AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

让耳机从有线走向无线后,直接迈入“无形”的阶段。Noveto 发布的设备叫做 SoundBeamer 1.0 ,外形和一个普通的音响没什么不同,之所以可以无需耳机就能定向传播音频,是基于一项新的音频技术“sound beaming”。而 Joseph Pompei 正是这家公司的创始人,同时他也是“声音聚光灯”的主要开发者之一。值得一提的是, Joseph Pompei 可谓是声学领域难得一见的天才。

本文来自微信公众号:爱范儿(ID:ifanr),作者:李超凡,题图来自:Apple

在金庸小说《天龙八部》里,段延庆运用内力将声音传到虚竹耳中,帮助他破解珍珑棋局,而周围的人却没有察觉,这门武功被称为“传音入密”。

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

图片来自:《天龙八部》

著名科幻作家阿瑟·克拉克曾说,任何足够先进的科技,都与魔法无异。如今“传音入密”这一神功也已经可以通过科技实现。

最近以色列一家科技公司 Noveto 就发布了一款产品,能隔空将音频定向传输给特定用户,其他人则听不见,就像戴上了一个无形的 AirPods。

想象一下,当你在地铁上看剧时外放音乐、在深夜看球里可以将音量调到最大,却不会打扰别人,自己也能听得清清楚楚,那么耳机似乎也没什么用了。

没错,这项技术的终极目标,就是取代耳机。让耳机从有线走向无线后,直接迈入“无形”的阶段。

这到底是什么黑科技,真的有那么神吗?

无耳机定向传输音乐,到底是什么?

Noveto 发布的设备叫做 SoundBeamer 1.0 ,外形和一个普通的音响没什么不同,之所以可以无需耳机就能定向传播音频,是基于一项新的音频技术“sound beaming”(声音光束)

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

SoundBeamer 1.0 

所谓“声音光束”,可以看作将声音当做手电筒的光一样定向发射出去。SoundBeamer 1.0 通过内置的 3D 感应模块定位和跟踪用户耳朵的位置,在耳朵周围形成一个“声音口袋”,并通过超声波来传输音频信息。

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

因此用户就算不用佩戴耳机也能听到 360 度的环绕声,而旁边的用户则听不到。而当用户的头部移动时,声音也能自动“跟随”,但这个跟随的有效范围是多大 Noveto 没有透露。

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

这个技术很容易让人想起 iOS 14 上更新的空间音频功能,苹果的这个功能其实也是通过定向音频滤波在 AirPods Pro 上模拟环绕音效,并依靠陀螺仪来感应头部的移动,实时跟踪和同步各个方向的声场。

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不一样的是,“空间音频”需要依托于 AirPods Pro 这样的可穿戴设备,而 SoundBeamer 则距离用户更远,虽然两者都内置了数字信号处理和芯片组,但后者跟踪和调整声音信号的难度显然更高。

目前 Noveto 对于这款设备内部结构和核心技术没有太详细的介绍,不过却在线演示了 SoundBeamer 的部分功能。

在其中一个演示场景中,一位工作人员用 SoundBeamer 传输音频在玩一款枪战游戏,而另外一边的同事则听不到游戏中的声音。

其实早在 2018 年,Noveto 就曾向媒体展示类似的原型产品,据当时体验过这款产品的 CNBC 记者介绍,当普通音频切换到 Noveto 的定向传播模式后,就像拥有了一个私人影院。

Noveto 的扬声器通过摄像头跟踪我的头部运动,将声音传到我的耳中。我和身旁的 Wallace 交谈时,我能听到扬声器发出的音频,而 Wallace 却听不到。

而 SoundBeamer 1.0 则是 Noveto 正式发布的第一款产品,Noveto 首席执行官 Christophe Ramstein 认为,SoundBeamer 在音频产品体验上的革新,可以和 iPod 相提并论。

据悉这款产品将在明年的圣诞节前上市,届时设备的体积将比现在更小。按照 Noveto 设想。未来除了推出这种定向传输音频的自由品牌产品,还会将技术授权给第三方硬件,让更多设备支持这项技术。

看起来似乎能对这款产品喊一声“Amazing”,但鉴于这款产品还没正式发售,只有演示的 demo,不免让人对其产生一些疑问,毕竟在音响和耳机市场,此前似乎还没出现成熟应用这种技术的消费级产品。

不过也无法断定这又是一款 PPT 产品,因为这背后的技术其实已经发展了几十年,不少产品也已经在一些行业中开始了商用。

黑科技背后的技术,可能比你还老得多

Noveto 研发的“sound beaming”技术,是声频定向传播技术的一种,又被称为“定向声技术”,简单来说就是让原本在空气中向四周发散的声音朝着固定方向传播。

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目前定向声技术主要通过三种方式实现,即聚音罩技术、扬声器阵列技术和基于超声波声频定向传播,而 Noveto 所用的则是第三种。

不过这里有一个问题,人耳能听到的声音频率是 20Hz – 20KHz,是听不到超声波的,那怎么用超声波传输音频信号并让目标用户听到呢?

这里需要引用一个叫做“非线性传播”的概念,可如果要讲清楚这项技术可能要一篇论文了。你只需要知道,当超声波信号发射到空气中,会发生某种作用而产生新的频率。

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因此只要让这个新的频率落在人耳可以听到的范围就可以了,而比起我们平时能听到的声音频率,超声波信号更容易调制方向,这些特点也让超声波成为了定向声技术的一个理想载体。

而且为了进一步提升声音定向传播的效果,在不需要声音的方向会用无数超声波单体抵消掉声音,而在特定的方向上让波形叠加以增强声音信号,有点类似主动降噪耳机的工作原理。

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

基于定向声技术,一个客厅内播放不同音频却可以互不干扰

而超声波空气中非线性传播的自解调效应,则早在上世纪 60 年代就被研究者发现,到了 80 年代已经有人开始研发基于这种定向声技术的扬声器设备。

至于另外两种定向声技术方案,聚音罩技术需要在一个半球形的罩子才能体验,而扬声器阵列技术需要用到大量的高频喇叭,无论是传输效果还是可靠性都不如基于超声波的定向声技术。

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这项技术也填补了声学领域的一大空白,被不少业内人士视为重要的技术变革。从这个角度看,前文 Noveto 敢将自己的产品的创新与 iPod 相提并论,至少是有一些理论支撑的。

美军驱逐舰,广场舞大妈,都用上了这项技术

不过这项技术正在走进大众视野则要到 21 世纪,而在推动这项技术成熟商用的人中,Joseph Pompei 是不得不提的一个人。

早在 1998 年,麻省理工学院的 MIT Media Lab 就启动了对于定向声技术的研究,并给这项技术取了一个形象的名字——Audio Spotlight(声音聚光灯),并在 2010 宣布研发成功。

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

Audio Spotlight(声音聚光灯)

于是在 2012 年 MIT Media Lab 开始和一家叫 holosonics 的公司合作,将这项技术推向商业化。而 Joseph Pompei 正是这家公司的创始人,同时他也是“声音聚光灯”的主要开发者之一。

值得一提的是, Joseph Pompei 可谓是声学领域难得一见的天才。年仅 16 岁就成为美国最大的音效制造商 Bose 史上最年轻的声学工程师。

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2018 年“声音聚光灯”技术的用户就超过了 100 万,当中博物馆等展馆占了很大一部分。这些场馆可以向不同的展区传输不一样的介绍音频,而不相互干扰。

而超市也是“声音聚光灯”的目标用户,主要用于在不同区域播放各种折扣优惠信息。当你走在商场,耳边突然传来一个浑厚的男声:“OMG,买它!”不知道你能不能接受呢?

另外这项技术还有望用来解决广场舞扰民的问题,前几年浙江就有一个小区居民无法忍受广场舞大妈高音喇叭的声音,集资 26 万买了一个“远程定向强声扩音系统”对着广场舞大妈播放。

这样“以噪制噪”的方式不可取,但如果将广场舞大妈可以使用基于定向声技术的扬声器播放音乐,让音乐集中在某个固定区域,就能大大降低对周边居民的骚扰。

目前国内也已经有创业公司在研发类似的产品,比如今年完成数千万元A+轮融资的“清听声学”,在 2017 年就推出了基于定向声技术的智慧广场舞系统,并在苏州开展试点应用。

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智慧广场舞系统的定向扬声器

另外定向声技术还能变成一种武器应用在军事领域,也就是定向声波武器。美国的国民警卫队曾用 LRAD 定向声波驱散器来驱赶聚集人群,海军也常用这种设备来对目标船只进行驱逐和警告。

而在李安导演的科幻电影《绿巨人》中,就用了强度更高的定向声波武器来对付绿巨人,一度震得绿巨人无法招架。

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

《绿巨人》剧照

可以看到,目前定向声技术的商用领域集中在 B 端的大型扬声器设备,面向普通消费者的产品非常少,其中价格和便携性都是不小的障碍,此外 C 端和 B 端的用户需求也有很大不同

取代耳机?不是没可能,但不容易

在定向声技术的领域,设备的微型化已经是国内外研究的一个主要方向。而设备的小型化则是迈向消费级产品不可或缺的一步,毕竟如果要抱着个大音响才能实现定向音频,那为什么不戴一个耳机呢?

前面 Noveto 展示的设备的便携性虽然也不如手机,但已经比之前的产品体积小了许多。

此外三星也曾在 CES 2018 发布过一款号称“全球最小定向音响”的概念产品 SRay,售价约为 209 美元,虽然没有正式推出市场,但这大概就是定向声技术消费级产品比较理想的形态。

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

CES 2018 

基本研发类似产品的厂商,都或多或少提过一个宏大的目标:最终能取代掉“耳机”。但显然没那么容易,目前这个目标还遥不可及。

除了体积和价格,定向扬声器的音质比起传统音响设备差了不是一点半点,其中低音是最大的短板,这也是目前声音定向传播技术必须付出的代价。

这在博物馆、超市、军用等领域问题不大,但在影视、音乐、游戏等娱乐场景,用户对音质的要求则高得多,2016 年也推出过家用的定向声产品,但消费者并不买单。

如果定向声技术真的想诞生出足以取代耳机的产品,除了要能成熟应用在便携的小型设备上,也要保证音质的体验,同时价格不能过高,这里面还有太多的技术难题需要解决。

不过这并不妨碍我们畅想这种技术在未来的应用,除了可能替代耳机,还可能诞生一种新的交互界面。

苹果就曾申请过一项叫做“便携式媒体设备设计的定向音频技术”的专利,设备在用户周围发出的定向音频形成一个“声音界面”,从而让用户进行非视觉的交互,就像是基于声音的多点触控。

AirPods之后,未来的耳机可能是“无形”的

我们在此前一篇文章提到,AirPods 革新了耳机交互,让人与设备的交互更接近马克·维瑟(Mark·Weiser)构想中的“普适计算”

普适计算旨在打造一个“无处不在、无时不在且不可见”的计算环境,用户在不觉察的自然情况中与设备进行交互。

如果说佩戴 AirPods 已经在很多场景让人“无感”,那么“无形”的定向声技术是否则更加契合普适计算的愿景呢?这一天是否真的会到来,我们不妨期待一下。

本文来自微信公众号:爱范儿(ID:ifanr),作者:李超凡

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