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AirPods Pro 2压感+滑动式交互深度解析原理与替代方案

2023-03-16 我爱音频网 阅读:
本次我爱音频网联合领先的智能人机界面处理器企业锐盟半导体对AirPods Pro 2滑动触控的特点、原理进行了深度分析,以期为大家带来同样极致体验的方案。

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在苹果发布其最新旗舰TWS耳机产品AirPods Pro 2后,业界的目光再次集中于这款“明星产品”。其搭载全新H2芯片,带来较上一代更强的降噪能力;声学方面,支持个性化空间音频,带来更具沉浸感的聆听体验。此外,苹果还在原有的压感及佩戴检测的基础上,为AirPods Pro 2新增了滑动式交互体验,使用户可以不借助手机等设备,即可以滑动触控的形式直接用耳机进行音量调节。Rglednc

 
苹果这次为AirPods Pro 2赋予的滑动式触控操作,也成为了众多音频厂商竞相跟进的全新操控模式,我们也在vivo、OPPO等品牌后续推出的TWS产品中看到了“压感+滑动”触控的实际应用,为广大用户提供了极大的操控便利性。带着对这项操控技术的兴趣,本次我爱音频网联合领先的智能人机界面处理器企业锐盟半导体对AirPods Pro 2滑动触控的特点、原理进行了深度分析,以期为大家带来同样极致体验的方案。

 

一、AirPods Pro 2滑动触控操作介绍
在初代AirPods Pro发布时,其配备了全新的压感触控操作以替代早期的敲击触控模式:轻捏耳机柄,即可完成播放、暂停、上一曲、下一曲等操作。上述触控方式极大改善了传统触控操作所带来的误触、识别率等缺陷,使操控更加精准。
第二代AirPods Pro则在延续按压触控的基础上,新增滑动式操作:上下轻扫指定滑动区域即可调节音量。
“压感+触控”的全新触控模式,为这一代AirPods Pro新品带来了里程碑式的影响力,启发了TWS耳机厂商对于触控逻辑的思考,促成了其他品牌在其TWS耳机产品中加入了这一操控模块。
透过现象看本质,接下来笔者将通过对AirPods Pro 2内部元件及方案的推测,剖析其全新触控操作模式的原理。
上图为苹果AirPods Pro 2真无线降噪耳机元器件结构全家福,我爱音频网拆解得到。
我爱音频网曾对AirPods ProAirPods 3AirPods Pro 2三款产品做了拆解,并撰写发布了相应的拆解报告,点击上方超链接即可跳转浏览相应报告。

 

二、AirPods Pro 2触控原理分析
在对初代AirPods Pro的拆解中,我们发现其首次采用苹果H1 SiP封装系统,同时引入压感操作,可通过双指捏合耳机柄端区域完成交互操作,避免误触及敲击时听诊器效应带来的不适感。
在对2021年秋季发布的AirPods 3的拆解中,发现其采用柔性力度传感器方案,能够更好地利用耳机柄内部空间,也为AirPods Pro 2在狭小的空间内置入更多的元件做了铺垫。
让我们再把视线转回AirPods Pro 2,上图为对应耳机凹槽位置的排线与下方蓝牙天线形成的压力及结构感应展示,体现出耳机仍然通过双指捏合耳机柄端区域完成交互操作。
通过上图,我们可以清晰地看到,AirPods Pro 2装配了压感+滑动二合一传感器及了压感+滑动二合一处理器芯片,这也是本次AirPods Pro 2新增滑动手势完成音量调节的关键部件所在。
上图为AirPods Pro 2内置的3键滑动FPC。
上图为AirPods Pro 2内置的力敏传感器,上方为按压有效区域。
上图为AirPods Pro 2压感+滑动部分结构组装3D图。
通过对AirPods Pro 2内部元件的拆解分析,我们发现了“压感+滑动”二合一触控操作正是借助这些精密的部件以及考究的封装得以实现。苹果产品中的多项技术为其独家持有,国产能有与之功能相近的替代方案吗?
 

 

三、AirPods Pro 2压感方案有无平替之选?
 
上文我们介绍了AirPods Pro 2的“压感+滑动”二合一触控交互方案的原理解析,但由于其专利技术为苹果独家持有,相关元件及配置方案也仅仅掌握在其合作的供应链企业手中,非普通厂商能够触及,实现起来存在相当大的难度。此外,普通音频厂商需要实现此类难度的滑动触控功能,若自行研究开发,需要投入大量的时间与资金成本进行攻坚,方可见效,且成品的一致性测试通过率恐无法达到合格标准,将会给产品带来负面影响。
 
那么,“压感+滑动”二合一触控交互,是否存在可行性高且成本更低的平替之选?答案是肯定的。目前,已有国内企业完成了这类触控交互方案的研发与成品,可提供接近于AirPods Pro 2般的操控体验,且运用成本更低,更具性价比。例如锐盟半导体,就做出了这样的方案供各大音频厂商选用。
 
为了能够让TWS耳机产品实现与苹果AirPods系列相近的压感+滑动功能,锐盟半导体与多家厂商共同探讨研究后,推出了触摸+滑动二合一SoC芯片锐盟RM1105A集成解决方案,具有极致体验和更高性价比。
 
 
上图为锐盟半导体RM1105A 滑动+压感二合一方案一建议结构图:FPC,其压感+滑动部分结构组装部分内含塑胶补强板、硅胶、压电陶瓷传感器、FPC等部件。
 
利用该方案,可实现三键滑动,同时,在下方设置了压电陶瓷传感器,通过硅胶作为支撑,当用户进行按压操作时,通过塑胶补强板将压力与形变传导至压电陶瓷传感器,从而完成相关识别。
 
 
上图为锐盟半导体RM1105A 滑动+压感二合一方案二:蘑菇头,其压感+滑动部分结构组装部分内含蘑菇头、PCB主板、压电陶瓷传感器、硅胶等部件。
 
该方案成本更低,其利用两枚蘑菇头作为滑动,同时蘑菇头中间的硅胶将相关压力和形变的传导至PCB主板与传感器,该方案优势在于,避免了人工组装PCB连接器所造成的高成本。
 
 
锐盟半导体的压电感知方案集合了对于压电微弱信号的采集,包括对相关参数的自动学习和补偿、温湿度环境自适应、自适应滤波和智能处理算法等核心技术,在电路结构应用方面做了一定的专利保护。
 
 
上图为锐盟半导体RM1105A 滑动+压感二合一应用电路示意图。
 
由于传感器、外壳、硅胶与组装皆存在一定的不一致性,叠加之后会使耳机在量产后令用户产生不适体验,为此,锐盟半导体搭建了压感自动化校准与测试平台,可设置不同的压力值、按压时长、按压次数,提供高效的量产自动化测试与量产补偿。
 
 
在人机交互产品方面,最重要的技术难点是如何使得传感器与调理芯片提供较高的信噪比,在锐盟半导体提供的方案中,可实现轻按、重按、轻长按、重长按等场景下50倍以上的平均信噪比。
 

 

四、锐盟半导体滑动式触控芯片产品介绍
 
随着全新AirPods Pro2的发布,滑动已经成为智能触控交互的热点。锐盟半导体致力于提高人机交互体验,基于多年的技术积累,针对滑动应用正式发布RM1009A及RM1105A系列完整解决方案。
 
 
RM1105A封装图(DFN10L)
 
 
RM1105A参考原理图
 
 
RM1009A封装图(DFN8L)
 
 
RM1009A应用原理图
 

 

五、锐盟压感方案产品应用
 
 
锐盟压感交互触控方案已获得多家厂商的青睐,据我爱音频网拆解看到骨聆SS900真无线骨传导耳机,该产品采用夹耳式的开放式耳机形态,相较于常见的杆状入耳式耳机,很难实现类似的压感操作。这款产品采用特殊定制压感触摸方案,对信噪比、结构灵活性有超高的要求,夹耳式耳机的压感体验困难度要远高于普通TWS耳机产品。
 
 
骨聆SS900真无线骨传导耳机所搭载的锐盟半导体 RM1101A 高性能佩戴检测和压感二合一芯片特写。
 
 
锐盟半导体 RM1101A 详细资料图如上,其内部的自校准电路可以消除 Sensor 端的固定距离误差。芯片拥有丰富的可配置寄存器,可以针对不同结构传感器和工作环境进行调整和校准,并根据用户需求实现高性能、低功耗的调节。
 

 

我爱音频网总结
 
在AirPods Pro 2再次引领TWS耳机触控新体验、新思路后,预计全球各大音频厂商将随时紧跟这一风潮,在推出支持“压感+滑动”触控功能的产品同时,更进一步优化触控体验,或是继续向前探索,取得更进一步的突破。这一系列的创新技术,离不开上游供应链企业对于相关结构模块及方案的研发摸索及改进,惠及更多品牌产品。
 
随着TWS耳机智能化需求的逐步提高,压感触控、佩戴检测、滑动触控、温度传感等技术已成为技术发展趋势,期待更多的厂商推出优质的解决方案,给TWS耳机产品带来更好的使用感受。
责编:Ricardo
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