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從耳機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來(lái)看，AirPods無(wú)線(xiàn)耳機大幅提升了無(wú)線(xiàn)耳機的用戶(hù)體驗，是無(wú)線(xiàn)耳機的劃時(shí)代產(chǎn)品。其用戶(hù)體驗提升總結包括三大方面：實(shí)現無(wú)線(xiàn)立體聲，提升連接效率和穩定性、提升音質(zhì)、極大提升藍牙耳機的續航能力、智能化（多重傳感器，Siri的延伸，未來(lái)智能家居的核心）。

AirPods發(fā)布后，銷(xiāo)量一直非常好，發(fā)貨周期一度延遲到6周，直到新供應商加入后才有所緩解。AirPods的發(fā)布使得蘋(píng)果在美國在線(xiàn)耳機市場(chǎng)的份額大幅提升，說(shuō)明大量的用戶(hù)已經(jīng)在從有線(xiàn)耳機轉到無(wú)線(xiàn)耳機。此外，AirPods還大幅帶動(dòng)了美國電商市場(chǎng)無(wú)線(xiàn)耳機銷(xiāo)售的熱潮，AirPods發(fā)布后，美國電商市場(chǎng)無(wú)線(xiàn)耳機的市場(chǎng)份額由15年的峰值50%再次提升至16年底的80%，顯現出強勁的替代趨勢。

一、未來(lái)幾年無(wú)線(xiàn)立體聲耳機快速滲透市場(chǎng)

實(shí)際上不僅僅是AirPods，眾籌網(wǎng)站kickstarter和Indiegogo上有關(guān)無(wú)線(xiàn)立體聲智能耳機的項目情況也證明智能耳機受到消費者的熱烈追捧。Kickstarter上面已經(jīng)有16萬(wàn)人已經(jīng)使用了超過(guò)3000萬(wàn)美元的智能耳機，而且這些都是未經(jīng)測試且不可靠的產(chǎn)品。根據統計顯示，只有兩個(gè)智能耳機的眾籌活動(dòng)沒(méi)有達到目標，非常低的失敗率反過(guò)來(lái)顯示出消費者對智能耳機濃厚興趣。

Airpods的發(fā)布和供不應求代表了消費者對無(wú)線(xiàn)立體聲耳機的認可，三星、索尼等巨頭都在布局TWS技術(shù)的無(wú)線(xiàn)立體聲耳機，眾籌市場(chǎng)上面眾多的無(wú)線(xiàn)立體聲智能耳機項目收到廣泛的追捧，如Bragi、Jabra等項目都獲得了不錯的結果。除了巨頭的終端產(chǎn)品驅動(dòng)外，3.5mm耳機接口取消、藍牙5.0、動(dòng)鐵單元、人工智能語(yǔ)音助手等科技和趨勢的普及都將驅動(dòng)未來(lái)無(wú)線(xiàn)立體聲耳機的快速滲透。

我們對消費電子市場(chǎng)無(wú)線(xiàn)耳機未來(lái)幾年的滲透率、出貨量和市場(chǎng)規模進(jìn)行了測算。假設到19年全球無(wú)線(xiàn)立體聲耳機滲透率達到60%左右，消費級無(wú)線(xiàn)立體聲耳機的整體市場(chǎng)規模有望超過(guò)150億美元。

此外，無(wú)線(xiàn)立體聲智能耳機的革命不僅僅在消費電子市場(chǎng)的替代潮，在醫療（助聽(tīng)HearingAids、個(gè)人看護PSAP）、ToB市場(chǎng)（軍工、噪音隔離、娛樂(lè )業(yè)）、聲音（耳道回聲）的生物識別等也有巨大的機會(huì )和市場(chǎng)空間。根據第三方機構WiFore相關(guān)數據和我們的進(jìn)一步測算，考慮醫療和軍工、工業(yè)、娛樂(lè )等ToB市場(chǎng)，到2020年無(wú)線(xiàn)耳機整體的市場(chǎng)規模有望達到300-400億美元。

助聽(tīng)器Hearing Aids：無(wú)線(xiàn)立體聲智能耳機的普及有可能帶來(lái)助聽(tīng)器市場(chǎng)的革命，從技術(shù)、商業(yè)模式等方面徹底改變整個(gè)聽(tīng)覺(jué)醫療領(lǐng)域的市場(chǎng)。傳統的助聽(tīng)器與耳機一個(gè)重大的不同在于，助聽(tīng)器不僅僅簡(jiǎn)單的提高環(huán)境音量，還需要由專(zhuān)業(yè)的醫生配合調試各項參數來(lái)針對特定的聽(tīng)覺(jué)障礙的用戶(hù)提供最佳匹配的聲音。因此，助聽(tīng)器是一種專(zhuān)門(mén)的醫療器械，通常與專(zhuān)業(yè)的醫療服務(wù)配套，形成一個(gè)完整的商業(yè)模式，助聽(tīng)器在美國也需要被FDA認證，才能作為正式的醫療用品加以出售。但是以蘋(píng)果AirPods以及其搭配的APP為代表的新產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始對這一模式形成挑戰。美國FCC要求“手機要兼容助聽(tīng)功能必須帶有telecoil感應線(xiàn)圈系統”，而蘋(píng)果已經(jīng)向FCC請愿取消這一要求，因為iPhone帶有的MFI套件配套耳機就能解決助聽(tīng)問(wèn)題。此外，低功耗藍牙技術(shù)、動(dòng)鐵單元技術(shù)的引入能夠解決傳統無(wú)線(xiàn)耳機的功耗和續航問(wèn)題，進(jìn)一步打破了助聽(tīng)器市場(chǎng)的技術(shù)壁壘。

噪音隔離和聽(tīng)覺(jué)保護：在工業(yè)應用中，惡劣的聲音環(huán)境會(huì )對勞動(dòng)者的聽(tīng)覺(jué)產(chǎn)生巨大的傷害，聽(tīng)覺(jué)保護在這些極端的工作環(huán)境中極為重要。在勞動(dòng)者保護越來(lái)越引起社會(huì )重視的背景下，聽(tīng)覺(jué)的保護也是聲學(xué)工業(yè)探索的方向和市場(chǎng)機會(huì )之一。傳統的聽(tīng)覺(jué)保護方式采用物理完全隔絕外界聲音的方式。這種方式的缺點(diǎn)在于，聽(tīng)者被完全隔離在外界聲音中，包括一些有用的工作聲音和交流信號，甚至長(cháng)期佩戴這樣的裝置會(huì )產(chǎn)生社交隔離的心理障礙。最新的智能無(wú)線(xiàn)耳機可以通過(guò)采集環(huán)境噪音，利用計算機算法有選擇的傳送聲音到用戶(hù)的耳中，既實(shí)現了隔絕噪音的功效，又防止把有用的聲音也一起隔絕掉。

軍事領(lǐng)域：美國軍隊已經(jīng)開(kāi)始對無(wú)線(xiàn)耳機市場(chǎng)進(jìn)行投入，2016年美國軍隊初步采購了2萬(wàn)個(gè)適配其TCAPS戰術(shù)通信和保護系統的無(wú)線(xiàn)耳機，單價(jià)超過(guò)2000美元?？紤]到軍工市場(chǎng)的潛在采購規模和非常高的單價(jià)，軍事領(lǐng)域也是無(wú)線(xiàn)耳機的重要機會(huì )。

聲音（耳道回聲）的生物識別：以日本電氣NEC正在開(kāi)發(fā)的一種聲音的生物識別技術(shù)為例，他們通過(guò)在耳機中加入回聲接收裝置，通過(guò)在耳朵中接收聲音的回聲辨別用戶(hù)的身份，目前識別的速度已經(jīng)降低到1s以?xún)?，未?lái)有望成為用戶(hù)生物識別又一重要的可選擇方式。

二、TWS等多項新技術(shù)是新一代無(wú)線(xiàn)立體聲耳機的核心

1、真無(wú)線(xiàn)立體聲（TWS）是新一代無(wú)線(xiàn)立體聲耳機的主要方案

真實(shí)無(wú)線(xiàn)立體聲，英文專(zhuān)用詞匯為T(mén)rue Wireless Stereo，簡(jiǎn)稱(chēng)TWS，它是藍牙耳機/音箱技術(shù)的最新創(chuàng )新，可以實(shí)現藍牙左右聲道的無(wú)線(xiàn)分離。

這項技術(shù)的核心原理是將揚聲器分為了主揚聲器（TWS Master）和從屬揚聲器（TWS Slave）。主揚聲器是能夠接收智能手機、筆記本電腦等設備（音源）傳輸的A2DP協(xié)議的音頻以及AVRCP協(xié)議的流媒體控制信號，并將音頻傳輸給其他TWS設備的揚聲器。從屬揚聲器是指能夠從主揚聲器接收A2DP協(xié)議音頻的揚聲器。比較高端TWS耳機一般兩個(gè)揚聲器都可以作為主揚聲器使用。

TWS技術(shù)使得主流的A2DP協(xié)議的音頻可以從主揚聲器傳輸到從揚聲器，實(shí)現音頻在兩個(gè)分離的揚聲器中同步播放，進(jìn)而實(shí)現立體聲效果。

蘋(píng)果、三星、Jabra等行業(yè)龍頭在新產(chǎn)品中都采用了TWS技術(shù)。TWS耳機中的典型代表是蘋(píng)果AirPods，除此之外三星Gear IconX、Jabra Elite Sport等也是行業(yè)內的代表產(chǎn)品。表格7我們匯總了目前已經(jīng)發(fā)布的電子行業(yè)巨頭以及初創(chuàng )型公司的TWS耳機。

除了整機外，TWS主要解決方案提供商英國芯片廠(chǎng)商CSR,、以及恩智浦NXP旗下的廠(chǎng)商兩家都被高通重金收購，也是業(yè)界巨頭在無(wú)線(xiàn)電聲領(lǐng)域布局的代表案例。

采用了TWS技術(shù)的無(wú)線(xiàn)耳機與普通藍牙耳機對比，在便攜度、高清音質(zhì)、體積、智能化水平、防水等方面優(yōu)勢明顯。

2、以AirPods為代表，TWS耳機元件數量和復雜度都大幅提升

一對AirPods耳機以及1個(gè)充電設備共有28個(gè)主要組件以及數百個(gè)元器件，相較于以往的無(wú)線(xiàn)耳機在元器件數量和復雜度大幅提升。

除了無(wú)線(xiàn)耳機都具備的聲學(xué)器件、解碼芯片等組件外，AirPods集成了數個(gè)不同功能的傳感器，大幅提升無(wú)線(xiàn)耳機的使用便捷度。

AirPods新增的生物識別和降噪都主要是通過(guò)各種傳感器來(lái)實(shí)現的。主要包括語(yǔ)音加速傳感器、運動(dòng)加速傳感器、光學(xué)傳感器和MEMS麥克風(fēng)。

語(yǔ)音加速感應器：

語(yǔ)音加速感應器是一個(gè)語(yǔ)音活動(dòng)檢測器，可以感受使用者在說(shuō)話(huà)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，通過(guò)用戶(hù)的肌肉組織和骨骼中的震動(dòng)檢測到語(yǔ)音活動(dòng)，Bosch這顆芯片的封裝尺寸為2.0mmx2.0mm x0.95mm

運動(dòng)加速感應器：實(shí)現敲擊兩下激活siri和啟動(dòng)麥克風(fēng)的功能

AirPods中的運動(dòng)加速感應器是來(lái)自于STMicroelectronics三軸加速度計，配合光學(xué)傳感器使用能衍生出多種便捷功能。封裝尺寸為2.50 mm x 2.50 mm x 0.86 mm。

光學(xué)傳感器：檢測用戶(hù)是否佩戴耳機

AirPods中的光學(xué)傳感器由兩個(gè)光敏元件組成，配合運動(dòng)加速感應器來(lái)檢測你是否已將它們戴入耳中，從而能自動(dòng)開(kāi)啟傳送音頻和激活麥克風(fēng)等功能。其封裝尺寸為1.78 mm x 1.35 mm x 0.42 mm。

麥克風(fēng)：接撥電話(huà)、語(yǔ)音輸入和過(guò)濾背景噪音

AirPods的MEMS麥克風(fēng)均來(lái)自于歌爾聲學(xué)。采用波束成形技術(shù)的麥克風(fēng)可以配置成陣列，形成定向響應或波束場(chǎng)型，可以對來(lái)自一個(gè)或多個(gè)特定方向的聲音更敏感。配合語(yǔ)音加速感應器，可過(guò)濾掉背景噪音，清晰鎖定用戶(hù)的聲音。

AirPods充電器內部的電池是一塊3.81V，1.52瓦時(shí)的鋰電池，它的電池容量大約是AirPods耳機的16倍，可以將兩個(gè)耳機充滿(mǎn)8次電。對比來(lái)看，Apple Pencil的電池大約是0.329瓦時(shí)，Apple Watch Series 2為1.03瓦時(shí)，目前為止這是容量最大的微型電池。

此外我們還從更加詳細的拆解圖可以看到，AirPods中不僅僅是新加入了傳感器、芯片、聲學(xué)器件等，還因為這些零組件的數量增加導致內部的連接器（Speaker Connector、Antenna Connector、Button Connector、Charging Connector、Battery Pad等）、天線(xiàn)、金屬結構件等小零部件的數量也大幅增加，也給組裝廠(chǎng)商的組裝制造能力和金屬小部件自給能力提出了更高的要求，形成了TWS耳機組裝廠(chǎng)商特殊的較高壁壘。

三、從AirPods看無(wú)線(xiàn)立體聲耳機的技術(shù)創(chuàng )新

1、AirPods未來(lái)的幾大升級方向

從蘋(píng)果儲備的各類(lèi)專(zhuān)利來(lái)看，AirPods目前還僅僅是一個(gè)入門(mén)級產(chǎn)品，未來(lái)具備非常大的升級空間，運動(dòng)檢測、健康檢測、生物識別以及更加可靠的佩戴方式、無(wú)線(xiàn)充電等都將是布局的方向。

蘋(píng)果2016年9月遞交了三份專(zhuān)利，題目都是“具有生物識別感應功能的耳機”，透露了AirPods未來(lái)可能的幾大升級方向。

第一項專(zhuān)利是關(guān)于在A(yíng)irPods這樣的入耳式耳機上搭載生物識別技術(shù)，解決在與耳機與耳朵接觸的表面積太小而且不夠穩定，多數情況下難以獲得生物識別所需的足夠信息的問(wèn)題。

這項專(zhuān)利使用了光電容積描記（PPG）傳感器。PPG技術(shù)是指，將一定波長(cháng)的光束照到皮膚表面，由于肌肉和血液會(huì )使光線(xiàn)衰減，反射回光電接收器的光線(xiàn)將減弱，由此可以檢測到脈搏血流的變化。一些利用手機攝像頭測量心率的app就用的是這項技術(shù)，Apple Watch也是如此。

為了解決與皮膚接觸面積小的問(wèn)題，蘋(píng)果把這個(gè)傳感器放在了靠近揚聲器的位置（即下圖中204位置）。這樣一來(lái)，當把揚聲器放入耳道時(shí)，PPG傳感器就可以與耳屏的整個(gè)內表面相接觸。此外，還可以在耳機的另一端再安裝一個(gè)輔助部件，與外耳接觸；可壓縮變形的輔助部件讓傳感器更好地貼合不同人的耳型。

第二份專(zhuān)利材料顯示耳機上還會(huì )集成多個(gè)傳感器，包括心率傳感器、耗氧量傳感器、皮膚電反應傳感器、心電圖傳感器、心阻抗圖傳感器和溫度傳感器等。這些傳感器相互協(xié)作，可以實(shí)現心臟、血壓等健康指數的監測。

第三份專(zhuān)利闡述了蘋(píng)果如何用耳機上的麥克風(fēng)進(jìn)行降噪?，F有的AirPods使用雙麥克風(fēng)的波束形成技術(shù)來(lái)消除背景噪聲。新專(zhuān)利的技術(shù)與此類(lèi)似，只是多加了一顆麥克風(fēng)。通過(guò)設置，這只耳機可以進(jìn)行選擇性降噪，只接收10至20度范圍內的聲音，基本相當于人耳與嘴之間的角度，可以應用于通話(huà)或者與Siri的語(yǔ)音交互；它還可以被設置為全面降噪，此時(shí)所有外界的聲音都會(huì )被屏蔽，于是佩戴耳機的人在通話(huà)中就不會(huì )被自己的聲音所干擾。此外，蘋(píng)果的專(zhuān)利材料中還指出，新耳機要設計成對稱(chēng)的外形，這樣左右耳都可以方便地互換使用。為此，蘋(píng)果還使用了專(zhuān)門(mén)的傳感器，用于檢測耳機戴在哪邊的耳朵上。

目前關(guān)注度比較高的是AirPods的掉落問(wèn)題，雖然目前AirPods本身其實(shí)掉落幾率不大，但是蘋(píng)果也在通過(guò)各種辦法進(jìn)一步提升可靠度，未來(lái)我們有望看到新的方案。近期美國專(zhuān)利商標局公布了蘋(píng)果提交的一項專(zhuān)利申請，未來(lái)蘋(píng)果會(huì )利用磁性來(lái)加固AirPods 在耳朵上的佩戴。從公布的專(zhuān)利圖來(lái)看，未來(lái)的AirPods 會(huì )采用一種完全不同的設計，改為環(huán)繞式機械構架，利用兩片（磁場(chǎng)）可以穿過(guò)耳朵肌肉組織的磁塊來(lái)防止耳機掉落。

不僅僅是AirPods耳機本身，AirPods的充電盒也有創(chuàng )新和提升的巨大想象空間，未來(lái)有望引入無(wú)線(xiàn)充電等新功能，使AirPods充電盒成為眾多蘋(píng)果產(chǎn)品包括手機和手表的充電站。2017年4月份Patently Apple網(wǎng)站公布了蘋(píng)果關(guān)于A(yíng)irPods充電盒的專(zhuān)利。這份專(zhuān)利描述了AirPods充電盒除了可以給耳機充電外，還能給包括手機手表等設備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電。這就意味著(zhù)17年蘋(píng)果新品加入無(wú)線(xiàn)充電后，AirPods充電盒未來(lái)有望成為包括蘋(píng)果手機、Apple Watch和AirPods的充電站。

從AirPods可以看出，進(jìn)入無(wú)線(xiàn)立體聲時(shí)代的耳機內部結構發(fā)生了巨大的變化，多種元器件高度集成將加大制造難度和附加值。傳統的有線(xiàn)耳機圍繞發(fā)聲單元設計了海綿體、腔體、外殼、濾嘴等結構，僅僅是為了更好的保護發(fā)聲或保護耳朵，涉及到電子元件的部分很少，僅僅是線(xiàn)材、動(dòng)圈單元等。但是進(jìn)入無(wú)線(xiàn)時(shí)代的耳機，內部結構發(fā)生重大變化。由于要加入無(wú)線(xiàn)傳輸、控制、傳感、存儲、語(yǔ)音等功能，一個(gè)典型的TWS耳機內部可能集成了大量的電子元器件，包括天線(xiàn)、各類(lèi)控制/傳輸芯片、各類(lèi)麥克風(fēng)、各類(lèi)傳感器、存儲器等多種器件，復雜度大幅提升。

三星IconX耳塞在2016年初推出，但在市場(chǎng)很少看到。索尼在2016年2月的移動(dòng)世界大會(huì )上宣布了他們的Xperia Ear。8月再次出現在IFA，但仍然沒(méi)有上市。蘋(píng)果在9月推出AirPods，到17年上半年依然發(fā)貨延期很久，這些都說(shuō)明大規模生產(chǎn)良好的智能耳機難度較大。

2、動(dòng)鐵單元小型化、功耗優(yōu)勢明顯，有望在無(wú)線(xiàn)耳機等領(lǐng)域普及

人耳能夠聽(tīng)見(jiàn)聲音，是由于物體振動(dòng)時(shí)通過(guò)介質(zhì)（一般指空氣）被人的耳朵捕捉的一種生理現象。人耳能捕捉到的聲音頻率在20Hz至20000Hz之間。一般生活中聲學(xué)設備（如耳機等）提供的聲音覆蓋范圍基本與這個(gè)頻率吻合。

根據耳機換能方式劃分，可以分為動(dòng)圈和動(dòng)鐵式耳機兩種。

動(dòng)圈式耳機驅動(dòng)單元是一個(gè)小型動(dòng)圈揚聲器，由處于永磁場(chǎng)的線(xiàn)圈和振膜相連，電流驅動(dòng)下線(xiàn)圈帶動(dòng)振膜發(fā)出聲音。

動(dòng)鐵式耳機核心部件是平衡銜鐵型驅動(dòng)器（Balanced Armature Driver）。U形鐵片一端是磁鐵，一端是繞制線(xiàn)圈。U形鐵片通過(guò)傳導針與振膜相連，當U形鐵片的一端受交流往復的磁場(chǎng)推動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)傳導給振膜實(shí)現振膜發(fā)聲。

動(dòng)鐵式耳機靈敏度高、解析力高、層次感強、頻率更高、體積小巧且隔音效果更優(yōu)，尤其是在體積和省電方面具備特殊優(yōu)勢。動(dòng)鐵單元電聲轉換率高，耗電量是普通喇叭的20%-30%。在無(wú)線(xiàn)耳機趨勢下，動(dòng)鐵型微聲學(xué)器件的小型化和自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)勢，有望助推其成為未來(lái)主流的聲學(xué)器件。

從蘋(píng)果專(zhuān)利布局進(jìn)一步來(lái)看，未來(lái)蘋(píng)果耳機演變?yōu)槿攵蕉鷻C也值得期待。如果動(dòng)鐵單元由于更加適合入耳式耳機而被蘋(píng)果采用，也有望帶來(lái)供應鏈的變革。

2017年7月，AppleInsider披露了一份十分酷炫的蘋(píng)果專(zhuān)利申請。專(zhuān)利描述了一種先進(jìn)的入耳式耳機設備，該設備會(huì )在某種情況下，實(shí)現通過(guò)傳感器來(lái)屏蔽掉環(huán)境噪音，同時(shí)也可以放大和增強外部環(huán)境的聲音。蘋(píng)果公司描述這項專(zhuān)利為“入耳式混音音頻透明度系統”，是一種噪音消除和管理解決方法，它允許用戶(hù)選擇性地淹沒(méi)和聽(tīng)取來(lái)自環(huán)境周?chē)穆曇簟?br/>

目前入耳式耳機為了能聽(tīng)到外界聲音，依靠麥克風(fēng)和數字聲音處理技術(shù)，但是這種技術(shù)需要比較大的功率。此外密封耳道會(huì )導致用戶(hù)聽(tīng)自己的聲音或類(lèi)似身體運動(dòng)產(chǎn)生的嗡鳴聲，并且這種嗡鳴聲是目前入耳式耳機沒(méi)有辦法消除的。蘋(píng)果公司提出的這種混合透明度系統，將入耳式耳機的元件“漏”出來(lái)或部分未密封的設備與機載計算機邏輯結合起來(lái)。添加一個(gè)類(lèi)似于排氣口的聲通閥來(lái)抵消閉塞效應。當用戶(hù)正在聽(tīng)音樂(lè )時(shí)，可以關(guān)閉閥門(mén)，從而將音頻內容與外部噪聲隔離開(kāi)來(lái)；而需要聽(tīng)到外部聲音的時(shí)候打開(kāi)閥門(mén)。

蘋(píng)果在專(zhuān)利中添加了自動(dòng)化技術(shù)來(lái)優(yōu)化，使閥門(mén)致動(dòng)能被編程，通過(guò)傳感器數據來(lái)確定用戶(hù)正在運行或執行身體活動(dòng)，并能自動(dòng)觸發(fā)閥操作。耳機閥能更好地感知周?chē)h(huán)境中的聲音，比如汽車(chē)交通、或者其他人的聲音，還可以調節由周?chē)h(huán)境的波動(dòng)引起的耳壓，這個(gè)特別的功能甚至能應付飛機起飛降落時(shí)候的壓力平衡。

另外，AirPods布局的一大重心是作為Siri的入口，以AirPods為代表的一個(gè)新的可穿戴設備角色加入到語(yǔ)音助手的隊列，并且AirPods的語(yǔ)音輸入操作遠遠比手機等設備方便，不需要喚醒手機等一系列操作就可以與人工智能交互。除了AirPods以外，三星Gear IconX、新版索尼Xperia Ear等都具備語(yǔ)音助手功能，可見(jiàn)其重要性。無(wú)線(xiàn)智能耳機成為比手機上面的人工智能交互更加便捷的通道，成為各大語(yǔ)音助手的自然延伸。