德州儀器(qì)：提升智能音(yīn)箱的創新設計(jì)，把握下一個(gè)市場(chǎng)機遇！
智能音(yīn)箱行(xíng)業的競争愈發激烈，各大(dà)制(zhì)造商都在争相開(kāi)發功能更強大(dà)、使用更方便的産品。當今的智能音(yīn)箱擁有(yǒu)語音(yīn)交互、人(rén)工智能、智能家(jiā)居控制(zhì)及多(duō)媒體(tǐ)播放等豐富的功能。要在競争中占據先機，智能音(yīn)箱的設計(jì)必須在總體(tǐ)系統成本、電(diàn)池續航能力、熱效應、回聲消除和(hé)音(yīn)質方面具備優勢。
總體(tǐ)系統成本
降低(dī)系統成本是整個(gè)智能家(jiā)居行(xíng)業的重中之重。在智能音(yīn)箱設計(jì)中，設計(jì)人(rén)員最有(yǒu)可(kě)能做(zuò)到的是通(tōng)過音(yīn)頻放大(dà)器(qì)降低(dī)系統成本。德州儀器(qì)(TI)的音(yīn)頻設計(jì)團隊并未犧牲音(yīn)質表現來(lái)換取系統成本，而是另辟蹊徑，圍繞音(yīn)頻放大(dà)器(qì)開(kāi)發了一系列解決方案，可(kě)在提升性能的同時(shí)降低(dī)系統成本。
例如，針對 10 W 以下的音(yīn)頻系統，TI 電(diàn)磁幹擾抑制(zhì)技(jì)術(shù)用鐵(tiě)氧體(tǐ)磁珠取代了電(diàn)感器(qì)。4 個(gè)電(diàn)感器(qì)的平均成本為(wèi) 0.16 美元，而 4 個(gè)鐵(tiě)氧體(tǐ)磁珠的平均成本僅為(wèi) 0.04 美元。這樣，僅這一項，設計(jì)人(rén)員就可(kě)在一個(gè)雙聲道(dào)系統中平均節約 0.12 美元。
電(diàn)池續航能力和(hé)熱效應
小(xiǎo)尺寸電(diàn)池可(kě)以使智能音(yīn)箱更小(xiǎo)巧、更輕、更便攜。而更高(gāo)的效率和(hé)優化的熱效應，不僅有(yǒu)助于減小(xiǎo)電(diàn)池尺寸，還(hái)可(kě)以保持電(diàn)池的續航能力。
麥克風和(hé)片上(shàng)系統(SoC)是主要的耗電(diàn)組件，但(dàn)它們需要持續聽(tīng)取指令。因此，要降低(dī)待機功率和(hé)熱耗散，設計(jì)人(rén)員必須從其它方面着手。。
從音(yīn)頻放大(dà)器(qì)着手是其中一個(gè)理(lǐ)想選擇，因為(wèi)除SoC外，它的待機功耗最高(gāo)，熱耗散也最大(dà)。要降低(dī)待機功耗，運用混合調制(zhì)模塊音(yīn)頻放大(dà)器(qì)可(kě)調整輸出脈沖寬度調制(zhì)的工作(zuò)周期，控制(zhì)從電(diàn)感器(qì)到音(yīn)箱的電(diàn)流，從而減少(shǎo) 50% 的閑置電(diàn)流。這樣，便可(kě)以降低(dī)總體(tǐ)功耗，優化熱耗散，最終無需增加電(diàn)池尺寸即可(kě)延長電(diàn)池的續航時(shí)間(jiān)。
回聲消除
語音(yīn)識别的準确性會(huì)影(yǐng)響虛拟助手的性能，也是智能音(yīn)箱性能的一個(gè)重要指标。其中的一項挑戰就是，麥克風會(huì)拾取各種各樣的環境噪聲，包括其它電(diàn)器(qì)、人(rén)員對話(huà)，甚至是智能音(yīn)箱正在播放的音(yīn)樂。為(wèi)了過濾環境噪聲，更準确地識别用戶的語音(yīn)命令，智能音(yīn)箱應配置多(duō)個(gè)麥克風，并采用綜合技(jì)術(shù)實現準确的語音(yīn)識别。
其中一項技(jì)術(shù)就是回聲消除，它可(kě)以識别播放中音(yīn)樂的數(shù)字信号，然後将該信号從麥克風輸入中去除。回聲消除以數(shù)字化方式消除一切背景噪聲，包括音(yīn)樂。為(wèi)了更好地濾除環境噪聲，帶有(yǒu)回聲消除功能的音(yīn)頻放大(dà)器(qì)有(yǒu)一個(gè)SDOUT (電(diàn)子聲音(yīn)輸出)信号。如圖 1 所示，SDOUT 信号饋入 SoC，濾除麥克風收到的音(yīn)樂信号。
圖 1：回聲消除系統框圖
高(gāo)音(yīn)質
智能音(yīn)箱的設計(jì)小(xiǎo)巧美觀。但(dàn)尺寸小(xiǎo)了，音(yīn)頻輸出功率也會(huì)減小(xiǎo)。具備良好音(yīn)箱保護功能的放大(dà)器(qì)可(kě)在無損音(yīn)質的情況下增大(dà)音(yīn)箱的音(yīn)量輸出。利用算(suàn)法和(hé)模型，音(yīn)箱保護放大(dà)器(qì)可(kě)分析輸入的音(yīn)樂信号，然後提供 5 倍于音(yīn)箱額定功率的峰值輸出功率，最終實現兩到三倍的輸出音(yīn)量放大(dà)效果，而且不會(huì)影(yǐng)響音(yīn)箱的音(yīn)效。如此一來(lái)，外形小(xiǎo)巧的智能音(yīn)箱也能實現高(gāo)品質音(yīn)效。
下一個(gè)機遇是什麽?
除了在傳統音(yīn)箱中加入語音(yīn)互動功能之外，智能音(yīn)箱市場(chǎng)的另一個(gè)關注重點是實現高(gāo)保真聲音(yīn)。盡管目前市場(chǎng)上(shàng)的大(dà)部分藍(lán)牙(Bluetooth® )音(yīn)箱都不具備語音(yīn)識别或語音(yīn)交互功能，但(dàn)在不久的将來(lái)，藍(lán)牙加上(shàng)語音(yīn)識别、語音(yīn)交互将成為(wèi)市場(chǎng)标配。
自帶電(diàn)池的便攜式智能音(yīn)箱，需要實現具有(yǒu)和(hé)線路供電(diàn)音(yīn)箱同等的功率，這将成為(wèi)智能音(yīn)箱設計(jì)的下一個(gè)機遇。
在過去的 10 年裏，音(yīn)箱設計(jì)已從大(dà)型、家(jiā)用型慢慢向更小(xiǎo)巧便攜、更智能的個(gè)人(rén)應用演變，在這個(gè)過程中，德州儀器(qì)提供了大(dà)量的技(jì)術(shù)和(hé)系統解決方案，以實現智能音(yīn)箱更長的續航時(shí)間(jiān)、更好的音(yīn)質體(tǐ)驗、穩定的連接性以及快速的充電(diàn)效果，并盡可(kě)能地為(wèi)客戶降低(dī)系統成本圖 2 展示了德州儀器(qì)的智能音(yīn)箱系統框圖，可(kě)供快速進行(xíng)系統選型和(hé)設計(jì)。
圖 2：TI 智能音(yīn)箱系統框圖
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