苹果微软都想用这个中国人的黑科技，他重新定义了耳机
编者按：本文来自微信公众号“极客视界”（ID:geekview），作者：Geekview极客君，36氪经授权发布。
无论什么样的耳机，都改变不了功能单一的事实，就算是4399元的AirPods Max在本质上还是「耳机」。作为一个使用频率极高、人手至少一对的耳机，有没有可能变成多功能多应用场景的随身设备，而不仅仅是听个响？
据DeepTech报道，来自中国的青年范小然已把这种可能变为现实，他开发了一个名为HeadFi的系统，可帮助市面上的普通耳机实现四大「智能」：生理感应、手势识别、身份验证、语音通话，而成本仅需约3元人民币。目前HeadFi技术已有专利且正在招标落地，苹果微软以及国内企业都在接洽其团队。
▲现年28岁的范小然
耳机就能检测心率，准确率最高 99.2%
由于戴上耳机后，我们的耳洞会形成封闭空间，这个空间一边是耳机驱动单元，另一边是耳膜。此时该封闭空间对于气压变化尤其敏感，心跳等能引起耳道血管变形的生理活动，自然会造成封闭空间的压力。利用这个原理，配备HeadFi系统的耳机就能检测压力变化，进而算出心率。
▲耳机和耳道耦合原理
据了解，相关实验找了54位志愿者，用了54副耳机（含入耳式、头戴式和半入耳式，价格从3美元到1.5万美元不等）。实验结果显示HeadFi 系统的心率监测准确率在96.8%-99.2%之间，最大错误率约为 3%，已达到商用心跳监测系统的最大错误率要求（小于 5%）。
▲耳机工作原理
再普通的耳机，也能利用手势触摸控制音频了
用过AirPods的朋友应该很熟悉，可以通过设置为轻点两下耳机，实现呼叫Siri、播放或暂停、下一首、上一首等功能。但普通耳机要实现上述操作，就显得没那么“酷”了。
HeadFi的做法是，直接把耳机单元“当作”一个传感器，将非智能耳机外壳、转换为虚拟触摸板，用来感知触控刺激，并将其转换为电信号。
▲AirPods系列的音频控制
在HeadFi的实际操作中，轻触左侧耳机外壳，即可暂停或播放；轻触右侧耳机外壳，即可静音；在左侧耳机外壳向上滑动，即可增大音量；在右侧耳机外壳向上滑动，极客减小音量。
根据志愿者们的实际测试，无论是安静还是噪声环境，也不论有无音频输入，HeadFi对四种手势的分类识别准确率最高可达99%，低的在98%左右。
用于身份识别，隐私保护更好
范小然把HeadFi用于身份验证的设想，同样很巧妙。其充分利用了每个人耳道形状和大小是独一无二的特点，而且耳道的阻抗、甚至同一个人的左右耳道的生理结构都不一样。所以只要发射扫频信号，并感知左右耳的回音差值，就能识别不同用户。
▲HeadFi 的相关信号
相比人脸识别潜在的隐私问题，HeadFi无需影像就能识别用户，或将是对现有身份验证的一种补充。但前提是需要佩戴耳机，一定程度上损失了灵活性和便利性。
而在范小然看来，更值得称道的是HeadFi带来的语音通话功能，能把普通耳机变成可以打电话的耳机，且在测试中都得到了令人满意的通话质量，部分耳机甚至媲美直接用手机麦克风通话的质量。
其意义不言而喻，据2019年的数据统计，有超过 99% 的消费类耳机没有配备嵌入式传感器，43% 以上甚至没有麦克风。现在只需要配上HeadFi模块，不但可以通话，还能带来一系列的升级功能。
▲HeadFi 原型
GEEK君有话说
范小然开发的HeadFi让普通耳机在听音频的基础上，获得了感知能力，从而实现智能化和多功能。这一切无需改动现有耳机，只靠一个适配器模块，连接手机插上耳机直接用。将来优化HeadFi模块的形态后，或许真就重新定义耳机了。
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