Jste zde

První mikrofon na světě s hlasovým DSP

Ovládání hlasem je jedním z uživatelských rozhraní. Rozpoznání některých klíčových zvuků jako je plačící dítě či rozbíjení skla nemusí zpracovávat až procesor, ale DSP čip, který je integrován přímo do mikrofonu. Mikrofony neslouží jen pro odposlechy a zpracování hlasu, ale mohou hrát v budoucnosti klíčovou roli v rozpoznání nebezpečných situací daleko předtím, než si člověk všimne prvních příznaků. 

Společnosti Knowles nabízí své produkty pro zvukové aplikace více než 70 let. Neustále objevují nové technologie a zavádí je do praxe. Jsou lídrem na trhu a globálním poskytovatelem řešení pro audio zařízení pro spotřební elektroniku, zdravotnictví i pro vojenskou techniku. Hluboké odborné znalosti akustiky a zvukových systémů umožnilo přechod od dodavatele akustických komponentů k poskytovateli komplexnímu audio řešení. Součástí výroby je důkladné testování, proto dodávají spolehlivé komponenty jako jsou MEMS mikrofony, piezo mikrofony, zvukové procesory a kondenzátory.

První miniaturní mikrofonní přijímač pro sluchadla byl vyroben v roce 1954 a první MEMS mikrofon pro povrchovou montáž v roce 2001.První inteligentní mikrofon na světě s digitálním signálovým procesorem byl uveden na trh v roce 2017. Společnost sídlící ve městě Itasca ve státě Illinois v USA. Zaměstnává více než 7000 zaměstnanců v 11 zemích světa. Svá vývojová centra má v Evropě, Asii, Indii a Severní Americe.

MEMS mikrofony

Obecně lze říci, že existují dva typy MEMS mikrofonů, které se liší v umístění vstupního portu mikrofonu. Bud je vstupní port umístěn na horní (top-port) nebo na spodní (bottom-port) straně mikrofonu.

Vstupní port na spodní straně vyžaduje vyvrtaný otvor v desce plošného spoje. Tloušťka desky ovlivňuje objem přední komory. To má za následek degradaci odezvy mikrofonu. Mikrofony s dolními porty navíc mají kolem otvoru prstencovou kovovou podložku. Je zapotřebí velmi pečlivý proces pájení, aby se zabránilo vnikání prachu nebo pájecí pasty do zvukového portu a poškození MEMS membrány. Zda má být použit horní nebo dolní portový mikrofon se obvykle rozhoduje dle umístění mikrofonu v zařízení. Dalším faktorem může být také výkon, jelikož mikrofony s horním portem dosahují obvykle nižší citlivosti.

 

Každý MEMS mikrofon společnosti Knowles je konstruován a optimalizován pro konkrétní použití. SPH1644LM4H-1 je určen pro aplikace v blízkosti GSM/CDMA antény. Konstrukce toto pásmo eliminuje a ve snímání hlasu se to neprojeví. SPQ1410HR5H-B je určen pro drátové headsety. SPH0644HM4H-1 je nejtenčí mikrofon v portfoliu s výškou pouhou 0.85mm. Pro tablety a kamery se hodí SPK0641HT4H-1, kdežto pro telefony je vhodný typ SPH0644LM4H-1. Někdy nastane situace, kdy mikrofon je daleko od procesoru a pro tyto případy se hodí použít mikrofon SPA1687LR5H-1, který je přizpůsoben pro dlouhé dráhy spojů na PCB. Pro detekci ultrazvukových signálů lze použít mikrofon SPH0641LU4H-1. Nabídka MEMS mikrofonů společnosti Knowles je široká a výběr správného typu mikrofonu není snadný. Proto se neváhejte obrátit na distributora, který vám s výběrem mikrofonu poradí a zodpoví Vám veškeré dotazy.

 

Smart MEMS mikrofony

Inteligentní mikrofon IA-610 poskytuje otevřenou platformu DSP, která výrobcům OEM a vývojářům softwaru třetích stran umožňuje vytvářet a přizpůsobovat pokročilé funkce nebo využívat software a algoritmy společnosti Knowles. Jedná se o první inteligentní mikrofon značky Knowles postavený na interně vyvinutých mikrofonech. IA-610 umožňuje funkce jako hlasové buzení s hlasovými příkazy, prostorové záznamy a detekce akustických událostí, jako je rozbití skla nebo plačící dítě.

Hlas se pomalu rozšiřuje jako uživatelské rozhraní. IA-610 zjednodušuje návrh aplikace pro zpracování zvuku a může snížit celkové systémové náklady.

Modely IA610 a IA611 (IA61x) představují řadu mikrofonů tzv. always on, které obsahují detektory klíčových slov(Voice ID keyword detection) a  probuzení hlasem (Voice Wake). Dále mají integrovaný optimalizovaný 43 MHz Tensilica audio DSP čip a speciální technologii SiSonicTM MEMS To vše v pouzdře s miniaturními rozměry. Integrovaný programovatelný DSP čip dokáže pomocí algoritmů plně přizpůsobit mikrofon daným potřebám. Mikrofony mají velmi nízkou spotřebu, která se dostává průměrně pod 2mW. Řada mikrofonů SmartMic nabízí nástroj DSP Concepts Audio WEAVER jako doplněk sady Knowles AuVid.

 

Vlastnosti:

  • Rozpoznávání klíčových slov, které probudí nadřazený systém
  • Vestavěná vyrovnávací paměť umožňuje bezproblémové voice wake operace
  • Ultra nízká spotřeba energie "always on" Acoustic Activity Detector (AAD)
  • Beamforming pro vylepšenou kvalitu zvuku
  • Eliminace akustického echa (AEC) pro rozpoznávání hlasu přes hudbu
  • Otevřená vývojářská platforma SDK
  • Vysoce výkonný SiSonic MEMS s citlivostí ± 1 dB, 65 dB SNR a 135 dB SPL akustické přetížení
  • Velikost paměti 168 kB
  • IA610 je k dispozici v pouzdře SPH 3.50x2.65x0.98mm pro spodní port a IA611 je k dispozici v open DSP top portu SPK 4x3x1.2mm

 

 

Ostatní mikrofony

Magnetické

Knowles nabízí mikrofony využívající prvky magnetického mikrofonu. Tyto prvky generují svůj vlastní signál a na rozdíl od tradičních dynamických mikrofonů nevyžadují předpětí. Tato funkce může být užitečná pro zajištění kompatibility s radiostanicemi. Díky své spolehlivosti, robustnosti a vysokému výkonu jsou vhodné pro vojenské aplikace.

Více informací naleznete na https://www.knowles.com/subdepartment/dpt-microphones/subdpt-magnetic

Piezoelektrické

Piezoelektrické mikrofony jsou robustní, stabilní a všestranné. Série obsahuje vysokou citlivost na vibrace a mohou být použity jako akcelerometry. Mají kovové pouzdro a jsou odolné vůči mechanickému rázu.

Více informací naleznete na https://www.knowles.com/subdepartment/dpt-microphones/subdpt-piezoceramic

Miniaturní

Stovky možností designu. Ideální pro nové nápady, které vyžadují špičkové zvukové vlastnosti a zároveň velmi malé rozměry. Existují speciální řešení na míru - potlačení šumu, všesměrový či jednosměrný výkon, různé velikosti a tvary, různá zesílení, citlivosti, odolnost proti vibracím a mechanickému rázu.

Více informací naleznete na https://www.knowles.com/subdepartment/dpt-microphones/subdpt-subminiature-microphones

Boom mikrofony

Jsou navrženy jako flexibilní nebo pevné. Standartní či dokonce vodotěsné. Kryt může být plastový nebo kovový. Ukončení mikrofonu a délku drátu lze přizpůsobit dle požadavků zákazníka. Vynikají vysokým potlačením šumu. Své uplatnění naleznou v audio nahrávacích studií, ale i v letectví a vojenském průmyslu, jelikož si dokáží poradit s hlučným prostředím.

Více informací naleznete na https://www.knowles.com/subdepartment/dpt-microphones/subdpt-boom

Voděodolné

Voděodolné mikrofony společnosti Knowles jsou navrženy tak, aby přežily úplné ponoření do vody. Miniaturní design, který může být ponořen do vody do hloubky jednoho metru, a vlnovcové provedení pro hloubku až 15 metrů. Odolá explozivní dekompresi a je korozivzdorný.  Miniaturní design nabízí vynikající výkon při potlačení hluku, který je ideální pro snímače a přístrojové vybavení pod vodou.

Více informací naleznete na https://www.knowles.com/subdepartment/dpt-microphones/subdpt-waterproof

 

IA 8508A- audio procesor s neuronovou sítí

Platforma IA8508A se zabývá potřebou dnešní doby jako je rozpoznávání hlasu zejména v prostředí s velkým hlukem. Zákazníci jsou nyní schopni přesunout zpracování zvuku do zařízení, které je blíže k uživateli a prostředí. IA8508A má Tři heterogenní audio-centric DSP jádra založená na Tensilica a ARM Cortex M4. Jádra DSP poskytují zpracování algoritmu, vysokým výkonem a ultra nízkou spotřebou, zatímco ARM Cortex-M4 funguje jako univerzální řadič umožňující IA8508A pracovat jako hostitel. Otevřená platforma DSP díky SDK se sadami instrukcí Knowles a Xtensa HiFi 3 umožňuje rozsáhlé zvukové operace v hlasovém a zvukovém zpracování, zpracování zvuku v okolí, digitální ANC, zpracování hlasu a mnoho dalšího.

IA8508 je určen pro strojové učení (ML) prostřednictvím hardwarové Deep Neural Network (DNN), optimalizované architektury a proprietárních instrukcí. Výsledkem je, že zvukový procesor společnosti Knowles dokáže provádět specifické úlohy strojového učení 10 krát účinněji než konkurence.  Navíc IA8508A využívá jednoduché operace s plovoucí destinnou čárkou, což umožňuje snadnou programovatelnost a vysoký dynamický rozsah.

Výkon

Problémy související s hlukem a vzdáleností se řeší dostatečným výkonem, Výrobci zařízení potřebují možnost kombinovat pole s více mikrofony s velkou pamětí, výkonnou výpočetní technikou a sofistikovanými funkcemi, včetně akustického odrušení ozvěny (AEC), dynamického formování paprsku a potlačení šumu. IA8508 podporuje řadu až osmi mikrofonů a je vybavena čtyřmi heterogenními jádry, které dokáží současně provozovat vysoce výkonné algoritmy využívající 5,7 MB paměti. Jádro Delta-Max (DMAX) se specializovanou sadou instrukcí slouží jako vysoce výkonné jádro.

Latence

Mnoho zvukových aplikací vyžaduje nízkou- latenci v reálném čase, jako je například aktivní rušení šumu a konverze asynchronní vzorkovací frekvence pro smíchání různých zdrojů zvukových signálů. IA8508 má optimalizovaný jádrový procesor (SSP), který zaručuje nízkou latenci.

Spotřeba energie

Hlasové uživatelské rozhraní vyžadují trvalé naslouchání. IA8508 je vybaven jádrem s nízkým výkonem, které umožňuje souběžně poslouchat různé klíčové fráze. Navíc složitější zpracování zvuku a ML běží efektivněji díky optimalizované sadě instrukcí. Jádro Hemi-Delta (HMD) je přizpůsobeno tak, aby zaručovalo dynamické zpracování s malým výkonem. Proprietární paměťová architektura a dynamické škálování napětí zaručují nízkou spotřebu energie v pohotovostním režimu.

Integrace

Zatímco výše uvedená jádra DSP jsou optimalizovány pro výkon, latenci a energetickou účinnost, IA8508 také obsahuje průmyslový standard ARM Cortex M4 jádro, což umožňuje okamžité portování do stávajících starších řešení.

 

 

 

V případě zájmu kontaktujte prosím distributora https://www.codico.com/en/Manufacturers/Knowles.htmemail: Petr.Rocek@codico.com.

Hodnocení článku: 

Komentáře

" plovoucími body" - to je preklad floating point, nebo neco noveho?