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2019 真無線耳機發展劃重點:感測技術和 AI 演算法讓 TWS 互動更智慧

2021-10-25由 科技圈八仔 發表于 體育

當我們在討論一個產品是否好用時,操作層面上的評估,往往要比效能引數之間的攀比,顯得更為直接。

從使用者的角度,無論是傳統的物理按鍵,還是觸控面板,或是時下流行的語音互動、手勢互動,各種人機互動的操作方式,代表了使用者與產品之間傳遞資訊和交流的方式。這與人有關,更與人和物所處的場景有關。

從產品的角度,裝置的感知能力的體現,不僅與其內建的各種聲音、動作、甚至影象的感測器有關,更與這些感測器的處理能力、融合能力、以及針對特定裝置、特定場景、甚至特定使用者的協同能力有關。

本文中,我們就來聊聊,各家廠商如何利用各種感測器和 AI 技術打造加人性化的互動方式,讓我們真無線耳機們變得更「好用」。

連線:晶片+系統的高度定製讓「開盒即連、連線動畫」成為可能

即便「開盒即連」存在一定的專利危險,但這是大勢所趨,手機廠商必做。

連線是所有使用者在使用真無線耳機的第一步,而第一步的操作流程的最佳化,給我們帶來非常直觀的爽感——在傳統的藍芽耳機上,我們在使用前基本都要經歷「耳機開機——下載 APP-開啟手機藍芽——搜尋藍芽裝置——連線」的過程。而在以 AirPods 為代表的真無線耳機上,我們開啟耳機的充電盒就可以完成配對、檢視電量資訊等。

也正因此,即便面臨著蘋果的專利風險,「開盒即連+連線動畫」依然成為了手機廠商出品的真無線耳機的標準配置。

2019 真無線耳機發展劃重點:感測技術和 AI 演算法讓 TWS 互動更智慧

而這種高度便捷性的即連即顯體驗的背後,得益於藍芽私密協議、以及耳機與手機系統的深層捆綁基於藍芽私密協議,以及各家手機系統的深度捆綁,手機在檢測到耳機藍芽訊號後便可以自動手機上彈窗顯示配對資訊、耳機音量的等。

但同樣因為這種深層定製,真無線耳機對主控手機品牌和系統的依賴性會遠遠高於有線耳機,如我們不習慣在安卓手機上使用 AirPods 一樣,大多數手機廠商出品的 TWS 產品在遇到非自家品牌的手機時候效能都會大打折扣。

佩戴:紅外/電容感測器讓耳機知道什麼時候該工作

想讓耳機續航更長久,首先要知道使用者到底有沒有在用耳機

入耳檢測同樣是真無線耳機上非常常見的一種互動方式——摘下耳機自動停止播放、戴上耳機恢復播放。當前的真無線耳機入耳檢測基本都是透過光電探測的方式,利用光學感應原理來感知使用者的佩戴狀態,光訊號被阻擋代表耳機處於佩戴狀態,系統便會自動進入播放模式,反之亦然。

2019 真無線耳機發展劃重點:感測技術和 AI 演算法讓 TWS 互動更智慧

除了光學感測器外,今年 8 月釋出的 vivo TWS Earphone 採用了兩顆電容式感測器,該感測器可以根據可根據電容變化進行入耳檢測,避免了傳統紅外感測在受遮擋的情況出現誤識別的情況,提升入耳檢測的準確性,同時也降低了功耗。

動手:各種感測器打造的花式觸控互動

在瘦長的耳機腿上,耳機廠商創造出了「按一按、點一點、撓一撓、敲一敲、捏一捏、捂一捂」等花式操作

在控制層,為了減少對手機的依賴,從有線年代開始,耳機廠商便會透過物理按鍵等線控等方式,讓耳機上完成操作通話、音樂控制等操作。

這種操作一直延續到了真無線的早期階段——在類似 Bose、鐵三角、三星早期釋出的真無線耳機上,耳機外側基本都有一個以上的物理按鍵,以此來完成開關機、音樂控制等操作。

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但由於物理按鍵體積大、密閉性和美觀性也較差,現在的觸控互動正從最開始的「按一按」變成了「敲一敲、捏一捏、點一點、撓一撓、捂一捂」等更加花俏的操作。

敲一敲:加速度感測器

沒有物理按鍵和觸控板的 AirPods,機身上的物理互動只好透過「敲一敲」來實現——依靠耳機內部的加速度感測器,AirPods 可以透過感知使用者敲擊耳機的次數來實現喚醒 Sir、切歌、接/掛電話等操作。

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然而,這操作也並非百發百中,敲擊姿勢不對、動作不連貫性,AirPods 都用可能感受不到使用者的命令。

捏一捏:壓力感測器

大概是覺得敲擊不夠用了,在上月底釋出的 AirPods Pro 身上,蘋果加入了將原來的「敲一敲」變成了精確度更高的「捏一捏」。

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AirPods Pro 的兩側耳機腿上各增加了一個力度感應器,基於此,使用者可以透過「捏一下、捏兩下、捏三下、長按」等操作來實現通話、音樂控制、降噪模式切換等操作。

點一點:觸控板

除了各種感測器,點觸互動的另一種實現方式是觸控板和觸控條。

比如,採用蠶豆式設計的索尼 WF-1000XM3 兩耳的外側均搭載了一塊觸控板,使用者可以透過點觸來實現日常控制:左耳點按實現「降噪、環境音、關閉環境音控制」的切換,右耳點按暫停/播放音樂,長按撥出手機的語音助手 Siri 等。

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撓一撓:觸控條、電容感應

除了音樂控制、通話控制,使用者對耳機互動最大的需求便是音量控制的。為此,出門問問 TicPods Free Pro、vivo TWS Earphone 等 TWS 均在耳機腿上增加了一個「滑動」控制,讓使用者可以透過滑動來調整音量等操作。

出門問問 TicPods Free Pro 採用的是觸控板的方式,雙耳側面均搭載了一條觸控板,以此來檢測使用者的滑動動作實現音量控制。需要注意的是,這種方式對觸控條感應靈敏度、精確度有著極高的要求。

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而 vivo TWS Earphone 則透過電容感應的方式來檢測使用者觸控及滑動操作,進而完成音樂控制、音量控制等操作。

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捂一捂:電容感應器

除了上面提到的按、摸、敲、捏等直接接觸的操作外,索尼 WF-1000XM3 還進一步支援了「捂一捂」的操作——透過電容感應,當我們把左手捂在左耳面板上時,音樂音量會自動將降低,並把環境音級數開到最大,鬆開手之後恢復到自然狀態。

點頭:六軸感測器讓耳機識別你的頭部動作

不想接電話你就搖搖頭,耳機會知道的

相較於上述幾個需要動手的觸控互動方式,本月初,出門問問的 TicPods 2 Pro 搭載了一項頭部識別技術,把耳機上 Hand-Free 的想法執行得更加徹底。

TicPods 2 Pro 透過耳機內部的六軸感測器(3D 加速度計和 3D 陀螺儀)+出門問問自研的 TicMotion 頭部姿態識別演算法,可以識別使用者的頭部動作,當收到新來電時,使用者可以透過點頭或者搖頭來實現接聽、結束通話電話。

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TicPods 2 Pro 的這一頭部控制在初步的使用時,由於不熟悉在點頭或搖頭時依然會感覺有點彆扭,但在騎行或者做飯等雙手不便的場景下,這種互動模式的效率要遠遠高於觸控。

動口:智慧麥克風與 AI 演算法讓語音互動更簡單

語音互動效率不斷提升,讓你能少說一句就少說一句

直接語音喚醒:低功耗晶片與演算法、骨聲紋識別

在過往耳機上的語音互動並沒有辦法實現真正的 Hand-Free——雖然很多 TWS 都宣稱支援語音助手,但在使用時往往需要我們透過物理觸控來啟用語音助手,這也使得耳機端的語音互動顯得格外雞肋。

而隨著低功耗晶片、低功耗演算法的日漸成熟,今年釋出的 AirPods 2、小米 Air 2、vivo TWS 1 等耳機都陸續加入了語音直接喚醒功能。

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這種操作進一步解放了我們的雙手,也帶來了誤喚醒的問題。因此,語音喚醒也需要更加準備的喚醒詞二次驗證。

在一般的操作中,喚醒詞的二次驗證會被防止在手機端——當耳機聽到喚醒詞後會將音訊訊號回傳到手機進行二次喚醒聲紋驗證,驗證成功之後再出發手機上的語音助手,根據命令執行相應操作或呼叫相應的服務。

但這種手機端的二次驗證鏈路長、反應慢,因此,像 AirPods、vivo TWS 等耳機,在耳機上加入語音加速感應器(微型骨振動感測器)——基於語音加速感應器,耳機便可以透過骨震動的訊號來確認「主人」的身份,確保耳機只聽佩戴者的命令,避免了在地鐵上一個人喊「Hey Siri」全車廂的 iPhone X 都被喚醒的尷尬情況。

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離線熱詞:體積更小的邊緣 AI 演算法

在直接語音喚醒的基礎上,小米 Air 2、出門問問 TicPods 2 Pro 等產品還加入了語音熱詞功能,將過往 TWS 語音互動中的觸控喚醒、語音喚醒步驟直接去掉,透過「上一首/下一首、播放/結束通話」等常見的語音指令來實現切歌等操作。

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快捷操作:更精確的 AI 識別演算法

除了熱詞喚醒,隨著語音助手的進化,語音助手的互動流暢度也得到了進一步提升——舉個例子,在打電話時,以前我們讓語音助手幫忙打電話通常的流程是先喚醒語音助手,然後等語音助手迴應之後再說出要打電話的指令,這個過程中需要停下來等語音助手反應。

而在現在的耳機上,比如(IQOO Pro+vivo TWS 1),當我們要打電話時,可以直接說「Hey Siri,給深圳灣的炫姐姐打個電話」即可,整個語音指令中間基本不需要停頓,更接近我們口語表達方式。

在這種一步直達的語音操作的基礎上,使用者還可以在手機上設定各種語音快捷指令,讓語音助手執行多重任務。而這種語音指令的快捷程度和靠譜程度則依賴於各家語音助手與手機系統、雲端服務的融合程度。

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真·智慧:環境自適應

隨著越來越多的 TWS 加入降噪功能,耳機的常用互動操作中也需要增加一項降噪控制。如我們在剛剛釋出的 AirPods Pro 上看到的,為了一個主動降噪功能,蘋果將原來 AirPods 身上的「敲一敲」換成了精確度更高「捏一捏」。

除了蘋果這種手動操作,類似索尼、小鳥音響等公司,也提供了更加自動的智慧模式。

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其中,索尼 WF-1000XM3 搭載了「自適應聲音控制」功能,利用耳機內部的 SENSE ENGINE 自動檢測周邊環境和使用者狀態,並自行切換切換到預設的環境聲和降噪方案,實現個性化的智慧降噪。

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小鳥音響自研推出了 CityMix Smart 智慧降噪演算法,耳機可以透過智慧檢測外接噪音及運動狀態,自動調節降噪等級,或者自動開啟器環境音增強等操作。

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