關(guān)于耳機(jī)定制化——聽力測(cè)量（Audiometry）和人體工學(xué)（Ergonomics）（下篇）

承接上文聽力補(bǔ)償相關(guān)的內(nèi)容，順便聊一下針對(duì)人體工學(xué)部分的探索。

關(guān)于耳機(jī)定制化：聽力測(cè)量（Audiometry）和人體工學(xué)（Ergonomics）（上篇）

說到耳機(jī)，以及人體工學(xué)相關(guān)，可能很多人會(huì)想到Bose耳機(jī)的運(yùn)動(dòng)系列——鯊魚鰭硅膠耳套，也會(huì)聯(lián)想到像freebit這類深度鉆研耳機(jī)相關(guān)人體工學(xué)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行l(wèi)icense授權(quán)以運(yùn)營(yíng)的公司，它服務(wù)的客戶品類很廣，像是JBL，Amazon，Audio-technica，Under Armour，都是他的合作客戶。（以下資料均來自官網(wǎng)，為保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，不會(huì)額外釋放其他信息）

Freebit

這一類公司的做法是，結(jié)合目前對(duì)于人體工程學(xué)的探索，以及大量采集樣本，以及與聲學(xué)品牌公司合作等經(jīng)驗(yàn)方面的累計(jì)，研究出一種盡量通用的設(shè)計(jì)，可以最大程度上保證不影響聲學(xué)穩(wěn)定性的同時(shí)，保證與人耳合理的力結(jié)合，優(yōu)點(diǎn)是盡量做到通用，但是針對(duì)部分定制化需求更高的用戶，耳機(jī)廠商依舊在進(jìn)一步嘗試，如何做更細(xì)致的定制化流程。

Freebit C shape（官網(wǎng)）

其實(shí)，定制化已經(jīng)悄悄潛入我們生活，并逐漸成為現(xiàn)代消費(fèi)模式的一種新的擴(kuò)展——不論是在購買耳機(jī)時(shí)，選擇激光雕刻一句自己喜歡的slogan，還是在定制化一雙自己選擇色彩配搭的鞋子，還是在奢侈品上做一些手腳，讓產(chǎn)品更加錦上添花，很多年輕人紛紛在平常的消費(fèi)生活中，尋找一些屬于自己的特別點(diǎn)。

各品類定制化

首先，收費(fèi)比較高的1of1定制，很多針對(duì)音樂從業(yè)者，可以在耳朵上倒模，聲音也定制化調(diào)節(jié)。

UE客制化耳機(jī)

音頻參數(shù)可選擇的空間很大

那么，針對(duì)大眾的定制化，大量的耳機(jī)品牌比如，Bose，Sony，Sennheiser，Jabra，Plantronics等耳機(jī)品牌的App均提供EQ定制化，也就是用戶可以選擇自己調(diào)整EQ曲線，當(dāng)然不是完全隨意的調(diào)節(jié)，多數(shù)情況下，品牌方還是會(huì)提供一些選項(xiàng)，比如：Bass Boost，Treble boost，Smooth等等，用戶就可以根據(jù)自己的喜好，比如選擇重低音“動(dòng)次打次”比較強(qiáng)的音樂，然后調(diào)節(jié)一下EQ按鈕，聽著就蠻有感覺的。

App也可以來讓用戶自定義一些功能按鈕，比如Plantronics的產(chǎn)品就很符合“喜歡科技產(chǎn)品的同學(xué)”可以自定義按鍵的功能，不過的確是有些繁瑣。

Plantronics的App

Plantronics的App

同時(shí)，音頻品牌公司，也嘗試通過現(xiàn)有的App，結(jié)合一些第三方的技術(shù)，為用戶提供除了外觀以外，在使用上的定制化服務(wù)。比如Creative與SXFI。只需要通過手機(jī)拍照，就可以針對(duì)聲音，以及聽音方式進(jìn)行定制化。

Creative官網(wǎng)頁面

接下來，大家在集中探索的一塊領(lǐng)域，主要依賴兩方面技術(shù)，第一類，是圖像識(shí)別，比如中值濾波算法，也就是但我們對(duì)耳朵拍照之后，可以消除部分光影造成的干擾，清晰的導(dǎo)出人耳輪廓的線框圖。其實(shí)這一塊技術(shù)最早是考慮到將人耳作為新的生物識(shí)別技術(shù)。最早，美國(guó)犯罪學(xué)研究專家Afred Iannarelli發(fā)表相關(guān)論文，并應(yīng)用于美國(guó)法律執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用。

Burge&Burger人耳識(shí)別技術(shù)示意圖

后續(xù)出現(xiàn)有代表性的，Burge&Burger人耳識(shí)別技術(shù)。先是采集個(gè)體頭部灰度圖，對(duì)圖像梯度的Gaussian金字塔使用可變形輪廓（deformable contour）方法進(jìn)行人耳定位，在使用Canny算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)。閥值上下限為46和20。對(duì)較大的曲線段使用edge relaxation形成，去除較小的曲線段，形成Voronoi圖表，識(shí)別在此階段完成。即將提取的曲線與模板進(jìn)行比對(duì)。光照和位置的變化使得這種方法非常不可靠。為了克服這種影響，他們將問題轉(zhuǎn)化為描述曲線之間的相鄰關(guān)系，而這種關(guān)系不受幾何變換和光照的影響!這種方法還考慮了誤差校正的問題。對(duì)由油脂和耳垢的堆積而產(chǎn)生的虛假陰影形成的錯(cuò)誤的曲線進(jìn)行去除處理。并對(duì)由此可能會(huì)折斷的剩余的曲線進(jìn)行行合并處理。

以及還有Moreno提出的外耳圖像識(shí)別法，圖a所示的點(diǎn)作為為外耳圖像特征點(diǎn)。以這些特征點(diǎn)構(gòu)成特征向量，作為神經(jīng)元的輸入，并且該向量與圖像變換和尺度變換無關(guān)。分類器的輸出與待識(shí)別個(gè)體相對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的提取在外耳輪廓圖上進(jìn)行得到輪廓圖的方法是先對(duì)原始圖像使用雙Sobel 濾波器（水平和垂直方向）將得到的圖像進(jìn)行閥值控制，然后相加得到輪廓圖。

這已經(jīng)非常接近我們?cè)谟懻撊梭w工學(xué)，人耳特征點(diǎn)相關(guān)的技術(shù)了。

但是，這種標(biāo)記的點(diǎn)位，還不夠，因?yàn)榭紤]耳機(jī)舒適性。除了從平面的角度，觀摩耳朵三角區(qū)最深的深度，以及耳屏，對(duì)耳洞，耳屏間切跡等位置的研究，對(duì)于耳朵的舒適性，特別重要。

在此基礎(chǔ)上，也會(huì)有更加精確的方式，也就是直接掃描后，可以獲得耳朵的輪廓，這種方式非常近似于塑模的方式，也可以通過掃描來獲得人耳的數(shù)據(jù)，但是需要特定的機(jī)器，設(shè)備成本高，掃描的時(shí)間雖然不常，可是我們沒有辦法把這些移植到手機(jī)應(yīng)用端。因此，對(duì)硬件設(shè)備的過高要求，喝不可移植性，讓我們開始考慮一個(gè)新的角度——使用2d照片進(jìn)行3d建模。首先，找出各張照片中的特征點(diǎn)，進(jìn)行兩兩匹配，現(xiàn)在常用的算法是由 David Lowe 提出的SIFT 方法。然后根據(jù)匹配的結(jié)果，利用射影定理計(jì)算得到相機(jī)位置等場(chǎng)景信息，流行使用的是基于 Levenberg-Marquardt 算法的 Bundler。我們也可把這一步稱為稀疏重建（Sparse Reconstruction）。接下來將場(chǎng)景信息與原始照片結(jié)合在一起，有了場(chǎng)景信息，我們就能進(jìn)行多視立體重建（Multi-view Stereo Reconstruction）了。由于處理的圖像精度通常都比較高，所以這一步的計(jì)算量很大，執(zhí)行效率也因此成為判斷算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一。除了效率之外，還需要考量重建的精度以及完整性，因?yàn)檫@些因素決定了點(diǎn)云的質(zhì)量。PMVS 算法是目前表現(xiàn)最好的多視立體重建算法。另外，為了表示和稀疏重建的區(qū)別，這一步也成為密集重建（Dense Reconstruction）。最后根據(jù)三維點(diǎn)云構(gòu)建三維模型，我們已經(jīng)得到了物體表面的一系列三維點(diǎn)云，但是還需要把這些點(diǎn)連成面，才能在一般的三維建模軟件中使用?，F(xiàn)在比較常用的是泊松表面重建算法（Poisson Surface Reconstruction）。

以上技術(shù)的應(yīng)用，在建筑行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，針對(duì)算法精度進(jìn)行調(diào)節(jié)，我們則可以獲取更加便捷的方式，拍幾張照片，就足夠我們針對(duì)耳朵建模，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫來總結(jié)出耳朵大致偏向耳形，更加適合的耳機(jī)類型，以及硅膠部分的大小，這時(shí)候，我們就考慮一種更加便捷的對(duì)應(yīng)方式。不一定要針對(duì)用戶的耳朵建模做出完全符合的方案，但是，因?yàn)槲覀儍?chǔ)備了足夠的人耳模型數(shù)據(jù)，甚至可以更細(xì)化的區(qū)分男性女性，三角區(qū)比較深，or比較長(zhǎng)的耳型，來針對(duì)耳朵形狀，做更深入的推薦，比如三角區(qū)較深，耳洞比較大的耳朵，往往覺得ANC耳機(jī)佩戴的時(shí)候非常舒服。三角區(qū)較為淺，耳屏間切跡角度比較尖的耳朵，或許更喜歡Airpods的耳機(jī)更合適。

綜上，關(guān)于定制化，在人體工程學(xué)方向的一些討論，總體來說，我們還需要更復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫，讓耳機(jī)佩戴體驗(yàn)更好。