語(yǔ)音控制在消費(fèi)電子產(chǎn)品中很受歡迎。添加帶有“喚醒詞”是不可能的，并且不會(huì)過(guò)快地耗盡電池電量。

虛擬助手繼續(xù)集成到我們家中的更多設(shè)備中。亞馬遜將Alexa引入各種新設(shè)備，包括耳塞，眼鏡和戒指，為消費(fèi)者提供更多獲取信息的方式。這些新的語(yǔ)音產(chǎn)品反復(fù)出現(xiàn)的主題是它們是無(wú)線和免提的。該設(shè)備可輕松連接到您的手機(jī)或其他主機(jī)，并耐心地聆聽(tīng)要說(shuō)出的命令。引擎蓋下的技術(shù)是藍(lán)牙RF芯片組，支持無(wú)線連接和運(yùn)行喚醒詞引擎（WWE）以識(shí)別語(yǔ)音命令的專用嵌入式處理器。

這種趨勢(shì)的另一個(gè)例子是糖果棒形遙控器，每個(gè)新的平板電視，機(jī)頂盒和媒體播放器都附帶。它們也將很快完全無(wú)線和免提。當(dāng)然，當(dāng)您想要語(yǔ)音控制時(shí)，許多人仍然會(huì)支持舊的紅外視線模式和“一鍵通”按鈕，但這些很快就會(huì)過(guò)時(shí)。用戶想要一個(gè)無(wú)縫響應(yīng)其命令的設(shè)備，而不是像對(duì)講機(jī)那樣必須使用的設(shè)備。與亞馬遜小工具浪潮類似，下一代電視遙控器將是無(wú)線和免提的。

然而，遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)帶來(lái)了一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)。例如，遙控器通常不可充電;它們通常使用標(biāo)準(zhǔn)AA電池運(yùn)行。遙控器不僅需要在嘈雜的環(huán)境中表現(xiàn)良好，而且還需要在距離您身體3至9英尺的地方立即將信息無(wú)線傳輸?shù)街鳈C(jī)設(shè)備（如電視）。

此外，消費(fèi)者更喜歡耐用的電池，這些電池在設(shè)備的使用壽命內(nèi)不需要更換。毫不奇怪，設(shè)備制造商接到的客戶支持電話的很大一部分可以通過(guò)更換電池來(lái)解決。消費(fèi)者撥打的每個(gè)電話都會(huì)使公司花費(fèi)30至50美元，具體取決于通話持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間。從本質(zhì)上講，遙控器必須像墻壁供電的亞馬遜Echo Dot一樣運(yùn)行，同時(shí)也比入耳式耳機(jī)更節(jié)能。

設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大、高能效遙控器的這一挑戰(zhàn)需要?jiǎng)?chuàng)新的藍(lán)牙解決方案和音頻處理解決方案，因?yàn)樗鼈冎械囊粋€(gè)或兩個(gè)都有助于電池壽命。

與傳統(tǒng) IR 相比，使用藍(lán)牙 5.0/LE 可解決幾個(gè)問(wèn)題。首先，藍(lán)牙是一種符合標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，因此設(shè)備可以輕松地與現(xiàn)有藍(lán)牙設(shè)備的大型基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行通信。此外，藍(lán)牙 5.0/LE 提供與 WiFi 設(shè)備相當(dāng)?shù)姆秶＿@非常適合支持語(yǔ)音的遙控器。傳統(tǒng)的藍(lán)牙解決方案已經(jīng)針對(duì)手機(jī)和筆記本電腦進(jìn)行了優(yōu)化，這些手機(jī)和筆記本電腦往往具有較大的電池，并且藍(lán)牙功耗并不那么顯著。

這兩個(gè)問(wèn)題 - 更大的電池和功耗 - 不能很好地轉(zhuǎn)化為遙控器等端點(diǎn)設(shè)備。像Atmosic這樣的公司通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)專注于消費(fèi)者終端設(shè)備（如遙控器）的全新解決方案，對(duì)整體解決方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了創(chuàng)新。這種設(shè)計(jì)顯著降低了有功功率（約5倍），因此，與競(jìng)爭(zhēng)解決方案相比，電池壽命延長(zhǎng)了3倍至5倍。

除了極低功耗的藍(lán)牙設(shè)計(jì)外，還可以使用消耗明顯更少的功率（比標(biāo)準(zhǔn)接收器低20到50倍）的輔助喚醒接收器，使整個(gè)藍(lán)牙SoC進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)。設(shè)備可以通過(guò)來(lái)自另一個(gè)主機(jī)的特殊模式喚醒。我們不會(huì)在這里詳細(xì)介紹這項(xiàng)技術(shù)，因?yàn)檫@與少量的專用遙控器有關(guān)。

第三種技術(shù)是利用能量收集（嵌入到藍(lán)牙 SoC 中）來(lái)收集射頻無(wú)線能量，以延長(zhǎng)電池壽命。許多家庭和建筑物都具有顯著的RF能量（通常在ISM頻段），當(dāng)遙控器放在桌子上時(shí)，可以收集這些能量。根據(jù)能量水平，設(shè)備可以收集數(shù)十微瓦到1 mW的能量。目標(biāo)是盡可能替代電池電源，并將電池的使用壽命延長(zhǎng)到幾年，而目前的壽命為六到九個(gè)月。對(duì)于工業(yè)和特殊用途的遙控器，也可以使用其他能源技術(shù)，如照片（太陽(yáng)能），熱能和運(yùn)動(dòng)能量收集。

如前所述，要實(shí)現(xiàn)真正的免提操作，遙控器必須同時(shí)像智能揚(yáng)聲器一樣運(yùn)行，同時(shí)又要像入耳式耳機(jī)設(shè)備一樣節(jié)能。像QuickLogic這樣的公司已經(jīng)創(chuàng)建了高度優(yōu)化的超低功耗配套設(shè)備，以與藍(lán)牙芯片組配合使用，以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

具有藍(lán)牙連接的語(yǔ)音遙控器基本上有三種模式：待機(jī)、喚醒詞檢測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸模式。每種方法都使用逐漸升高的能量模式。

在待機(jī)模式下，藍(lán)牙和配套芯片處于睡眠狀態(tài)，等待周圍環(huán)境中的一些噪音來(lái)喚醒它們。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的最節(jié)能方法之一是使用Vesper的麥克風(fēng)聲音喚醒功能，該功能僅消耗10 μA，等待環(huán)境噪聲超過(guò)預(yù)配置的閾值dB SPL（聲壓級(jí)）。在典型的客廳用例中，系統(tǒng)可以在多達(dá)80%的時(shí)間內(nèi)處于這種模式。

一旦達(dá)到閾值水平，就會(huì)從麥克風(fēng)發(fā)出中斷，并喚醒配套芯片;這是進(jìn)入喚醒詞檢測(cè)模式的時(shí)間。配套芯片的MCU可以啟動(dòng)并在確定的時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行WWE，以檢測(cè)關(guān)鍵字是否已被說(shuō)出。第三方解決方案，如Retune DSP的VoiceSpot WWE可以在Cortex-M4上運(yùn)行，僅使用一個(gè)麥克風(fēng)，并且不需要具有多麥克風(fēng)自適應(yīng)波束形成的計(jì)算密集型解決方案，這通常是中場(chǎng)（3至9英尺）語(yǔ)音識(shí)別所必需的。

除了明顯的 MIPS 節(jié)省外，從系統(tǒng)中移除的每個(gè)麥克風(fēng)還節(jié)省了 400 至 650 μA（有功功率）。如果檢測(cè)到喚醒字，則它會(huì)中斷并喚醒藍(lán)牙芯片以進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸模式。這是必要的，因?yàn)閱拘言~之后的用戶單詞需要以脈沖編碼調(diào)制（PCM）或壓縮數(shù)據(jù)的形式傳輸?shù)街鳈C(jī)（TV）。

如果未檢測(cè)到喚醒字，系統(tǒng)將恢復(fù)到初始待機(jī)模式。一些配套芯片（如 QuickLogic 的芯片）具有專用的低功耗聲音檢測(cè) （LPSD） 硬件，可降低喚醒詞檢測(cè)模式下使用的平均系統(tǒng)功耗。例如，有些聲音像風(fēng)扇有很高的dB SPL，但顯然不是語(yǔ)音。LPSD硬件有足夠的智能來(lái)感知這一點(diǎn)，并忽略聲音，以避免不必要的運(yùn)行WWE的額外功耗。

藍(lán)牙 5.0/LE 非常適合數(shù)據(jù)傳輸模式，因?yàn)樗梢栽诘凸陌葱钄?shù)據(jù)包中傳輸數(shù)據(jù)。理想的伴侶應(yīng)具有足夠的內(nèi)存空間和處理能力，以便在將語(yǔ)音數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙設(shè)備之前對(duì)其進(jìn)行壓縮。一個(gè)典型的例子是運(yùn)行配置為復(fù)雜度設(shè)置為 4 的 Opus 編碼器。

審核編輯：郭婷