物联网市场的下一个金矿

大家都知道物联网市场的潜力很大，里面有很多机会，这样的机会对企业来说就是他们要寻找的“金矿”。物联网的市场很大，“金矿”也很多，但要找到属于自己的那块“金矿”却并不容易。金矿到底在哪儿？我们该如何寻找，不同的企业有不同的方法和工具。
比如说在MEMS麦克风领域多年占据头名的楼氏电子(Knowles)，创业之初是生产晶体管式微型麦克风的，主要以市场空间不大的助听器设备为主。但自从2001年开发出了业界第一颗表面贴装MEMS麦克风------SiSonic MEMS麦克风后，创下了惊人的销售记录，到目前为止累计出货量达到了80亿颗。而且这个数字还在继续快速增长中，因为我们现在的智能手机之中正在使用更多的MEMS麦克风，据拆解分析，苹果的iPhone6s中有4个MEMS麦克风，国内的小米、华为手机也基本上配置有3个MEMS麦克风。
MEMS麦克风就是楼氏电子找到的一个“金矿”，不过他们并没有只满足于此。在前不久的2016年楼氏技术研讨会上，楼氏展示了他们找寻到的物联网市场的下一个金矿------智能MEMS麦克风。这也意味着楼氏电子正从声学元件供应商向音频解决方案供应商转变。

图1：楼氏电子高性能音频事业部MEMS麦克风业务副总裁窦睿国(左)及软件产品(管理)副总裁姜正耀(右)。

智能MEMS麦克风还刚起步

智能MEMS麦克风是今年才开始出现的新元件，它有望在智能手机、可穿戴设备、智能家居和汽车等各种消费性电子领域占据一席之地。根据SAR Insight & Consulting的最新研究报告《Smart Microphones for Mobile & Beyond》，随着新的应用案例出现以及现有的市场逐步导入麦克风阵列，整体MEMS麦克风市场将持续强劲成长。
为了便于与语音识别引擎共同实现更先进的语音增强功能，提升语音解决方案的可用性，这些麦克风阵列需要具备高性能和低待机功耗。这些新的应用包括微软的Cortana、谷歌的Google Now、苹果的Siri，以及亚马逊的Echo等语音助手。
由于这些应用需要长时间开启，以便随时监听语音指令，因此超低功耗成为了麦克风的重要指标。楼氏电子为了满足这样的需求，将声学活动检测(Acoustic Activity Detector, AAD)单元整合进了麦克风里面，实现了一个自适应的实时监听模式。“这种模式能够使系统节能70%以上。” 楼氏电子高性能音频事业部 MEMS麦克风业务副总裁窦睿国表示。
当然除了高性能的智能麦克风之外，与之配套的软件也必不可少，窦睿国认为高性能麦克风与一流音频软件和信号处理相结合的智能音频解决方案将会是未来的发展趋势。首先，声音是一种更加直接的交流和互动方式；其次，人们在录制视频的时候不仅希望能够看得清，也希望能听得清。使用智能语音解决方案的话，即使人们距离麦克风比较远，麦克风也能“听清”用户的声音。
而去年楼氏电子并购的语音解决方案供应商Audience刚好弥补了楼氏电子的不足，利用Audience的基于深度神经网络(Deep Neural Networks, DNN)的先进机器学习语音识别算法，开发出了Voice Wake VQ 3.0语音唤醒方案。

图2：Voice Wake VQ 3.0语音唤醒方案的性能及特征。

“我们将收集到的大量不同的声音样本进行一些处理，比如加上不同的噪音、调整频率和速度，以便产生更多的样本数据，然后将这些数据给人工智能DNN系统学习。由于我们这种识别只是口令式的触发启动，并不涉及到复杂的信息交流，因此不存在语种差异等方面的障碍，只需要将口令的音认准即完成任务。”楼氏电子智能语音事业部软件产品(管理)副总裁姜正耀解释说。

Turnkey方案

与之前只提供声学元件不同的是，如今的楼氏电子开始转变成为一个音频解决方案供应商。他们目前不仅提供声学元件，还提供语音算法和完整的Turnkey解决方案。
其第二代基于ASIC的智能麦克风解决方案Griffin IA210，内置了声学检测单元AAD，采用了Burst模式解决了延时问题，具有65.5dB的高信噪比(SNR)和132dB的声学过载点(AOP)。麦克风的性能指标除了SNR外，AOP也不可忽视，因为AOP是评估麦克风在高声压水平下的性能指标，AOP够高的话可以减少破音的出现。
Griffin IA210搭配低功耗语音DSP eS814就是一个完整的语音唤醒解决方案。客户可以购买完整的软硬件方案，也可以只购买硬件，或者只购买软件算法。比如据JMP Securities的分析师透露，亚马逊的Echo就使用了7个楼氏电子的智能MEMS麦克风。
另外，由于很多移动设备已经具有自身的处理器和麦克风了，因此只需要采用语音唤醒算法就行了。目前Voice Wake VQ 3.0语音唤醒算法已计划在联发科的X20平台上使用。

图3：楼氏电子提供的完整Turnkey解决方案。

方案演示

在这次技术研讨会上，楼氏电子就带来了他们的完整音频解决方案，这些音频解决方案可以应用在智能手机、可穿戴设备、可听设备、平板、笔记本电脑，以及物联网领域中。
图4中的工程师正在演示移动设备上的语音唤醒方案，以及通话质量。通过使用3个智能麦克风，可以大大降低背景噪声。

图4：在楼氏技术研讨会上工程师演示语音唤醒方案。

图5演示的是一个可穿戴设备降噪解决方案，这个方案也是采用的3个麦克风。姜正耀表示自己对这个方案特别感兴趣，因为这个方案不仅可以应用在智能眼镜上，也可以用在目前比较热门的VR设备上。

图5：楼氏电子的可穿戴设备降噪解决方案。

此外，楼氏电子在研讨会上还展示了智能家居产品，在人们离开设备5米的地方能够轻松地唤醒设备。现场工程师介绍说如果是在比较安静的环境中的话，这个距离可以更远。窦睿国解释说，这是因为楼氏电子的麦克风具有高信噪比和低底噪，以及先进的算法。