AirPodsの発表に際し、Appleは新型W1チップを搭載したシームレスで非常にシンプルなBluetoothペアリング方式も発表しました。木曜日に公開された特許出願には、このシステムの仕組みが詳細に記述されているようです。
AirPodsに関する最初の特許出願の1つである、Appleの「ワイヤレスオーディオ出力デバイス」の出願では、ケーブルでつながれていない2つのイヤホンが、付属のキャリングケースとiPhoneなどのホストデバイスと相互に通信する方法が説明されている。
この文書には、Apple の AirPods の基本的な説明が含まれています。AirPods は、物理的なペアリング インターフェイスとしても機能する充電ケースに収まる、ケーブル接続されていないワイヤレス イヤホンです。
詳細なハードウェア分解で既に明らかになっているように、AirPodsにはそれぞれ独自のプロセッサと通信パッケージ（W1チップ）、マイク、赤外線近接センサー、加速度センサー、補助ハードウェア、そして小型バッテリーが搭載されています。いくつかのカスタムコンポーネントを除けば、AirPodsは基本的にワイヤレスヘッドセットを分解してイヤホンに詰め込んだようなものと言えます。
充電ケースには、独自のプロセッサと通信スイート、両方のイヤホンを充電するための大容量バッテリーセル、ペアリングプロセスを開始するためのモーション検知蓋、そして手動ペアリング用のボタンが搭載されています。これらの物理的な操作により、充電ケースはシステムの重要なコンポーネントとなっています。なぜなら、ユーザーは内蔵の加速度計で検知されたタップ操作以外にAirPodsを操作する手段がないからです。
文書の後半で主張される主張の参照ポイントとして必要な簡単なハードウェアの説明を除けば、本日の特許は主にデバイスのペアリングと通信を扱っています。
Appleによると、ペアリングに関しては、イヤホン自体には物理的な入力機構がないため、ペアリングプロセスを開始できないとのことです。この初期段階では、充電ケースがほとんどの処理を担います。
いくつかの実施形態では、ケースには蓋とプッシュボタンが組み込まれており、ユーザーはどちらかを操作することでホストデバイスとのペアリングの意思表示を行うことができます。AirPodsとiOS 10またはmacOS Sierraデバイスの場合、ケースの蓋を開けるとペアリングモードが起動し、画面を1回タップするだけでイヤホンが新しいホストデバイスに接続されます。
注目すべきは、Appleの特許では、システムがまず、ペアリングしてコンパニオンデバイスと通信するプライマリイヤホンと、プライマリイヤホンからデータと音声信号を受信するセカンダリイヤホンを区別する必要があることです。場合によっては、プライマリイヤホンに最新のファームウェアが搭載されていると判断されることもあります。
ペアリングと接続が完了すると、メインのイヤホンが2つ目のイヤホンを最新のファームウェアに更新し、ユーザーが通話中に片方のイヤホンを外した際など、後からイヤホンの役割を切り替えることができます。また、片方のイヤホンが接続されていない状態で行われる非協調的な切り替えもサポートされています。
興味深いことに、Appleの資料によると、ユーザーはイヤホンの機能を変更することで、手動で役割の切り替えを無効にできるとのことです。例えば、右のイヤホンを「マイクバッド」として設定すると、その名の通り、そのイヤホンのマイクが有効になります。この場合、「マイクバッド」がメインのイヤホンとなり、「ミュートバッド」が補助的な役割を担います。
AppleはAirPodsの発売前にユーザーによる操作を廃止したようです。現在のソリューションでは、ノイズやその他の要因に応じてマイクバッドが自動的に切り替わります。ユーザーは設定でマイクバッドを選択できますが、メインのイヤフォンを選択するオプションは利用できません。
各AirPodのメモリモジュールには、Bluetoothリンク情報と、各イヤホンを個別に識別するための固有のMACアドレスを含む接続履歴が保存されています。iOSはAirPodのカスタム情報パネルで、左右のAirPod、そして充電ケースのバッテリー残量を表示できるため、このソリューションはAirPodでも使用されている可能性があります。
このドキュメントでは、デバイスリンクを最適に管理する方法について、いくつかのバリエーションを提示しています。充電ケースプロセッサと連携して行われるポリシー決定に応じて、新しいホストとのペアリング時にLlinkデータとコンパニオンデバイスのMACアドレス情報が削除される可能性があります。この対策により、ユーザーのプライバシーが完全に確保されます。
例えば、ケースに入った2つのイヤホンが通信的に接続されていない場合（例えば、2人のユーザーが誤ってAirPodを取り違えた場合など）、ポリシープロトコルでは接続履歴を完全に削除することが求められます。それ以外の場合、デバイスのエコシステム全体でシームレスなリスニング体験を実現するために、情報は削除されません。
Apple はまた、充電ケースによって 2 つのイヤホンが安全な通信結合セッション中に物理リンクを介して共有秘密を送信し、悪意のある人物が無線経由で一方または両方のイヤホンに悪意を持って接続するのを防ぐ方法についても詳しく説明しています。
このドキュメントでは、ペアリングのバリエーション、ホスト接続オプション、および操作の代替手段について詳しく説明します。
本日の特許出願は、イヤホンのペアリングに関する説明は平凡としか言いようがありませんが、Appleがサンプルシナリオや不測の事態を詳細に検討していることから、完全にケーブルレスの高品質なヘッドフォンを製造する複雑さについて洞察が得られます。また、この文書は、報告されているエンジニアリング上の問題につながる可能性のある潜在的な問題にも光を当てています。
AppleのAirPodsの特許出願は2015年6月に最初に提出され、発明者としてRobert D. Watson、David John Shaw、Ganesha Adkasthala Ganapathi Batta、Chandrahas Aralaguppe Chandramohan、Gregory Robert Burnsand、Benjamin Huth Byerが名を連ねています。本日提出された出願の詳細とAppleの最終出荷製品との類似性を考慮すると、AirPodsの初期開発は最初の出願日より数ヶ月、あるいは数年前から開始されていた可能性が高いと考えられます。
