「專利解密」蘋果Airpods背後的Snoop監聽技術

2020-12-17 愛集微APP

【嘉德點評】蘋果的Airpods一經問世就帶來了不同凡響的效果,甚至帶動了TWS藍牙耳機行業的發展,其獨特的Snoop監聽技術,可以實現任意單耳使用,且具有較低功耗。

集微網消息,蘋果在2016年9月8日推出了第一款TWS無線藍牙耳機 Airpods,其內置的紅外傳感器能夠自動識別耳機是否在耳朵中播放,可以通過雙擊控制Siri語音助手,並且擁有充電盒,不僅可以用於收納耳機,也可以為耳機充電,這種方式極大提升了耳機的續航能力。

而自從蘋果推出TWS藍牙耳機以後,也帶動了例如OPPO、華為、小米等廠商對TWS藍牙耳機這個行業的關注。那麼,蘋果Airpods中到底藏著什麼秘密?能夠讓用戶為之著迷,也讓其他廠商奮起發力來追趕蘋果的腳步、瓜分這個市場,今天我們就帶來了蘋果Airpods的解密。

據悉,蘋果在16年9月23日申請了名為「耳塞和盒的無線配對」的發明專利(申請號:20191004213.8)、在16年6月6日申請了名為「無線音頻輸出裝置」的發明專利(申請號:201910875676.8)以及在17年4月21日申請了名為「在未拴系的無線連接設備之間進行角色交換」的發明專利(申請號:201780002928.5)。

根據這些專利目前公開的資料,讓我們一起來看看蘋果TWS藍牙耳機背後的秘密吧。

如上圖,為蘋果TWS藍牙耳機的側視圖,設計圖中包括外殼105、藍牙耳機115a、115b和用於容納耳機的空腔110a和110b,耳機盒的蓋120與空腔的正上方對齊,可以完全將耳機封閉在外殼內,具有一定的防水功能。

除此之外,耳機盒還包括有處理器、耳機檢測器、無線電部位、蓋傳感器、盒充電電路、電池以及耳機充電電路等,在蘋果的設計方案中,電源接口使用了其lightening連接口,專利中也包含了利用感應線圈進行無線充電的說明。

如上圖,是藍牙耳機與智慧型手機進行連接的系統示意圖,無線耳機4710可以和智慧型手機4715之間進行連接,耳機盒4705作為中間設備發起這種連接,當用戶打開耳機盒時,耳機盒會指示無線耳機與手機進行配對,耳機可以經由支持雙向數據傳輸的無線通信協議向手機發起配對請求,具體流程如下圖所示:

從圖中可以看到,耳機充電盒首先作為中間設備來響應用戶的輸入,並可檢測耳機是否在盒體中,如果耳機並未在盒體中,就不會響應用戶的操作,這樣的設計可以降低功耗。當檢測到耳機時,將由耳機盒發起配對指令來將信號傳輸至耳機中,例如我們熟悉的操作:當用戶打開盒蓋時,盒體將指令傳輸到耳機中,並與先前配對的電子設備自動配對。

正是基於這樣的設計,才可以讓用戶有隨開隨連的良好體驗,相比於其他廠商的藍牙耳機,蘋果的耳機連接速度確實會更快,同時藉助於Snoop的監聽技術,還可以實現任意單耳使用,不需要進行信號的轉發,從下面的連接過程中我們可以看出。

如上圖(左)所示,為藍牙耳機與各種電子設備的系統結構,其中包含有智慧型手機、手錶以及筆記本電腦等。在蘋果的設計方案中,兩個耳機是相互獨立的,耳機110和耳機165可以單獨與電子設備進行通信,這樣不僅提供了更加豐富的使用場景,同時也避免了由於轉發模式所導致的中繼設備功耗過高的情況。

此外,在耳機中還包含入耳檢測傳感器,可以檢測耳機何時處在用戶的耳朵內,從而實現用戶摘下耳機時可以自動停止播放音頻的功能。

而在圖(右)中可以看到,蘋果的TWS藍牙耳機中還具有處理器、通信接口、存儲器以及充電電池,存儲器可以存儲藍牙耳機的一些預設狀態以及自動連接設備等信息。此外,在盒體上還設置有可以按動的按鍵,用於和用戶進行交互以及接收用戶的指令。

在藍牙耳機與電子設備進行連接時,首先由耳機殼體檢測傳感器檢測用戶的操作類型,例如用戶按動按鍵、打開盒體以及打開頻率等,在接收到用戶的具體指令之後,藍牙耳機就可以與手機進行連接。而當用戶需要更換連接設備時,還可以從先前的無線連接設備中擦除連接數據,並繼續對兩個耳機重新進行配置以及連接。

這裡還給出了實際使用時的一種可能情況,此時無線耳機從充電盒中取出,390為先前連接過的電子設備,此時藍牙耳機會自動與390進行連接,而如果有另外的設備想要連接耳機則是不可能的。

專利中將這樣的額外設備描述為「不可發現的」,這樣就保證了多個設備同時使用時不會發生聲音的「串線」,保證了用戶的隱私以及語音等信息的安全性,這也得益於蘋果的出色設備管理,每個耳機都有獨一無二的MAC硬體地址。

以上就是蘋果發明的TWS無線藍牙耳機,也是我們熟知的Airpods中所使用的技術,正是依靠著這些專利技術,才給Airpods帶來了不可比擬的技術競爭力。自從蘋果發布Airpods以來,帶動了各大廠商的無線藍牙耳機發展,而在未來也將有更多的新技術應用於TWS藍牙耳機中,例如在Airpods Pro中使用的主動降噪技術,將讓Airpods更受用戶的喜愛。

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(校對/holly)

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