Google、亞馬遜、微軟都踏上了 TWS 的新征途,給國內帶來哪些啟發?

2019 真無線耳機發展劃重點:傳感技術和 AI 算法讓 TWS 交互更智能
真無線耳機們變得「更好用」背后的故事
當我們在討論一個產品是否好用時,操作層面上的評估,往往要比性能參數之間的攀比,顯得更為直接。
從用戶的角度,無論是傳統的物理按鍵,還是觸控面板,或是時下流行的語音交互、手勢交互,各種人機交互的操作方式,代表了用戶與產品之間傳遞信息和交流的方式。這與人有關,更與人和物所處的場景有關。
從產品的角度,設備的感知能力的體現,不僅與其內置的各種聲音、動作、甚至圖像的傳感器有關,更與這些傳感器的處理能力、融合能力、以及針對特定設備、特定場景、甚至特定用戶的協同能力有關。
本文中,我們就來聊聊,各家廠商如何利用各種傳感器和 AI 技術打造加人性化的交互方式,讓我們真無線耳機們變得更「好用」。
連接:芯片+系統的高度定制讓「開盒即連、連接動畫」成為可能
即便「開盒即連」存在一定的專利危險,但這是大勢所趨,手機廠商必做。
連接是所有用戶在使用真無線耳機的第一步,而第一步的操作流程的優化,給我們帶來非常直觀的爽感——在傳統的藍牙耳機上,我們在使用前基本都要經歷「耳機開機--下載 APP-打開手機藍牙--搜索藍牙設備--連接」的過程。而在以 AirPods 為代表的真無線耳機上,我們打開耳機的充電盒就可以完成配對、查看電量信息等。
也正因此,即便面臨著蘋果的專利風險,「開盒即連+連接動畫」依然成為了手機廠商出品的真無線耳機的標準配置。

而這種高度便捷性的即連即顯體驗的背后,得益于藍牙私密協議、以及耳機與手機系統的深層捆綁基于藍牙私密協議,以及各家手機系統的深度捆綁,手機在檢測到耳機藍牙信號后便可以自動手機上彈窗顯示配對信息、耳機音量的等。
但同樣因為這種深層定制,真無線耳機對主控手機品牌和系統的依賴性會遠遠高于有線耳機,如我們不習慣在安卓手機上使用 AirPods 一樣,大多數手機廠商出品的 TWS 產品在遇到非自家品牌的手機時候性能都會大打折扣。
佩戴:紅外/電容傳感器讓耳機知道什么時候該工作
想讓耳機續航更長久,首先要知道用戶到底有沒有在用耳機
入耳檢測同樣是真無線耳機上非常常見的一種交互方式——摘下耳機自動停止播放、戴上耳機恢復播放。當前的真無線耳機入耳檢測基本都是通過光電探測的方式,利用光學感應原理來感知用戶的佩戴狀態,光信號被阻擋代表耳機處于佩戴狀態,系統便會自動進入播放模式,反之亦然。

除了光學傳感器外,今年 8 月發布的 vivo TWS Earphone 采用了兩顆電容式傳感器,該傳感器可以根據可根據電容變化進行入耳檢測,避免了傳統紅外傳感在受遮擋的情況出現誤識別的情況,提升入耳檢測的準確性,同時也降低了功耗。
動手:各種傳感器打造的花式觸控交互
在瘦長的耳機腿上,耳機廠商創造出了「按一按、點一點、撓一撓、敲一敲、捏一捏、捂一捂」等花式操作
在控制層,為了減少對手機的依賴,從有線年代開始,耳機廠商便會通過物理按鍵等線控等方式,讓耳機上完成操作通話、音樂控制等操作。
這種操作一直延續到了真無線的早期階段——在類似 Bose、鐵三角、三星早期發布的真無線耳機上,耳機外側基本都有一個以上的物理按鍵,以此來完成開關機、音樂控制等操作。

但由于物理按鍵體積大、密閉性和美觀性也較差,現在的觸控交互正從最開始的「按一按」變成了「敲一敲、捏一捏、點一點、撓一撓、捂一捂」等更加花俏的操作。
敲一敲:加速度傳感器
沒有物理按鍵和觸控板的 AirPods,機身上的物理交互只好通過「敲一敲」來實現——依靠耳機內部的加速度傳感器,AirPods 可以通過感知用戶敲擊耳機的次數來實現喚醒 Sir、切歌、接/掛電話等操作。

然而,這操作也并非百發百中,敲擊姿勢不對、動作不連貫性,AirPods 都用可能感受不到用戶的命令。
捏一捏:壓力傳感器
大概是覺得敲擊不夠用了,在上月底發布的 AirPods Pro 身上,蘋果加入了將原來的「敲一敲」變成了精確度更高的「捏一捏」。

AirPods Pro 的兩側耳機腿上各增加了一個力度感應器,基于此,用戶可以通過「捏一下、捏兩下、捏三下、長按」等操作來實現通話、音樂控制、降噪模式切換等操作。
點一點:觸控板
除了各種傳感器,點觸交互的另一種實現方式是觸控板和觸控條。
比如,采用蠶豆式設計的索尼 WF-1000XM3 兩耳的外側均搭載了一塊觸控板,用戶可以通過點觸來實現日常控制:左耳點按實現「降噪、環境音、關閉環境音控制」的切換,右耳點按暫停/播放音樂,長按呼出手機的語音助手 Siri 等。

撓一撓:觸摸條、電容感應
除了音樂控制、通話控制,用戶對耳機交互最大的需求便是音量控制的。為此,出門問問 TicPods Free Pro、vivo TWS Earphone 等 TWS 均在耳機腿上增加了一個「滑動」控制,讓用戶可以通過滑動來調整音量等操作。
出門問問 TicPods Free Pro 采用的是觸控板的方式,雙耳側面均搭載了一條觸控板,以此來檢測用戶的滑動動作實現音量控制。需要注意的是,這種方式對觸控條感應靈敏度、精確度有著極高的要求。

而 vivo TWS Earphone 則通過電容感應的方式來檢測用戶觸控及滑動操作,進而完成音樂控制、音量控制等操作。

捂一捂:電容感應器
除了上面提到的按、摸、敲、捏等直接接觸的操作外,索尼 WF-1000XM3 還進一步支持了「捂一捂」的操作——通過電容感應,當我們把左手捂在左耳面板上時,音樂音量會自動將降低,并把環境音級數開到最大,松開手之后恢復到自然狀態。
點頭:六軸傳感器讓耳機識別你的頭部動作
不想接電話你就搖搖頭,耳機會知道的
相較于上述幾個需要動手的觸控交互方式,本月初,出門問問的 TicPods 2 Pro 搭載了一項頭部識別技術,把耳機上 Hand-Free 的想法執行得更加徹底。
TicPods 2 Pro 通過耳機內部的六軸傳感器(3D 加速度計和 3D 陀螺儀)+出門問問自研的 TicMotion 頭部姿態識別算法,可以識別用戶的頭部動作,當收到新來電時,用戶可以通過點頭或者搖頭來實現接聽、掛斷電話。

TicPods 2 Pro 的這一頭部控制在初步的使用時,由于不熟悉在點頭或搖頭時依然會感覺有點別扭,但在騎行或者做飯等雙手不便的場景下,這種交互模式的效率要遠遠高于觸控。
動口:智能麥克風與 AI 算法讓語音交互更簡單
語音交互效率不斷提升,讓你能少說一句就少說一句
直接語音喚醒:低功耗芯片與算法、骨聲紋識別
在過往耳機上的語音交互并沒有辦法實現真正的 Hand-Free——雖然很多 TWS 都宣稱支持語音助手,但在使用時往往需要我們通過物理觸控來激活語音助手,這也使得耳機端的語音交互顯得格外雞肋。
而隨著低功耗芯片、低功耗算法的日漸成熟,今年發布的 AirPods 2、小米 Air 2、vivo TWS 1 等耳機都陸續加入了語音直接喚醒功能。

這種操作進一步解放了我們的雙手,也帶來了誤喚醒的問題。因此,語音喚醒也需要更加準備的喚醒詞二次驗證。
在一般的操作中,喚醒詞的二次驗證會被防止在手機端——當耳機聽到喚醒詞后會將音頻信號回傳到手機進行二次喚醒聲紋驗證,驗證成功之后再出發手機上的語音助手,根據命令執行相應操作或調用相應的服務。
但這種手機端的二次驗證鏈路長、反應慢,因此,像 AirPods、vivo TWS 等耳機,在耳機上加入語音加速感應器(微型骨振動傳感器)——基于語音加速感應器,耳機便可以通過骨震動的信號來確認「主人」的身份,確保耳機只聽佩戴者的命令,避免了在地鐵上一個人喊「Hey Siri」全車廂的 iPhone X 都被喚醒的尷尬情況。

離線熱詞:體積更小的邊緣 AI 算法
在直接語音喚醒的基礎上,小米 Air 2、出門問問 TicPods 2 Pro 等產品還加入了語音熱詞功能,將過往 TWS 語音交互中的觸控喚醒、語音喚醒步驟直接去掉,通過「上一首/下一首、播放/掛斷」等常見的語音指令來實現切歌等操作。

快捷操作:更精確的 AI 識別算法
除了熱詞喚醒,隨著語音助手的進化,語音助手的交互流暢度也得到了進一步提升——舉個例子,在打電話時,以前我們讓語音助手幫忙打電話通常的流程是先喚醒語音助手,然后等語音助手回應之后再說出要打電話的指令,這個過程中需要停下來等語音助手反應。
而在現在的耳機上,比如(IQOO Pro+vivo TWS 1),當我們要打電話時,可以直接說「Hey Siri,給深圳灣的炫姐姐打個電話」即可,整個語音指令中間基本不需要停頓,更接近我們口語表達方式。
在這種一步直達的語音操作的基礎上,用戶還可以在手機上設置各種語音快捷指令,讓語音助手執行多重任務。而這種語音指令的快捷程度和靠譜程度則依賴于各家語音助手與手機系統、云端服務的融合程度。

真·智能:環境自適應
隨著越來越多的 TWS 加入降噪功能,耳機的常用交互操作中也需要增加一項降噪控制。如我們在剛剛發布的 AirPods Pro 上看到的,為了一個主動降噪功能,蘋果將原來 AirPods 身上的「敲一敲」換成了精確度更高「捏一捏」。
除了蘋果這種手動操作,類似索尼、小鳥音響等公司,也提供了更加自動的智能模式。

其中,索尼 WF-1000XM3 搭載了「自適應聲音控制」功能,利用耳機內部的 SENSE ENGINE 自動檢測周邊環境和用戶狀態,并自行切換切換到預設的環境聲和降噪方案,實現個性化的智能降噪。

小鳥音響自研推出了 CityMix Smart 智能降噪算法,耳機可以通過智能檢測外接噪音及運動狀態,自動調節降噪等級,或者自動開啟器環境音增強等操作。