2021年08月24日 | 关于耳机定制化：听力测量和人体工学（上篇）

其实，因为消费类电子，TWS耳机市场的迅速增长，越来越多的消费类领域人群，开始关注如何做好一款客户满意的TWS耳机，除了满足目前佩戴舒适，使用时长，通话清晰，或者有ANC功能之外，很多品牌也开始从客制化的角度思考，未来能从产品角度提供哪些亮点，来吸引用户的目光。

所以，在客制化的角度，稍作引申，主要分两部分——听力测量和听力补偿，以及从佩戴舒适角度衍生的人体工学方面的研究。

首先，从助听领域已经在研究的一些问题，听力测量(Audometry)，参考目前市面上的Jabra75T， 使用APP算法，实现听力测量（APP Algorithmic audiometry），再此基础上，再使用听力补偿(Temperature monitoring)也就是我们常说的， 音乐补偿（Music compensation），来平衡用于左右耳听觉上的差异，进以提升听音乐时候的体验。

人的听觉频率范围约为200Hz ~ 8KHz左右，但随着年龄的增长和听觉习惯的改变，人会逐渐丧失高频音。70%的听力受损者听不到高频声音，30%的人是因为音量不够大。MFA (Millisecond Frequency Adjustment毫秒频率调整)是一种无限听的解决方案。在1.5毫秒内，MFA可以检测和分析20Hz-20,000Hz的高清晰度语音，识别高频辅音，然后实时处理，失真最小，清晰度最高。

一些听力补偿App的架构

同时，从临床医学领域衍生到消费类领域的技术，也被引入衍生出相应的耳机产品。随着OAEs（耳声发射Oto Acoustic Emi Sions)的临床接受度和实用性的不断提高，DPOAEs被认为具有重要的诊断价值。耳声发射被认为是由于耳蜗毛细胞的运动而产生的声音。耳蜗发出的这些声音可以通过外耳道来测量，外耳道干净健康，中耳功能健康正常。OAE本身被认为在健康的耳朵中有一个从- 10db SPL到+ 30db SPL不等的振幅。因此，OAEs可以作为一种筛选工具，以确定耳蜗是否以一种典型的方式对声音作出反应。OAEs也可以作为一种复杂的诊断测试。因此，耳声发射的筛选和诊断在听力损失的鉴别诊断中起着重要而独特的作用。

OAEs在筛选(通过/失败)和诊断(增加鉴别诊断)应用方面提供了许多优势。耳声发射是高度敏感和高度依赖于外部毛细胞功能，他们不需要行为反应，他们提供即时的，耳朵特异性的结果。此外，OAEs相对便宜，不需要经过声音处理的展台。

OAES

同时，市面上已经有基于此技术的消费类耳机出现。

Nura Phone

沿着助听器级别的技术，还有更深层次的部分，是目前少有人探索的，即物理损伤和听觉皮层损伤层面的听觉测量。到目前为止，市场上还没有助听器能解决这个问题。虽然最新的助听器采用了抑制背景噪音的技术，但这些助听器无法知道佩戴者因为大脑的物理损伤而忽略了哪些声音，哪些是干扰物。

为了解决这个问题，许多公司和实验室都在集中研究如何持续监测佩戴者的大脑活动。为了做到这一点，它使用了一个深度神经网络，这个网络会自动将每个说话者从背景噪音中分离出来，并将每个说话者与来自用户大脑的神经数据进行比较。与神经数据最匹配的讲话者随后被放大以帮助用户。那么，基于听力测量的基础上，我们目前会在两种场景下探索听力补偿的部分，第一种是：音乐补偿，另一种是通话补偿。

在音乐补偿领域，去年CES已经有相关的产品亮相，以创新的耳机举例。从产品介绍放了解到，正常的耳机声音内部结构小而封闭。普通的耳机会把声音直接送进我们的耳朵。这听起来不自然，小而密闭的空间，音乐听起来是不完整的。简单地用手机拍三张头部及耳部的照片，便可以量身定制其独有的个性化音响。这与目前很流行的平面图片建模技术关系比较多。另外通过拍照实现定制化的技术，更多从人体工学角度，偏向于图像识别领域，这点在后面的人体工学部分讨论。

在通话补偿方面，主要是一种针对未来使用场景的猜想，也就是如何解决电话语音的限制。我们生来就能听到高达20,000赫兹的声音。当使用手机通话时，信号的最高频率被降低到3400hz。在3400hz以上仍然有重要的语音信息，这就是为什么你经常需要为高频声音提供上下文，如“Sam中的字母S”或“Frank中的字母F”，因为没有上下文，单个的高频声音可能是难以察觉的。

通过手机，同样的声音现在会有明显的不同。原来的“气体”声音，其高频信息高于3400hz，被电话线切断，现在有一个几乎察觉不到的“S”。然而，使用MFA处理的“气体”声音，即使在有限的电话线带宽上也能保持“S”声音的清晰度，从而在窄带频率范围内提供宽带高清声音。5G移动电话的通话带宽会更大，蓝牙技术的语音带宽也会更大。用户可以用更高的带宽听到声音，但频率越高，听力损失越明显，越享受不到更好的服务，补偿后可以享受高质量的5G通话质量。

笔者个人猜想，相关技术，在未来的会议系统领域，也将成为一块新的技术难点。

通话补偿

另外，关于整个听力补偿市场的趋势，全世界大约有4.66亿人丧失了听力，其中3400万是儿童。据估计，到2050年，将有超过9亿人丧失听力。听力丧失可能是由遗传原因、出生时的并发症、某些传染病、慢性耳部感染、使用特定药物、接触过多噪音和衰老引起的。60%的儿童听力损失是由可预防的原因造成的。11亿年轻人(年龄在12-35岁之间)由于在娱乐场所接触噪音而有听力损失的危险。

未解决的听力损失每年造成全球7500亿美元的损失。

预防、识别和处理听力损失的干预措施是具有成本效益的，可以为个人带来巨大的利益。失聪的人能从早期识别中获益;使用助听器、耳蜗植入物及其他辅助设备;字幕和手语;以及其他形式的教育和社会支持。目前的估计表明，在助听器的需求和使用方面存在83%的差距。在美国，只有17%的人能从助听器的使用中受益，而他们实际上使用了助听器。

以上关于听力补偿角度的分析，下一章继续聊一聊针对人体工学部分的探索。