可穿戴設備在增強音頻類應用所取得的發(fā)展

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

聽力技術是可穿戴技術的一個子集，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。一個典型的應用就是可配置助聽器，它可以放置在用戶的耳朵里。一些聽力產品可以進行定制從而適合不同的耳朵形狀，并且能夠實現(xiàn)有效的隔音（比如耳塞），防止不必要的噪聲傳入耳朵。助聽器使用一個或多個麥克風來接收外界的聲音，同時使用微型計算機來處理這些聲音。處理后的聲音被輸出到驅動揚聲器的放大器中，一些聽力輔助產品還可以與智能手機建立連接，智能手機端應用會呈現(xiàn)交互所需的用戶界面。

與許多可穿戴技術相比，聽力技術具有如下幾個優(yōu)勢：

它們是分離的，而且很輕巧，掉落摔壞的風險很低

它們鑲嵌在耳朵的輪廓上，別人可能都不會注意到它們

它們會離耳朵很近，可以更加精準的監(jiān)測生物特征信息

它們對聲音的監(jiān)測和調制技術已經在音頻增強、無線互聯(lián)、生物特征監(jiān)測和通信領域提供了一些非常有用的創(chuàng)新

本文內容介紹了可穿戴設備在增強音頻類應用所取得的發(fā)展。

耳聽為實

人類的耳朵是一種非常復雜的感覺轉換裝置，它可以把空氣中的聲波（或壓力波動）轉換為大腦中的神經脈沖或電信號。耳朵可接受聲音的范圍可以達到令人難以置信的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探測到聲音，范圍從20Hz到20KHz。耳朵的另一個重要特性是它們能夠對聲音進行定位，即探測到聲音的來源和方位；這是可行的，因為當聲波從一只耳朵傳到另一只耳朵時，大腦可以感覺到聲波的大小和相位存在的非常細微的差別。

耳朵處理信息的速度要比眼睛快的多，一個人處理聽覺數(shù)據只需要千分之一秒，而處理視覺數(shù)據需要五分之一秒。一旦聲波到達耳朵，大腦只需要0.05秒就能識別出來，比眨眼的速度快10倍。你的大腦需要大約0.2秒的時間來理解到達你眼睛的光線或者識別觸摸你手指或腳的東西。人們認為聽覺之所以如此之快是因為我們史前祖先在晚上看不見東西時，當聽覺和探測潛在威脅意味著生與死的區(qū)別時，聽覺能迅速的幫助他們。

音頻聽覺類應用

聽覺技術利用了耳朵這些顯著且豐富的特性，在許多應用領域提供了顯著的音頻增強解決方案：

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

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

頻率均衡和濾波

聽覺技術另一個更加高級的功能是對傳入的聲波進行選擇性過濾，使用戶只需要聽到所需的頻率范圍內的聲音。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

例如機艙內的噪聲可能包括發(fā)動機發(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)生器通常被個人用來掩蓋惱人的背景噪聲，從而增強注意力、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、風的沙沙聲、鳥的啁啾以及海浪聲會被用來替代白噪聲。醫(yī)學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（一種聽力疾病）提供聲音治療方案或者緩解病情，從而掩蓋聲音并降低他們對聲音的感知。