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TWSとは?完全ワイヤレスイヤホンの通信方式をがっつり解説!!

TWSとは?完全ワイヤレスイヤホンの伝送方式をがっつり解説!!

AirPodsの登場以降急速にワイヤレスイヤホンが普及しましたよね。

その中でも、AirPodsの様な左右のイヤホンが完全に分離したタイプの人気が年々高くなってきています。

また、左右のイヤホンが完全に分離したタイプには、スマートフォンからの発信に対して受信する通信方式が複数あります。

しかし、通信方式によって待受時間や安定性が異なるので、今回はTWS(完全ワイヤレスイヤホン)の通信方式の種類と特徴をざっくり解説していきます。

TWSとは?

TWSとは?

そもそも「TWS」とは、「Truewireless Streo」の略で日本語では完全ワイヤレスイヤホンと呼ばれるものを指します。

ワイヤレスイヤホンの中には、上記画像のような左右が完全に独立しているイヤホンの他にも、ネック式や左右でコードが繋がっているタイプのイヤホンなど多数の種類があります。

その中でも完全に左右が独立しているワイヤレスイヤホンが「TWS」に括りです。

また、「TWS」に限らずワイヤレスイヤホンは有線に比べて必ず遅延が発生します。

遅延については音質と一緒に、「Bluetoothのコーデックの音質と確認方法を徹底解説!!」にて記事にしているのでご覧くださいませ。

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TWSの通信方式の種類と特徴

「TWS」に限らずワイヤレスイヤホンは、Bluetoothを使いスマートフォンなどの発信デバイスから受信側のイヤホンへ音楽データを伝送しています。

また、音楽データは多くの場合左右で異なった音を出力する、ステレオ音源となっており受信側でデコードすることで左右に分離したステレオ音源としてイヤホンから再生しています。

そのため、左右がコードで繋がったタイプや、ネックバンドタイプの場合、消費電力的にも安定性的にもそれほど問題ありませんが、完全に左右が分離している「TWS」の場合、左または、右で受信したものをデコードして片方に再度発信するという流れで再生しています。

そうなると、片方のイヤホンだけが消費電力がかかり安定性もかけるなど課題がでてきます。

近年、これらの課題を克服するための技術がでてきたいるので、既存の通信方式と併せて解説していきます。

標準仕様で片方から片方へ通信する「TWS」

標準仕様で片方から片方へ伝送する「TWS」

「TWS」で標準的に使われる通信方式が、片方のイヤホンへまとめて通信する方式です。

この方式の場合、片方から片方へ再度データの受け渡しが必要な為、消費電力的にも、遅延や安定性的にもかなり不利な方式といえるでしょう。

特に、発信デバイスからの受信と片方のイヤホンへの送信も行う必要がある親機になるイヤホンは、バッテリーの消費も早くなり子機がバッテリー残量に余裕がある状態でも充電が切れてしまいます。

そんなわけで、連続利用時間が短くなってしまう致命的な欠点もあります。

また、Bluetoothの場合、出力が弱く片方のイヤホンからもう片方へ伝送するさい人間を通過して通信を行うことが出来ないため、図のように頭部を迂回するように電波を飛ばすことで、接続の安定性をあげています。

しかも、Bluetoothは、電波の直進性が比較的強い2.4GHzを使っているため迂回に優れた帯域でもなく、安定性に関してはメーカー側のアンテナの配置や形状の工夫、方向や出力などの制御技術に大きく影響を受けます。

そのため、メーカーやデバイスにより同じスペックでも使用感に大きく差が出ているのです。

とはいえ、近年のノウハウが溜まってきたためか安定性が上がり、中には左右で親と子の役割をバッテリー残量を加味し切り替える機能「ロールスワッピング」を搭載したモデルも出てきており、大手メーカーの製品などでは比較的問題なく使えるケースが多くなっています。

左右個別に受信する「TWS Plus」

左右個別に受信する「TWS Plus」

「TWS Plus」は、クアルコムが開発した、「TWS」における新しい伝送システムです。

そもそも、「TWS」ではいくらノウハウや技術が上がっても仕組み上、スマートフォンなどの発信側デバイスと受信側のイヤホンだけでなく、イヤホン同士の通信が必要となるため物理的な課題はそのままでした。

そんな中登場した、「TWS Plus」は、図のようにスマートフォンなどからデータを発信する時点で左右で振り分けて通信を行うように設計されています。

そのため、物理的に無駄に思えるイヤホン間での通信や安定性に影響していた迂回に関しては完全に克服できており使用感の向上にめちゃくちゃ期待できます。

更に、左右それぞれと通信するため通信帯域的にかなり余裕がでるため安定性の向上はもちろん、親機と子機の役割がなくなることで連続再生時間の伸びにも期待が持てるでしょう。

唯一の欠点は、スマートフォンなどの発信側デバイスと受信側のイヤホンの双方が「TWS Plus」に対応している必要がある点です。

現状、スマートフォン側では、Snapdragon 845/855などのハイエンド向けSoCにしか対応しておらずミドルレンジ以下では実質使えない状況です。

実際の機種では、GoogleのPixel 3やPixel 4、SamsungのGalaxy S10/S10+やXperia 5などが対応しています。

イヤホン側では、クアルコムのQCC5121とQCC5125などのハイエンドイヤホン向けのQCC5100シリーズやミドル~ローエンド向けのQCC3020/3026のチップを採用しているイヤホンが対象になります。

スマートフォンもイヤホンもまだまだ選択肢が少ないながらもクアルコムが力入れていることや「TWS」に致命的欠陥がある以上、近いうちに主流の通信方式となる可能性が高いでしょう。

NFMI(近距離磁気誘導)で左から右に通信する「MiGLO」

NFMI(近距離磁気誘導)で左から右に伝送する「MiGLO」

「MiGLO」は、NXP Semiconductorsが開発した、親機と子機間の通信方式で、「TWS」がBluetoothを用いた電波で通信していたのに対して、NFMI(近距離磁気誘導)という磁気誘導方式で通信を行います。

NFMIは、元々両耳タイプの補聴器向けに開発された技術で、低い周波数の磁気を使うため、水分が多い人体でも吸収されにくく、Bluetoothで使われる電波と異なり、迂回する必要がなく左右へ直線距離で通信が可能です。

更に、消費電力や遅延の部分でもBluetoothより優れているため「TWS」に変わる技術として注目を集めています。

また、「TWS Plus」の左右別々に通信する方式とは異なり親機までの通信は、「TWS」と同じ方式で通信されるため、スマートフォンとイヤホンの療法が「MiGLO」に対応している必要がなく、「MiGLO」対応しているイヤホンを購入すれば、多くの機種で利用することができるのでデバイスに縛りがなく選択肢が増える点で大きなメリットがあります。

SONY「左右同時伝送」やTaoTronics「MCSync」

「TWS」がスマートフォンから片方のイヤホンに伝送、「TWS Plus」が送信と受信それぞれ対応チップが必要などの課題がある中で、SONYやTaoTronicsも独自の左右同時に伝送する技術を実装しています。

SONYの「左右同時伝送」やTaoTronics「MCSync」などの凄いところは、「TWS Plus」と異なり受信側のデバイス、即ちイヤホン側だけ対応していれば利用できる点です。

スマートフォンなどの送信側にも「TWS Plus」の様にセットで対応を求める技術ではないので送信側のデバイスに囚われることなく左右それぞれに伝送してくれる汎用性の高さが魅力です。

TWSに関連する技術

TWSに関連する技術

ここまで、「TWS」の通信方式の種類や特徴について解説してきましたが、「AppleのAirPodsはなに使ってるんだ」っと考えたことでしょう。

私もガッツリ書きたいところですが、秘密主義のAppleらしく情報が公開されていません。

そのため、「TWS」に関係する技術としてチップセットや実際の使用感から予測して解説していきます。

また、AirPodsといえば高速ペアリングが有名ですが、近い技術にGoogleの「Fast Pair」があるので併せて紹介していきます。

初代AirPodsで採用される「W1チップ」

AppleのAirPodsは、iPhoneとどのように通信しているかは不明です。

しかし、通信の安定性の高さやそれぞれ片方しかない状態でも使えることを考えると「TWS Plus」と同じ様に左右それぞれ通信している可能性が高いでしょう。

また、Apple製品の専用ハード「W1チップ」により簡単かつ高速なペアリングやiCloudのアカウントを利用することで同一アカウントのデバイス間を簡単切り替えらられるなど実利用において優れた利便性を発揮します。

第2世代AirPods「H1チップ」

AirPods 2と呼ばれる最新モデルに搭載されるは、「H1チップ」。

「W1チップ」と来たので「W2チップ」と来そうですが、「W2チップ」は、Apple Watch series3に採用されています。

また、「H1チップ」を採用するAirPodsは、「Hey,Siri」と話しかければタップをする必要なく音声アシスタントが使える機能を実現しています。

iPhoneとAirPods間の通信に関しても「W1チップ」と同じ様に「TWS Plus」と同じような左右それぞれに伝送する方式と思われるので非常に安定しています。

Androidとの連携用Google「Fast Pair」

AndroidスマホやChromebookとの高速ペアリングを実現する技術が「Fast Pair」。

「Fast Pair」は、Appleが専用ハードの「W1チップ」や「H1チップ」を搭載することで実現している高速ペアリングをBluetooth Low Energyプロトコルと位置情報を組み合わせることで実現しています。

また、高速ペアリングだけでなくGoogleアカウントを利用することでAndroidスマホやタブレット、Chromebook間で同時接続が可能にです。

更に、AndroidスマホはAndroid6.0以上であれば全ての機種で利用できるため汎用性も高く、ワイヤレスイヤホンの利便性をAirPodsレベルまで引き上げられるため個人的には非常に期待しているのですが、今の所対応したワイヤレスイヤホンはGoogleの「Pixel Buds」や、AnkerやJBLなどの一部イヤホンに限られるので一般的になるまでまだまだ時間は掛かりそうです。

TWSについてまとめ

完全ワイヤレスイヤホンは、コードが完全にないため見た目的にも実用的にも優れているものの、AirPodsの除きもっと快適に利用できる要素が多いですね。

「TWS Plus」やGoogle「Fast Pair」がほぼ標準的になってくる頃には今以上に使い勝手が良くなるでしょう!

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