放進(jìn)手機(jī)和TWS耳機(jī)的一粒“砂”，何以讓拍攝和音樂體驗(yàn)更上一層樓？

5G真的來(lái)了，手機(jī)也將陸續(xù)更換為5G手機(jī)，那么用戶除了需要更快、更低延遲的網(wǎng)絡(luò)以外，還需要什么？更好的攝影性能、無(wú)邊框的全面屏、更好音質(zhì)的TWS耳機(jī)，若想實(shí)現(xiàn)這種性能，就不得不提到傳感器了。將大小如同一粒“砂”的傳感器置入手機(jī)/TWS耳機(jī)內(nèi)，就可輕松獲得百倍的用戶體驗(yàn)。

2019年11月13日，艾邁斯半導(dǎo)體（ams AG）開展了先進(jìn)光學(xué)傳感器新品發(fā)布會(huì)，21ic中國(guó)電子網(wǎng)受邀參加此次發(fā)布會(huì)。

現(xiàn)場(chǎng)，ams為記者展示了TMD2635數(shù)字接近傳感器模塊、TCS3408顏色傳感器及針對(duì)移動(dòng)和消費(fèi)市場(chǎng)的相關(guān)先進(jìn)光學(xué)傳感解決方案。

艾邁斯半導(dǎo)體先進(jìn)光學(xué)傳感器事業(yè)部總經(jīng)理及執(zhí)行副總裁Jennifer Zhao，大中華區(qū)市場(chǎng)應(yīng)用工程總監(jiān)Spencer Bai現(xiàn)場(chǎng)為記者解答相關(guān)問題。

圖1：艾邁斯半導(dǎo)體先進(jìn)光學(xué)傳感器新品發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

TWS耳機(jī)的硬核競(jìng)爭(zhēng)力：增強(qiáng)音質(zhì)體驗(yàn)的TMD2635

據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2019年Q2，TWS耳機(jī)占中國(guó)耳機(jī)市場(chǎng)出貨量的66%，連續(xù)多個(gè)季度同比增速超過100%。自16年9月airpods發(fā)布至今已有三年，據(jù)預(yù)測(cè)airpods今年銷量5000萬(wàn)臺(tái)左右，明年8000萬(wàn)-1億臺(tái)，更有1999的airpods pro也打開了價(jià)格的天花板，真貴但也真香。當(dāng)然，“安卓陣營(yíng)”方面，絡(luò)達(dá)推出的MCSync、高通推出的TWS+、華為推出的FreeBuds 3解決了安卓長(zhǎng)期的藍(lán)牙連接技術(shù)難題，越來(lái)越多的老牌音頻廠商也已開始布局相關(guān)市場(chǎng)。

從市場(chǎng)方面分析，目前行業(yè)當(dāng)下正處于品牌野蠻生長(zhǎng)的階段，正因TWS誕生于“智能手機(jī)”，圍繞智能手機(jī)生態(tài)及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，是當(dāng)下TWS的發(fā)展必行之路。

然而，對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)，除了更優(yōu)質(zhì)的價(jià)格、良好的性能、科學(xué)的設(shè)計(jì)以外，真正核心的競(jìng)爭(zhēng)力便是對(duì)于音質(zhì)方面的提升。眾所周知，TWS耳機(jī)全稱真無(wú)線立體聲玩耳機(jī)，正如字面之意，此種類型的耳機(jī)佩戴是非常影響音質(zhì)的，為了更好在耳中固定，除了外形設(shè)計(jì)有些廠商也盡量采取入耳式。但即便如此，使用者仍然難以判斷耳機(jī)是否處于完美的狀態(tài)。

這樣的背景下，就不得不提到ams今年主推的產(chǎn)品——TMD2635。據(jù)Jennifer Zhao介紹，TMD2635是一款數(shù)字紅外接近傳感器模塊，主要用于TWS耳機(jī)的入耳檢測(cè)。這款產(chǎn)品的原理是利用紅外(IR)發(fā)射器和接近傳感器利用紅外能量來(lái)檢測(cè)對(duì)象（或目標(biāo)）是否存在。

圖2：用于入耳檢測(cè)的TMD2635

提及傳感器，行業(yè)的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)普遍在于“低功耗、小型化”。Jennifer Zhao告訴記者，在功耗方面，這款產(chǎn)品在正常工作模式下功耗為<100µA（均值），而在睡眠模式下為0.7µA，所以也使得待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)。在小型化方面，超小型光學(xué)基板柵格陣列(OLGA)封裝，封裝大小僅為2.0mm x 1.0mm x 0.5mm，體積僅為1 mm³，可謂是真的是放入耳機(jī)一粒“砂”。

不僅如此，正因TWS耳機(jī)左右耳是分離的狀態(tài)，Spencer Bai介紹表示，這款傳感器，為用戶提供一條備用的可在I2C地址，可在12C的總線上交換CLK/SDA，因此對(duì)于設(shè)計(jì)方來(lái)說無(wú)需額外成本進(jìn)行配置。同時(shí)，產(chǎn)品擁有2個(gè)1.5mm圓孔開口或者1mm x 2mm橢圓形的ID開孔，使得可滿足消費(fèi)者對(duì)于更小、更舒適的佩戴產(chǎn)品需求。

圖3：TMD2635詳細(xì)特性

此前，艾邁斯半導(dǎo)體集成光學(xué)傳感器業(yè)務(wù)部高級(jí)產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理Dave Moon表示：TMD2635幫助艾邁斯半導(dǎo)體奠定了在消費(fèi)電子市場(chǎng)的領(lǐng)先接近傳感地位。這款最新產(chǎn)品僅占用1mm3空間，相比之前的2合1紅外接近傳感器模塊，體積縮小6倍。因?yàn)榉蛛x近/遠(yuǎn)光電二極管失調(diào)發(fā)射器和檢測(cè)器的放置位置，無(wú)線耳塞和其他可穿戴和可便攜設(shè)備的設(shè)計(jì)人員可以更靈活地優(yōu)化工業(yè)設(shè)計(jì)所需傳感器孔徑的大小和形狀，以及優(yōu)化產(chǎn)品的舒適性和性能——采用1.5mm直徑圓孔或1mmx2mm橢圓孔。

目前來(lái)說，降噪技術(shù)、續(xù)航能力仍然是TWS耳機(jī)發(fā)展的攔路虎。當(dāng)然，ams在此方面，還擁有數(shù)字增強(qiáng)聽覺方案AS3460，支持半入耳式耳塞主動(dòng)降噪；另外，ams獨(dú)特的創(chuàng)新接口技術(shù)POW:COM是業(yè)內(nèi)少見的創(chuàng)新接口技術(shù)，用于TWS耳機(jī)和配套充電盒之間。

手機(jī)拍照的畫質(zhì)守護(hù)者：消除閃變效應(yīng)的TCS3408

現(xiàn)如今，只帶 “一部手機(jī)”出門也可暢游無(wú)阻，特別是在拍照方面，很多時(shí)候手機(jī)就可完成這項(xiàng)任務(wù)。當(dāng)然，手機(jī)的攝像頭也越來(lái)越多，就拿最新推出的mate 30 pro來(lái)說，已完成“浴霸四攝”的成就，而iPhone 11也進(jìn)化為“浴霸三攝”。可以說，智能手機(jī)攝制占據(jù)大眾的大多場(chǎng)景。

然而，無(wú)論是在會(huì)議大屏幕拍照還是出游中式古典建筑攝制之時(shí)，總會(huì)產(chǎn)生一些惱人的條紋。Jennifer Zhao為記者解釋表示，這是因?yàn)樵S多光源設(shè)計(jì)是通過快速切換打開和關(guān)閉狀態(tài)，這會(huì)產(chǎn)生閃變的效果，該效果對(duì)于人眼來(lái)說太快，無(wú)法識(shí)別，但對(duì)于相機(jī)成像系統(tǒng)來(lái)說，能夠檢測(cè)到。

她表示，燈在交流電系統(tǒng)上運(yùn)行，并在120Hz（或100Hz）頻率下產(chǎn)生光源閃變，是60Hz（或50Hz）電力線頻率的兩倍。另外，閃變的嚴(yán)重程度取決于增益的強(qiáng)度和電壓波動(dòng)的規(guī)律性、光源類型（例如鹵素、CFL、混合光源）和環(huán)境光水平。如果相機(jī)快門測(cè)量與照明亮度“開”和“關(guān)”光狀態(tài)不同步，則光源閃變會(huì)破壞相機(jī)的曝光圖像，導(dǎo)致圖像或視頻出現(xiàn)條帶偽影。

圖4：閃變效應(yīng)產(chǎn)生的條帶偽影

為應(yīng)對(duì)這種問題，此前ams已量產(chǎn)了一款產(chǎn)品TCS3701，目前ams擁有這款產(chǎn)品的下一代產(chǎn)品TCS3708。據(jù)介紹，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(lái)估算圖像增強(qiáng)系統(tǒng)中的顏色均衡，并沒有實(shí)施閃爍檢測(cè)。

TCS3408支持片上閃爍檢測(cè)，并發(fā)讀取五個(gè)環(huán)境光感測(cè)通道（除了RGB通道之外，增加了額外的寬譜帶通道和作為參考的全譜帶通道）來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量光的顏色和強(qiáng)度。

另外，TCS3408還提供將一系列閃變測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器的選項(xiàng)，使智能手機(jī)攝像頭的視頻處理器可以檢測(cè)高階閃變頻率（最高2kHz）。這些閃變頻率在現(xiàn)代的以脈寬調(diào)制(PWM) 為基礎(chǔ)的LED光源無(wú)處不在，在可見的未來(lái)LED光源會(huì)越來(lái)越普及。

值得注意的是，這款產(chǎn)品內(nèi)部包含RGB檢測(cè)、色溫檢測(cè)、自動(dòng)白平衡功能多合一，并不是單純只擁有光源閃變檢測(cè)，可用于管理手機(jī)顯示屏的顏色和強(qiáng)度，增強(qiáng)攝像頭的圖像處理功能。

圖5：TCS3408的詳細(xì)特性

現(xiàn)場(chǎng)，Spencer Bai為記者演示了實(shí)機(jī)對(duì)比。同款手機(jī)，在啟用相機(jī)閃變和校正后，有明顯的區(qū)別。當(dāng)然，此款產(chǎn)品目前來(lái)說主要針對(duì)的是手機(jī)后置的主攝像頭，在面對(duì)攝像頭越做越多的手機(jī)，目前來(lái)說ams也擁有解決方案使得多攝像頭同時(shí)應(yīng)用。

值得一提的是，對(duì)于閃變來(lái)說，在軟件處理也許也可實(shí)現(xiàn)，不過從硬件功耗和處理方面分析，不僅成本極大并且還不確定可真正滿足應(yīng)用要求。而使用這款芯片是從硬件處理，不僅能滿足要求還擁有超低功耗。

圖6：使用TCS3408的同款手機(jī)

目前來(lái)說，TCS3408已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并已推出適用于TCS3408顏色傳感器的評(píng)估模塊。

創(chuàng)新精神的艾邁斯半導(dǎo)體：提升用戶體驗(yàn)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

據(jù)Jennifer Zhao介紹，ams專注于傳感器需求旺盛的細(xì)分市場(chǎng)，顯著推動(dòng)年同比收入的增長(zhǎng)。ams傳感器的三大主軸是光學(xué)傳感器、圖像傳感器和聲學(xué)傳感器。涵蓋通信、消費(fèi)電子、計(jì)算、汽車、工業(yè)與醫(yī)療市場(chǎng)，業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括傳感器解決方案、傳感器IC/傳感器接口、相關(guān)算法和應(yīng)用軟件。

圖7：艾邁斯半導(dǎo)體先進(jìn)光學(xué)傳感器事業(yè)部總經(jīng)理及執(zhí)行副總裁Jennifer Zhao

據(jù)了解，ams公司在創(chuàng)新方面每年都投很多人力和物力，以保持持續(xù)創(chuàng)新。主要體現(xiàn)在以下方面：

1、OLED屏上管理方面，如若想把傳感器放在OLED屏下，如何在屏下獲得ALS的最好性能，就需要考慮如何避免對(duì)屏下射光的影響，如何得到非失真的真實(shí)傳感、紅外的抑制。在這些方面，ams的產(chǎn)品與友商相比具有更大的優(yōu)勢(shì)。

2、窄邊框/無(wú)邊框LCD顯示屏方面，目前很多產(chǎn)品的邊框是非常窄的，則需要考慮如何既把傳感器做的很小還保持一樣的敏感度。

3、TWS耳機(jī)方面，Spencer Bai表示ams認(rèn)為最重要的是要做的傳感器體積要小，另外在距離上的優(yōu)化也尤其重要，因?yàn)門WS耳機(jī)主要是來(lái)測(cè)耳機(jī)位置是否佩戴正確，所以測(cè)試距離要非常近。

4、在前置應(yīng)用方面，主要針對(duì)3D人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用。市場(chǎng)上主要有三種不同的方案，包括結(jié)構(gòu)光、主動(dòng)立體視覺、飛行時(shí)間，各個(gè)方案有不同的優(yōu)勢(shì)，像結(jié)構(gòu)光的安全系數(shù)是最高的，但是價(jià)位也是最高的；立體視覺則比較適合中距離；ToF較容易應(yīng)用，但是安全性沒有結(jié)構(gòu)光這么強(qiáng)。而ams這三種解決方案則全部提供。

在后置方面，包括精準(zhǔn)測(cè)量、紅外抑制，主要應(yīng)用是接近技術(shù)傳感。Jennifer Zhao表示，最新開發(fā)的TMF8801可做到2.5米的檢測(cè)，更遠(yuǎn)的距離檢測(cè)，就會(huì)擁有更廣泛的應(yīng)用。另外，這款產(chǎn)品的最新方案是測(cè)量商場(chǎng)展架前有多少顧客經(jīng)過，而在下一步的產(chǎn)品上，將會(huì)研發(fā)更遠(yuǎn)的距離檢測(cè)，預(yù)計(jì)可以達(dá)到5米左右。

5、在醫(yī)學(xué)和健康保健方面，主要包括生物傳感器、體液監(jiān)測(cè)、藥物鑒定、心率和血壓、醫(yī)療顯示器校準(zhǔn)。

圖8：創(chuàng)新精神根植于艾邁斯半導(dǎo)體的DNA

而在本次主要介紹的光學(xué)傳感方面，擁有兩個(gè)產(chǎn)品線——集成光學(xué)傳感器、顏色和光譜傳感器。

圖9：先進(jìn)光學(xué)傳感—深入研究光學(xué)和顏色光譜傳感技術(shù)

總體來(lái)說，全球智能手機(jī)如今已進(jìn)入下半場(chǎng)，在此方面的契機(jī)便是從底層技術(shù)創(chuàng)新入手，因此創(chuàng)新傳感器就成為了制勝的關(guān)鍵。ams作為一家持續(xù)創(chuàng)新的企業(yè)，將為市場(chǎng)帶來(lái)更具競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品。

圖10：大中華區(qū)市場(chǎng)應(yīng)用工程總監(jiān)Spencer Bai