AirPods之後，「無形」耳機將成為未來新潮流？

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文／李超凡

在金庸小說《天龍八部》裡，段延慶運用內力將聲音傳到虛竹耳中，幫助他破解珍瓏棋局，而周圍的人卻沒有察覺，這門武功被稱為「傳音入密」 。

▲ 《天龍八部》

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著名科幻作家亞瑟·克拉克（Arthur Clarke）曾說，任何足夠先進的科技，都與魔法無異。如今「傳音入密」這一神功也已經可以通過科技實現。

最近以色列一家科技公司 Noveto 就發布了一款新產品，能隔空將音訊定向傳送給特定用戶，其他人則聽不見，就像戴上了一個無形的 AirPods。

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想像一下，當你在捷運上看劇時播音樂、在深夜裡看球可以把音量調到最大，不會打擾別人的同時，自己也能聽得清清楚楚，那麼耳機似乎也沒什麼用了。

沒錯，這項技術的終極目標，就是取代耳機。讓耳機從有線走向無線後，直接邁入「無形」的階段。

這到底是什麼黑科技，真的有那麼神嗎？

無耳機傳輸音樂，到底是什麼？

Noveto 發布的設備叫做 SoundBeamer 1.0 ，外形和一個普通的音響沒什麼不同，之所以可以無需耳機就能定向傳播音訊，是基於一項新的音訊技術「sound beaming」（聲音光束）。

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所謂「聲音光束」，可以看作將聲音的當做手電筒的光一樣定向發射出去。 SoundBeamer 1.0 通過內建的 3D 感應模組定位和追蹤用戶耳朵的位置，在耳朵周圍形成一個「聲音口袋」，並通過超音波來傳輸音訊信息。

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因此用戶就算不用佩戴耳機也能聽到 360 度的環繞聲，而旁邊的用戶則聽不到。而當用戶的頭部移動時，聲音也能自動「跟隨」，但這個跟隨的有效範圍是多大 Noveto 沒有透露。

這個技術很容易讓人想起iOS 14 上更新的空間音訊功能，蘋果的這個功能其實也是通過定向音訊濾波在AirPods Pro 上模擬環繞音效，並依靠陀螺儀來感應頭部的移動，實時追蹤和同步各個方向的聲場。

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不一樣的是，「空間音訊」需要依託於AirPods Pro 這樣的可穿戴設備，而SoundBeamer 則距離用戶更遠，雖然兩者都內置了數字信號處理和芯片組，但後者跟踪和調整聲音信號的難度都更高。

目前 Noveto 對於這款設備內部結構和核心科技沒有太詳細的介紹，不過卻在線演示了 SoundBeamer 的部分功能。

在其中一個演示場景中，一位工作人員用 SoundBeamer 傳輸音訊在玩一款槍戰遊戲，而另外一邊的同事則聽不到遊戲中的聲音。

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其實早在 2018 年，Noveto 就曾向媒體展示類似的原型產品，據當時體驗過這款產品的 CNBC 記者介紹，當普通音訊切換到 Noveto 的技術後，就像擁有了一個私人影院。

“ Noveto 的揚聲器通過攝像頭跟踪我的頭部運動，將聲音傳到我的耳中。我和身旁的 Wallace 交談時，我能聽到揚聲器發出的音訊，而 Wallace 卻聽不到。 ”

而 SoundBeamer 1.0 則是 Noveto 正式發布的第一款產品，Noveto 首席執行官 Christophe Ramstein 認為，SoundBeamer 在音訊產品體驗上的革新，可以和 iPod 相提並論。

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據悉這款產品將在明年的聖誕節前上市，屆時設備的體積將比現在更小。按照 Noveto 設想。未來除了推出這種定向傳輸音訊的自由品牌產品，還會將技術授權給第三方硬件，讓更多設備支持這項技術。

看起來似乎能對這款產品喊一聲「Amazing」，但鑑於這款產品還沒正式發售，只有演示的demo，不免讓人對其產生一些疑問，畢竟在音響和耳機市場，此前似乎還沒出現成熟應用這種技術的消費級產品。

不過也無法斷定這又是一款華而不實的PPT產品，因為這背後的技術其實已經發展了幾十年，不少產品也已經在一些行業中開始了商用。

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黑科技背後的技術，可能比你還老得多

Noveto 研發的「sound beaming」技術，是聲頻定向傳播技術的一種，又被稱為「定向聲技術」，簡單來說就是讓原本在空氣中向四周發散聲音朝著固定方向傳播。

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目前定向聲技術主要通過三種方式實現，即集音罩技術、揚聲器陣列技術和基於超音波聲頻定向傳播，而 Noveto 所用的則是第三種。

不過這裡有一個問題，人耳能聽到的聲音頻率是 20Hz – 20KHz，是聽不到超音波的，那怎麼要超音波傳輸音訊信號並讓目標用戶聽到呢？

這裡需要引用一個叫做「非線性聲學」的概念，可如果要講清楚這項技術可能要一篇論文了。你只需要知道，當超音波信號發射到空氣中，就會發生某種作用而產生新的頻率。

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因此只要讓這個新的頻率落在人耳可以聽到的範圍就可以了，而比起我們平時能聽到的聲音頻率，超音波信號更容易調製方向，這些特點也讓超音波成為了定向聲技術的一個理想載體。

而且為了進一步提升聲音定向傳播的效果，在不需要聲音的方向會用無數超音波單體抵消掉聲音，而在特定的方向上讓波形疊加以增強聲音信號，有點像主動降噪耳機的工作原理。

▲ 基於定向聲技術，一個客廳內播放不同音訊卻可以互不干擾

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而超音波空氣中非線性傳播的自解調效應，則早在上世紀 60 年代就被研究者發現，到了 80 年代已經有人開始研發基於這種定向聲技術的揚聲器設備。

至於另外兩種定向聲技術方案，集音罩技術需要在一個半球形的外罩才能體驗，而揚聲器陣列技術需要用到大量的高頻喇叭，無論是傳輸效果還是可靠性都不如基於超音波的定向聲技術。

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這項技術也填補了聲學領域的一大空白，被不少業內人士視為重要的技術變革。從這個角度看，前文 Noveto 敢將自家產品的創新與 iPod 相提並論，至少是有一些理論支撐的。

美軍驅逐艦，廣場舞大媽，都用上了這項技術

不過這項技術正在走進大眾視野則要到 21 世紀，而在推動這項技術成熟商用的人中，Joseph Pompei 是不得不提的一個。

早在 1998 年，麻省理工學院的 MIT Media Lab 就啟動了對於定向聲技術的研究，並給這項技術取了一個形象的名字 ——Audio Spotlight（聲音聚光燈），並在 2010 宣布研發成功。

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於是在 2012 年 MIT Media Lab 開始和一家叫 holosonics 的公司合作，將這項技術推向商業化。而 Joseph Pompei 正是這家公司的創始人，同時他也是「聲音聚光燈」的主要開發者之一。

值得一提的是， Joseph Pompei 可謂是聲學領域難得一見的天才。年僅 16 歲就成為美國最大的音效製造商 Bose 史上最年輕的聲學工程師。

2018 年「聲音聚光燈」技術的用戶就超過了 100 萬，當中博物館等展館佔了很大一部分。這些場館可以向不同的展區傳輸不一樣的介紹音訊，而不相互干擾。

而超市也是「聲音聚光燈」的目標用戶，主要用於在不同區域播放各種折扣優惠信息。當你走在商場，耳邊突然傳來一個渾厚的男聲：「買它！」不知道你能不能接受呢？

另外這項技術還有望用來解決廣場舞擾民的問題，前幾年浙江就有一個小區居民無法忍受廣場舞大媽高音喇叭的聲音，集資26 萬（約新台幣111萬元）買了一個「遠程定向強聲擴音系統」對著廣場舞大媽播放。

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這樣「以噪制噪」的方式不可取，但如果將廣場舞大媽可以使用基於定向聲技術的揚聲器播放音樂，讓音樂集中在某個固定區域，就能大大降低對周邊居民的騷擾。

目前中國也已經有些創業公司在研發類似的產品，比如今年完成數千萬元A+輪融資的「清聽聲學」，在2017 年就推出基於定向聲技術的智慧廣場舞系統，並在蘇州開展試點應用。

▲ 智慧廣場舞系統的定向揚聲器

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另外定向聲技術還能變成一種武器應用在軍事領域，也就是定向聲波武器。美國的國民警衛隊曾用 LRAD 定向聲波驅散器來驅趕聚集人群，海軍也常用這種設備來對目標船隻進行驅逐和警告。

而在科幻電影《無敵浩克》中，美軍用了強度更高的定向聲波武器來對付綠巨人，一度震得綠巨人無法招架。

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可以看到，目前定向聲技術的商用領域集中在行業端的大型揚聲器設備，面向普通消費者的產品非常少，其中價格和便攜性都是不小的障礙，此外C 端和B 端的用戶需求也有很大不同

取代耳機？不是沒可能，但不容易

在定向聲技術的領域，設備的微型化已經是國內外研究的一個主要方向。而設備的小型化則是邁向消費級產品不可或缺的一步，畢竟如果要抱著個大音響才能實現定向音訊，那為什麼不戴一個耳機呢？

前面 Noveto 展示的設備的便攜性雖然也不如手機，但已經比之前的產品體積小了許多。

此外Samsung 也曾在CES 2018 發布過一款號稱「全球最小定向音響」的概念產品SRay，售價約為209 美元，雖然沒有正式推出市場，但這大概就是定向聲技術消費級產品比較的理想形態。

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基本研發類似產品的廠商，都或多或少提過一個宏大的目標：最終能取代掉「耳機」。但顯然沒那麼容易，目前這個目標還遙不可及。

除了體積和價格，定向揚聲器的音質比起傳統音響設備差了不只一點，其中低音是最大的短板，這也是目前聲音定向傳播必須付出的代價。

這在博物館、超市、軍用等領域問題不大，但在影視、音樂、遊戲等娛樂場景，用戶對音質的要求則高得多，2016 年也推出過家用的定向聲產品，但消費者並不買單。

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如果定向聲技術真的想誕生出足以取代耳機的產品，除了要能成熟應用在便攜的小型設備上，也要保證音質的體驗，同時價格不能過高，這裡面還有太多的技術難題需要解決。

不過這並不妨礙我們暢想這種技術在未來的應用，除了可能替代耳機，還可能誕生一種新的交互界面。

蘋果曾申請過一項叫做「便攜式媒體設備設計的定向音訊技術」的專利，設備在用戶周圍發出的定向音訊形成一個「聲音界面」，從而進行非視覺的交互，就像是基於聲音的多點觸控。

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我們在此前一篇文章提到，AirPods 革新了耳機交互，讓人與設備的交互更接近馬克·維瑟（Mark Weiser）構想中的「普及計算」。普及計算旨在打造一個「無處不在、無時不在且不可見」的計算環境，用戶在不覺察的自然情況中與設備進行交互。

如果說佩戴 AirPods 已經在很多場景讓人「無感」，那麼「無形」的定向聲技術是否則更加契合普及計算的願景呢？

這一天是否真的會到來，不妨拭目以待。