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TI:冲破距离的束缚 新型音频ADC出世

电子工程世界2019-12-02 14:33

 

人工智能技术的飞速发展正在引发家庭生活方式的巨大变革,智能冰箱、智能洗衣机、智能开关、扫地机器人等智能家居产品开始走入千家万户,而智能音箱作为智能家居建设的核心所在,它使人们从习惯于用遥控器或者按键进行的操作变为通过语音进行控制,让人类的生活更加便捷和轻松,据市场统计,中国已成为智能音箱的巨大市场。2019年上半年,智能音箱销量为1556万台,同比增长233%,销售额30多亿元,接近2018年全年的水平。随着智能音箱的持续放量,预计2020年销售规模将超过12亿元。同时也有机构预测,2020年全球将有500亿台设备有音频接口的需求。面对如此巨大的市场需求,智能音箱技术也迎来巨大的挑战。


目前智能音箱广泛存在的问题在于,由于音频接收距离及环境噪音的影响,用户的声音经常无法被设备正常识别,往往需要通过对着麦克风大声喊叫才能让它接收到信号。近日,德州仪器(TI)(以下简称“ TI ”)推出了一款应用于智能家居的新型Burr-BrownTM音频模数转换器(ADC),它能够比行业同类产品远4倍的距离清晰地完成语音采集。这款音频ADC产品的问世,成功地克服了智能家居系统面临的远场音频采集的挑战。


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在产品发布会上,TI音频产品市场工程师Abhi Muppiri先生及华北区技术应用经理赵般多先生向EEWorld等媒体记者详细解密了TI在新型Burr-BrownTM音频ADC背后的黑科技。

 

Abhi先生介绍到,TLV320ADC5140是业界具备同等性能的体积更小的四通道音频ADC ,同时也是TI新推出的三款Burr-BrownTM音频ADC之一, 在嘈杂的环境中实现低失真录音,还可以在任何环境中进行远场高保真录音。目前ADC已成为音频处理的一个关键配置,与DAC的不断更新换代一同推动着音频技术的增强和创新。对于这款刚刚问世的ADC与之前的产品相比有什么优势呢?Abhi先生和赵般多先生给出了答案。


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     TI 音频产品市场工程师Abhi Muppiri先生

 

智能家居系统面临着远场音频采集的挑战,由于麦克风的数量有限,往往出现音源与之距离较远的情况,造成麦克风捕捉信号效果不佳。另外由于低效的信号降噪能力受限,智能家居系统很难在嘈杂的声音中获取真正的语音命令。TI最新发布的新型Burr-BrownTM音频ADC TLV320ADC5140成功克服了音频信号处理面临的距离与噪音这两大挑战。

 

Abhi先生还介绍到,TLV320ADC5140可以识别音量小的声音信号,当用户距离智能设备较远时,智能音箱很难听清用户的指令,往往需要用户通过对着麦克风大声呼喊多次才被它所识别。而TLV320ADC5140可以让麦克风拾取到声源超过10米以上距离发出的声音,具有比行业同类产品远4倍的远场语音采集能力,并能够做到120dB的信噪比,而ADC芯片的尺寸仅仅只有16平方毫米。

 

同时,TLV320ADC5140还可以排除其他嘈杂的噪音,识别出所需要的语音命令,该产品通过利用DRE和有效的消噪,矫正和滤波算法,即使处于嘈杂环境也可准确采样。

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 德州仪器华北地区技术应用经理赵般多先生

 

除了可在10米外进行远场语音采集之外,TLV320ADC5140还具有很多其他卓越的特性。首先,这款产品可以利用波束成型系统,增强对难以捕捉的声音命令的识别能力,在任何环境中都能清晰有效地采集音频。其次,它具有体积小且功耗低的特性,该产品的内置功能可以大大减轻数字信号处理的负担。第三,TLV320ADC5140是首款完全支持超过106dB动态范围的最新高信噪比麦克风的ADC,所以麦克风提供了高品质的语音兼容性。第四,TLV320ADC5140最多可支持麦克风输入的四个模拟通道或八个数字通道(或其组合)进行同步采样,从而确保了系统灵活性,另外还提供增益和相位校准等可编程功能,以均衡麦克风阵列失配。第五, 这款产品内置的120dB动态范围增强器能够增强低音量音频信号。第六,即使在扬声器调到最大音量(大于130dB SPL)时,也可以实现低失真录音。其他功能包括可编程增益放大器、高通滤波器、通道混合以及线性相位或超低延迟滤波器。


对于新型Burr-BrownTM音频ADC的应用,Abni先生和赵般多先生也给出很多案例。当用于智能家居时,这款产品可用到的地方有很多,例如控制灯具、空调温度,还可以实现更多跨房间的音频采集,并增强对高端智能音箱、条形音箱、无线音箱、高清电视、IP网络摄像机、电话会议系统和智能家电等应用中难以捕捉的声音命令的识别。


当应用于汽车时,Abni先生介绍到,车跟智能家居的应用环境很像,车里可能有二十几个音箱,最重要的还是要有麦克风在,让你在驾驶的同时能够用语音进行控制和交流。消噪也是一样的,也是需要麦克风,把各种噪音都收进来,然后再通过一系列的算法进行消噪。


甚至,这款产品还能应用于安保系统,基于音频指向性比较强的特性,运用在一些摄像头上,把数字麦克风开着,因为功耗比较少,一旦有人闯入,这样的话可以用它做一个唤醒,唤醒的时候把模拟麦克风打开,录一些更高质量的音源。如果同时做位置判断,它还能够告诉大概这个位置在哪里,摄像头会转到那个位置进行对应的录像和声音捕捉。

 

发布会上Abni先生还着重介绍了Burr BrownTM音频技术。在收购Burr Brown以后,一直延续这个品牌一直以来在音频上独特的技术和发展方向,包括TI的ADC或者是DAC,甚至还包括Class D的声噪以及audio的运放放大器,TI还将把这个品牌的精髓和内涵延续下去,争取在音频市场提供更好的产品。

 

近年来,TI发布的Burr-BrownTM系列音频技术产品,主要针对于汽车,专业音频和智能家居领域,其产品包含汽车领域的模拟输入4通道ClassD汽车音频放大器、数字输入1通道ClassD汽车音频放大器以及专业音频领域的音频运算放大器和智能家居方面的音频ADC。

 

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在市场方面,赵般多先生表示,和欧美、日本相比中国的智能家居还是处于领先地位,除了智能音箱以外,机顶盒、冰箱等都可以作为语音交互,目前TI已经跟很多国内领先家电厂商合作,相信在不久的将来,人们会看到越来越的基于TI语音交互控制的产品出现在市场中。


编辑:刘东丽来源:EEWorld

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