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Lamp037
3C・2021.11.05・6 次觀看・已編輯

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戴上就自動播放音樂,無線耳機為何能認出你的耳朵?

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」掉了這一過程,當你戴上耳機後,耳機會自動連接手機或電腦,取下耳機後,歌曲或視頻內容會自動暫停,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交互操作更少了。

好用背後,是真無線耳機內部細小的傳感器在發揮作用,它們幾乎重新定義了的耳機與我們的交互方式。

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 上的紅外距離傳感器。

▲ 柵格開孔是揚聲器,圓型黑色小孔是紅外距離感應器開孔. 圖片來自iFixit

初代AirPods 的識別原理並不算複雜,紅外距離傳感器會發射光波,紅外線經過反射再次回到耳機附近,耳機內部的芯片確認紅外線返回信號後判定耳機和物體之間的距離,進而識別人們是否戴上了耳機。

儘管每個人的耳朵輪廓有不同,但正如蘋果此前對數百人耳朵進行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,是可以通過大量探訪和數據統計得出的。


為了保證識別準確性,紅外距離傳感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。

市面上採用紅外距離傳感器等光學傳感器識別耳朵的產品其實不少,Bose 的消噪耳塞甚至用上了兩個光學傳感器,為的就是提高識別準確率。

▲ Bose 消噪耳塞

不過光學傳感器識別率雖然比較高,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,定制小型光學傳感器並不意外。

其次由於光學傳感器識別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,是有概率出現識別失靈,摘下耳機歌曲仍然還在播放的情況。

解決開孔其實並不算麻煩,市面上有不少真無線耳機用上了電容傳感器,其原理和我們生活中常見的觸控開關類似,通過檢測人體的電容值來判斷耳機是否戴上。

電容傳感器不用發射光波,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,電容識別準確率相比光學傳感器稍低一些,需要廠商進行大量調教。

電容傳感器對比光學傳感器的優勢,是成本更低一些,現在你我能在電商平台上看到100 元左右的真無線耳機,除了芯片價格降低,更便宜的電容傳感器也盡了一份力。

▲ 真無線耳機價格降到了100 元以下

紅外光學傳感器和電容傳感器可以說各有優勢,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傳感器。

根據蘋果的介紹,這顆皮膚傳感器是可以區別耳朵和其他平面,只有戴上AirPods 時才會播放音頻。

和之前的光學傳感器借助距離判斷的間接判斷方式相比,蘋果定制的皮膚傳感器檢測方式顯然更直接一些,既沒有傳感器開孔也不怕被遮擋。

▲ AirPods 3

入耳識別降低了交互複雜度,讓體驗更無感,這還只是傳感器改造耳機交互方式的一小部分,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傳感器,通過它感知壓力波形,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,再加上壓力傳感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,兩者都將壓力傳感器放在耳機柄處,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。

▲ 圖片來自:Pinterest

從紅外傳感器到皮膚傳感器,再到壓力傳感器,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,喬布斯在iPhone 4 發布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了手機上,隨著iPhone 4 轉動,積木也開始晃動,當喬布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,通過傳感器手機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。

多年的真無線耳機和iPhone 4 一樣,憑藉各種各樣的傳感器獲得各種有趣的功能。

AirPods Pro 之所能支持空間音頻,除了優秀的算法,耳機內部的六軸傳感器也很重要,它能識別出人體頭部的轉動,進而調整每隻耳朵收到的音頻信息,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,離不開各式各樣的傳感器。

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,作為可穿戴設備它離人體足夠近,佩戴時間也足夠久,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持健康監測功能了,像Amazfit PowerBuds 耳機就支持心率監測,其原理和智能手錶類似,都是基於PPG 心率傳感器實現。

▲Amazfit PowerBuds. 圖片來自:Amazfit

一般而言PPG 心率傳感器會發射綠色的光波,它能透過皮膚組織,隨著心跳血管會收縮或擴張,而這兩者都會影響光的透射,正是通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 心率傳感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 心率傳感器的檢測,此外光學傳感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。

但高功率傳感器費電不說,還有可能灼傷皮膚,對於耳機這樣的微型可穿戴設備顯然不適用,數據過濾和算法干預也就很有必要了。

傳感器的進化幾乎和智能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。


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