相關(guān)產(chǎn)品，例如耳塞、隔音棉、隔音板等。但是，真正將降噪這門手藝做到具有科技含量且效果最佳的，還是這位來自美國(guó)的老大哥Amar G. Bose。
沒錯(cuò)，這位名中帶“Bose”的“攻城獅”便是如今購(gòu)物網(wǎng)站上動(dòng)輒上千元的耳機(jī)品牌Bose的創(chuàng)始人。
1978年，Amar G. Bose在從歐洲飛往波士頓的飛機(jī)上，由于飛機(jī)引擎的噪音干擾了他戴耳機(jī)欣賞音樂的興致。于是，如同被蘋果砸中的牛頓一樣，這激發(fā)了他對(duì)主動(dòng)降噪技術(shù)的研究興趣。
下飛機(jī)之后，Bose就開始推導(dǎo)驗(yàn)算，并寫出了降噪耳機(jī)原理中最原始的方程式。至此，世界上第一個(gè)降噪耳機(jī)誕生。
從技術(shù)角度來看，主動(dòng)降噪技術(shù)并不復(fù)雜，其本質(zhì)就是通過收集噪聲，然后經(jīng)過內(nèi)部的降噪電路運(yùn)算后，發(fā)出這些噪聲的反向聲波，來抵消噪音。就如同武當(dāng)張三豐的太極拳那樣，通過借力打力的方式讓對(duì)手在眼前消失。
但是，主動(dòng)降噪技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有一個(gè)非常關(guān)鍵的問題，那就是噪音的種類、頻率都不一樣，而且噪音的傳遞速度很快，如果噪音都已經(jīng)傳遞到耳朵里了，但設(shè)備還沒運(yùn)算清楚，這就沒法實(shí)現(xiàn)降噪目的。
因此，音頻IC、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器等聲學(xué)核心電子元件，以及保障運(yùn)算速度的聲學(xué)算法成為了主動(dòng)降噪模組的核心，占據(jù)了主動(dòng)降噪產(chǎn)業(yè)鏈的上游端。
據(jù)《報(bào)告》，由于主動(dòng)降噪核心元件必須結(jié)合專業(yè)聲學(xué)測(cè)量、NVH工程知識(shí)以及實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)。到目前為止，只有Bose、蘋果、BES等少數(shù)國(guó)外廠商占據(jù)了主動(dòng)降噪技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈上游端。
同時(shí)，由于上游成本占主動(dòng)降噪產(chǎn)業(yè)比重高達(dá)40%-50%，使得集中在中下游的中國(guó)企業(yè)無(wú)利潤(rùn)空間來改進(jìn)生產(chǎn)工藝，品牌商也難以降低用戶體驗(yàn)門檻。這種情況也導(dǎo)致在國(guó)際市場(chǎng)上，中國(guó)品牌的身影難以顯現(xiàn)，大量的利潤(rùn)流入他國(guó)企業(yè)腰包。
翻盤有望，因?yàn)橛行枨?/strong>
不出意外的話，當(dāng)你認(rèn)真巡視地鐵上那些年輕靚麗的“潮男潮女”時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)他們所佩戴的耳機(jī)十有八九皆出自Bose、Sony、蘋果等“又貴又有面兒”的國(guó)外品牌。無(wú)意間，這些外國(guó)品牌也成為了社會(huì)個(gè)體財(cái)富與地位的隱象表征。
在這種情況下，中國(guó)品牌是否有機(jī)會(huì)在面子和里子兩方面擊敗外國(guó)品牌，并取而代之成為潮流界的寵兒呢？可以肯定地說，非常有可能。
億歐智庫(kù)認(rèn)為，中國(guó)主動(dòng)降噪行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素，在于市場(chǎng)需求端發(fā)生了變化。隨著國(guó)內(nèi)消費(fèi)水平的提升，消費(fèi)者對(duì)主動(dòng)降噪類產(chǎn)品的需求正不斷增加。
《報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，從2016年開始，中國(guó)智能化、品質(zhì)化的需求便已經(jīng)隨著消費(fèi)水平提升而快速上升。而消費(fèi)持續(xù)升級(jí)也導(dǎo)致無(wú)線降噪耳機(jī)（TWS）、智能家電、汽車銷量繼續(xù)放量增長(zhǎng)。
其中，2020年全球TWS耳機(jī)總出貨量已達(dá)到2.5億臺(tái)，預(yù)計(jì)2021年，全球出貨將達(dá)約3.5億臺(tái)，中國(guó)市場(chǎng)份額占比近30%。同時(shí)，主動(dòng)降噪ENC（環(huán)境降噪技術(shù)）成為了TWS耳機(jī)的標(biāo)配也帶動(dòng)中國(guó)TWS耳機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)并快速鋪開，進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)聲學(xué)主動(dòng)降噪行業(yè)的發(fā)展。
此外，主動(dòng)降噪技術(shù)得以快速發(fā)展的核心推動(dòng)力，在于產(chǎn)品智能化需求與降噪需求二者之間的互補(bǔ)關(guān)系。億歐智庫(kù)認(rèn)為，傳統(tǒng)家電如掃地機(jī)、油煙機(jī)、風(fēng)機(jī)等的智能化升級(jí)不僅體現(xiàn)在功率提升方面，也會(huì)產(chǎn)生更高噪音，因而消費(fèi)者的降噪需求將變得更加迫切。
據(jù)2021年中國(guó)家用電器協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，“十三五”期間，我國(guó)主要家電產(chǎn)品的噪音控制水平持續(xù)提高，市場(chǎng)上較為先進(jìn)的冰箱噪聲功率已達(dá)到32-38dBA之間（接近微風(fēng)拂面產(chǎn)生的噪音），分體掛機(jī)空調(diào)的噪聲聲壓級(jí)普遍達(dá)到35dBA。
“家電企業(yè)在噪聲控制上做了大量工作，目前主要家電企業(yè)及關(guān)鍵零部件企業(yè)均建立起了完備的噪聲研究開發(fā)環(huán)境，大多數(shù)企業(yè)均建有全/半消音室，有些頭部企業(yè)甚至建立了更加完備的帶工況的精密級(jí)消音室?！庇行袠I(yè)內(nèi)部人士向億歐EqualOcean透露。
由此可見，家電行業(yè)在噪音控制領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了“互卷”的局面，而主動(dòng)降噪技術(shù)作為最有效的降噪手段，在未來勢(shì)必會(huì)成為家電行業(yè)的主要應(yīng)用技術(shù)。
綜上所述，中國(guó)TWS耳機(jī)銷量增加必然導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)白熱化，中低端高性價(jià)比品牌和白牌TWS耳機(jī)，雖然體驗(yàn)成本低，但隨著體驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，消費(fèi)者便會(huì)希望“中價(jià)高值”產(chǎn)品出現(xiàn)。而對(duì)差異化產(chǎn)品產(chǎn)生需求，也會(huì)導(dǎo)致高端TWS耳機(jī)的銷量在我國(guó)持續(xù)走高。
同時(shí)，隨著TWS耳機(jī)帶來的消費(fèi)端對(duì)主動(dòng)降噪認(rèn)知能力的提升，消費(fèi)者將充分意識(shí)到噪音治理及其對(duì)生活的重大改變，而智能家電也將會(huì)借助低噪音優(yōu)勢(shì)讓產(chǎn)品更具粘性，并逐漸成為家電行業(yè)的新寵。借此，由主動(dòng)降噪技術(shù)帶來的棘輪效應(yīng)至此產(chǎn)生，未來該行業(yè)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將一片大好。
核心技術(shù)正逐漸掌握
有比喻說，如果華為是一個(gè)攤煎餅的，那么華為可能要去隔壁村（美國(guó)）買雞蛋，然后回來自己加工，再將煎餅賣給消費(fèi)者。但如果美國(guó)依仗自己掌握孵雞蛋的核心科技，從此不賣給華為雞蛋，那么華為的“買賣”便不好做了。
這個(gè)形容雖不精準(zhǔn)但卻形象。在絕大部分科技產(chǎn)業(yè)中，如果國(guó)內(nèi)企業(yè)沒有掌握“孵蛋”這種核心科技，那么無(wú)論在產(chǎn)業(yè)鏈的下游混得如何風(fēng)生水起，我們還是要仰人鼻息，看人臉色地做生意。
因此，要想真正地成為行業(yè)的領(lǐng)頭羊，掌握核心技術(shù)、占據(jù)產(chǎn)業(yè)的上游位置，將是主動(dòng)降噪領(lǐng)域里的中國(guó)企業(yè)繞不過去的一道坎。
“國(guó)外大廠在主動(dòng)降噪領(lǐng)域?qū)ξ覀冞M(jìn)行技術(shù)封鎖并不是昨天之事?！卑猜暱萍糃EO劉益凡說道，“由于具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，諸如Bose和Sony等國(guó)外企業(yè)都擁有眾多精通聲學(xué)的工程師，這批工程師產(chǎn)出的大量聲學(xué)專利，拉高了行業(yè)門檻，阻止國(guó)產(chǎn)企業(yè)向產(chǎn)業(yè)上游發(fā)展。”
劉益凡表示，在主動(dòng)降噪領(lǐng)域尤其是降噪耳機(jī)方面，如今Bose和Sony占據(jù)了將近90%的專利，有著十分完美的專利布局，所以要想從硬件方面打破壟斷實(shí)現(xiàn)彎道超車，勝算并不大。因此，要想在主動(dòng)降噪領(lǐng)域與國(guó)外企業(yè)掰一掰手腕，只有另辟蹊徑，通過優(yōu)化算法，構(gòu)建自己的數(shù)學(xué)模型來解決問題。
中國(guó)現(xiàn)代聲學(xué)開創(chuàng)者馬大猷院士曾經(jīng)在文章《聲學(xué)研究的進(jìn)展》中表示，聲學(xué)是一門應(yīng)用物理學(xué) ，從20世紀(jì)開始 ，雖然振動(dòng)和聲波基本理論 ( 稱為物理聲學(xué) ) 的研究持續(xù)發(fā)展，但聲學(xué)的主要發(fā)展則是不斷和有關(guān)學(xué)科或技術(shù)結(jié)合， 形成大量的邊緣學(xué)科 。
因此，聲學(xué)的研究容納了物理聲學(xué)、光聲學(xué)、超聲學(xué)、電聲學(xué)、聲信號(hào)處理等以運(yùn)算為基礎(chǔ)的學(xué)科，而要在聲學(xué)領(lǐng)域取得成果，則需要數(shù)學(xué)構(gòu)建的模型才能完成。
以安聲科技為例，通過自建的底層數(shù)學(xué)模型，該公司繞過了Bose等國(guó)外廠商的技術(shù)壟斷，推出了三維空間主動(dòng)降噪技術(shù)。
據(jù)安聲科技介紹，與耳機(jī)等僅覆蓋人耳的單點(diǎn)一維降噪不同，三維空間主動(dòng)降噪技術(shù)更為復(fù)雜，需考慮三維聲場(chǎng)的分析及建模，并通過使用先進(jìn)的聲場(chǎng)模擬還原技術(shù)及噪聲分離算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)一整片區(qū)域進(jìn)行降噪。
“安聲自研的三維主動(dòng)降噪技術(shù)能處理噪聲頻寬可達(dá)3000Hz，在全球行業(yè)僅有幾家三維ANC技術(shù)提供商中也處于領(lǐng)先地位。在該指標(biāo)的覆蓋下可以對(duì)風(fēng)噪、胎噪、日常生活噪聲都有更全面地覆蓋?！眲⒁娣舱f道。
不僅如此，借由自主研發(fā)的降噪技術(shù)，安聲科技在降噪方面的專利也在不斷積累并布局，到目前為止，已經(jīng)申請(qǐng)了百余種專利。
值得注意的是，在主動(dòng)降噪領(lǐng)域的專利申請(qǐng)，除了安聲科技以外，其他中國(guó)企業(yè)也均有所建樹。以國(guó)內(nèi)從事智能音頻SoC芯片的研發(fā)企業(yè)恒玄科技為例，在2019年至2021三年之間，也陸續(xù)發(fā)布了十?dāng)?shù)個(gè)與主動(dòng)降噪技術(shù)相關(guān)的專利。管中窺豹，可見國(guó)外對(duì)于我國(guó)企業(yè)主動(dòng)降噪技術(shù)的壟斷正逐漸被打破。
結(jié)語(yǔ)
國(guó)外的月亮比國(guó)內(nèi)的圓、外來的和尚更會(huì)念經(jīng)。西方先進(jìn)技術(shù)高于本土技術(shù)的這一“傳統(tǒng)”觀念，在改革開放至今依舊是部分國(guó)人的固定思維。
但是如今時(shí)代變了。隨著國(guó)人生活水平的提高，人們對(duì)高質(zhì)量生活的需求越來越大，我們赫然發(fā)現(xiàn)，如今所擁有的那些價(jià)格不菲的“生活必備品”已逐漸褪去了“金發(fā)碧眼”的洋面孔，換上了本土的膚色。
例如在移動(dòng)通訊端，蘋果三星已經(jīng)不再是高端手機(jī)的唯一代名詞，眾多民族品牌的崛起，也讓我們用上了諸如華為等質(zhì)量較之不差的的國(guó)有品牌。而在家電領(lǐng)域，伴隨著海爾、格力等白家電巨頭的崛起，海外家電在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的高端光環(huán)正逐漸褪去，“如何求生”似乎成為了洋品牌接下來需要思考的問題。
同樣，在主動(dòng)降噪領(lǐng)域，雖然目前國(guó)外大廠依舊占據(jù)優(yōu)勢(shì)。但隨著中國(guó)企業(yè)不斷構(gòu)建自己的底層技術(shù)，布局專利，走向產(chǎn)業(yè)的上游位置也只是時(shí)間問題。
關(guān)于2021年中國(guó)主動(dòng)降噪創(chuàng)新企業(yè)最新詳細(xì)數(shù)據(jù)，請(qǐng)參閱億歐智庫(kù)研究報(bào)告《中國(guó)聲學(xué)+主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用研究報(bào)告》（https://www.iyiou.com/research/2022012090）
業(yè)務(wù)合作請(qǐng)洽：
Leo Chang
Wechat:leochang101
參考資料：
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