AirPods之後,「無形」耳機將成為未來新潮流?

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20201212

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原文出自【AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的】,經 ifanr愛范兒 授權轉載原文,未經同意者請勿任意轉載!

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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,波信號更容易調製方向,這些特點也讓超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。

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。



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