物聯網市場的下一個金礦

大家都知道物聯網市場的潛力很大，里面有很多機會，這樣的機會對企業來說就是他們要尋找的“金礦”。物聯網的市場很大，“金礦”也很多，但要找到屬于自己的那塊“金礦”卻并不容易。金礦到底在哪兒？我們該如何尋找，不同的企業有不同的方法和工具。
比如說在MEMS麥克風領域多年占據頭名的樓氏電子(Knowles)，創業之初是生產晶體管式微型麥克風的，主要以市場空間不大的助聽器設備為主。但自從2001年開發出了業界第一顆表面貼裝MEMS麥克風------SiSonic MEMS麥克風后，創下了驚人的銷售記錄，到目前為止累計出貨量達到了80億顆。而且這個數字還在繼續快速增長中，因為我們現在的智能手機之中正在使用更多的MEMS麥克風，據拆解分析，蘋果的iPhone6s中有4個MEMS麥克風，國內的小米、華為手機也基本上配置有3個MEMS麥克風。
MEMS麥克風就是樓氏電子找到的一個“金礦”，不過他們并沒有只滿足于此。在前不久的2016年樓氏技術研討會上，樓氏展示了他們找尋到的物聯網市場的下一個金礦------智能MEMS麥克風。這也意味著樓氏電子正從聲學元件供應商向音頻解決方案供應商轉變。

圖1：樓氏電子高性能音頻事業部MEMS麥克風業務副總裁竇睿國(左)及軟件產品(管理)副總裁姜正耀(右)。

智能MEMS麥克風還剛起步

智能MEMS麥克風是今年才開始出現的新元件，它有望在智能手機、可穿戴設備、智能家居和汽車等各種消費性電子領域占據一席之地。根據SAR Insight & Consulting的最新研究報告《Smart Microphones for Mobile & Beyond》，隨著新的應用案例出現以及現有的市場逐步導入麥克風陣列，整體MEMS麥克風市場將持續強勁成長。
為了便于與語音識別引擎共同實現更先進的語音增強功能，提升語音解決方案的可用性，這些麥克風陣列需要具備高性能和低待機功耗。這些新的應用包括微軟的Cortana、谷歌的Google Now、蘋果的Siri，以及亞馬遜的Echo等語音助手。
由于這些應用需要長時間開啟，以便隨時監聽語音指令，因此超低功耗成為了麥克風的重要指標。樓氏電子為了滿足這樣的需求，將聲學活動檢測(Acoustic Activity Detector, AAD)單元整合進了麥克風里面，實現了一個自適應的實時監聽模式。“這種模式能夠使系統節能70%以上。” 樓氏電子高性能音頻事業部 MEMS麥克風業務副總裁竇睿國表示。
當然除了高性能的智能麥克風之外，與之配套的軟件也必不可少，竇睿國認為高性能麥克風與一流音頻軟件和信號處理相結合的智能音頻解決方案將會是未來的發展趨勢。首先，聲音是一種更加直接的交流和互動方式；其次，人們在錄制視頻的時候不僅希望能夠看得清，也希望能聽得清。使用智能語音解決方案的話，即使人們距離麥克風比較遠，麥克風也能“聽清”用戶的聲音。
而去年樓氏電子并購的語音解決方案供應商Audience剛好彌補了樓氏電子的不足，利用Audience的基于深度神經網絡(Deep Neural Networks, DNN)的先進機器學習語音識別算法，開發出了Voice Wake VQ 3.0語音喚醒方案。

圖2：Voice Wake VQ 3.0語音喚醒方案的性能及特征。

“我們將收集到的大量不同的聲音樣本進行一些處理，比如加上不同的噪音、調整頻率和速度，以便產生更多的樣本數據，然后將這些數據給人工智能DNN系統學習。由于我們這種識別只是口令式的觸發啟動，并不涉及到復雜的信息交流，因此不存在語種差異等方面的障礙，只需要將口令的音認準即完成任務。”樓氏電子智能語音事業部軟件產品(管理)副總裁姜正耀解釋說。

Turnkey方案

與之前只提供聲學元件不同的是，如今的樓氏電子開始轉變成為一個音頻解決方案供應商。他們目前不僅提供聲學元件，還提供語音算法和完整的Turnkey解決方案。
其第二代基于ASIC的智能麥克風解決方案Griffin IA210，內置了聲學檢測單元AAD，采用了Burst模式解決了延時問題，具有65.5dB的高信噪比(SNR)和132dB的聲學過載點(AOP)。麥克風的性能指標除了SNR外，AOP也不可忽視，因為AOP是評估麥克風在高聲壓水平下的性能指標，AOP夠高的話可以減少破音的出現。
Griffin IA210搭配低功耗語音DSP eS814就是一個完整的語音喚醒解決方案。客戶可以購買完整的軟硬件方案，也可以只購買硬件，或者只購買軟件算法。比如據JMP Securities的分析師透露，亞馬遜的Echo就使用了7個樓氏電子的智能MEMS麥克風。
另外，由于很多移動設備已經具有自身的處理器和麥克風了，因此只需要采用語音喚醒算法就行了。目前Voice Wake VQ 3.0語音喚醒算法已計劃在聯發科的X20平臺上使用。

圖3：樓氏電子提供的完整Turnkey解決方案。

方案演示

在這次技術研討會上，樓氏電子就帶來了他們的完整音頻解決方案，這些音頻解決方案可以應用在智能手機、可穿戴設備、可聽設備、平板、筆記本電腦，以及物聯網領域中。
圖4中的工程師正在演示移動設備上的語音喚醒方案，以及通話質量。通過使用3個智能麥克風，可以大大降低背景噪聲。

圖4：在樓氏技術研討會上工程師演示語音喚醒方案。

圖5演示的是一個可穿戴設備降噪解決方案，這個方案也是采用的3個麥克風。姜正耀表示自己對這個方案特別感興趣，因為這個方案不僅可以應用在智能眼鏡上，也可以用在目前比較熱門的VR設備上。

圖5：樓氏電子的可穿戴設備降噪解決方案。

此外，樓氏電子在研討會上還展示了智能家居產品，在人們離開設備5米的地方能夠輕松地喚醒設備。現場工程師介紹說如果是在比較安靜的環境中的話，這個距離可以更遠。竇睿國解釋說，這是因為樓氏電子的麥克風具有高信噪比和低底噪，以及先進的算法。