DSP芯片新的應(yīng)用機(jī)會(huì)在哪些領(lǐng)域

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）芯片在信息技術(shù)的發(fā)展下應(yīng)運(yùn)而生，作為一種快速強(qiáng)大的微處理器，DSP芯片可以做到即時(shí)處理信息，應(yīng)用場(chǎng)景包括通信領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制、軍事/航空、以及工業(yè)控制等，其中通信領(lǐng)域的應(yīng)用占比超過一半，其次是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域、消費(fèi)電子。

Knowles（樓氏電子）作為MEMS麥克風(fēng)、DSP音頻處理器、微型聲學(xué)器件和精密器件解決方案全球供應(yīng)商，可以說是見證了電聲技術(shù)在消費(fèi)電子市場(chǎng)的每個(gè)發(fā)展階段。那么，樓氏電子在DSP音頻芯片領(lǐng)域有哪些布局？站在樓氏電子的角度，DSP芯片新的應(yīng)用機(jī)會(huì)又會(huì)是在哪些領(lǐng)域？電子發(fā)燒友網(wǎng)邀請(qǐng)了樓氏電子AISONIC DSP部門業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人廖彬彬 （Robin Liao） 一起交流相關(guān)話題。

人機(jī)交互、會(huì)議場(chǎng)景，給DSP芯片帶來更多迭代方向

智能音頻設(shè)備發(fā)展至今，降噪功能已經(jīng)成為標(biāo)配，也是廠商在發(fā)布每一款新品時(shí)最重要的宣傳點(diǎn)。在消費(fèi)電子領(lǐng)域，由于TWS耳機(jī)的迭代，不少高端產(chǎn)品也在耳機(jī)中加入DSP芯片，以實(shí)現(xiàn)更高階的通話降噪功能。

樓氏電子作為全球先進(jìn)微聲學(xué)、音頻處理和精密設(shè)備解決方案供應(yīng)商，針對(duì)DSP芯片在不同音頻設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景推出了多款產(chǎn)品。從產(chǎn)品布局來看，目前樓氏DSP音頻處理器的主要面向四大應(yīng)用領(lǐng)域：一是會(huì)議音箱、話務(wù)耳機(jī)、大屏商顯麥克風(fēng)陣列模組等智能會(huì)議設(shè)備，針對(duì)這些應(yīng)用場(chǎng)景；二是24小時(shí)待機(jī)電視遠(yuǎn)場(chǎng)語音以及免按鍵遙控器，普通智能遠(yuǎn)場(chǎng)語音電視要實(shí)現(xiàn)24小時(shí)待機(jī)喚醒，待機(jī)功耗高達(dá)20W以上。樓氏超低功耗DSP可以讓智能電視實(shí)現(xiàn)超低功耗待機(jī)，系統(tǒng)待機(jī)功耗低于0.5W；三是智能音箱、電視機(jī)、Sound bar等設(shè)備的音樂播放效果提升；四是智慧的語音控制智能家居產(chǎn)品及家電。

從樓氏DSP的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以發(fā)現(xiàn)，不同音頻設(shè)備在語音功能的需求場(chǎng)景都是不同的。例如會(huì)議場(chǎng)景的會(huì)議音箱、話務(wù)耳機(jī)等設(shè)備更加需要良好的降噪、回聲消除、自動(dòng)增益以及低功耗喚醒等功能。不僅僅是會(huì)議音箱等設(shè)備需要低功耗，智能電視同樣需要低功耗，據(jù)了解，歐盟及北美的環(huán)保法規(guī)要求普通智能遠(yuǎn)場(chǎng)語音電視要實(shí)現(xiàn)24小時(shí)待機(jī)喚醒，待機(jī)功耗高達(dá)20W以上。為了解決低功耗問題，樓氏電子針對(duì)性地推出超低功耗DSP，讓智能電視實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)待機(jī)功耗低于0.5W。

隨著智能家居的發(fā)展，人機(jī)交互方式在智能電視上迎來升級(jí)，“樓氏智能麥克風(fēng)在電視領(lǐng)域另外一個(gè)重要的應(yīng)用就是免按鍵語音遙控器。智能麥克風(fēng)可以讓我們的遙控器無須按鍵即可隨時(shí)進(jìn)行語音交互，哪怕您的遙控器放在茶幾上，您也可以用語音來命令它”，Robin Liao進(jìn)一步介紹，樓氏智能麥克風(fēng)可以提供本地語音命令的集成，無需云端處理，可以實(shí)現(xiàn)低延時(shí)的控制效果，在沒有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，也能與進(jìn)行安全的語音交互。

數(shù)據(jù)顯示，2021年全球DSP芯片市場(chǎng)銷售額約為36億美元，預(yù)計(jì)2022年到2028年將以6.8%的年復(fù)合增長率增長，到2028年達(dá)到57億美元。目前，業(yè)內(nèi)主流的DSP芯片主流廠商包括TI、ADI、NXP、樓氏電子以及中國電科第38所等，各有其自身明顯競爭優(yōu)勢(shì)以及產(chǎn)品布局。如何在DSP芯片市場(chǎng)中打造競爭優(yōu)勢(shì)，Robin Liao表示，針對(duì)對(duì)功耗敏感的移動(dòng)類/電池驅(qū)動(dòng)類產(chǎn)品，樓氏自有優(yōu)化的指令集可以讓DSP以遠(yuǎn)低于競品的MIPS高效處理運(yùn)算任務(wù)，同時(shí)具有浮點(diǎn)加速的也能提高效率。此外，樓氏DSP具有機(jī)器學(xué)習(xí)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能，還適合IA的算法及需要自我學(xué)習(xí)的應(yīng)用。

目前，市面上很多DSP產(chǎn)品只支持自有的算法或者必須綁定自有算法銷售。但樓氏電子建立了開放且靈活的生態(tài)系統(tǒng) Eco-system，Robin Liao提到，樓氏電子已經(jīng)與Google、Amazon、思必馳、聲加科技等業(yè)界頂尖的算法合作伙伴合作，提供了從語音喚醒，降噪，通話增強(qiáng)，音效增強(qiáng)，聲源定位，聲紋識(shí)別等一系列的解決方案，為客戶提供Turn-key solution。

TWS耳機(jī)迎來本地命令語音喚醒功能，DSP芯片可以發(fā)揮哪些作用？

TWS耳機(jī)這幾年發(fā)展迅猛，我們可以看到，降噪功能逐漸已經(jīng)成為標(biāo)配，也是廠商在發(fā)布每一款新品時(shí)最重要的宣傳點(diǎn)。但同時(shí)一些新的趨勢(shì)開始涌現(xiàn)，例如通透模式，輔聽功能，本地語音控制，空間音頻效果等等。在消費(fèi)電子領(lǐng)域，不少高端產(chǎn)品也在耳機(jī)中加入DSP芯片，以實(shí)現(xiàn)更高階的功能。針對(duì)TWS耳機(jī)的領(lǐng)域，樓氏除了提供超低功耗的DSP之外，還提供了高信噪比的MEMS麥克風(fēng)，高性能的動(dòng)鐵單元（Balance Armature），Robin Liao表示，這些都可以極大地幫助TWS提升降噪效果，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的音效輸出，以及實(shí)現(xiàn)輔聽及聲音增強(qiáng)等功能。

Robin認(rèn)為，在TWS耳機(jī)里的DSP芯片上集成本地命令詞，支持本地命令詞語音喚醒會(huì)是TWS耳機(jī)人機(jī)交互升級(jí)的另一種方向。那么這種迭代會(huì)給消費(fèi)者帶來什么升級(jí)的體驗(yàn)?zāi)兀?/p>

從消費(fèi)市場(chǎng)上可以看到，現(xiàn)在大部分的TWS耳機(jī)，在執(zhí)行命令之前需要先呼喊命令詞喚醒手機(jī)語音助手，再通過手機(jī)接到云端解析命令詞再返回。例如漫步者在2020年推出的首款支持本地命令詞語音喚醒TWS耳機(jī) Enjoy5，可以在無須聯(lián)網(wǎng)/連接手機(jī)的情況下，輕松實(shí)現(xiàn)本地語音命令的控制，用戶可以暢享快速響應(yīng)的語音控制體驗(yàn)。市面上還有小米也曾推出本地語音控制的TWS耳機(jī)Air 2、Air 2 Pro等，只不過Air 2 Pro的智能語音功能需要配合小愛同學(xué)進(jìn)行使用。

本地語音命令相對(duì)于云端語音控制，具有很多優(yōu)勢(shì)。從消費(fèi)體驗(yàn)來看，云端的語音控制過程存在網(wǎng)絡(luò)延遲，而且還需要呼喊命令詞，體驗(yàn)欠佳。目前，樓氏電子的智能麥克風(fēng)IA610可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能，如果集成一些本地命名詞在TWS耳機(jī)的DSP芯片中，就能夠?qū)崿F(xiàn)不需要呼喊關(guān)鍵詞就能夠執(zhí)行命令，例如播放歌曲、上一首/下一首等操作?！霸诘笥袃蓚€(gè)好處，一是消費(fèi)者少呼喊一個(gè)關(guān)鍵詞，二是通過本地命令響應(yīng)會(huì)比手機(jī)通過云端再控制TWS耳機(jī)更快”，Robin解釋。

由于具備本地語音喚醒功能的TWS耳機(jī)需要DSP芯片24小時(shí)去監(jiān)聽本地，一旦芯片的性能不好，就會(huì)更加消耗功耗，因此功耗性能對(duì)于DSP芯片來說至關(guān)重要。而樓氏智能麥克風(fēng)IA610是一顆單核DSP+一顆高性能MEMS數(shù)字麥克風(fēng)封裝在一起的芯片，適合輕運(yùn)算，但是對(duì)功耗要求很高的應(yīng)用場(chǎng)景，比如說喚醒功能。其外形大小與一顆數(shù)字麥克風(fēng)一樣，既可以當(dāng)麥克風(fēng)使用，又可以當(dāng)DSP使用，節(jié)省空間的同時(shí)也節(jié)省了成本。

當(dāng)然，并不是所有的TWS耳機(jī)會(huì)選擇搭載DSP芯片，對(duì)于大部分中低端TWS來講，很多的功能可以通過藍(lán)牙芯片就能夠?qū)崿F(xiàn)。所以智能麥克風(fēng)的應(yīng)用而言，除了TWS之外，其還有其他更加廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。

游戲耳機(jī)/話務(wù)耳機(jī)帶來新的音頻技術(shù)挑戰(zhàn)

隨著耳機(jī)形態(tài)的不斷迭代，耳機(jī)的需求也更加的細(xì)分及多樣化。比如說游戲耳機(jī)/話務(wù)耳機(jī)就是其中重要的兩個(gè)分支。特別是有一種開放式耳機(jī)，在游戲消費(fèi)市場(chǎng)上逐漸興起。與入耳式耳機(jī)相比，開放式耳機(jī)對(duì)音頻處理技術(shù)的挑戰(zhàn)更大，一是因?yàn)橥夥攀蕉鷻C(jī)需要一個(gè)聲場(chǎng)讓耳朵感受到比較好的音色，二是聲場(chǎng)不能太擴(kuò)散，以至于影響到周邊的人。因此外放式耳機(jī)比入耳式耳機(jī)更加需要DSP芯片實(shí)現(xiàn)定向音頻，甚至是通過音效增強(qiáng)算法帶來更好的體驗(yàn)。

開放式耳機(jī)不會(huì)取代TWS耳機(jī)成為主流產(chǎn)品，除了技術(shù)上存在的挑戰(zhàn)，開放式耳機(jī)在成本上也會(huì)比TWS耳機(jī)更高，也可以將開放式耳機(jī)認(rèn)為是TWS耳機(jī)在細(xì)分領(lǐng)域的小眾市場(chǎng)。

Robin提到，樓氏電子非常關(guān)注游戲耳機(jī)及話務(wù)耳機(jī)市場(chǎng)，因?yàn)樵谝欢ǔ潭壬?，話?wù)耳機(jī)，游戲耳機(jī)的音效、降噪性能都是剛需性能，也更加需要DSP芯片的加持。

針對(duì)游戲及話務(wù)耳機(jī)產(chǎn)品，目前樓氏已經(jīng)與行業(yè)的頭部廠商，推出了相關(guān)的量產(chǎn)產(chǎn)品?！坝螒蚨鷻C(jī)對(duì)背景音的也有很高的要求，不但要音效好，還要低延時(shí)，同時(shí)多方對(duì)戰(zhàn)的場(chǎng)景中，還需要兼顧通話的清晰度。所以在音頻處理上，除了需要一個(gè)高效的DSP之外，也需要非常好的音頻算法支持，同時(shí)最好能做到低功耗，因?yàn)闊o線耳機(jī)能提升耳機(jī)的佩戴舒適度”。

Robin最后提到，在語音技術(shù)發(fā)展的過程中，樓氏電子在DSP芯片的布局上始終朝著更強(qiáng)算力、更低功耗的研發(fā)方向前進(jìn)，并且與合作伙伴共同打造一個(gè)高效的開放的生態(tài)系統(tǒng)。樓氏可以為客戶提供從硬件到算法，再到模組級(jí)別的不同的方案。目前樓氏已經(jīng)推出IA610、IA611、IA700、IA8201等多款DSP產(chǎn)品，性能更強(qiáng)的4核的IA8202也有希望在今年內(nèi)推出。