蘋果太強！AirPods Pro獲得全新功能，索尼甘拜下風
在WWDC 20全球開發者大會上，蘋果除了對五大系統平台進行了升級外，AirPods Pro也引入了一項新功能——空間音頻，同時還支持蘋果設備之間的無縫切換。
AirPods Pro可以在不同蘋果設備之間進行無縫切換，這個功能沒啥好講的，主要是傳輸協議的問題，這裡我們將重點放在空間音頻這項技術上。
AirPods Pro的空間音頻是什麼鬼？
首先，我們先要了解什麼是空間音頻？空間音頻也稱為環繞音頻，這項技術其實已經發展了多年，大到影劇院劇場，小到自家客廳，都有它的身影。此次蘋果在AirPods Pro中加入了空間音頻功能，其原理是通過定向音頻過濾器，對雙耳耳廓的聲場進行檢測。
因為每個人的耳廓形狀都有所不同，聲波通過TWS傳到雙耳時，會被不同形狀的耳廓回彈形成不同的迴響共振，同時過濾掉某些聲音。
蘋果在iOS 14中加入了新的演算法，可以實現對每隻耳朵所接受的頻率進行微調，以此來呈現出全場景的虛擬聲場和環繞音效果。
按照蘋果官方的說法，AirPods Pro的空間音頻支持5.1聲道和7.1聲道，以及杜比全景聲。5.1聲道指的是左主聲道、中置聲道、右主聲道、左環繞聲道、右環繞聲道，外加一個低音聲道。相比5.1聲道，7.1聲道多了兩個環繞聲道。以上這些聲道均支持空間音頻。
想要實現真正的環繞聲，單靠演算法和聲源是不夠的，還需要考慮耳機與固定聲源之間的差異性。因為當你在體驗環境聲時，聲源是固定的，隨著你位置的變化，人耳所聽到環境聲也是不一樣的。
因此，蘋果通過AirPods Pro內置的加速感測器和陀螺儀，對佩戴者的頭部進行實時追蹤。當頭部移動時，可以對數據進行重新計算，以便佩戴者聽到的環境音效與最初的效果一致。
值得一提的是，除了可以對佩戴者的頭部實時追蹤外，AirPods Pro的感測器還能夠追蹤頭部和設備之間的運動數據，並且支持數據對比，以確保用戶在乘坐地鐵或公交遭遇到緊急剎車的狀況時，環繞音效不會中斷。
環繞音頻索尼也在做！
其實，蘋果不是第一家將空間音頻技術引入耳機的科技公司。去年CES 2019展會上，索尼就展示了基於空間音頻技術打造的360 Reality Audio空間聲學音頻格式。
360 Reality Audio通過在人耳里創建多個虛擬揚聲器，營造了一個環形聲場，讓佩戴者可以沉浸在音樂的世界，彷彿親臨現場，可以感受到各種聲源的方位、距離、角度，從而使得聲音變得更加飽滿和立體。
隨後，在IFA 2019展會上，索尼打通了兩款App對360 Reality Audio的支持，分別是Sony Headphones Connect和索尼精選Hi-Res音樂。
索尼官方頁面顯示，如果你想要體驗360 Reality Audio，就必須下載Sony Headphones Connect App，當耳機與手機的藍牙連接成功後，該App會拍攝人耳的照片並進行分析，然而系統會自動提供適合佩戴者的最佳音域。
其次是下載和註冊索尼精選Hi-Res音樂，App首頁有360 Reality Audio的分區。需要注意的是，該分區只有4首免費試聽360 Reality Audio的曲目，用戶想要聽到更多則需升級至Plus會員。
就目前來看，索尼和蘋果實現空間音頻的思路完全不一樣，前者是做了一個新的音頻格式，後者只是將現有的技術引入到AirPods。現在還不清楚蘋果是否會像索尼那樣，推出類似的空間音頻音樂服務，與索尼相比，蘋果獲取空間音頻聆聽體驗的門檻要更低，畢竟AirPods Pro支持的是5.1和7.1聲道，而非新的音頻格式。
此外，雖然索尼的360 Reality Audio很黑科技，但是並沒有做到像AirPods Pro那樣在頭部移動下的環繞聲定位。
蘋果很難打破空間音頻技術的天花板
儘管空間音頻不是什麼新技術，但是蘋果卻讓我們明白了原來TWS耳機也可以獲得更加真實的聆聽體驗。
不過有一說一，AirPods Pro引入空間音頻技術，蘋果或許可以做到業內頂尖水準，但很難打破現有消費類耳機虛擬聲場技術的瓶頸。原因很簡單，AirPods Pro的硬體還不夠強大。
在解釋原因之前，我們需要先了解兩個基本概念。
1.什麼是聲源定位？
我們平時說的「聲場」是人們對聲音空間感知的集合，包括寬度、縱深感、空間感、方向感和包圍感。而這些指標基本上都涵蓋在心理聲學的概念中。
現實生活中，我們聽到的聲音是存在距離和方向的，同時聲源本身也存在一定的寬度。這些因素組合在一起便是我們聽到的聲源定位。
2.現實生活中有哪些影響聲源定位的因素？
以架子鼓為例，當鼓手敲擊鼓時，鼓會發出的聲音會向四周均勻傳播，但最先到達人耳的聲音是由鼓到人耳的直線距離，因為兩點之間直線最短。這種現象在聲學中被稱為直達聲。
與此同時，其他方向傳播的聲音會經過一次反射後陸續達到人耳，這些聲音的總和被稱為早期反射聲。不過，也有很多聲音會經過多次反射才會傳到人耳，這類聲音的總和則被稱為混響，而早期反射聲和混響的總和統稱為反射聲。
簡單點來講，人們的聽覺系統可以感知空間的大小，這種感知能力取決於反射聲。而我們之所以能夠通過耳朵來辨別聲音的方向，除了分別傳入我們左右耳的直達聲的強度和時間差外，還與直達聲入射角度和早期反射聲的入射角度有關，也就是所謂的耳廓效應。
當人們的頭部的位置發生變化時，人耳所接受到的聲音就又不一樣了。基於人耳的聽覺特性，耳機虛擬聲場不僅需要模擬左右耳的聲音差異，還有模擬反射聲和反射聲在左右耳的差異，同時做到實時跟蹤頭部位置並計算。
AirPods Pro雖然配備了陀螺儀和加速感測器，以此來實時跟蹤頭部並對獲得的數據進行計算，但是實際效果還有待驗證，因為它並沒有捕捉具體聽音者HRTF（頭相關變換函數）的感測器。
另外，現實生活中反射聲存在無數路徑和可能性，同時每一條反射聲還要結合人頭部的實時位置和角度進行計算，這一過程的複雜程度可想而知，計算量肯定是非常龐大的，而且計算量會隨著精度呈幾何級增長。
這就好比英偉達在2018年發布的光線追蹤技術一樣，該技術需要很強大的算力，除RTX20系列顯卡外，其他顯卡幾乎全部陣亡，而且首批支持光追的遊戲表現也不是太好，未達到預期效果，理想和現實存在一定的差距。
說白了，AirPods Pro本身的晶元算力，想要真正模擬現實生活中的反射聲可能只是杯水車薪，就算是iPhone的A13晶元也不一定能擔此重任。
因此，AirPods Pro的空間音頻想要打破技術瓶頸，難度確實不小。
總結
空間音頻的應用場景還是挺廣泛的，例如VR領域，在2016年的Google I/O大會上，Google VR團隊發布了支持空間音頻的VR SDK，同時分享了如何打造一款VR全景聲。此次AirPods Pro上引入空間音頻技術，是否可以理解為蘋果在為Apple AR/VR混合眼鏡鋪路呢？
AI演算法 感測器技術，AirPdos Pro可以解鎖更多的新功能和交互體驗，空間音頻或許只是一個開端，下一代AirPods可能會有更多驚喜。據外媒DigiTimes報道，蘋果正在考慮為新一代AirPods Pro帶來重大升級，比如在未來1-2年內集成光感測器，並加入一些健康檢測功能。
總的來說，蘋果通過引入現有的技術，讓我們看到了AirPods Pro更多的可能性，同時挑起了用戶對下一代AirPods Pro的興趣，真可謂是「一箭雙鵰」了吧。
