可穿戴設(shè)備在增強(qiáng)音頻類應(yīng)用所取得的發(fā)展

近些年來涌現(xiàn)出許多可穿戴技術(shù)產(chǎn)品，它們集成了很多智能功能，比如智能手表、各種材質(zhì)的服裝面料甚至在人皮膚下植入一些芯片。這些可穿戴技術(shù)產(chǎn)品還能夠接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)和不同設(shè)備之間進(jìn)行交換，然后進(jìn)行分析處理?？纱┐骷夹g(shù)使得智能手機(jī)和智能手表等產(chǎn)品獲得了市場的歡迎，這些系統(tǒng)使計(jì)算機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備以及各種微型傳感器集成在一起，而且還支持移動(dòng)通信、人體活動(dòng)監(jiān)測(cè)（比如健身、睡眠）、生物指標(biāo)測(cè)量（比如心率、體溫和耗氧量）、導(dǎo)航以及等地理定位等功能。

聽力技術(shù)是可穿戴技術(shù)的一個(gè)子集，而且也獲得了快速的發(fā)展，甚至在未來幾年有可能超越可穿戴技術(shù)。一個(gè)典型的應(yīng)用就是可配置助聽器，它可以放置在用戶的耳朵里。一些聽力產(chǎn)品可以進(jìn)行定制從而適合不同的耳朵形狀，并且能夠?qū)崿F(xiàn)有效的隔音（比如耳塞），防止不必要的噪聲傳入耳朵。助聽器使用一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)來接收外界的聲音，同時(shí)使用微型計(jì)算機(jī)來處理這些聲音。處理后的聲音被輸出到驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的放大器中，一些聽力輔助產(chǎn)品還可以與智能手機(jī)建立連接，智能手機(jī)端應(yīng)用會(huì)呈現(xiàn)交互所需的用戶界面。

與許多可穿戴技術(shù)相比，聽力技術(shù)具有如下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

它們是分離的，而且很輕巧，掉落摔壞的風(fēng)險(xiǎn)很低

它們鑲嵌在耳朵的輪廓上，別人可能都不會(huì)注意到它們

它們會(huì)離耳朵很近，可以更加精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)生物特征信息

它們對(duì)聲音的監(jiān)測(cè)和調(diào)制技術(shù)已經(jīng)在音頻增強(qiáng)、無線互聯(lián)、生物特征監(jiān)測(cè)和通信領(lǐng)域提供了一些非常有用的創(chuàng)新

本文內(nèi)容介紹了可穿戴設(shè)備在增強(qiáng)音頻類應(yīng)用所取得的發(fā)展。

耳聽為實(shí)

人類的耳朵是一種非常復(fù)雜的感覺轉(zhuǎn)換裝置，它可以把空氣中的聲波（或壓力波動(dòng)）轉(zhuǎn)換為大腦中的神經(jīng)脈沖或電信號(hào)。耳朵可接受聲音的范圍可以達(dá)到令人難以置信的120分貝，這是非常大的聲音。此外耳朵還能在很寬的頻率范圍內(nèi)探測(cè)到聲音，范圍從20Hz到20KHz。耳朵的另一個(gè)重要特性是它們能夠?qū)β曇暨M(jìn)行定位，即探測(cè)到聲音的來源和方位；這是可行的，因?yàn)楫?dāng)聲波從一只耳朵傳到另一只耳朵時(shí)，大腦可以感覺到聲波的大小和相位存在的非常細(xì)微的差別。

耳朵處理信息的速度要比眼睛快的多，一個(gè)人處理聽覺數(shù)據(jù)只需要千分之一秒，而處理視覺數(shù)據(jù)需要五分之一秒。一旦聲波到達(dá)耳朵，大腦只需要0.05秒就能識(shí)別出來，比眨眼的速度快10倍。你的大腦需要大約0.2秒的時(shí)間來理解到達(dá)你眼睛的光線或者識(shí)別觸摸你手指或腳的東西。人們認(rèn)為聽覺之所以如此之快是因?yàn)槲覀兪非白嫦仍谕砩峡床灰姈|西時(shí)，當(dāng)聽覺和探測(cè)潛在威脅意味著生與死的區(qū)別時(shí)，聽覺能迅速的幫助他們。

音頻聽覺類應(yīng)用

聽覺技術(shù)利用了耳朵這些顯著且豐富的特性，在許多應(yīng)用領(lǐng)域提供了顯著的音頻增強(qiáng)解決方案：

聲音放大

頻率均衡和濾波

音頻屏蔽

音頻特效

有源噪聲消除

定向聽力輔助

音頻分析

聲音放大

嵌入人耳朵里的聽力產(chǎn)品其基本功能之一就是放大來自外界的聲音，從而增強(qiáng)用戶的聽力，使得電視機(jī)等設(shè)備可以在較低的音量下使用從而不會(huì)打擾別人。助聽器傳統(tǒng)上就屬于這類應(yīng)用，然而它是受FDA（食品藥品監(jiān)督管理局）監(jiān)管的醫(yī)療設(shè)備，用戶必須首先由聽力學(xué)家進(jìn)行檢查，從而確定哪些頻帶需要放大等。

聽覺相關(guān)產(chǎn)品包括個(gè)人音頻放大器（PSAP），可以像助聽器一樣將聲音放大。這些設(shè)備不需要醫(yī)生處方，因此可以以低于助聽器的價(jià)格在各個(gè)商場柜臺(tái)購買。按照這種方式使用，助聽器和PSAP產(chǎn)品通常會(huì)在整個(gè)聽覺頻譜上均勻的放大所有頻段。

頻率均衡和濾波

聽覺技術(shù)另一個(gè)更加高級(jí)的功能是對(duì)傳入的聲波進(jìn)行選擇性過濾，使用戶只需要聽到所需的頻率范圍內(nèi)的聲音。這種功能被稱為聲音均衡，允許用戶在一定的頻率范圍或頻帶內(nèi)衰減（減少）或放大聲音，目前有兩種類型的聲音均衡器：

圖形均衡是一種簡單的均衡類型，只影響特定固定頻帶的聲音

參數(shù)均衡是一種更復(fù)雜的均衡器類型，在可變帶寬的特定頻率上影響聲音的效果

例如機(jī)艙內(nèi)的噪聲可能包括發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的低頻“嗡嗡聲”和空氣湍流引起的高頻“呼呼聲”，有效的均衡這些噪聲可能涉及在低頻段和高頻段的衰減，并放大中頻范圍，從而提高聲音的清晰度。

音頻屏蔽

聽覺技術(shù)還可以集成白色或紫色噪聲發(fā)生器，這些發(fā)生器通常被個(gè)人用來掩蓋惱人的背景噪聲，從而增強(qiáng)注意力、放松或有助于睡眠。在很多情況下，來自大自然的廣譜聲音，比如下雨聲、風(fēng)的沙沙聲、鳥的啁啾以及海浪聲會(huì)被用來替代白噪聲。醫(yī)學(xué)研究還確定使用音頻屏蔽是一種非常有效的方法，可以為耳鳴患者（一種聽力疾?。┨峁┞曇糁委煼桨富蛘呔徑獠∏?，從而掩蓋聲音并降低他們對(duì)聲音的感知。