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当低功耗蓝牙音频遇见always-on语音激活

时间:2017-12-27 作者:Youval Nachum,音频与语音产品线高级产品经理,C 阅读:
耳带式设备和真正的无线立体声耳机变得越来越流行,但还远远没有开发出它们全部的潜能。

耳带式设备和真正的无线立体声耳机变得越来越流行,但还远远没有开发出它们全部的潜能。这些小设备可以改变人们与周围环境的交互方式,增强日常生活中人们的听觉感观,娱乐性和安全性。市场上早已经出现了具备无线音乐体验的产品。随着越来越多的设备正在使用语音激活,从家用电器到运动相机——这些小耳塞式耳机也是如此,同时语音交互接口的智能性也在不断增加。然而,缺乏标准化和多种技术的无缝集成需求仍然阻碍这个市场的发展。

耳带式设备变得无处不在,但是它们的全部潜能还有待开发

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(图片来源于:Sony Mobile)

从降噪到增强现实应用的语音增强技术

智能耳塞使用户可以将数字内容和周围环境结合起来,并且脱离手持设备的束缚,从而获得一个更加丰富的体验感受。智能耳塞可以用来隔离、放大或抑制真实环境里的声音。例如深度学习驱动的声音隔离可以让人们在嘈杂的环境中轻松交谈。智能耳塞也可以改善噪音环境的安全状况,比如在建筑工地有选择地减少有害的噪声,同时保留其它声音可以被听到。现有的技术已经可以让用户完全控制输入什么样的外部噪音以及它们的响度。

为了完成上述功能,智能耳塞使用了多种技术优化用户的音频体验。被动降噪(Passive noise reduction)使用物理材料隔离外界和用户的耳朵。主动降噪(Active noise cancellation )倾听外部噪声,并生成一个反相声波,从而消除了用户耳朵里的外部噪声。回声消除(Acoustic echo cancellation )允许设备消掉了自身产生的声波,避免回声重返内置的麦克风,并允许接收用户的语音命令。自适应波束形成( Adaptive beam forming)使用一组麦克风阵列来确定语音信号的来源方位,进而抵消来自其它方向的声音。定位音频( Positional audio )使用心理声学产生的错觉指定声音是来自一个特定的方向,就像在用户的前面或者后面。在耳机里定位音频可以用于生成虚拟环绕立体声(irtual surround),只需要使用两个听筒就可以生产环绕声音。声音的质量可以通过低音增强(bass boost)技术进一步提高,帮助用户耳朵里小小的扬声器提供如同更大的扬声器系统一般优质的性能。

除了声音增强,还可以通过添加声音增强现实和声音传感技术进一步增强用户体验。声音增强现实(Augmented sound reality) 结合了数字声音(如通知或定位信息公告)与实际用户的声音环境。声音传感(Sound sensing)使用人工智能识别声音。用户可以自定义对特定声音的反应。例如,用户可以对可能构成威胁的声音设置警报,比如警报器、汽车鸣笛或狗叫声。

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*结合物理和数字声音加上智能处理创建一个全新的音频体验
(来源于:Nuheara)*

耳朵里的虚拟助手

耳带式设备不仅仅用来听声音,通过集成语音激活技术,耳塞可以作为入口连接任何基于云的虚拟助手,比如Alexa、Siri、Google助手或者 Cortana。持续倾听设备变得无处不在,从家庭智能音响到智能手机,你都可以通过语音进行控制。

有了入耳式设备,可以随时随地获取信息,不需要拿出电话或者转移你的视线。这就是特别需要集成always-on技术的原因。一些特别流行的智能音箱比如Amazon Echo和Google Home采用了这一技术,在某种程度上可以方便使用,一个简单的语音命令是你需要的唯一接口。另一方面,耳带式设备比如苹果AirPods则需要在发出语音命令之前手动轻敲一下。大部分情况下这可能是微不足道的,但是当用户的手被其它事情占用,比如开车、切沙拉、或者爬山,小小的动作就会变得很不一样。一旦用户的手是必需的,它就阻碍了自然简单的交互,此时语音激活助理就非常有用了。

耳带式设备最大的弊端是电池寿命短,但是很快就会改变了

智能耳塞的最大挑战之一是集成化。上面列出的所有技术要求软件、硬件以及复杂的声学专业知识。加剧这一挑战的因素包括这类设备通常设计的极其微小,为了使设备尽可能的忽略不计和不引人注目,这就对尺寸和效率做出了严重的限制。

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*耳带式设备结合了很多技术,需要高效地集成到一个很小的封装里
(来源于:Bragi)*

上述特性都被封装在一个简洁的外壳里,可以舒适地贴合你的耳朵,这肯定会带来巨大的成功与大众市场的吸引力…除非几个小时内就耗尽了电池。为了方便,耳带式设备必须在无需充电的条件下工作一天或者更长时间。如果你不确定,可以查看多普勒检查实验室必须关闭的原因,尽管他们技术很神奇。

今天,经典蓝牙A2DP是无线音频设备最为普及的连接协议,但是它有一些局限性,最严重的问题是电量消耗,特别是对通常只有一块小电池的耳带式设备而言。大部分的耳带式设备支撑不到三个小时就需要充电了。通过低功耗蓝牙(BLE)传输音频流可以大大降低功耗,从而允许设备维持一整天甚至更久。当前低功耗蓝牙音频(audio-over-BLE)还没有标准化,一些公司还持有专利技术。 一旦蓝牙技术联盟(SIG)为低功耗蓝牙音频制定了标准化的协议,这将使多个供应商可以提供电量持续一天的设备,从而将推动整个市场向前发展,激发耳带式设备和智能耳塞市场的全部潜能。

了解更多

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