戴上就自動播放音樂,無線耳機為何能認出你的耳朵?

作者 | 發布日期 2021 年 11 月 08 日 8:45 | 分類 周邊 , 科技趣聞 , 穿戴式裝置 Telegram share ! follow us in feedly


提到真無線耳機產品的火爆,輕巧、便捷、無感是經常出現的幾個關鍵詞,去掉了耳機線的它,用更便利的使用體驗征服了無數用戶,同時也在潛移默化間改變了人們的習慣。

以往,人們戴上耳機後很自然地會按下播放鍵,取下耳機後又會按下暫停鍵。

真無線耳機悄悄「去」掉了這個過程,當你戴上耳機後,耳機會自動連接手機或電腦,取下耳機後,歌曲或影片內容會自動暫停,戴回後又會自動播放。

整個過程十分流暢,真正做到了「無感」,真無線耳機的好用,不僅體現在佩戴舒適度上的無感,更是使用過程中的無感,用戶需要主動完成的互動操作更少了。

好用背後,是真無線耳機內部細小的感測器在發揮作用,它們幾乎重新定義了的耳機與我們的互動方式。

無線耳機如何認出耳朵

現在,真無線耳機「認識」耳機的方法已經很多樣化了,大多數人熟悉的應該是 AirPods 上的紅外線距離感測器。

▲ 柵格開孔是揚聲器,圓型黑色小孔是紅外線距離感應器開孔。(Source:iFixit)

初代 AirPods 的辨識原理並不算複雜,紅外線距離感測器會發射光波,紅外線經過反射再次回到耳機附近,耳機內部的晶片確認紅外線返回信號後,判定耳機和物體之間的距離,進而辨識人們是否戴上了耳機。

儘管每個人的耳朵輪廓有不同,但正如蘋果之前對數百人的耳朵進行 3D 掃描找出相似之處,以製造適合大多數人耳朵輪廓的耳機一樣,大部分人耳朵和耳機之間的距離區間,是可以透過大量探訪和數據統計得出的。

為了保證辨識準確性,紅外線距離感測器發射光波的方向基本上都是固定方向,這也便於廠商控制變量,找到耳機和大多數人耳朵輪廓之間的距離區間。

市面上採用紅外線距離感測器等光學感測器辨識耳朵的產品其實不少,Bose 的抗噪耳塞甚至用上兩個光學感測器,為的就是提高辨識準確率。

▲ Bose 抗噪耳塞。

不過光學感測器辨識率雖然比較高,但也不是沒有缺點,首先是成本較高,耳機腔體內部空間比手機可緊湊多了,定制小型光學感測器並不意外。

其次由於光學感測器辨識耳朵需要發射紅外線,必須要開孔留出空間,影響耳機一體性,美觀度降低,另一方面紅外線也可能被遮擋,比如握住耳機後取下,是有概率出現辨識失靈,摘下耳機歌曲仍然還在播放的情況。

解決開孔其實不算麻煩,市面上有不少真無線耳機用上電容感測器,其原理和我們生活中常見的觸控開關類似,透過檢測人體的電容值來判斷耳機是否戴上。

電容感測器不用發射光波,也就不必開孔了,但正如各種過靈敏或失靈的觸控按鈕一樣,電容辨識準確率相比光學感測器稍低一些,需要廠商進行大量調教。

電容感測器對比光學感測器的優勢,是成本更低一些,除了晶片價格降低,更便宜的電容感測器也盡了一份力。

紅外線光學感測器和電容感測器可以說各有優勢,真正做到集大成者的則是 AirPods 第三代(以下簡稱 AirPods 3)中蘋果特別定制的皮膚感測器。

根據蘋果的介紹,這顆皮膚感測器可以區別耳朵和其他平面,只有戴上 AirPods 時才會播放音樂。

和之前的光學感測器藉助距離判斷的間接判斷方式相比,蘋果定制的皮膚感測器檢測方式顯然更直接一些,既沒有感測器開孔也不怕被遮擋。

▲ AirPods 3。(Source:蘋果

入耳辨識降低了互動複雜度,讓體驗更無感,這還只是感測器改造耳機互動方式的一小部分,真無線耳機不僅去掉了線,更帶來了一顆顆不存在的「按鍵」。

比如華為的 Free buds Pro 降噪耳機就用上了壓力感測器,透過它感知壓力波形,進而判斷手勢,華為基於此設置豐富的操控手勢,比如切換歌曲、切換降噪模式等。

▲ 華為 Free buds Pro 手勢操作。

AirPods Pro 則在耳機柄處設置了一個凹陷,方便人們盲操作,再加上壓力感測器以及系統自動發出的 click 聲,就像是真的按下了按鍵一樣。

無論華為還是蘋果,兩者都將壓力感測器放在耳機柄處,一來是方便人們尋找,二來如果是將手勢操作轉到耳機腔體上,點按、雙擊時可能會聽到「咚咚咚」的聲音,體驗並不好。

從紅外線感測器到皮膚感測器、再到壓力感測器,它們就像是人體的關節一樣,支撐著真無線耳機便利、無感的使用體驗。

真無線耳機的未來

2010 年,賈伯斯在 iPhone 4 發表會上展示了一個特別遊戲──拆積木,它幾乎將真實生活中的拆機木體驗復刻到手機上,隨著 iPhone 4 轉動,積木也開始晃動,當賈伯斯移除積木塔中間的一塊塊積木後,它很快倒塌了。

這背後是 iPhone 內部的三軸陀螺儀和加速度感應器在發揮作用,手機透過感測器能了解自身傾斜方向以及程度,讓遊戲中的積木隨著手機轉動而晃動。

多年後的真無線耳機和 iPhone 4 一樣,憑藉各式各樣的感測器獲得各種有趣的功能。

AirPods Pro 之所能支援空間音頻,除了優秀的演算法,耳機內部的六軸感測器也很重要,它能辨識出人體頭部的轉動,進而調整每個耳朵收到的音頻資訊,模擬出多個喇叭播放的效果,彷彿一支樂隊在不同方向朝你演奏,沉浸感大大加強。

真無線耳機的發展,離不開各式各樣的感測器。

健康監測就被認為是未來真無線耳機發展的主要方向之一,做為可穿戴裝置它離人體夠近,佩戴時間也夠久,提供健康數據監測也合情合理。

在知名分析師郭明錤和彭博社作者 Mark Gurman 的預測爆料中,多次提到 AirPods 未來將推出血氧檢測等健康監測功能。

雖然 AirPods 3 並沒有搭載相關功能,但其實目前市面上已經有部分無線耳機支援健康監測功能了,像 Amazfit PowerBuds 耳機就支援心率監測,其原理和智慧手錶類似,都是基於 PPG 心率感測器實現。

▲ Amazfit PowerBuds。(Source:Amazfit

一般而言 PPG 心率感測器會發射綠色的光波,它能透過皮膚組織,隨著心跳血管收縮或擴張,而這兩者都會影響光的透射,正是透過光波一來一回的透射變化,最終得出心率數據。

理想狀態下 PPG 心率感測器可以較為準確地記錄心率變化,但理想和日常差距可不小,比如運動和環境光都會影響 PPG 心率感測器的檢測,此外,光學感測器檢測心率也會受功率影響,更高功率往往意味著測量效果更準確。

但高功率感測器費電不說,還有可能灼傷皮膚,對於耳機這樣的微型可穿戴裝置顯然不適用,數據過濾和演算法干預也就很有必要了。

感測器的進化幾乎和智慧手機的發展同步進行,如今同樣的過程又要在真無線耳機內部上演。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:蘋果

延伸閱讀: