2019年07月19日 | 技术文章—智能音箱语音子系统介绍

2019-07-19 来源：ESM

当前，智能音箱正处于上升阶段，厂商也在不停探索智能音箱的应用场景。智能音箱不仅具备语音交互功能，还具备AI技术、智能家居控制和多媒体资源播放等功能。在智能音箱的系统结构中，外围的语音子系统非常重要。在设计语音子系统时，MIC矩阵的数据采集、回声消除、降噪、功放喇叭等技术细节应该如何处理？

7月18日，在“智能音箱产品语音子系统探秘”研讨会上，润欣科技研发工程师张平和润欣科技现场应用工程师周海霞介绍了智能音箱语音子系统设计的注意事项，并探讨了智能音箱的发展现状和趋势。

智能音箱语音子系统介绍

智能音箱的系统架构主要有三大子系统：CPU处理器核心子系统、无线通信子系统、语音子系统。除了CPU处理器子系统之外，无线通信子系统和语音子系统都是外围非常重要的子系统。

智能音箱三大子系统

周海霞以JBL音乐魔方2为例分析了智能音箱的语音子系统。她表示，JBL音乐魔方2的主板系统架构由人工智能DSP音频芯片、Wi-Fi、蓝牙、麦克风、功放、扬声器、电源管理系统组成。这些部件使JBL音乐魔方2具备多重优势：瑞昱高度整合多麦克风语音处理方案轻易升级；各种产品与应用实现语音控制、语音互动或语音唤醒功能；ALC5680免持(0m~ 3m)应用双麦克风处理解决方案。相对于Codec的语音系统方案，DSP可以减轻ARM处理器的负担，是低功耗产品的最佳选择。

另外，在设计智能音箱语音子系统需要注意哪些细节？张平和周海霞主要从9个方面进行了阐述。详细内容见下图：

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在语音子系统中的声学设计中设计者需要注意以上几点

智能音箱的未来发展方向

厂商积极布局智能音箱并拓展其在各种场景的应用，实际上是厂商在抢占物联网的入口。在物联网时代万物互联，通过智能音箱的语音交互系统，用户无须在电脑和手机上做任何设置，即可实现智能组网、红外控制等功能。在未来，一句话控制家电、门窗、卫浴等都将成为现实。智能音箱作为切入智能家居的入口，成为厂商关注的焦点。

当前，中低端和部分高端智能音箱已经覆盖大众消费群体。

据介绍，从技术的角度来说，判断一个无线智能音箱是高端还是低端，是要根据主控的功能和性能来分辨，主要表现为：麦克风采样阵列中麦克风的数量、性能，是否有DSP，以及ARM处理器的能力等。比如，支持音频格式多、播放音质好、无线传输快、语音识别效果好、功耗比较低、外观设计美等优势，这些都是高端智能音箱产品的特性。一些低端的智能音箱产品，配备1-2个麦克风，采用较低端的处理器，成本非常低且价格也很便宜，已经覆盖到大众消费群体中。

此外，他们还表示，目前“DSP识别，低功耗语音助手，移动便携式麦克风”是智能音箱的研究方向之一。当前，智能音箱系统的主流解决方案商主要有十多家，应用方面主要以全志 rockchip MTK为主。

值得注意的是，当前已经有带屏幕智能音箱出现。有些人认为，智能音箱应该是纯语音交互的产品，屏幕功能的出现似乎与其它产品有些雷同，这意味着当前的语音交互体验还不够好。对此，张平和周海霞均表示，在某些场合，屏幕可以表达更多信息。屏幕在智能音箱上的出现，是仁者见仁智者见智。他们也强调，带屏幕的智能音箱更多的是给客户多一个视觉效果，主要是看市场定位，这并不意味着智能音箱的语音功能不够好。

盈利模式尚未明确

以智能音箱鼻祖亚马逊Echo为例，2014年11月亚马逊推出了植入了智能语音交互技术的Echo智能音箱，其用了两年时间才使得销量突破1000万台。而在2017年下半年-2018年11月，其销量激增并累计突破了4200万台。

在中国，智能音箱市场在近几年兴起。从2018年我国智能音箱开始起量，到去年年底出货量就已经累计突破2000万台。以百度、阿里、小米为代表的智能音箱三巨头在2019年Q1的出货量累积就已经达到970万台。

观察以上数据可推断出，当前智能音箱正处于上升阶段。同时，厂商也在不停探索智能音箱的应用场景。结合最近的垃圾分类话题，以部分智能音箱已经具备帮助用户进行垃圾分类的能力。用户如果向智能音箱询问“XXX是什么垃圾？”，它会回答“XXX是干垃圾/湿垃圾/有害垃圾/可回收垃圾”。这对于一些不太清楚垃圾分类的用户来说具有非常重要的参考意义。

不过，各种应用场景的积极探索也反映出智能音箱的盈利模式尚未明确。当下厂商入局智能音箱，更重视的是其在未来作为智能家居入口的功能。厂商认为，只要占领了智能音箱市场，就有机会成为智能家居行业的领导者。如何找到明确的盈利模式，让其具备更多的附加值，而并非仅是智能家居入口，是该产业是否能长盛不衰的关键。