AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的

AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的

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」。

  圖片來源:《天龍八部》

著名科幻作家亞瑟‧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透過科技實現。

最近以色列一家科技公司 Noveto 就發佈了一款新產品,能隔空將音訊定向傳輸給特定使用者,其他人則聽不見,就像戴上了一個無形的 AirPods。

AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的

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?

無耳機傳輸音樂,到底是什麼?

Noveto 發佈的裝置叫做 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 透過內建的 3D 感應模組定位和追蹤使用者耳朵的位置,在耳朵周圍形成一個「聲音口袋」,並透過超音波來傳輸音訊訊息。

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因此使用者就算不用配戴耳機也能聽到 360 度的環繞聲,而旁邊的使用者則聽不到。而當使用者的頭部移動時,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。

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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透過定向音訊濾波在 AirPods Pro 上模擬環繞音效,並依靠陀螺儀來感應頭部的移動,即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 這樣的可穿戴裝置,而 SoundBeamer 則距離使用者更遠,雖然兩者都內建了數位訊號處理和晶片組,但後者追蹤和調整聲音訊號的難度顯然更高。

目前 Noveto 對於這款裝置內部結構和核心技術沒有太詳細的介紹,不過卻線上示範了 SoundBeamer 的部分功能。

在其中一個示範情境中,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 的揚聲器透過鏡頭追蹤我的頭部運動,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 正式發佈的第一款產品,Noveto 首席執行長 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,屆時裝置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體,讓更多裝置支援這項技術。

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,只有示範的 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

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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透過三種方式實現,即聚音罩技術、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,人耳能聽到的聲音訊率是 20Hz – 20KHz,是聽不到超音波的,那怎麼要超音波傳輸音訊訊號並讓目標使用者聽到呢?

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,當超音波訊號發射到空氣中,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訊率,超音波訊號更容易調製方向,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訊號,有點類似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.

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裝置。

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 宣佈研發成功。

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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。

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2018 年「聲音聚光燈」技術的使用者就超過了 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,而不互相干擾。

而超市也是「聲音聚光燈」的目標使用者,主要用於在不同區域播放各種折扣優惠訊息。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「遠端定向強聲擴音系統」對著廣場舞大媽播放

AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的

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。

另外定向聲技術還能變成一種武器應用在軍事領域,也就是定向音波武器。美國的國民警衛隊曾用 LRAD 定向音波驅散器來驅趕聚集人群,海軍也常用這種裝置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音波武器來對付綠巨人,一度震得綠巨人無法招架。

AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的

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裝置,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 端的使用者需求也有很大不同

取代耳機?不是沒可能,但不容易

在定向聲技術的領域,裝置的微型化已經是國內外研究的一個主要方向。而裝置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 展示的裝置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 發佈過一款號稱「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。

AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的

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裝置差了不是一點半點,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、遊戲等娛樂情境,使用者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。

AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的

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裝置上,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互動介面

蘋果曾申請過一項叫做「便攜式媒體裝置設計的定向音訊技術」的專利,裝置在使用者周圍發出的定向音訊形成一個「聲音介面」,進而進行非視覺的互動,就像是基於聲音的多點觸控。

AirPods 之後,未來的耳機可能是「無形」的

 

如果說配戴 AirPods 已經在很多情境讓人「無感」,那麼「無形」的定向聲技術是否則更加契合願景呢?

這一天是否真的會到來,不妨拭目以待。

 

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