電子發燒友網報道（文/莫婷婷）DSP（數字信號處理器）芯片在信息技術的發展下應運而生，作為一種快速強大的微處理器，DSP芯片可以做到即時處理信息，應用場景包括通信領域、計算機領域、消費電子、自動控制、軍事/航空、以及工業控制等，其中通信領域的應用占比超過一半，其次是計算機領域、消費電子。

Knowles（樓氏電子）作為MEMS麥克風、DSP音頻處理器、微型聲學器件和精密器件解決方案全球供應商，可以說是見證了電聲技術在消費電子市場的每個發展階段。那么，樓氏電子在DSP音頻芯片領域有哪些布局？站在樓氏電子的角度，DSP芯片新的應用機會又會是在哪些領域？電子發燒友網邀請了樓氏電子AISONIC DSP部門業務負責人廖彬彬 (Robin Liao) 一起交流相關話題。


人機交互、會議場景，給DSP芯片帶來更多迭代方向
智能音頻設備發展至今，降噪功能已經成為標配，也是廠商在發布每一款新品時最重要的宣傳點。在消費電子領域，由于TWS耳機的迭代，不少高端產品也在耳機中加入DSP芯片，以實現更高階的通話降噪功能。

樓氏電子作為全球先進微聲學、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景推出了多款產品。從產品布局來看，目前樓氏DSP音頻處理器的主要面向四大應用領域：一是會議音箱、話務耳機、大屏商顯麥克風陣列模組等智能會議設備，針對這些應用場景；二是24小時待機電視遠場語音以及免按鍵遙控器，普通智能遠場語音電視要實現24小時待機喚醒，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等設備的音樂播放效果提升；四是智慧的語音控制智能家居產品及家電。

從樓氏DSP的應用場景中，可以發現，不同音頻設備在語音功能的需求場景都是不同的。例如會議場景的會議音箱、話務耳機等設備更加需要良好的降噪、回聲消除、自動增益以及低功耗喚醒等功能。不僅僅是會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，歐盟及北美的環保法規要求普通智能遠場語音電視要實現24小時待機喚醒，待機功耗高達20W以上。為了解決低功耗問題，樓氏電子針對性地推出超低功耗DSP，讓智能電視實現系統待機功耗低于0.5W。

隨著智能家居的發展，人機交互方式在智能電視上迎來升級，“樓氏智能麥克風在電視領域另外一個重要的應用就是免按鍵語音遙控器。智能麥克風可以讓我們的遙控器無須按鍵即可隨時進行語音交互，哪怕您的遙控器放在茶幾上，您也可以用語音來命令它”，Robin Liao進一步介紹，樓氏智能麥克風可以提供本地語音命令的集成，無需云端處理，可以實現低延時的控制效果，在沒有網絡的環境下，也能與進行安全的語音交互。

數據顯示，2021年全球DSP芯片市場銷售額約為36億美元，預計2022年到2028年將以6.8%的年復合增長率增長，到2028年達到57億美元。目前，業內主流的DSP芯片主流廠商包括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勢以及產品布局。如何在DSP芯片市場中打造競爭優勢，Robin Liao表示，針對對功耗敏感的移動類/電池驅動類產品，樓氏自有優化的指令集可以讓DSP以遠低于競品的MIPS高效處理運算任務，同時具有浮點加速的也能提高效率。此外，樓氏DSP具有機器學習及神經網絡的功能，還適合IA的算法及需要自我學習的應用。

目前，市面上很多DSP產品只支持自有的算法或者必須綁定自有算法銷售。但樓氏電子建立了開放且靈活的生態系統 Eco-system，Robin Liao提到，樓氏電子已經與Google、Amazon、思必馳、聲加科技等業界頂尖的算法合作伙伴合作，提供了從語音喚醒，降噪，通話增強，音效增強，聲源定位，聲紋識別等一系列的解決方案，為客戶提供Turn-key solution。


TWS耳機迎來本地命令語音喚醒功能，DSP芯片可以發揮哪些作用？
TWS耳機這幾年發展迅猛，我們可以看到，降噪功能逐漸已經成為標配，也是廠商在發布每一款新品時最重要的宣傳點。但同時一些新的趨勢開始涌現，例如通透模式，輔聽功能，本地語音控制，空間音頻效果等等。在消費電子領域，不少高端產品也在耳機中加入DSP芯片，以實現更高階的功能。針對TWS耳機的領域，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，高性能的動鐵單元（Balance Armature），Robin Liao表示，這些都可以極大地幫助TWS提升降噪效果，實現高品質的音效輸出，以及實現輔聽及聲音增強等功能。

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

從消費市場上可以看到，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音助手，再通過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音喚醒TWS耳機 Enjoy5，可以在無須聯網/連接手機的情況下，輕松實現本地語音命令的控制，用戶可以暢享快速響應的語音控制體驗。市面上還有小米也曾推出本地語音控制的TWS耳機Air 2、Air 2 Pro等，只不過Air 2 Pro的智能語音功能需要配合小愛同學進行使用。

本地語音命令相對于云端語音控制，具有很多優勢。從消費體驗來看，云端的語音控制過程存在網絡延遲，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IA610可以實現相關的功能，如果集成一些本地命名詞在TWS耳機的DSP芯片中，就能夠實現不需要呼喊關鍵詞就能夠執行命令，例如播放歌曲、上一首/下一首等操作。“在迭代之后有兩個好處，一是消費者少呼喊一個關鍵詞，二是通過本地命令響應會比手機通過云端再控制TWS耳機更快”，Robin解釋。

由于具備本地語音喚醒功能的TWS耳機需要DSP芯片24小時去監聽本地，一旦芯片的性能不好，就會更加消耗功耗，因此功耗性能對于DSP芯片來說至關重要。而樓氏智能麥克風IA610是一顆單核DSP+一顆高性能MEMS數字麥克風封裝在一起的芯片，適合輕運算，但是對功耗要求很高的應用場景，比如說喚醒功能。其外形大小與一顆數字麥克風一樣，既可以當麥克風使用，又可以當DSP使用，節省空間的同時也節省了成本。

當然，并不是所有的TWS耳機會選擇搭載DSP芯片，對于大部分中低端TWS來講，很多的功能可以通過藍牙芯片就能夠實現。所以智能麥克風的應用而言，除了TWS之外，其還有其他更加廣闊的應用市場。


游戲耳機/話務耳機帶來新的音頻技術挑戰
隨著耳機形態的不斷迭代，耳機的需求也更加的細分及多樣化。比如說游戲耳機/話務耳機就是其中重要的兩個分支。特別是有一種開放式耳機，在游戲消費市場上逐漸興起。與入耳式耳機相比，開放式耳機對音頻處理技術的挑戰更大，一是因為外放式耳機需要一個聲場讓耳朵感受到比較好的音色，二是聲場不能太擴散，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芯片實現定向音頻，甚至是通過音效增強算法帶來更好的體驗。

開放式耳機不會取代TWS耳機成為主流產品，除了技術上存在的挑戰，開放式耳機在成本上也會比TWS耳機更高，也可以將開放式耳機認為是TWS耳機在細分領域的小眾市場。

Robin提到，樓氏電子非常關注游戲耳機及話務耳機市場，因為在一定程度上，話務耳機，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。

針對游戲及話務耳機產品，目前樓氏已經與行業的頭部廠商，推出了相關的量產產品。 “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，同時多方對戰的場景中，還需要兼顧通話的清晰度。所以在音頻處理上，除了需要一個高效的DSP之外，也需要非常好的音頻算法支持，同時最好能做到低功耗，因為無線耳機能提升耳機的佩戴舒適度”。

Robin最后提到，在語音技術發展的過程中，樓氏電子在DSP芯片的布局上始終朝著更強算力、更低功耗的研發方向前進，并且與合作伙伴共同打造一個高效的開放的生態系統。樓氏可以為客戶提供從硬件到算法，再到模組級別的不同的方案。目前樓氏已經推出IA610、IA611、IA700、IA8201等多款DSP產品，性能更強的4核的IA8202也有希望在今年內推出。