传感器技术如何在耳戴式设备中实现情境感知

消费电子产品中增长最快的垂直领域之一是耳机市场。这些贴耳式设备，从无线耳塞到助听器，不只是一种聆听工具——它们为我们提供了一种全新的方式来接触我们的技术和我们周围更广阔的世界。

到 2026 年，耳戴式设备市场预计将达到 939 亿美元，从 2019 年到 2026 年以 17.2% 的复合年增长率增长。其他数据显示，消费者对这些设备中的特定功能感兴趣。根据 2019 年 Qualcomm 的一项调查，55% 的调查受访者认为自己对上下文感知的可穿戴设备感兴趣。他们将背景降噪和动态音量调节列为最有用的功能。

耳戴式设备继续引起期待下一代功能的用户的兴趣。 （来源：CEVA）

很明显，最终用户对下一代耳戴式设备的这些功能感兴趣，以获得更好、更身临其境的聆听体验——但您需要哪些组件来实际配置这些功能？

要获得真正身临其境的聆听体验，您需要耳戴式设备来解决该技术中常见的 UX 挑战和陷阱。以下是我们看到的 4 个最常见的挑战：

1.传统的用户界面不适合耳戴式设备。

如果您在外出跑步或在健身房锻炼时使用无线耳机，那么您一直盯着手机看的可能性很小。这使得用户不方便依靠手机来控制耳戴式设备。直接放在耳戴式设备本身上的按钮往往很小，当它们在用户的耳朵中时不可见，因此很难找到和按下它们。

更方便的用户界面是手势控制。通过运动跟踪，简单的手势可以为特定的控制和动作提供指令。例如，您的设备可以感应到耳塞上的简单“敲击”以增加音量。与按下特定按钮相比，找到并点击整个耳机要容易得多。

入耳检测是一种手势，可用于在用户取出耳塞时自动暂停音频。想想当你在健身房训练间隙遇到朋友时会容易得多；当您礼貌地取出耳塞时，音频会自动停止，并在您将其放回耳中的那一刻恢复。

2.需要简单、准确的跟踪来满足对健身和活动跟踪的期望。

耳戴式设备非常适合健身追踪应用。由于头部（和耳朵）的运动范围与您的手腕或口袋相比相对一致，因此通过头部进行的健身跟踪具有稳健性。

尽管如此，还是有可能欺骗健身算法，如果运动跟踪不精确，就会有许多误报和漏报会影响输出数据。如果您的耳戴式设备可以自动检测和分类活动，它就可以跟踪全身运动并获取上下文——您在跑步吗？骑自行车？在咖啡馆排队？准确的分类可以与软件库集成，将步数转换为卡路里计数，从而更全面地了解您的一天。

3.通常在可听设备中，声音并不是真正的身临其境。

传统的耳戴式设备无法提供真正身临其境的体验；您正在聆听声音，但没有以有意义的方式参与其中。

但是，当您将准确的头部跟踪与可听技术结合使用时，聆听体验就会变成一种身临其境的体验。当您转动头部时，配备空间音频的耳戴式设备会发生变化，让您置身于音乐中间，仿佛您就在那里。

这种栩栩如生的体验需要低延迟的高精度头部跟踪，以确保它与您一起移动，没有延迟。空间音频还可提升游戏或 XR 应用的用户体验。

4.耳戴式设备本身不会对不断变化的环境做出反应。

使可听设备具有上下文感知能力是其设计中需要克服的最艰巨挑战之一。

今天的用户在想听外面的世界时，经常需要手动更改设置，例如音量，或者摘下耳塞。根据其设计，耳戴式耳机可以屏蔽外部声音，这样听众就可以专注于他们通过听筒听到的内容；但是，在某些情况下，它们可能会无意中屏蔽掉关键信息。在最坏的情况下，当您即将穿过繁忙的街道时错过汽车喇叭之类的声音提示可能会导致严重伤害。

但是，借助上下文感知，耳戴式设备可以分析来自其传感器的信息以确定用户活动，例如步行、慢跑、骑自行车等。将该信息与其他已知信息（例如来自手机的 GPS 或用于检测重要线索的 AI 算法）相结合，可让听力设备确定是否应屏蔽或传递外部音频。合适的传感器和传感器融合软件还可以将用户的声音与背景声音分开，以提高虚拟助手的通话质量和语音命令的准确性。

耳戴式设备中如何使用传感器？

耳戴式设备市场包括各种设备，包括真正的无线立体声耳塞、音频耳机、助听器和 AR 眼镜。为了最大限度地发挥其功能和效率，您需要正确组合传感器。

在最基本的层面上，加速度计是活动跟踪所必需的。来自该传感器的信息可以定义基本步数，但在正确理解的情况下，还可用于更复杂的活动分类，例如步行与跑步。

更先进的设备还可以使用由加速度计和陀螺仪组成的 6 轴 IMU 来跟踪方向。借助陀螺仪的附加数据，耳戴式设备可以找到用户的相对头部方向。在确保适当的传感器速率和延迟后，这可以实现沉浸式 3D 音频和 XR 应用所需的准确头部跟踪。

将加速度计或 6 轴 IMU 与接近传感器配对可提高入耳检测等功能的稳健性。信息越多，算法结果越好，耳戴式设备也不例外。 CEVA 的 Hillcrest Labs MotionEngine™ Hear 等先进技术让设计师能够将情境感知和无摩擦的 UI 整合到从真正的无线立体声耳塞到助听器再到无线耳机的可听设备中。