骨传导耳机 :利用骨传导原理制造的耳机

更新时间:2024-09-21 16:20

骨传导耳机,是利用骨传导技术制造的耳机,也被称作骨导耳机、骨感耳机、骨传耳机和骨传感耳机。

骨传导耳机将声音转化为不同频率的机械振动,通过人的颅骨、骨迷路、埃尔文·内尔淋巴液、耳蜗、听觉中枢来传递声波,传播中减少声波传递步骤,增加传播清晰度和减少声波扩散。

德国的“交响乐之王”路德维希·范·贝多芬在1819年失聪之后,用口悬木棒放在钢琴上的方式,让自己的听到音乐,这就是最原始的骨传导应用方式。骨传导技术最初应用于军事与医学领域。最早的骨传导耳机在1935年首次应用到医疗领域,帮助听力受损的人可以听到周围的信息。2001年,第一款商用骨传导耳机诞生,是由美国公司Bone Conduction Technology推出的“Audio Bone”。2012年,韶音(Shokz)推出第一款骨传导有线耳机Sportz,迅速被《个人电脑世界》杂志评为“改变世界的九大产品”之一。随后一年推出的Bluez耳机是第一款骨传导蓝牙耳机。

发展沿革

在18世纪的时候,出生于德国的“交响乐之王”路德维希·范·贝多芬在1819年的时候,彻底的丧失了听力,作为一个世界文明的音乐家,他并没有放弃音乐,在失聪之后,用口悬木棒放在钢琴上的方式,让自己的听到音乐,这就是最原始的骨传导应用方式。

骨传导技术最初应用于军事与医学领域。最早的骨传导耳机在1935年首次应用到医疗领域,帮助听力受损的人可以听到周围的信息。

之后随着科技的进步,在20世纪的时候,骨传导的理论知识已经相当的成熟。1950年,Pumphrey首次报道了人通过骨传导可以感知到频率高达120 k Hz的超声,骨传导因此也被称为“超声骨传导”(bone-conducted ultrasound,简称BCU)。

2001年,第一款商用骨传导耳机诞生,是由美国公司Bone Conduction Technology推出的“Audio Bone”。

成立于2004年的深圳市韶音科技有限公司是中国消费电子行业的一家高科技企业。自2007年以来,AfterShokz一直专注于骨传导扬声器,通过对内部研发的承诺,已取得突破性的进展。2011年,韶音成功地将该技术应用于消费电子耳机,创建了AfterShokz品牌,并于2021年12月将该品牌更名为韶音(Shokz)。2012年推出的Sportz是第一款骨传导有线耳机,迅速被《个人电脑世界》杂志评为“改变世界的九大产品”之一。随后一年推出的Bluez耳机是第一款骨传导蓝牙耳机。2019年7月2日,韶音在北京正式发布了全新的骨传导耳机新品,发布的新品包括最新骨传导技术赋能的全新骨传导耳机Aeropex,以及具备IP68防护性能、可在游泳时使用的骨传导MP3耳机Xtrainerz。

工作原理

骨传导耳机将声音转化为不同频率的机械振动,通过人的颅骨骨迷路埃尔文·内尔淋巴液、耳蜗听觉中枢来传递声波,传播中减少声波传递步骤,增加传播清晰度和减少声波扩散。骨传导是除去空气传播外另一个很重要的听觉方式。日常吃东西、喝水或者挠头发的时候,听到的声音就是通过牙齿还有头骨传递到内耳的,骨传导耳机正是利用这个原理制作的。因此,耳道可以随时保持清爽,不容易损伤鼓膜,可以减少听觉神经的损伤。

基本结构

整体结构

耳机主体、骨扬声器、电路板、和磁吸式充电数据线,耳机主体的末端分别安装有一个骨扬声器,耳机主体内部安装有磁铁,电路板上安装有充电电池和POGO PIN连接器,POGO PIN连接器与电路板连接,电路板的控制电路通过所述POGO PIN连接器与骨声扬声器连接,磁吸充电式数据线的充电端通过磁力与POGO PIN连接器可充电地连接。

扬声器与麦克风

骨传导技术可以分为骨传导扬声器和骨传导麦克风。其中,前者主要用于受话(听取声音),在助听器设备上有较好的应用;后者主要用于送话(收集声音),主要应用于TWS耳机中。另外,还有融合两类技术的设备,比如军用通讯设备、消防通讯设备,以及骨传导耳机。

骨传导传感器

一般来说骨传导传感器大致可以分为压电式和电磁式这两种。压电式骨传导听觉设备,这是一种机械化的振动装置,它以压电振子作为基础的发声元件,压电振子在电信号的刺激下就会产生相应的机械震动。利用这个原理,在使用的过程中不会像电磁式的骨传导听觉设备那样产生辐射,对人体听觉神经伤害较小,并且这种设备功率较低、体积较小,用骨传导传递声音,不用放入耳道,在使用的时候还能正常的接收外界的其他声音,因此这种骨传导耳机受到很多人群的喜爱。

电池

在续航方面,骨传导蓝牙耳机的续航能力比较强大,一般来说能够续航4-6小时以上,更久的话能够坚持8-10个小时,待机时间的话,大致可以在10天左右,避免了很多耳机需要频繁充电的困扰。

蓝牙

蓝牙是一种短距离通信技术,在短距离内可以让移动通信终端设备进行信息交互,打破了电缆和红外线技术的限制,让数字设备之间的信息交互更加的简单灵活。使用中会出现一种无线电信号,这种信号能够帮助终端设备找到另一个终端在短距离范围中发送设备,从而让两者之间建立起联系,帮助两个终端设备实现信息的传输。

技术特点

骨传导耳机的核心技术主要在于发声器件——骨传导振子,骨传导振子的优劣,直接影响着佩戴舒适度、音质,以及续航等多方面的实际使用体验。另一方面,由于骨传导耳机独特的发音方式,对于音质改善方面的技术也是其关键。

骨传导技术一直以来是一项军用技术,通过振动人类面部的骨髓来传递声音,是一种高效的降噪技术。通过骨传导麦克风说话,传递出的语音信息几乎丝毫不含周围的杂音;而通过骨传导耳机听到的声音也非常清晰。

优点

与气导相比,骨导有以下优点:①可以避免搀杂在空气中的噪声,在战争和很多需要有较强抗噪能力的场合有重要的应用价值;②骨导和气导是两个独立的路径,因此可以营造独特的听觉环境,使人的听觉系统可以同时感受到两个不同声源的声音;③骨传导的频率范围很宽,可以利用这一特点改善高频段的声音品质,使声音的频域得以拓宽;④有些严重的耳聋患者依然具有感知骨传导声音的能力,因此,有可能通过骨导给予助听。

缺点

虽然骨传导有上述优势,但是由于目前对其原理尚不够了解,所以也存在诸多的问题。主要有:①目前所研究的传导路径基本上都是将声源置放于人体的颅骨,对很多应用并不方便;②接听骨导声源的方便程度远不能和气导相比;③从已有的研究看,骨传导传递声音的能力(包括灵敏度和质量)尚不能和空气传导比拟;④人体本身在骨传导过程中对语音频率成分的影响尚不十分清楚;⑤骨传导可以通过直接传递超声或者通过数字信号处理中的“频率搬移”方法,将气导的声音搬移到超声的范围内作传递,目前对于频率搬移的研究尚不够充分。

产品定位

在骨传导耳机的应用层面,根据其骨传导的传音方式、开放式的佩戴等产品特性,主要定位于运动蓝牙耳机市场,能够为运动用户提供更加舒适、安全的听音乐体验。同时,对于不喜欢传统耳塞听诊器效应、小耳道长时间佩戴耳廓胀痛,以及听力受损等人群同样具有很强的吸引力。

分类

骨传导助听耳机

骨传导耳机利用骨传导振子发声直接到听觉神经的传播声音方式,使其绕开了人耳鼓膜。骨传导耳机可以通过其它器件的参与收集周围声音,再通过骨传导的方式输出到用户,从而可以帮助一些耳膜受损、耳膜老化人群更好的接收外界信息,达到助听的功能。

骨传导儿童耳机

对于儿童而言,互联网的发展使其接受教育的方式更加便捷,但也因此儿童使用耳机的次数也在快速增加。但由于儿童身体结构还处于发展阶段,鼓膜更加容易受到外界刺激而产生损伤。骨传导耳机开放式的佩戴和听音体验,则可以有效避免入耳式耳机对于儿童听力可能造成的影响,帮助儿童更加健康的成长。

骨传导耳机+

除了以上骨传导耳机自身优势能够满足的不同人群、不同场景使用之外,还能够以音频解决方案的方式结合如智能AR/VR/MR眼镜、智能头盔、潜水设备等其他产品使用,打造更加舒适和安全的听音体验。

市场情况

在目前的骨传导耳机市场,得益于整个耳机市场的增长,骨传导耳机也同样保持着快速的增长。其中AfterShokz韶音依旧是行业最大的制造商,紧随其后的品牌有Marsboy、Audio Bone、Invisio、Damson Audio、摩托罗拉、Sainsonic、KSCAT、ABCO Tech、earsopen逸鸥等。除此之外,还有飞利浦、山水、南卡、纽曼、爱国者等品牌也在快速布局骨传导耳机市场。

知名调研机构QYR发布的2014-2025年市场报告,历史和预测显示,全球骨传导耳机市场从2014年的31.94百万美元增长到了2018年的160.34百万美元。并预测到达2025年,这一数字将达到939.06百万美元,2019年到2025年复合年增长率预测将达到27.19%。骨传导耳机市场未来发展依旧将呈现快速的增长趋势。

发展趋势

未来发展

蓝牙及相关技术的进步,带动了蓝牙音频产品的无线化时代,为用户提供了更加便捷的使用体验,逐渐获得了市场的认可。骨传导耳机作为蓝牙耳机市场上一个重要分类,拥有着开放式的佩戴体验、不同于传统耳机的听音体验,目前主要聚焦于运动耳机市场。但骨传导耳机的发展不会仅仅如此,依据其特性所产生的优势,在未来将会逐渐应用到众多领域。

目前声音交互领域的骨传导技术将声音信号通过振动颅骨,不通过外耳和中耳而直接传输到内耳。骨传导输入设备能够接收人说话时的骨振信号传送至系统,也可将系统传来的声音信号转为骨振信号而传入人的内耳。骨传导技术经常与智能眼镜、智能耳机等交互设备相配合,完成视觉和听觉信号的传导与交互。

目前声音交互领域较为前沿的应用有智能耳机,它可以解读和翻译用户语音转换为机器能够理解的指令与系统发生交互,帮助用户完成一些任务,可想而知,智能耳机与虚拟现实技术的嫁接将带来声音交互领域的重大突破,目前一些虚拟现实前沿领域开始尝试使用智能耳机完成系统的语音交互。

现在骨传导技术应用的领域非常的广泛,也被越来越多的人重视,特别在网络信息技术的推动下,智能穿戴设备更是掀起了一股时代的潮流。对于喜欢运动的人来说,和传统的耳机相比,骨传导运动蓝牙耳机有着显著的优势,不需要将耳机上的发声元件塞入耳朵,解放人的双耳,让使用者在享受音乐的时候,得到比较好的使用体验,顺利地接收周围的信息,减少交通事故的发生概率,保证了跑步时候的安全,因此成为了很多运动爱好者的必备佳品。尽管现在骨传导运动蓝牙耳机还存在一定的缺陷,但随着科技的发展,这些缺陷终将会被弥补,未来的发展前景广阔。

面临的问题

从军事/医疗领域到民用领域,骨传导技术经过多年的发展已经有了较好的应用。只是中国的骨传导技术在民用领域的应用起步较晚,内因受限於演算法技术积累不足,蓝牙晶片运算力、能耗比不足,以及市场验证不足、产品骨导结构设计经验不足、制造制程不成熟等多种因素的限制仍待进一步发展。

参考资料

什么是骨传导耳机?与传统耳机有何区别?未来将如何发展?.电子技术设计.2023-12-29

2021骨传导耳机市场分析,未来趋势解读.我爱音频网.2023-12-29

一种骨传导运动蓝牙耳机.超星期刊.2023-12-28

韶音科技总经理陈皞: 面对市场竞争,“颠覆式创新者”最终笑傲江湖.新浪财经.2023-12-29

CN206380059U.Google patents.2023-12-29

骨传导耳机,叫座不叫好-36氪.36氪.2023-12-29

深圳韶音:骨传导技术带来全新的聆听体验.wipo.2023-12-29

骨传导技术及其应用.超星期刊.2023-12-28

从百元到千元档 骨传导耳机怎么选?.人民网.2023-12-28

骨傳導技術可望成為耳機標配?.edn taiwan.2023-12-29

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