【導(dǎo)讀】之前或許您已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)利用超聲波麥克風(fēng)進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別，但很多工程師可能還會(huì)認(rèn)為這是停留在實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目，事實(shí)上，利用超聲波進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別的方案已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。這里小編為大家對(duì)比下超聲波麥克風(fēng)和目前主流傳感器的性能。
微手勢(shì)識(shí)別技術(shù)的走紅離不開(kāi)一批成功的體感游戲設(shè)備，各大半導(dǎo)體廠商推出不同原理的手勢(shì)識(shí)別方案，其中應(yīng)用最為廣泛的是多在游戲設(shè)備中利用攝像頭實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺(jué)，但其他方案例如紅外識(shí)別、電場(chǎng)識(shí)別、以及超聲波識(shí)別也在不斷推出新的產(chǎn)品與技術(shù)。
之前或許您已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)利用超聲波麥克風(fēng)進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別，但很多工程師可能還會(huì)認(rèn)為這是停留在實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目，事實(shí)上，利用超聲波進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別的方案已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
數(shù)字超聲麥克風(fēng)的出現(xiàn)
麥克風(fēng)錄音時(shí)是不分頻率的，只要有物體振動(dòng)，它就可以把振動(dòng)的頻率錄下，包括人耳聽(tīng)不到的超聲波，所以理論上使用麥克風(fēng)進(jìn)行超聲波識(shí)別是不需要再增加額外器件的，只要覆蓋到足夠的頻譜即可。
“模擬麥克風(fēng)也可以收到超聲波信號(hào)，而普通PDM數(shù)字麥克風(fēng)的量化噪聲在20～30KHz以后會(huì)變得非常高，超聲數(shù)字麥克風(fēng)則通過(guò)放大有用信號(hào)來(lái)提升信噪比，我們?cè)谶@方面有很多IP。”樓氏電子AAS技術(shù)產(chǎn)品營(yíng)銷高級(jí)經(jīng)理兼移動(dòng)消費(fèi)電子產(chǎn)品應(yīng)用負(fù)責(zé)人Oddy Khamharn指出，另外數(shù)字超聲麥克風(fēng)也顯著降低了功耗。
另外，超聲波麥克風(fēng)走向數(shù)字化還有一個(gè)因素驅(qū)動(dòng)，那就是設(shè)備缺少足夠的模擬端口。一般手機(jī)或平板只有2個(gè)模擬端口，而像是要獲取足夠的精度需要使用8顆麥克風(fēng)的時(shí)候，就只能采用數(shù)字超聲麥克風(fēng)了，Khamharn補(bǔ)充道。
在數(shù)字超聲波麥克風(fēng)出現(xiàn)后，由于對(duì)環(huán)境光線沒(méi)要求(黑暗中也能精準(zhǔn)感測(cè))、很容易測(cè)得距離/景深等特殊性能，有先見(jiàn)的系統(tǒng)公司紛紛采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)一些特有的手勢(shì)識(shí)別、距離感應(yīng)等應(yīng)用。Khamharn指出超聲波的方案性能相對(duì)更穩(wěn)定且成本更低，特地為大家對(duì)比了超聲波麥克風(fēng)和目前主流傳感器的性能對(duì)比，如表一所示。
“多個(gè)超聲波麥克風(fēng)組合還可以實(shí)現(xiàn)更好的精度。”Khamharn表示。例如，我們已經(jīng)看到有的應(yīng)用使用了七顆麥克風(fēng)——5顆實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別，而另2顆則提供給音頻用。
麥克風(fēng)新玩法：更低成本的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用
事實(shí)上，在不同應(yīng)用環(huán)境中，超聲波麥克風(fēng)可是實(shí)現(xiàn)通過(guò)上述獨(dú)特的特性帶來(lái)意想不到的創(chuàng)新應(yīng)用。樓氏的工作人員演示了一個(gè)Demo，筆記本內(nèi)置的麥克風(fēng)陣列能在三個(gè)維度準(zhǔn)確識(shí)別到手的位置，小球的位置和大小(手距離屏幕的距離不同則球大小不同)都會(huì)變化。就是這個(gè)簡(jiǎn)單的原理，已被工程師用于多種應(yīng)用。
手機(jī)中：超聲波麥克風(fēng)可以取代紅外接近傳感器，這是最簡(jiǎn)單的一個(gè)應(yīng)用。“設(shè)計(jì)者不僅可以少用一個(gè)器件，而且不需要再專門(mén)為紅外傳感器開(kāi)個(gè)孔。”Khamharn表示，“這個(gè)孔在制造工藝上精度要求很高，也存在額外的成本。”
平板中：下圖為HP新推出的平板電腦，該平板配備Duet Pen手寫(xiě)筆，通過(guò)筆尖上方的超聲波發(fā)射器以及內(nèi)置在平板中的多個(gè)麥克風(fēng)陣列追蹤手寫(xiě)軌跡。這種方案比紅外線準(zhǔn)確，比觸摸材料方便。
無(wú)人機(jī)：已有歐洲及本土的無(wú)人機(jī)公司采用了超聲麥克風(fēng)來(lái)進(jìn)行無(wú)人機(jī)定位及躲避樹(shù)木等障礙物，據(jù)稱在可靠性方面得到了突破。
或許利用超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)上述部分功能還沒(méi)有計(jì)算機(jī)視覺(jué)那么成熟，但是同時(shí)超聲波利用其獨(dú)特的方式為開(kāi)發(fā)者打開(kāi)另一扇創(chuàng)新的窗戶， Khamharn指出，已經(jīng)有處理器芯片廠商已有搭載支持樓氏超聲麥克風(fēng)算法的主芯片推出，我們相信這一舉措會(huì)更加推動(dòng)該技術(shù)的普及。
在深圳舉辦的研討會(huì)更好的貼近深圳地區(qū)的客戶，“這里創(chuàng)新型的小公司特別多，而超聲麥克風(fēng)的方案給了他們更大的創(chuàng)意空間。”Khamharn表示。
附錄：數(shù)字超聲波麥克風(fēng)性能參數(shù)
樓氏電子的MEMS超聲波數(shù)字麥克風(fēng)SPH0641LU4H-1尺寸僅為3.50 x 2.65 x 0.98 mm，可通過(guò)多片組合的方式達(dá)到更好的精度。
產(chǎn)品特性：
支持超聲波頻率
高信號(hào)頻帶寬靈敏度高
業(yè)界最低功耗（僅為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的1/3)
單位面積內(nèi)最佳聲學(xué)表現(xiàn)
多工作模式（睡眠、低功耗、標(biāo)準(zhǔn)模式以及超聲波模式）
高信噪比
更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)集成以及更好的抗干擾能力
具體參數(shù)：
超聲波頻率：高達(dá)80kHz
信噪比：64.3dB
功耗：低功耗模式下為235uA
尺寸：比同類產(chǎn)品低20%
靈敏度：-26+/-1dB @ 1KHz
