瑞萨电子推出 IP Utilities，加强 IP 授权业务并协助芯片开发
06-06
谈到真无线耳机产品的流行，轻薄、便捷、无感是经常出现的关键词。
没有耳机线，它以更便捷的使用体验征服了无数用户，同时也潜移默化地改变了人们的使用习惯。
过去，人们很自然地戴上耳机后按播放按钮，摘下耳机后按暂停按钮。
真无线耳机悄然“摆脱”了这个过程。
当您戴上耳机时，它们会自动连接到您的手机或电脑。
当您摘下耳机时，歌曲或视频内容会自动暂停，当您重新戴上耳机时，歌曲或视频内容会自动再次播放。
整个过程非常顺利，真正做到了“无情”。
真无线耳机的易用性不仅仅体现在佩戴的舒适度上，更体现在使用的过程中。
用户需要主动完成的交互操作较少。
。
易用性的背后是真无线耳机内部的微型传感器，它们几乎重新定义了耳机与我们互动的方式。
无线耳机如何识别耳朵 如今，真无线耳机“识别”耳朵的方式有很多种。
大多数人都熟悉 AirPods 上的红外距离传感器。
▲ 网格开孔是扬声器，圆形黑洞是红外距离传感器开孔。
图片来自 iFixit。
第一代AirPods的识别原理并不复杂。
红外距离传感器会发射光波，红外线经过反射后返回到耳机附近。
耳机内部的芯片确认红外返回信号并确定耳机与物体之间的距离，从而识别人是否佩戴耳机。
虽然每个人的耳朵轮廓都不同，正如苹果此前对数百人的耳朵进行3D扫描寻找相似点来打造贴合大多数人耳朵轮廓的耳机一样，大多数人的耳朵与耳机之间的距离，可以通过大量数据获得访问量和数据统计。
为了保证识别精度，红外距离传感器发射的光波方向基本是固定方向，这也让厂商更容易控制变量，找到耳机与大多数人耳朵轮廓的距离区间。
市场上其实有很多产品是利用红外距离传感器等光学传感器来识别耳朵的。
Bose的降噪耳塞甚至使用了两个光学传感器来提高识别精度。
▲ Bose 降噪耳塞虽然光学传感器识别率比较高，但也不是没有缺点。
首先，成本较高。
耳机腔体内部空间比手机紧凑很多。
定制小型光学传感器并不奇怪。
其次，由于光学传感器需要发射红外线来识别耳朵，因此必须开孔留出空间，这影响了耳机的完整性，降低了美观度。
另一方面，红外线也可能被阻挡。
例如，如果你拿着耳机再摘下来，就有可能识别失败。
，摘下耳机后歌曲仍在播放。
解决开洞其实并不麻烦。
市场上许多真无线耳机都使用电容式传感器。
其原理与我们生活中常见的触摸开关类似。
它检测人体的电容值来判断耳机是否佩戴。
电容式传感器不需要发射光波，也不需要开孔。
然而，就像各种过度敏感或失灵的触摸按钮一样，电容识别的准确度略低于光学传感器，并且需要制造商进行大量调整。
电容式传感器相对于光学传感器的优点是成本更低。
现在你我在电商平台上都能看到10万元左右的真无线耳机。
除了降低芯片价格之外，更便宜的电容式传感器也做出了贡献。
▲ 真无线耳机价格已降至1元以下。
可以说，红外光学传感器和电容式传感器各有优势。
真正将它们结合在一起的是苹果在第三代AirPods（以下简称AirPods 3）中专门定制的皮肤传感器。
据苹果公司称，这种皮肤传感器可以区分耳朵和其他平面，并且只有在佩戴 AirPods 时才会播放音频。
相比之前光学传感器基于距离判断的间接判断方式，苹果定制的皮肤传感器检测方式显然更加直接，没有传感器开孔，不用担心被遮挡。
▲ AirPods 3 入耳式识别降低了交互的复杂性，让体验更加流畅。
这只是传感器改造耳机交互方式的一小部分。
真无线耳机不仅去掉了电线，还带来了不存在的“按钮”。
例如，华为的Free buds Pro降噪耳机就采用了压力传感器，感知压力波形，进而判断手势。
基于此，华为设置了多种控制手势，比如切换歌曲、切换降噪模式等等。
▲华为Free buds Pro手势操作AirPods Pro在耳机手柄上有凹槽，方便盲操作。
再加上压力传感器和系统自动发出的点击声，感觉就像是真的按下了按钮。
华为和苹果都将压力传感器放在了耳机手柄上。
首先，方便人们查找。
其次，如果将手势操作转移到耳机腔体中，点击或双击时可能会听到“咚咚”的声音。
“咚”的一声，体验不太好。
▲ 图片来自：Pinterest 从红外传感器到皮肤传感器再到压力传感器，它们就像人体的关节一样，支撑着真无线耳机便捷无感的使用体验。
在真无线耳机的明年，乔布斯在 iPhone 4 发布会上展示了一款特别的游戏——拆解积木。
几乎在手机上复制了现实生活中拆木块的体验。
随着 iPhone 4 的发展，构建模块也开始移动。
它摇晃起来，当乔布斯从塔中间移走木块时，它很快就倒塌了。
这背后是iPhone内部的三轴陀螺仪和加速度传感器。
通过传感器，手机可以了解自身倾斜的方向和程度，从而让游戏中的积木随着手机的旋转而摇晃。
像 iPhone 4 这样的真无线耳机已经问世多年，凭借各种传感器获得了各种有趣的功能。
除了优秀的算法之外，耳机内部的六轴传感器对于 AirPods Pro 支持空间音频也非常重要。
它可以识别人体头部的旋转，然后调整每只耳朵接收到的音频信息，以模拟多个扬声器。
播放效果就像一支乐队从不同方向向你演奏一样，沉浸感大大增强。
真无线耳机的发展离不开各种传感器。
健康监测被认为是未来真无线耳机发展的主要方向之一。
作为可穿戴设备，它离人体足够近，并且可以佩戴足够长的时间。
提供健康数据监测是合理的。
在知名分析师郭明錤和彭博社撰稿人Mark Gurman的预测中，多次提到AirPods未来将推出血氧检测等健康监测功能。
虽然AirPods 3没有配备相关功能，但事实上，目前市面上的一些无线耳机都支持健康监测功能。
例如，Amazfit PowerBuds耳机支持心率监测。
原理和智能手表类似，都是基于PPG心率传感器。
▲Amazfit PowerBuds。
图片来自：Amazfit 一般来说，PPG心率传感器会发出绿色光波，可以穿透皮肤组织。
随着心跳，血管会收缩或扩张，这两者都会影响光的传输。
正是通过光波的传输来回变化，最终得到心率数据。
理想条件下，PPG心率传感器可以更准确地记录心率变化，但理想与日常生活差距不小。
例如，运动和环境光会影响PPG心率传感器的检测。
另外，光学传感器的心率检测也会受到功率的影响。
更高的功率往往意味着测量效果更准确。
然而，高功率传感器会消耗电力并可能灼伤皮肤。
它们显然不适合耳机等微型可穿戴设备，因此数据过滤和算法干预是必要的。
传感器的发展几乎与智能手机的发展同步，现在真无线耳机内部也发生着同样的过程。
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