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【聲音黑科技來襲】AirPods 有一天也會被淘汰,未來的耳機可能是「無形」的?

首圖來源:shutterstock

(本文經合作夥伴 品玩 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈AirPods 之後,未來的耳機可能是”無形”的〉。首圖來源:shutterstock。)

【我們為什麼挑選這篇文章】從插電的大型音響到藍芽連結的迷你音響,從耳罩式耳機到有線耳機、無限耳機,還有近期火熱的智慧音箱,科技像魔法一般的快速演化,以後要自己收聽內容,甚至不需要在身上配戴任何硬體了?(責任編輯:徐宇儂)

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」 。

著名科幻作家阿瑟·克拉克曾說,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。

這是一款不存在的「耳機」,卻只有你聽得見

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

想像一下,當你在地鐵上看劇時外放音樂、在深夜看球裡可以將音量調到最大,卻不會打擾別人,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?

SoundBeamer 1.0。(圖片來源:Noveto 官網

聲音光束傳輸音樂,360 度環繞聲體驗

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頻,是基於一項新的音頻技術「sound beaming」(聲音光束)

所謂「聲音光束」,可以看作將聲音當做手電筒的光一樣定向發射出去。SoundBeamer 1.0 通過內置的 3D 感應模塊定位和跟踪用戶耳朵的位置,在耳朵周圍形成一個「聲音口袋」,並通過超聲波來傳輸音頻信息。

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 上更新的空間音頻功能,蘋果的這個功能其實也是通過定向音頻濾波在 AirPods Pro 上模擬環繞音效,並依靠陀螺儀來感應頭部的移動,實時跟踪和同步各個方向的聲場。不一樣的是,「空間音頻」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顯然更高。

目前 Noveto 對於這款設備內部結構和核心技術沒有太詳細的介紹,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 傳輸音頻在玩一款槍戰遊戲,而另外一邊的同事則聽不到遊戲中的聲音。

sound beaming 聲音光束 (圖片來源:Noveto 官網

號稱可堪比 iPod 的產品革新體驗

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,當普通音頻切換到 Noveto 的定向傳播模式後,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頻,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 在音頻產品體驗上的革新,可以和 iPod 相提並論

授權給第三方硬體商,讓黑技術應用更為普及

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頻的自由品牌產品,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 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。

黑科技的原理,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的聲音朝著固定方向傳播。目前定向聲技術主要通過三種方式實現,即聚音罩技術、揚聲器陣列技術和基於超聲波聲頻定向傳播,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 20 Hz – 20 KHz,是聽不到超聲波的,那怎麼用超聲波傳輸音頻信號並讓目標用戶聽到呢?

這裡需要引用一個叫做「非線性傳播」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,當超聲波信號發射到空氣中,會發生某種作用而產生新的頻率。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,超聲波信號更容易調製方向,這些特點也讓超聲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聲波單體抵消掉聲音,而在特定的方向上讓波形疊加以增強聲音信號,有點類似主動降噪耳機的工作原理。而超聲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。

圖片來源:Noveto 官網

至於另外兩種定向聲技術方案,聚音罩技術需要在一個半球形的罩子才能體驗,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聲波的定向聲技術。

美軍驅逐艦、廣場舞大媽都曾用了這項技術

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 敢將自己的產品的創新與 iPod 相提並論,至少是有一些理論支撐的。

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 是不得不提的一個人。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。

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頻,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:「OMG,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 萬買了一個「遠程定向強聲擴音系統」對著廣場舞大媽播放。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 年就推出了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。

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

而在李安導演的科幻電影《綠巨人》中,就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。

取代耳機?不是沒可能,但不容易

可以看到,目前定向聲技術的商用領域集中在 B 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

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頻,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。

此外三星也曾在 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理想的形態。

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是一點半點,其中低音是最大的短板,這也是目前聲音定向傳播技術必須付出的代價。

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

圖片來源:Piqsels

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「普適計算」。普適計算旨在打造一個「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適計算的願景呢?這一天是否真的會到來,不妨拭目以待。

(本文經合作夥伴 品玩 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈AirPods 之後,未來的耳機可能是”無形”的〉。首圖來源:shutterstock。)

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