在眾多智能產(chǎn)品中，智能音箱以千萬級(jí)的出貨量在 AI 市場(chǎng)頭部領(lǐng)跑，曾經(jīng)的 AI 入口之爭(zhēng)走向明朗。如果你問用戶智能音箱存在哪些問題，絕大部分人會(huì)回答：不夠智能。為什么不夠智能？它總說自己沒聽清楚，經(jīng)常是一家三口輪流對(duì)著音箱大吼大叫，歡樂的氛圍蕩然無存。更讓用戶心有余悸的是，當(dāng)一家人在聊天時(shí)，它還會(huì)隨便插話，讓人驚心肉跳，很多用戶不得不斷電才能讓它閉嘴。

究其技術(shù)原因，都是因?yàn)?u>音頻采集環(huán)節(jié)不夠精準(zhǔn)，才造成智能音箱像一個(gè)不夠成熟的小孩“胡言亂語”，模擬的問題還要模擬專家來解決，我們先把目光對(duì)準(zhǔn)模擬老大 TI?！拔覀?yōu)榱嗽鰪?qiáng)音頻領(lǐng)域的實(shí)力，收購了 Burr Brown，并一直延續(xù)這一品牌在音頻上獨(dú)特的技術(shù)，包括 ADC、DAC、高性能 D 類放大器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，以及音頻運(yùn)算放大器?！?TI 音頻產(chǎn)品市場(chǎng)工程師 Abhi Muppiri 對(duì)與記者表示，“新發(fā)布的 TLV320ADC5140 是業(yè)界具備同等性能的體積更小的四通道音頻 ADC，可以在嘈雜的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)低失真錄音，還可以在任何環(huán)境中進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)高保真錄音?！?/p>

TI 音頻產(chǎn)品市場(chǎng)工程師 Abhi Muppiri

讓智能音箱聽得清的“秘訣”

用戶都在等待智能音箱“長(zhǎng)大”的那一天，TLV320ADC5140或許可以在音頻采集端讓它“耳聰目明”。Abhi 介紹，“TLV320ADC5140 具有內(nèi)置的 120dB 動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)器（DRE）。在系統(tǒng)層面，即使在非?？拷粝漭敵龅那闆r下，DRE 方案仍可在保持低失真錄音的同時(shí)增強(qiáng)低音量音頻信號(hào)。DRE 還可以改善所有環(huán)境中的遠(yuǎn)場(chǎng)高保真錄音?！?/p>

DRE 其實(shí)是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，這個(gè)技術(shù)是 TI 和合作伙伴一起研發(fā)的，可以將動(dòng)態(tài)范圍從 106 dB 提高到 120dB。而且 DRE 是一個(gè)閉環(huán)控制，經(jīng)過信號(hào)采樣、轉(zhuǎn)換，然后送到 DRE，如果 DRE 發(fā)現(xiàn)信號(hào)存在問題，再將信號(hào)返回進(jìn)行調(diào)整，然后再輸入。經(jīng)過這樣的篩選就能保證所采集的音頻準(zhǔn)確性大大提高。

TLV320ADC5140 最多可支持麥克風(fēng)輸入的四個(gè)模擬通道或八個(gè)數(shù)字通道（或其組合）進(jìn)行同步采樣，從而確保了系統(tǒng)靈活性，另外還提供增益和相位校準(zhǔn)等可編程功能，以均衡麥克風(fēng)陣列失配。其他功能包括可編程增益放大器、高通濾波器、通道混合以及線性相位或超低延遲濾波器。

另外，TLV320ADC5140 還具有體積小，系統(tǒng)功耗低的優(yōu)勢(shì)，其內(nèi)置功能可以幫助工程師減輕數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)的負(fù)擔(dān)，從而可以在不犧牲系統(tǒng)可靠性的情況下縮小設(shè)計(jì)體積。在 48kHz 時(shí)，每個(gè)通道的功耗僅為 9.5mW。

遠(yuǎn)場(chǎng)錄音聲音再小也能“聽清”并采集

DRE 技術(shù)不僅用于智能音箱，還可以用于錄音系統(tǒng)。目前的錄音系統(tǒng)如果超過一定的距離，音頻就模糊不清，甚至造成內(nèi)容丟失。尤其是在酒店、機(jī)場(chǎng)等環(huán)境嘈雜的場(chǎng)所中，原音和噪音很難分辨，TLV320ADC5140 的處理方式是將原音和噪音全部錄制下來，然后發(fā)送給處理器過濾噪聲。另外，如果原音和噪音聲音都比較小，TLV320ADC5140 可以將原音和噪音進(jìn)行放大，然后再發(fā)給處理器進(jìn)行處理。Abhi 強(qiáng)調(diào)，“我們現(xiàn)有的方案，動(dòng)態(tài)范圍比較高，可以收集到很小的聲音信號(hào)，能夠在 10 米以外進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)語音采集，對(duì)難以捕捉的聲音命令的識(shí)別能力增強(qiáng)很多?！?/p>

麥克風(fēng)也分為數(shù)字和模擬兩種，數(shù)字麥克風(fēng)輸出的是數(shù)字信號(hào)，工作時(shí)未必用到 ADC 的所有功能，模擬麥克風(fēng)會(huì)用到 ADC 的全部特性。Abhi 解釋，這款產(chǎn)品更適合模擬麥克風(fēng)。但是也要看用戶的實(shí)際應(yīng)用，比如攝像頭，同時(shí)包含數(shù)字和模擬部分；在筆記本中，數(shù)字麥克風(fēng)比較多，至于智能音箱會(huì)選擇數(shù)字還是模擬，這取決于用戶對(duì)音質(zhì)的要求，自然是模擬麥克風(fēng)的音質(zhì)更好。隨著用戶越來越追求更好的品質(zhì)，模擬產(chǎn)品更有優(yōu)勢(shì)。我們?yōu)榭蛻籼峁└`活的方案，既支持模擬也支持?jǐn)?shù)字。

其實(shí)在智能語音領(lǐng)域，在國內(nèi)不僅智能語音算法成熟，而且有些設(shè)備公司已經(jīng)開始涉足語音處理芯片，包括出門問問、Rokid 等，不僅芯片本身更契合自身的語音設(shè)備，而且在成本上更有優(yōu)勢(shì)。TI 作為模擬市場(chǎng)的老大，在 2011 年發(fā)布過一款 DM3725 處理器用于語音處理市場(chǎng)以后，后來就遲遲沒有再次深入發(fā)力，是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)太激烈 TI 想走差異化路線？Abhi 的回復(fù)是，TI 還是傾向于發(fā)揮自己所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，我們的模擬占比很大，優(yōu)勢(shì)在于工藝、制造，我們想集中精力辦大事，把 ADC 產(chǎn)品做精做好。

TLV320ADC 系列產(chǎn)品分為高中低三檔，其中 TLV320ADC3140 是入門級(jí)，沒有 DRE 特性，檢測(cè)距離也不是很遠(yuǎn)，TLV320ADC 5140 處于中檔，能夠改善跨房間的音頻采集，并增強(qiáng)對(duì)高端智能音箱、條形音箱、無線音箱、高清電視、IP 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、電話會(huì)議系統(tǒng)和智能家電等應(yīng)用中的難以捕捉的聲音命令的識(shí)別；TLV320ADC6140 是高端產(chǎn)品，用于專業(yè)級(jí)錄音場(chǎng)景，具有更高的 SDR，動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到 130DB。這三款產(chǎn)品定價(jià)分別在 1K 片 1.99 美元、2.99 美元、4.99 美元，折合成人民幣最高可達(dá)到 30 多元，對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的中國市場(chǎng)，或許用戶在價(jià)格面前會(huì)有所猶豫，但是隨著購買數(shù)量的增加，TI 表示價(jià)格會(huì)有所浮動(dòng)。

雖然 ADC 技術(shù)不能完全決定智能音箱產(chǎn)品的“聰明”程度，但是在音頻采集前端能夠讓音箱聽得更清晰，后期加上處理和算法的精進(jìn)，智能音箱產(chǎn)品一定會(huì)越來越契合用戶的需求。