玩转智能音箱设计:手握TI系统方案,展望未来无限可能!

玩转智能音箱设计:手握TI系统方案,展望未来无限可能!


近几年智能音箱行业逐渐变得火热起来,在这个全球突破3000万规模的市场中,2017年更是被很多朋友称为「智能音箱产业元年」。目前智能音箱不仅具备语音交互功能,还具备AI人工智能技术、生活O2O、智能家居控制和多媒体资源播放等功能。近日,TI德州仪器市场拓展经理信本伟先生在「2018(夏季)中国智能音箱产业高峰论坛」,为大家分享了《TI智能音箱设计系统方案》,智能音箱行业在设计中会遇到的挑战,及TI的智能音箱解决方案。同时为我们展望了智能音箱行业的未来趋势。

 

挑战?TI实力来接招!

 

1.     第一大挑战:成本

智能音箱功耗最大的就是功放的部分,是降低系统设计成本所考虑的其中一个方面。

这里需要关注两点:音质与成本间的平衡。

“音质到底怎么样”是我们的第一考量。凭借对消费电子应用的丰富经验,我们认识到,对于整个市场行业,第一个最大挑战就是成本。比如,想要保证音质,就要使用好的电感。而四个电感的价钱大概在0.12美元到0.20美元。这个成本其实很高。

这里TI挑战了业内多年来都没有挑战的一个领域:用滤波和ferrite beads实现去掉电感,为终端用户在节省系统成本的同时,实现了更好的音质表现。

 

2.     第二大挑战:电池寿命、热量

很少有人知道,当不放歌时,只要喇叭不关,它还是在持续耗电。

TI创新的混合调制将闲置电流减少至20毫安,较之前减少了50%;最新TPA3128TAS5825产品系列内阻仅有90毫欧,效率却提升了90%;关机模式下的电流低至2微安。

对客户来说,他们的挑战以前是成本,现在是在不增加额外成本(电池容量)的情况下,如何使得播放时长更长,温升更低。而TI 也十分关注这些设计挑战并致力于帮助客户解决问题。

3.   第三大挑战:回声消除

如今很多智能音箱是用多个麦克风在做语音识别,这就牵扯到回声消除的技术。当音乐播放很大声时,如何把环境声音去掉;或者做语音识别的时候,如何把播放的音乐去掉,这些都是智能音箱设计时必须要考虑的。

Acoustic Echo Cancelation回声消除系统框图

 

针对外放时加入的(ambient noise)特定环境噪音,TI设计了一个新的机制— Acoustic Echo Cancelation回声消除,通过功放内部的DSP将功放本身处理后的信号(EQ, DRC等)经过内部反馈输出给主芯片进行回音消除,从而提高回音消除之后语音的识别度。最新TAS58xx系列产品,就是专门针对智能音箱这一需求而生的,通过给出一个SDOUT(电子声音输出)信号,使主处理器跟DSP实现对该信号的抵消,从而达到精准的语音捕捉。

 

4. 第四大挑战:体积更小,音质更好

现在的智能音箱做的很美观。体积很小,圆圆的桶,或者方方的小盒子,很漂亮。但是,体积变小,它对输出功率要求反而变得更高。根据客户需求,在尺寸做小的基础上,把声音做得更大,有时对整体设计就是一个的巨大的挑战。

TAS58XX系列为数字输入闭环结构,在PPC3 GUI,3-band DRC及3D音效空间化的帮助下,具备片上高达192kHz的Hi-Res,SmartEQ声音信号处理能力。

  

趋势!听听TI说未来

 

首先,不管做什么样的音箱,最终关注的还是对音质的高追求。在高保真方面,TI可按照功能要求的等级,去配置不同的产品。

其次,做交互式语音交流,将会成为接下来一个主流的市场需求。现在市场上很多蓝牙音箱,都是没有语音识别的。而接下来蓝牙加上语音识别、语音交互将成为市场标配。

另外,音箱虽然在变小,提高输出功率是必要的。人们会想要在相对广的空间中都听到清晰的音乐。因此在提高功率的基础上,电池供电也将会是不变的需求。自带电池的便携式智能音箱才是最好的。不需要客户给每个房间置办一个音响,而是让音响们走出门去,用户可以提着智能音箱走到哪里用到哪里,这将是下一个需求的方向。

回望音箱的发展史,从大型、家用型、慢慢到个人智能方向、小型化前进,这个过程已经走近十年。而未来将是小型智能音箱的。我们会让智能音箱搭载5G技术,加上app,走出家门并且走遍世界。信先生说,为了追求漂亮的一些工业设计,我们会追求无按键的金属板等等,但在这些工业设计的背后,它就需要一些更高的需求来支持。一分钱一分货,在保证性能、音质与听感的前提下,TI会做出相应的努力,尽可能地为客户降低系统成本。

为方便进行快速系统设计,TI提供一套完整的智能音箱系统框图和子系统方案,以实现智能音箱更长的续航时间、更好的音质体验、稳定的连接性以及快读的充电效果。点击了解详情

 

智能音箱系统TI 参考设计推荐:

PMP21251: 超低待机功耗小于90mW的AC/DC 辅助电源参考设计

TIDA-01591: 具有 LED 动画效果的新型人机界面参考设计

TIDM-CAPTIVATE-MSP432: 采用 CapTIvate™ 技术的 MSP430 MCU 与 MSP432 主控MCU,带有TFT显示屏参考设计

TIDA-01454: 基于 PCM1864 的圆形麦克风板 (CMB) 参考设计

TIDA-01473: 采用 TI DLP® 技术且适用于低成本处理器的超便携、低功耗 nHD 显示参考设计

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