下一代AirPods,或許可以從助聽器裡找到靈感
2019年04月25日11:22

  隨著 AirPods 的流行,耳戴式設備正在取代智能手錶成為最受歡迎的可穿戴設備。

  根據 IDC 的數據,2018 年第四季度耳戴式設備銷量大幅增長 66.4%,在可穿戴設備市場中份額僅次於智能手錶,IDC 和 Gartner 等調研機構都認為這個趨勢將在未來幾年持續下去。

  Apple的可穿戴設備的業務規模已經相當於財富 300 強企業,受到眾多明星青睞的 AirPods 更是被貼上潮人的標籤,成為一種新的文化符號,就像愛範兒之前所說的:

AirPods 更像是音樂界的 Air Jordan。

  上個月Apple用戶終於等來了新 AirPods,雖然性能有所提升還加入了‘嘿 Siri’功能,但依然有些呼聲較高的功能沒有出現,比如降噪和心率監測等運動健康方面的功能,這可能是為了兼顧體積和續航。

  其實這些功能都已經出現在另一種耳戴式設備——助聽器,現在一些助聽器和可穿戴設備越來相似,除了可以充當無線無機,還內置 AI 語音助手、具備降噪、監測心率、跌倒和步數等功能。

  雖然助聽器屬於醫療器械,跟消費類電子產品面臨不一樣的監管,而且價格要貴得多,但助聽器和無線耳機的本質沒有太大差別,它們都是我們耳朵的一個功能延伸,為人類提高和補充某種能力。

  助聽器暫時不會和無線耳機等設備直接競爭,但一些功能的解決方案或許可以被現在的可穿戴設備參考。

  助聽器的這些技術,未來或能用在 AirPods 等可穿戴設備

  實際上,全球五大助聽器廠商之一的 Starkey 正打算把助聽器賣給沒有聽力障礙的普通人。

  Starkey 去年推出了一款基於 AI 的智能助聽器 Livio AI,將助聽器、語音助手、無線音頻傳輸、運動健康數據監測等市場上常見的可穿戴設備功能,都集成到這個設備里。

  Livio AI 內置了亞馬遜的語音助手 Alexa ,可以像 AirPods 一樣可以通過語音控製音樂播放,與智能手機、筆記本、電視等設備進行無線連接。

  與無線耳機不一樣的是, Livio AI 還支援 27 種語言的實時翻譯,這意味著用戶可以像《流浪地球》的國際空間站一樣,戴上後可以和不同國家的人進行無障礙的實時交流。

  其實現在已經不少有像翻譯蛋的實時翻譯產品,不過體積要大得多, Livio AI 之所以能在這麼小的體積塞進同樣的功能,其實是用了 Google 的翻譯雲服務,一來是因為 Starkey 做翻譯的技術積累有限,更重要的是為了保證續航能力。

▲網易有道翻譯蛋
▲網易有道翻譯蛋

  據 Starkey 首席技術官 Achin Bhowmik 介紹,使用 Google 的翻譯雲服務只需要半瓦功率就能運行,整個翻譯的延遲大約在半秒以內,不過缺點則是只有聯網才能使用了。

  降噪

  除了翻譯外, Livio AI 的大部分算法都是在本地運行,而這些算力主要用在了降噪等聲音處理功能上。

  通過機器學習算法, Livio AI 可以對佩戴者所處的環境進行分析和調整,決定放大和消除哪些聲音,比如在咖啡店降低咖啡機運行的聲音,在嘈雜的餐廳和宴會讓用戶聽清楚對面的人在講什麼,如果監測到佩戴者時速超過一定數字時,則自動切換到汽車模式。

  Livio AI 的降噪主要通過 4 個定向麥克風實現,這和 Bose 和Sony等降噪耳機的原理不一樣,主要是通過定向處理噪音降低某些方向的聲音靈敏度,增強需要聽到的聲音信號,不過這種降噪方案仍有一定局限性,比如需要降低和增強的聲音方向重合時不能很好處理。

  基於算法識別佩戴者環境而調整的降噪方案,一定程度上彌補了方向性麥克風技術的缺陷,雖然這項功能主要針對聽障人士而設計,但對於無線耳機同樣有參考意義。

  一位大學教師就將 Livio AI 用在了課堂上聽清學生的發言,以及在嘈雜的餐館與人交談,整個過程由算法自動調整,不需要用戶手動切換。

  其實 AirPods 在通話時的語音降噪與這類助聽器的降噪方案是類似的,即通過一對採用波束成形技術的麥克風過濾掉環境噪音,識別出佩戴者的聲音並放大,因此在 iOS 12 新增 Live Listen 功能後,AirPods 也能被當做助聽器來使用。

  但不可否認,AirPods 和 Livio AI 這類降噪方案的效果,肯定不如Sony降噪豆等採用主動降噪的設備。

  所謂主動降噪,就是識別出需要消除的聲音信號,然後運算生成一組與噪音信號振幅相同、相位相反的聲波,將噪聲完全抵消掉,以達到降噪目的

▲ Jabra Elite Sport
▲ Jabra Elite Sport

  這類降噪耳機對麥克風收錄噪音、芯片電路運算等功能要求較高,也意味著更加耗電和更複雜的結構,AirPods 或許要進一步犧牲體積和續航才能實現。

  不過一些助聽器已經在低功耗的前提下引入了主動降噪功能,比如愛益爾的智能助聽器 E20/E30,通過航天 I.A.N.C 主動降噪技術及 D.S.R 數字信號修復技術實現降噪,同時每次充電續航還能達到 40 小時,體積也控製在了跟降噪豆一般的大小。

  美中不足的是,這依然不能擺脫入耳式的結構。一些研究人員開始通過機器學習來提升助聽器的降噪能力。俄亥俄州立大學的一位計算機科學及工程領域的教授 DeLiang Wang ,就曾在這方面取得一定的成果。

  在通過新的機器學習模型來過濾雜音信號後,DeLiang Wang 發現應用這種技術的助聽器,不僅有助於提高聽覺受損者的聽力水平,對於正常人的聽力水平也有提升作用。

▲ 通過機器學習過濾雜音的流程圖
▲ 通過機器學習過濾雜音的流程圖

  比如在嗡嗡雜音環境下,未經處理情況下正常人只能聽懂 37%,而在降噪後則可以聽懂 80%。這也進一步證明助聽器的降噪技術同樣能造福正常人,甚至可以普及到更加大眾的消費級產品中。

  健康監測

  在新 AirPods 發佈前,不少機構分析師認為運動健康監測功能會是一個重要的更新點,雖然最終沒有出現,但從 Apple Watch 的轉型來看,運動健康可能還會是Apple可穿戴設備的一大方向。

  儘管目前像 BOSE 和 Jabra 的一些無線耳機都已經具備心率監測等功能,但在運動健康方面,助聽器可能才是走得更遠的耳戴式設備。

▲ 帶心率監測功能的 BOSE SoundSport Pulse
▲ 帶心率監測功能的 BOSE SoundSport Pulse

  在今年初的 CES 上,智能助聽器 Livio AI 更新了心率監測、跌倒監測和內置整合了 Google Assistant 的虛擬助手 Thrive 等功能,用以來跟蹤用戶的多項健康指標。

  跟 Apple Watch Series 4 的‘跌倒監測’類似, Livio AI 也是通過搭載加速感應器和陀螺儀來實現這個功能,當檢測用戶到跌倒 60 秒沒有反應,就會通過虛擬助手 Thrive 向三個緊急聯繫人發送位置信息,以及規劃最快到達該位置的路線。

  而 Livio AI 的心率監測則是通過內置的紅外傳感器實現,Starkey 總裁 Brandon Sawalich 表示未來幾年內會給 Livio AI 增加血糖和血壓等監測功能,他認為‘再過幾年助聽器就會成為像鐵甲奇俠的 Jarvis 一樣的私人助理’。

  目前健康監測的可穿戴設備主要都是腕帶產品,實際上有很多研究表明,通過耳朵採集的健康數據準確性要更高。

  這是因為耳朵中的動脈更接近皮膚表面,且比較不容易受到運動出汗等狀態的干擾,根據國外一家主流傳感器供應商 Valencell 的數據,同一個傳感器放在耳朵的信號清晰度要比放在手腕上高出近百倍。

  其實在無線耳機中加入這些傳感器並不難,Apple也有不少類似的專利,問題可能還是在於能不能再現有體積和設計下塞進這麼多傳感器,以及如何兼顧續航,畢竟從 iFixit 對 AirPods 的拆解來看,似乎也不剩什麼空間容納更多傳感器了。

▲Apple Watch Series 4 拆解. 圖片來自:iFixit
▲Apple Watch Series 4 拆解. 圖片來自:iFixit

  在兼顧功能、體積和續航這個問題上,像 Livio AI 這樣的助聽器已經做得不錯,通過將部分功能放在雲端運行降低功耗,在保證 45 小時續航的前提下,實現了比很多無線耳機更加豐富的功能。

  雖然像 AirPods 這樣的無線耳機不一定非得堆砌這麼多功能,但這些解決方案或許可以給無線耳機這類可穿戴設備帶來更多的可能性。

  助聽器會是可穿戴設備的未來嗎?

  就算目前助聽器的部分體驗可以比肩無線耳機,但只要助聽器還屬於醫療器械,很多功能也許永遠不會出現在消費類電子產品上。

  但隨著美國前兩年通過《場外助聽器法案》,部分助聽器已經可以不被當作醫療器械來監管,價格也有望大幅降低,因此 Starkey 等助聽器廠商才會進軍消費電子產品市場,嚐試將助聽器賣給更多人。

  如果智能助聽器在音質、降噪和運動健康方面的體驗真的能做到不比無線耳機差,那麼消費者完全可以將其當作一個日常的可穿戴設備來使用,甚至未來這種設備都不再叫做‘助聽器’了。

  從英特爾跳槽到 Starkey 的首席技術官 Achin Bhowmik 甚至認為未來助聽器能像 iPhone 一樣影響可穿戴產品。

當斯蒂夫·喬布斯推出 iPhone 的時候,他攪亂了當時的手機市場。他將移動電話、互聯網通訊器和 iPod 等產品捏合到一款產品中,將其打造成一種多用途的設備。

  雖然助聽器已經展現出在可穿戴產品上的潛力,但其實也會面臨不少問題。比如在雲端採集和分析用戶的聲音數據可能會觸及隱私問題,‘偷聽’你說的話來推薦商品廣告變得更加容易。

▲圖片來自:《竊聽風暴》
▲圖片來自:《竊聽風暴》

  而根據算法來調整不同環境的降噪方案也可能給用戶帶來困惑,比如在設備故障的時候難以分清是噪音過大還是算法處理的效果。

  至於健康監測方面,雖然耳戴式設備的準確度更高。但在睡覺的時候戴著耳機顯然不太方便,還容易在翻身過程中弄掉。

  當然雙刃劍基本是科技產品的常見屬性,就像 AirPods 流行之後帶來了社交禮儀的新問題,在某些餐廳和理髮店等一些公關場合戴上 AirPods 被認為是‘沒禮貌的’,因為看來像是擺出了一幅‘生人勿近’的姿態。

  無論如何,助聽器能給可穿戴設備帶來一些新的思路,進而改善我們的日常體驗,總歸是一件好事。

  本文來自愛範兒

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