智能音箱“胡言乱语”？这颗ADC能治

在众多智能产品中，智能音箱以千万级的出货量在 AI 市场头部领跑，曾经的 AI 入口之争走向明朗。如果你问用户智能音箱存在哪些问题，绝大部分人会回答：不够智能。为什么不够智能？它总说自己没听清楚，经常是一家三口轮流对着音箱大吼大叫，欢乐的氛围荡然无存。更让用户心有余悸的是，当一家人在聊天时，它还会随便插话，让人惊心肉跳，很多用户不得不断电才能让它闭嘴。

究其技术原因，都是因为音频采集环节不够精准，才造成智能音箱像一个不够成熟的小孩“胡言乱语”，模拟的问题还要模拟专家来解决，我们先把目光对准模拟老大 TI。“我们为了增强音频领域的实力，收购了 Burr Brown，并一直延续这一品牌在音频上独特的技术，包括 ADC、DAC、高性能 D 类放大器，数据转换器，以及音频运算放大器。” TI 音频产品市场工程师 Abhi Muppiri 对与非网记者表示，“新发布的 TLV320ADC5140 是业界具备同等性能的体积更小的四通道音频 ADC，可以在嘈杂的环境中实现低失真录音，还可以在任何环境中进行远场高保真录音。”

让智能音箱听得清的“秘诀”

用户都在等待智能音箱“长大”的那一天，TLV320ADC5140或许可以在音频采集端让它“耳聪目明”。Abhi 介绍，“TLV320ADC5140 具有内置的 120dB 动态范围增强器（DRE）。在系统层面，即使在非常靠近音箱输出的情况下，DRE 方案仍可在保持低失真录音的同时增强低音量音频信号。DRE 还可以改善所有环境中的远场高保真录音。”

DRE 其实是一个关键技术，这个技术是 TI 和合作伙伴一起研发的，可以将动态范围从 106 dB 提高到 120dB。而且 DRE 是一个闭环控制，经过信号采样、转换，然后送到 DRE，如果 DRE 发现信号存在问题，再将信号返回进行调整，然后再输入。经过这样的筛选就能保证所采集的音频准确性大大提高。

TLV320ADC5140 最多可支持麦克风输入的四个模拟通道或八个数字通道（或其组合）进行同步采样，从而确保了系统灵活性，另外还提供增益和相位校准等可编程功能，以均衡麦克风阵列失配。其他功能包括可编程增益放大器、高通滤波器、通道混合以及线性相位或超低延迟滤波器。

另外，TLV320ADC5140 还具有体积小，系统功耗低的优势，其内置功能可以帮助工程师减轻数字信号处理任务的负担，从而可以在不牺牲系统可靠性的情况下缩小设计体积。在 48kHz 时，每个通道的功耗仅为 9．5mW。

远场录音声音再小也能“听清”并采集

DRE 技术不仅用于智能音箱，还可以用于录音系统。目前的录音系统如果超过一定的距离，音频就模糊不清，甚至造成内容丢失。尤其是在酒店、机场等环境嘈杂的场所中，原音和噪音很难分辨，TLV320ADC5140 的处理方式是将原音和噪音全部录制下来，然后发送给处理器过滤噪声。另外，如果原音和噪音声音都比较小，TLV320ADC5140 可以将原音和噪音进行放大，然后再发给处理器进行处理。Abhi 强调，“我们现有的方案，动态范围比较高，可以收集到很小的声音信号，能够在 10 米以外进行远场语音采集，对难以捕捉的声音命令的识别能力增强很多。”

麦克风也分为数字和模拟两种，数字麦克风输出的是数字信号，工作时未必用到 ADC 的所有功能，模拟麦克风会用到 ADC 的全部特性。Abhi 解释，这款产品更适合模拟麦克风。但是也要看用户的实际应用，比如摄像头，同时包含数字和模拟部分；在笔记本中，数字麦克风比较多，至于智能音箱会选择数字还是模拟，这取决于用户对音质的要求，自然是模拟麦克风的音质更好。随着用户越来越追求更好的品质，模拟产品更有优势。我们为客户提供更灵活的方案，既支持模拟也支持数字。

其实在智能语音领域，在国内不仅智能语音算法成熟，而且有些设备公司已经开始涉足语音处理芯片，包括出门问问、Rokid 等，不仅芯片本身更契合自身的语音设备，而且在成本上更有优势。TI 作为模拟市场的老大，在 2011 年发布过一款 DM3725 处理器用于语音处理市场以后，后来就迟迟没有再次深入发力，是市场竞争太激烈 TI 想走差异化路线？Abhi 的回复是，TI 还是倾向于发挥自己所擅长的领域，我们的模拟占比很大，优势在于工艺、制造，我们想集中精力办大事，把 ADC 产品做精做好。

TLV320ADC 系列产品分为高中低三档，其中 TLV320ADC3140 是入门级，没有 DRE 特性，检测距离也不是很远，TLV320ADC 5140 处于中档，能够改善跨房间的音频采集，并增强对高端智能音箱、条形音箱、无线音箱、高清电视、IP 网络摄像机、电话会议系统和智能家电等应用中的难以捕捉的声音命令的识别；TLV320ADC6140 是高端产品，用于专业级录音场景，具有更高的 SDR，动态范围可以达到 130DB。这三款产品定价分别在 1K 片 1．99 美元、2．99 美元、4．99 美元，折合成人民币最高可达到 30 多元，对于竞争异常激烈的中国市场，或许用户在价格面前会有所犹豫，但是随着购买数量的增加，TI 表示价格会有所浮动。

虽然 ADC 技术不能完全决定智能音箱产品的“聪明”程度，但是在音频采集前端能够让音箱听得更清晰，后期加上处理和算法的精进，智能音箱产品一定会越来越契合用户的需求。