在亞馬遜Echo取得成功，谷歌宣布推出語音家居設(shè)備Google Home，最早引爆消費(fèi)領(lǐng)域語音識別應(yīng)用的蘋果公司也傳出將開源Siri給第三方應(yīng)用程序等這一系列事件之后，市場對智能語音技術(shù)的關(guān)注也達(dá)到一個新的熱度。hazesmc

據(jù)CIRP上月發(fā)布的一份報告顯示，亞馬遜語音智能音響Echo的銷售量已經(jīng)突破300萬臺。這款被認(rèn)為是亞馬遜試水之作的產(chǎn)品，獲得了比預(yù)期要好的成績。Echo的成功很大程度上是源于其出眾的語音識別率，遠(yuǎn)場識音以及語音喚醒功能。hazesmc
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亞馬遜在Echo頂部配置了7個微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)構(gòu)成陣列，采用波束成型(Beam-forming)等技術(shù)進(jìn)行降噪語音處理。從而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離識音，整個過程不需要雙手操作；且在有風(fēng)噪、車聲、小孩哭鬧等較為嘈雜的環(huán)境下，也不影響正常使用。MEMS麥克風(fēng)技術(shù)方案的提升與智能化創(chuàng)新，為新一代的智能設(shè)備提供了可靠的語音交互體驗。本文將闡述，智能語音應(yīng)用興起大背景下，MEMS麥克風(fēng)的發(fā)展趨勢，以及MEMS麥克風(fēng)元祖樓氏電子在最近的一次研討會活動上展示的最新智能語音解決方案。hazesmc

設(shè)備都在智能化，麥克風(fēng)也一樣

前面提到了亞馬遜Echo的一大殺手锏，即語音喚醒。這就需要設(shè)備在語音交互上是一個一直在線的狀態(tài)，能夠隨時傾聽用戶聲音，等待關(guān)鍵詞口令的出現(xiàn)來喚醒設(shè)備。hazesmc

于是問題來了。倘若設(shè)備一直在收音，無疑會非常耗電，這對于移動設(shè)備來說是非常不適合的。因此，我們需要把麥克風(fēng)變得更加智能。樓氏電子智能語音硬件負(fù)責(zé)人介紹：“我們將聲學(xué)活動檢測（Acoustic Activity Detector, AAD）單元放到了麥克風(fēng)里面，實現(xiàn)一個自適應(yīng)的實時監(jiān)聽模式。這種方式能夠使整個系統(tǒng)節(jié)能70%。”例如，在一款CSR平臺的藍(lán)牙耳機(jī)上，使用普通數(shù)字麥克風(fēng)時整個系統(tǒng)的待機(jī)電流至少為5 mA，而用智能麥克風(fēng)時的待機(jī)電流約為0.6 mA左右，待機(jī)時間從42個小時提升到125個小時。hazesmc
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我們熟知的蘋果iPhone的Siri，之前只支持充電狀態(tài)下的鎖屏語音喚醒，直到推出iPhone 6s，Siri才支持低功耗的鎖屏語音喚醒。（還記得，去年蘋果發(fā)布會邀請函上那句 “Hey Siri”嗎？）hazesmc

VQ3.0：讓設(shè)備聽懂“hey Siri.”or“百度一下”...

智能麥克風(fēng)實現(xiàn)了讓設(shè)備一直處于低能耗的監(jiān)聽狀態(tài)。然而我們生活在充滿各種嘈雜聲音的環(huán)境下，汽車的噪音、地鐵施工的噪音、街坊鄰居的嬉笑聲。所以設(shè)備需要了解哪些是噪音，哪些是有用的聲音。去年樓氏并購了語音解決方案供應(yīng)商Audience后，為樓氏帶來幾項重要的技術(shù)，其中就包括通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的語音識別。hazesmc

機(jī)器學(xué)習(xí)是指提供大量不同的聲音樣本給人工智能DNN系統(tǒng)訓(xùn)練，并能夠?qū)⑦@些資料做一些處理，加上噪音、調(diào)整頻率和速度，產(chǎn)生更多的訓(xùn)練資料，從而可以將識別率提高到非常準(zhǔn)確的程度。由于Audience的這種識別只是口令式的觸發(fā)啟動，并不涉及到復(fù)雜的信息交流，所以也就不存在語種差異等方面的障礙，只需要將口令的音認(rèn)準(zhǔn)，即完成任務(wù)。hazesmc
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據(jù)樓氏智能語音軟件產(chǎn)品管理副總裁姜正耀透露，目前Voice Wake VQ 3.0語音喚醒方案計劃放入聯(lián)發(fā)科X20，并且和海思、高通等均有合作。hazesmc

樓氏日前推出了基于ASIC的第二代智能麥克風(fēng)Griffin IA210，內(nèi)置聲學(xué)檢測單元AAD，采用Burst模式解決延時問題，從而能夠及時響應(yīng)。所搭配的低功耗語音DSP處理器eS814，放入了樓氏最新的語音喚醒軟件方案VQ3.0。以軟硬結(jié)合的完整方案實現(xiàn)高性能的語音處理。hazesmc
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實現(xiàn)遠(yuǎn)場識音、更好的壓噪，多麥克風(fēng)方案是必須

實際上，無論是前面說的機(jī)器學(xué)習(xí)，還是波束成型等壓噪技術(shù)，都需要多麥克風(fēng)方案來解決。我們看到，目前的智能手機(jī)一般都采用了3 ~ 4顆的MEMS麥克風(fēng)。例如，iPhone 5s采用了3顆MEMS麥克風(fēng)，iPhone 6s 系列則用到了4顆。而包括Echo智能音響在內(nèi)的智能家居設(shè)備，要配備6 ~ 7顆才能夠滿足日常家居需求。樓氏MEMS麥克風(fēng)業(yè)務(wù)副總裁Greg Doll表示，通過嵌入更多數(shù)量的MEMS麥克風(fēng)，設(shè)備可以獲得更好音質(zhì)與用戶體驗。hazesmc
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樓氏在研討會活動上還演示了5米遠(yuǎn)距離識音IoT方案，包括集成了語音算法的DSP以及3顆高性能麥克風(fēng)陣列，從現(xiàn)場效果來看，識別率非常高。遠(yuǎn)場識音效果的好壞實際上是由麥克風(fēng)壓噪能力決定的。hazesmc

Greg Doll對比展示了，在吵鬧環(huán)境下，使用同樣芯片和同樣算法的兩臺智能手機(jī)，采用3顆MEMS麥克風(fēng)的音質(zhì)要明顯優(yōu)于采用2顆MEMS麥克風(fēng)的。hazesmc
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對于麥克風(fēng)的性能，除了眾所周知的SNR（信噪比）外，AOP（聲學(xué)過載點(diǎn)）也是麥克風(fēng)重要的質(zhì)量指標(biāo)。高SNR能夠讓設(shè)備更好的遠(yuǎn)距離收音；而AOP是評估麥克風(fēng)在高聲壓水平下的性能指標(biāo)，比如，一些公司慶典上的錄音往往有很多破音，就是由于MEMS麥克風(fēng)AOP不夠高的緣故。hazesmc

這對于使用場景的越來越多樣化的智能語音設(shè)備來說非常重要。有報告顯示，64dB以上的高信噪比MEMS麥克風(fēng)的市場占有率已經(jīng)達(dá)到50%以上；而對AOP的要求，很多廠商也從之前的120dB上升到130dB以上的基礎(chǔ)水平。hazesmc

語音助手功能推動，MEMS麥克風(fēng)市場持續(xù)成長

IHS最新報告指出，蘋果 iPhone將麥克風(fēng)數(shù)量增加至4顆，預(yù)期會帶動其他廠商跟進(jìn)；預(yù)計2015 ~ 2019年全球MEMS麥克風(fēng)市場將出現(xiàn)13%幅度成長，銷售量將達(dá)到60億顆。分析師指出，開始增加麥克風(fēng)數(shù)量，主要是受到免持通話與Siri、Cortana等語音助手功能所帶動。hazesmc

目前，智能手機(jī)市場仍舊是MEMS麥克風(fēng)廠商主攻的重地，當(dāng)然，一些當(dāng)下大熱的概念也值得注意。比如，文章前面提到的內(nèi)置7顆麥克風(fēng)的亞馬遜智能音響Echo，按透露出來的300萬銷量算，其MEMS麥克風(fēng)的采購量也能達(dá)到2100萬顆。另外還有可穿戴、IoT設(shè)備以及MEMS麥克風(fēng)還未涉及的VR領(lǐng)域。hazesmc

MEMS麥克風(fēng)龍頭的挑戰(zhàn)與應(yīng)對

樓氏依舊是目前全球MEMS麥克風(fēng)市場的最大市占者。據(jù)樓氏透露，其2015年全年的出貨量接近16億顆。但I(xiàn)HS分析指出，由于Goertek、意法半導(dǎo)體與瑞聲科技都在奮起直追，成為蘋果與其他公司供應(yīng)商，樓氏的領(lǐng)先幅度正在縮小。hazesmc

近幾年，樓氏不斷加大在DSP及算法等智能語音方面的投入，包括去年并購了Audience，開始從一家的聲學(xué)元器件供應(yīng)商向音頻解決方案供應(yīng)商轉(zhuǎn)型。hazesmc

日前，樓氏電子傳出將移動消費(fèi)電子揚(yáng)聲器、受話器產(chǎn)品線出售給正心谷創(chuàng)新資本的消息。筆者就此事聯(lián)系樓氏方面了解到，樓氏此舉是為了專注于MEMs麥克風(fēng)、智能音頻等核心優(yōu)勢業(yè)務(wù)領(lǐng)域，加強(qiáng)在高級音頻解決方案領(lǐng)域的市場領(lǐng)導(dǎo)地位。另外，平衡電樞驅(qū)動單元揚(yáng)聲器（俗稱動鐵）是隸屬于特種聲學(xué)產(chǎn)品部門的另一條產(chǎn)品線，樓氏將繼續(xù)這些產(chǎn)品的生產(chǎn)。hazesmc