耳機細分領(lǐng)域潛藏機遇，樓氏電子DSP芯片多重布局突破性能瓶頸

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）DSP（數字信號處理器）芯片在信息技術(shù)的發(fā)展下應運而生，作為一種快速強大的微處理器，DSP芯片可以做到即時(shí)處理信息，應用場(chǎng)景包括通信領(lǐng)域、計算機領(lǐng)域、消費電子、自動(dòng)控制、軍事/航空、以及工業(yè)控制等，其中通信領(lǐng)域的應用占比超過(guò)一半，其次是計算機領(lǐng)域、消費電子。

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商，可以說(shuō)是見(jiàn)證了電聲技術(shù)在消費電子市場(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芯片新的應用機會(huì )又會(huì )是在哪些領(lǐng)域？電子發(fā)燒友網(wǎng)邀請了樓氏電子AISONIC DSP部門(mén)業(yè)務(wù)負責人廖彬彬 (Robin Liao) 一起交流相關(guān)話(huà)題。


人機交互、會(huì )議場(chǎng)景，給DSP芯片帶來(lái)更多迭代方向
智能音頻設備發(fā)展至今，降噪功能已經(jīng)成為標配，也是廠(chǎng)商在發(fā)布每一款新品時(shí)最重要的宣傳點(diǎn)。在消費電子領(lǐng)域，由于TWS耳機的迭代，不少高端產(chǎn)品也在耳機中加入DSP芯片，以實(shí)現更高階的通話(huà)降噪功能。

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

從樓氏DSP的應用場(chǎng)景中，可以發(fā)現，不同音頻設備在語(yǔ)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(huà)務(wù)耳機等設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 )議音箱等設備需要低功耗，智能電視同樣需要低功耗，據了解，歐盟及北美的環(huán)保法規要求普通智能遠場(chǎng)語(yǔ)音電視要實(shí)現24小時(shí)待機喚醒，待機功耗高達20W以上。為了解決低功耗問(wèn)題，樓氏電子針對性地推出超低功耗DSP，讓智能電視實(shí)現系統待機功耗低于0.5W。

隨著(zhù)智能家居的發(fā)展，人機交互方式在智能電視上迎來(lái)升級，“樓氏智能麥克風(fēng)在電視領(lǐng)域另外一個(gè)重要的應用就是免按鍵語(yǔ)音遙控器。智能麥克風(fēng)可以讓我們的遙控器無(wú)須按鍵即可隨時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音交互，哪怕您的遙控器放在茶幾上，您也可以用語(yǔ)音來(lái)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(yǔ)音命令的集成，無(wú)需云端處理，可以實(shí)現低延時(shí)的控制效果，在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )的環(huán)境下，也能與進(jìn)行安全的語(yǔ)音交互。

數據顯示，2021年全球DSP芯片市場(chǎng)銷(xiāo)售額約為36億美元，預計2022年到2028年將以6.8%的年復合增長(cháng)率增長(cháng)，到2028年達到57億美元。目前，業(yè)內主流的DSP芯片主流廠(chǎng)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)勢以及產(chǎn)品布局。如何在DSP芯片市場(chǎng)中打造競爭優(yōu)勢，Robin Liao表示，針對對功耗敏感的移動(dòng)類(lèi)/電池驅動(dòng)類(lèi)產(chǎn)品，樓氏自有優(yōu)化的指令集可以讓DSP以遠低于競品的MIPS高效處理運算任務(wù)，同時(shí)具有浮點(diǎn)加速的也能提高效率。此外，樓氏DSP具有機器學(xué)習及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的功能，還適合IA的算法及需要自我學(xué)習的應用。

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(xiāo)售。但樓氏電子建立了開(kāi)放且靈活的生態(tài)系統 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(yǔ)音喚醒，降噪，通話(huà)增強，音效增強，聲源定位，聲紋識別等一系列的解決方案，為客戶(hù)提供Turn-key solution。


TWS耳機迎來(lái)本地命令語(yǔ)音喚醒功能，DSP芯片可以發(fā)揮哪些作用？
TWS耳機這幾年發(fā)展迅猛，我們可以看到，降噪功能逐漸已經(jīng)成為標配，也是廠(chǎng)商在發(fā)布每一款新品時(shí)最重要的宣傳點(diǎn)。但同時(shí)一些新的趨勢開(kāi)始涌現，例如通透模式，輔聽(tīng)功能，本地語(yǔ)音控制，空間音頻效果等等。在消費電子領(lǐng)域，不少高端產(chǎn)品也在耳機中加入DSP芯片，以實(shí)現更高階的功能。針對TWS耳機的領(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)現高品質(zhì)的音效輸出，以及實(shí)現輔聽(tīng)及聲音增強等功能。

Robin認為，在TWS耳機里的DSP芯片上集成本地命令詞，支持本地命令詞語(yǔ)音喚醒會(huì )是TWS耳機人機交互升級的另一種方向。那么這種迭代會(huì )給消費者帶來(lái)什么升級的體驗呢？

從消費市場(chǎng)上可以看到，現在大部分的TWS耳機，在執行命令之前需要先呼喊命令詞喚醒手機語(yǔ)音助手，再通過(guò)手機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(yǔ)音喚醒TWS耳機 Enjoy5，可以在無(wú)須聯(lián)網(wǎng)/連接手機的情況下，輕松實(shí)現本地語(yǔ)音命令的控制，用戶(hù)可以暢享快速響應的語(yǔ)音控制體驗。市面上還有小米也曾推出本地語(yǔ)音控制的TWS耳機Air 2、Air 2 Pro等，只不過(guò)Air 2 Pro的智能語(yǔ)音功能需要配合小愛(ài)同學(xué)進(jìn)行使用。

本地語(yǔ)音命令相對于云端語(yǔ)音控制，具有很多優(yōu)勢。從消費體驗來(lái)看，云端的語(yǔ)音控制過(guò)程存在網(wǎng)絡(luò )延遲，而且還需要呼喊命令詞，體驗欠佳。目前，樓氏電子的智能麥克風(fēng)IA610可以實(shí)現相關(guān)的功能，如果集成一些本地命名詞在TWS耳機的DSP芯片中，就能夠實(shí)現不需要呼喊關(guān)鍵詞就能夠執行命令，例如播放歌曲、上一首/下一首等操作?！霸诘笥袃蓚€(gè)好處，一是消費者少呼喊一個(gè)關(guān)鍵詞，二是通過(guò)本地命令響應會(huì )比手機通過(guò)云端再控制TWS耳機更快”，Robin解釋。

由于具備本地語(yǔ)音喚醒功能的TWS耳機需要DSP芯片24小時(shí)去監聽(tīng)本地，一旦芯片的性能不好，就會(huì )更加消耗功耗，因此功耗性能對于DSP芯片來(lái)說(shuō)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數字麥克風(fēng)封裝在一起的芯片，適合輕運算，但是對功耗要求很高的應用場(chǎng)景，比如說(shuō)喚醒功能。其外形大小與一顆數字麥克風(fēng)一樣，既可以當麥克風(fēng)使用，又可以當DSP使用，節省空間的同時(shí)也節省了成本。

當然，并不是所有的TWS耳機會(huì )選擇搭載DSP芯片，對于大部分中低端TWS來(lái)講，很多的功能可以通過(guò)藍牙芯片就能夠實(shí)現。所以智能麥克風(fēng)的應用而言，除了TWS之外，其還有其他更加廣闊的應用市場(chǎng)。


游戲耳機/話(huà)務(wù)耳機帶來(lái)新的音頻技術(shù)挑戰
隨著(zhù)耳機形態(tài)的不斷迭代，耳機的需求也更加的細分及多樣化。比如說(shuō)游戲耳機/話(huà)務(wù)耳機就是其中重要的兩個(gè)分支。特別是有一種開(kāi)放式耳機，在游戲消費市場(chǎng)上逐漸興起。與入耳式耳機相比，開(kāi)放式耳機對音頻處理技術(shù)的挑戰更大，一是因為外放式耳機需要一個(gè)聲場(chǎng)讓耳朵感受到比較好的音色，二是聲場(chǎng)不能太擴散，以至于影響到周邊的人。因此外放式耳機比入耳式耳機更加需要DSP芯片實(shí)現定向音頻，甚至是通過(guò)音效增強算法帶來(lái)更好的體驗。

開(kāi)放式耳機不會(huì )取代TWS耳機成為主流產(chǎn)品，除了技術(shù)上存在的挑戰，開(kāi)放式耳機在成本上也會(huì )比TWS耳機更高，也可以將開(kāi)放式耳機認為是TWS耳機在細分領(lǐng)域的小眾市場(chǎng)。

Robin提到，樓氏電子非常關(guān)注游戲耳機及話(huà)務(wù)耳機市場(chǎng)，因為在一定程度上，話(huà)務(wù)耳機，游戲耳機的音效、降噪性能都是剛需性能，也更加需要DSP芯片的加持。

針對游戲及話(huà)務(wù)耳機產(chǎn)品，目前樓氏已經(jīng)與行業(yè)的頭部廠(chǎng)商，推出了相關(guān)的量產(chǎn)產(chǎn)品。 “游戲耳機對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)多方對戰的場(chǎng)景中，還需要兼顧通話(huà)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，因為無(wú)線(xiàn)耳機能提升耳機的佩戴舒適度”。

Robin最后提到，在語(yǔ)音技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，樓氏電子在DSP芯片的布局上始終朝著(zhù)更強算力、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(kāi)放的生態(tài)系統。樓氏可以為客戶(hù)提供從硬件到算法，再到模組級別的不同的方案。目前樓氏已經(jīng)推出IA610、IA611、IA700、IA8201等多款DSP產(chǎn)品，性能更強的4核的IA8202也有希望在今年內推出。