作者:Pete Bartolik
投稿人:DigiKey 北美编辑
空间音频与增强现实 (AR) 眼镜的集成可创造身临其境的交互式人类感官体验,从而更好地弥合物理和数字鸿沟。但是,设计人员不仅需要确保音频增强 AR 眼镜重量轻,而且还要在实际使用期间延长其续航时间。
智能 AR 眼镜市场似乎正处于高速增长期,预计出货量将从 2023 年的略多于 676,000 台增至 2030 年的 1300 万台,复合年增长率为 53%。显示质量的提高、电池续航时间的延长以及整体性能的提升将使 AR 眼镜在企业、工业和消费者用例中更加实用。
带有嵌入式麦克风和扬声器的 AR 眼镜可快速使用语音助手和音乐播放功能。这些功能可以成为在工厂车间利用数字孪生的关键因素,也可以为骑行者提供导航和表现提示。
高保真空间音频可增强视觉交互的质感、背景和意义,从而显著提高用户的 AR 体验。但是,从 AR 眼镜中获得高性能的音频极具挑战性,因为要让用户认可和满意,就必须采用小巧的外形。此外,这些设备还需要重量轻并提供更长的电池续航时间,做到这一点颇具挑战性,尤其是要在应用中加入高质量音频、视频录制或视觉显示等功能时。
除了处理能力和显示分辨率方面的进步,音频和电源管理也将在创造成功应用方面发挥至关重要的作用,这些应用将最大限度提高对这些设备的需求。需要克服的挑战包括:
设计人员如果希望以自然逼真的方式将视觉和听觉信息结合起来,就应该考虑采用开放式音频技术。开放式音频无需使用耳机或耳塞,用户可以同时听到 AR 声音和现实世界的声音,从而能够获得无缝的沉浸式体验,而且还不会影响与其他用户和环境的互动。
AR 眼镜配有嵌入式麦克风和开放式扬声器,非常适合 AR、虚拟现实 (VR) 和混合现实应用。用户可以在不影响音质或保真度的情况下享受更舒适的听觉体验。这些设备可让用户听清周围环境的声音,从而保持情景感知能力,确保安全,并与同事协作或与他人互动,同时还能最大限度降低其他人听到音频内容的风险或烦恼。
工程师可利用开放式音频技术打造电子应用,以自然的方式将视觉和听觉信息结合在一起。采用这种技术的 AR 眼镜通过提供空间音频,为用户提供似乎来自特定方向和距离的声音,从而增加了另一层真实感。
空间音频将是开放式音频发展的关键一环。空间音频能创建逼真、身临其境的声音环境,与视觉内容和用户视角完美契合。例如,Apple 的 Vision Pro VR 设备就具有开放式音频、空间音频集成和 3D 耳朵映射功能,不仅能够增强沉浸式体验,而且无需外部耳机。
空间音频可模拟声波与用户耳朵、头部和身体的交互方式,以及与物理环境中的表面和物体的交互方式。除此之外,还可使用位置、方位、距离、速度和方向等元数据来动态调整声音参数。基于用户的动作和交互,这些参数包括音量、音调、音色和混响。
为 AR 眼镜设计开放式音频应用需要深入了解该设备的优缺点、空间音频设计的原则和最佳实践,以及开发工具和框架。视频显示和视频录制非常耗电,因此效率至关重要。高品质的声音和吸引人的设计将在很大程度上影响用户的接受程度,同时,设备充电还必须方便,并且在技术允许的情况下还要尽可能减少充电次数。
[Analog Devices, Inc. (ADI)] 提供的 AR 眼镜平台包括集成音频采集、播放、电池管理组件以及算法。这些组件和开发工具为设计人员构建和测试开放式音频 AR 眼镜应用提供了快速通道。
ADI 的音频处理器编解码器采用了公司的纯语音 (Pure Voice) 处理算法,能够在具有挑战性的声学环境中提高语音通话质量,同时还有动态扬声器管理 (DSM™) 算法,可在空间受限的扬声器应用中产生更响亮、更丰富的声音。
图 1:ADI 的 ADAU1860 编解码器集成了两个 DSP、八个数字麦克风输入,以及三个模拟输入等功能。(图片来源:Analog Devices, Inc.)
图 2:EVAL-ADAU1797Z 评估板可全面访问 ADAU1797 上的所有模拟和数字输入/输出。(图片来源:Analog Devices, Inc.)
ADI 的智能音频放大器集成了电流和电压感测 (IV) 反馈以及扬声器管理算法,能够在空间受限的外形尺寸下最大限度提高性能。
图 3:MAX98390CEVSYS# 评估系统包括 DSM Sound Studio 软件,该软件具有功能强大的 GUI,用于提取、调谐和评估 MAX98390C 放大器。(图片来源:Analog Devices, Inc.)
功率是 AR 眼镜的一个关键设计因素。与典型的耳机管理相比,开放式音频扬声器需要更高的功率,ADI 提供了几款高效的电源管理 IC,供设计人员在其应用中使用:
音频一直是实现 AR 应用潜力的一个主要限制因素,因为这些应用通常侧重于视觉。轻巧、时尚且穿戴舒适的 AR 眼镜能够支持多种用例,而开放式音频则为 AR 眼镜充分发挥潜力创造了机会。为了打造完整的解决方案,ADI 组建了一个由组件、工具和软件组成的平台。
审核编辑 黄宇
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