電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/黃山明)隨著生成式AI的推進(jìn),已經(jīng)有越來越多的智能家居企業(yè)開始將其加入到產(chǎn)品當(dāng)中,預(yù)計(jì)未來也會(huì)有更多的家居產(chǎn)品能夠通過語音方式與人進(jìn)行交互。而實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的前提,不僅依靠生成式AI,還需要智能語音與音頻處理SoC。
智能語音與音頻處理SoC
所謂智能語音與音頻處理系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)是一種高度集成的半導(dǎo)體解決方案,專為實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備中的語音識(shí)別、語音合成、自然語言處理以及高質(zhì)量音頻播放和錄制等功能而設(shè)計(jì)。它將傳統(tǒng)的CPU功能擴(kuò)展到音視頻處理和專用接口,形成一個(gè)完整的信息處理系統(tǒng)。
這種SoC的特點(diǎn)是性能強(qiáng)大、功耗低、靈活性高,使得單芯片就能完成復(fù)雜的電子系統(tǒng)任務(wù)。在智能家居、智能手機(jī)、平板電腦、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等領(lǐng)域中,SoC因其高效和緊湊的設(shè)計(jì)而被廣泛應(yīng)用。
而這類SoC通常具備一個(gè)高性能處理器內(nèi)核,集成多核CPU架構(gòu),如ARM Cortex系列,用于運(yùn)行復(fù)雜的信號(hào)處理算法、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。同時(shí)為了優(yōu)化語音喚醒、關(guān)鍵詞檢測(cè)等實(shí)時(shí)性要求高的任務(wù),會(huì)內(nèi)置低功耗、高效率的硬件加速單元,比如專門針對(duì)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算的AI加速器或DSP(數(shù)字信號(hào)處理器),能夠快速進(jìn)行語音特征提取和模式匹配。
想要進(jìn)行音頻處理,還需要高清音頻編解碼器,支持多種音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn),例如AAC、MP3、FLAC、Opus等,確保音頻數(shù)據(jù)能夠以高品質(zhì)傳輸和播放。并且需要回聲消除與噪聲抑制保證聲音清晰,可以內(nèi)建AEC(Acoustic Echo Cancellation)模塊來減少揚(yáng)聲器輸出聲音造成的麥克風(fēng)回音,同時(shí)包含ANS(Automatic Noise Suppression)或其他噪聲抑制技術(shù)來提高在嘈雜環(huán)境下的語音識(shí)別率。
有的SoC還集成了多麥克風(fēng)陣列處理技術(shù),支持波束形成、語音增強(qiáng)等功能,使得智能設(shè)備能在較遠(yuǎn)距離或復(fù)雜環(huán)境中準(zhǔn)確捕捉用戶語音指令。通常也集成了Wi-Fi和藍(lán)牙等多種無線通信協(xié)議,以便于設(shè)備與云端服務(wù)和其他智能家居產(chǎn)品進(jìn)行無縫交互。
為了保護(hù)用戶的隱私和信息安全,SoC可能配備有加密引擎和安全啟動(dòng)機(jī)制,確保從硬件層面對(duì)語音數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸和存儲(chǔ)。采用先進(jìn)的電源管理和節(jié)能技術(shù),在保證性能的同時(shí)降低待機(jī)和工作時(shí)的能耗。
當(dāng)然,兼容主流的操作系統(tǒng),如Linux、RTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))或其他輕量級(jí)操作系統(tǒng),方便開發(fā)者基于這些平臺(tái)開發(fā)各種應(yīng)用程序和服務(wù)也很重要。
語音SoC在智能家居的應(yīng)用與發(fā)展
智能語音與音頻處理SoC在智能家居中扮演著重要的角色,通過這顆SoC能夠?qū)崿F(xiàn)語音識(shí)別和語音合成,使得用戶可以通過語音控制智能家居設(shè)備,提升了使用的便利性和智能化程度。
這就讓其在智能家居得到了廣泛的應(yīng)用,比如Amazon的Echo系列智能音箱中使用的AZ系列SoC就屬于這一類芯片,它不僅支持Alexa語音助手的各項(xiàng)功能,還實(shí)現(xiàn)了高效的音頻處理和智能響應(yīng)能力。同樣,阿里巴巴平頭哥、谷歌、蘋果以及其他科技公司也都在研發(fā)類似的技術(shù)應(yīng)用于自家的智能語音設(shè)備上。
因?yàn)橹悄芤粝渫ǔP枰邆涓哔|(zhì)量的音頻播放和遠(yuǎn)場(chǎng)語音識(shí)別功能,而這正是智能語音與音頻處理SoC所擅長(zhǎng)的。通過集成的DSP、ADC和DAC等硬件模塊,SoC能夠提供高保真的音頻輸出和準(zhǔn)確的語音識(shí)別,使得用戶可以通過語音指令控制智能音箱,實(shí)現(xiàn)音樂播放、信息查詢、家居控制等功能。
這顆SoC也可以被應(yīng)用于智能中控面板上,使得用戶可以遠(yuǎn)距離通過語音指令操控整個(gè)智能家居系統(tǒng),包括照明、溫度控制、安防、家電聯(lián)動(dòng)等。一些高端智能電視和其他多媒體設(shè)備內(nèi)嵌智能語音SoC,提供語音搜索、內(nèi)容推薦以及交互式體驗(yàn),使用戶無需遙控器即可操作。
此外,在智能冰箱、智能照明等設(shè)備中,SoC不僅提供了語音識(shí)別和音頻處理功能,還通過與其他傳感器和設(shè)備的連接,實(shí)現(xiàn)了更加智能化的控制和管理。
從未來發(fā)展的方向來看,這顆SoC將進(jìn)一步提升邊緣計(jì)算能力,更強(qiáng)大的本地計(jì)算能力能減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴,不僅能夠確保隱私安全,同時(shí)還能夠擁有更快的響應(yīng)速度。此外,SoC有望集成更多的傳感器處理能力,支持視覺、觸覺等多種感知方式,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確且自然的多模態(tài)人機(jī)交互。
AI加速器在SoC中的作用將更加突出,讓設(shè)備能夠進(jìn)行更復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)任務(wù),提供更加精準(zhǔn)和個(gè)性化的服務(wù)。智能語音SoC會(huì)追求更低的待機(jī)功耗和更高效的能量管理,以適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求。
為了構(gòu)建更加互聯(lián)互通的智能家居生態(tài)系統(tǒng),智能語音SoC可能會(huì)朝著更廣泛的協(xié)議兼容性和接口標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。同時(shí)在音頻處理方面,SoC將進(jìn)一步提升音質(zhì)表現(xiàn),并通過三維聲場(chǎng)技術(shù)改善聲音的空間定位,為用戶提供沉浸式的聽覺體驗(yàn)。
小結(jié)
隨著技術(shù)的進(jìn)步,智能語音與音頻處理SoC將在智能家居領(lǐng)域扮演越來越重要的角色。并且伴隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,智能語音與音頻處理SoC還將與其他智能家居設(shè)備進(jìn)行更加緊密的聯(lián)動(dòng)和智能化協(xié)同,實(shí)現(xiàn)更加智能化、自動(dòng)化的家居生活。同時(shí),隨著消費(fèi)者對(duì)于智能化生活的需求不斷增加,智能語音與音頻處理SoC的市場(chǎng)前景也將越來越廣闊。
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