跟着智能家居的遍及，现在咱们有越来越多的房间都装置了装备有人工智能功用的

　　最近呈现的数字帮手产品使得顾客要求Alexa或Google履行各种使命并供给家中每间房间的相关信息。2014年末推出的首款产品，即智能音箱（也称为人工智能音箱），至今仍然在重生商场占有主导地位。智能音箱将无线扬声器体系与AI渠道相结合；起先，它们的首要功用是流媒体播映云音乐。但曩昔两年中，智能音箱添加了显现屏、摄像头、流媒体视频和家居自动操控灯火、气候和防盗体系。

　　该智能家居生态体系（图1）的呈现使得家中很多智能设备成为剩下铺排。而显现屏和家居自动操控等最近附加的功用导致智能设备外形也产生了改动，虽然没有针对各个房间的需求进行优化，但它们好像正在变得更适用于家中特定的房间。智能家居的商场正在迫临临界点，而其间智能音箱需求可以习惯特定的房间，并与其他室内优化的扬声器相共存。

　　图2：的典型带屏智能音箱的体系框图显现了智能音箱的根本组件以及一些最新的添加件

　　·输入。智能音箱运用微型机电体系（MEMS）麦克风捕获语音，一起数字信号处理器（DSP）运转声波束构成、噪音和回声消除等算法。初始处理计划运用数字MEMS麦克风来将数字转化的比特流输出给DSP，但这种计划会献身必定精确度和动态规模。更高功用的处理计划选用模仿MEMS麦克风和独立的高度集成ADC）。这些ADC可大幅进步动态规模，并削减所需的麦克风数量。

　　·输出。同一个DSP还可以处理数字音频流解码，完成均衡器功用并将音频输出到扬声器放大器。更新款的扬声器选用集成DSP的数字功放来完成对特定电气参数的均衡和修调。此外，这些小型DSP可为扬声器供给不同等级的维护，以完成在例如过温文功率输出级电压缺乏等晦气条件下坚持音质。由于数字音频内容是在芯片上处理的，因而这些放大器可以经过改动调制方法和操控功率级（依据音频内容）到输出级的途径来下降功耗。

　　·连通性。一切智能音箱所需的首要连通方法是Wi-Fi®。虽然音频流不需求802.11ac带宽，但它已成为事实上的规范，由于很多相同的片上体系（SoC）供货商均供给视频流SoC。Wi-Fi（IC）一般也集成Bluetooth®：既能确保智能手机等设备音频流用的根底速率（经典蓝牙），也包含配对设备之间操控和通讯誉的低能耗蓝牙技能（BLE）。跟着蓝牙5.0技能的面世，估计会呈现支撑音频流的新紧缩装备文件，可防止选用经典蓝牙技能。可是，为坚持传统兼容性，或许在一段时刻内需求一起选用这两种技能。蓝牙5.0技能还支撑网状网络，这为音频流在不同设备之间的搬迁拓荒了光亮远景——未来的智能家居只需一台设备充任音频中心即可。

　　为使顾客获得共同的用户体会，规划人员会在智能音箱上添加不同的功用。例如，运用电容式触摸屏来替代按钮，可完成更直观的操控，下降成本，并进步可靠性。在一些状况下，触觉反应可让顾客坚持了解的触觉体会。由于智能音箱会有不同的方法，包含呼应指令，五颜六色LED照明方法可供给视觉反应，并为产品添加一些亮点。此外，规划人员还可添加环境灯火传感器来调理输出亮度，由白日的强光方法调整为夜晚的暗光方法，进一步增强用户体会。

　　接下来，让咱们来依据房间固有功用和顾客的火急需求，审视一些特定房间的智能音箱的功用。

　　如前所述，附加功用会导致智能音箱的外形产生改动，以习惯家中特定房间。例如，装备LED显现屏的扬声器看起来像闹钟，这是为了适用于卧室环境。此刻，显现屏巨细和分辨率并非是重要因素，由于显现屏仅仅表面看起来像闹钟。可是依据白日和夜晚运用时刻来调整LED亮度却十分重要，这就需求添加环境光线传感器。

　　音箱尺度和放大器功率与较小的房间之间存在着对应份额。由于这些房间一般很安静，音箱和顾客之间的间隔或许介于1到4米之间，规划人员可以相应地削减麦克风的数量和语音辨认算法的杂乱程度。假如音箱地点房间愈加重视隐私性（如卧室），那规划人员或许就不需求为其装备视频通话摄像头了。

　　由于这些音箱一般放置在床头柜或书桌上，交流电源可轻松获得，因而电池电源并非是必不可少的。可是，考虑到这些音箱的方位，添加电池充电功用则具有重要意义，可以经过USB或无线方法为智能手机和智能手表充电。最终，顾客需求可以在这些方位衔接并操控灯火、恒温器和安防体系。

　　装备平板巨细的LED显现器或短间隔投影显现器的大型音箱（图4）便是比较合适厨房或作业室的一个挑选。此处显现屏分辨率十分重要，但空间也是机械规划中的优先考虑事项。顾客可以将装备选用TIDLP®技能的短间隔投影显现器的音箱，靠着墙上或货台下方放置，这样在墙面或作业台面投影时，可在较小的关闭区域获得更大成像。但规划人员也需求考虑将这些音箱放置在强环境光线（如窗户）周围的或许性，因而放置在厨房岛台或作业桌上的音箱需求装备背光LED显现器。

　　图4：厨房或作业室配有投影显现器的智能音箱添加了视频功用，有助于为用户营建愈加感同身受的体会

　　假如装置在上述方位，顾客就可以用高分辨率的视频流来观看菜谱视频或电视节目，阅读新闻或看看谁在前门。这些智能音箱需求装置视频谈天用的摄像头，并可以操控光线和恒温器。

　　虽然厨房或作业室或许不会比卧室大，可是或许会在此来回走动或进行各种活动，或需求高保真声响，这就对音量更大的扬声器和更微弱的音频放大器提出了需求。在规划上，或许需求在麦克风数量和语音辨认算法的杂乱程度、缩短麦克风间的间隔和更高的环境噪音量之间进行权衡利弊。

　　视频流和显现屏或投影的功耗使得电池作业不切实际，可是显现器较大的机身尺度应该可以必定程度缓解散热问题。

　　近一个世纪以来，客厅一直是阅读多媒体新闻和进行家庭文娱的中心。现在，客厅包含很多可与咱们互动的有线和无线设备。

　　现在的有线或卫星机顶盒（或新式的互联网协议电视和机顶盒）、电视、条形音箱乃至遥控器，一切这些设备都以某种方法（包含无线衔接）交互。每个设备在客厅中都有特定效果，而且彼此之间调和共存。

　　可是，客厅里的智能音箱和添加了人工智能后的文娱设备则改动了这一切。传统客厅设备的规划人员不得不争相添加人工智能功用和（以相对较慢的速度）家居自动化。这会构成设备的功用彼此“践踏”，给顾客带来了困惑和潜在的挫折感，这种状况在产品不同享相同的人工智能渠道时分外显着。

　　这场环绕人工智能操控中心的争夺战掀起了音频和视频SoC、Wi-Fi 和蓝牙衔接集成电路、音频集成电路、MEMS麦克风和扬声器制作商之间的竞赛热潮。可是，对顾客而言，如此多的设备之间怎样共存是一件不可思议的事，他们也很难知道哪台设备将处理哪条指令以及哪台设备将供给音频反应。

　　长时刻来看，假如房间较大，放置多个带麦克风的设备并非坏事。假如安置稳当，只需设备之间可以彼此通讯，就可大幅进步全体波束构成和语音辨认的准确性。每台设备需求协同作业，分配（并答应）单台设备与云通讯，然后决议哪台设备将输出音频成果。这与其说是硬件应战，还不如说是连通性和AI渠道方面的严重应战。这种状况需求网状网络，每台设备在网络中注册，向AI渠道添加协议以决议输出音频呼应和履行规划功用的设备。跟着蓝牙、Wi-Fi和Zigbee协议都在发挥效果，你可以预见这是一项多么困难的应战。添加5G技能或许会添加紊乱——但它也或许指明答案，这一点尚有待商讨。

　　电视制作商会以为，电视显然是家居操控中心的首要挑选，可是电视的音频质量和扬声器数量都不如3D声响技能，无法到达顾客的希望。机顶盒相同面临相同的音频应战。独立式智能音箱不与电视机相衔接，因而它们也并不是最佳选项。而客厅里仅有能播映一切媒体的剩下设备便是条形音箱（soundbar）。

　　现现在呈现了包含Wi-Fi机顶盒（IPTV）在内的条形音箱。顾客可在零售商铺购买这些条形音箱，零售商铺可为任何购买订阅服务的用户供给OTT流媒体点播视频。其他条形音箱则可以从供给电视实况转播的多体系运营商处购买。无论是何种类型的条形音箱，它们均可以集成AI语音辨认体系，高保线D音频和流媒体电视。不久，它们就可以集成家居自动化无线电和协议，例如调整暗光的Zigbee协议，以及传输安防体系或视频谈天的实时信息的摄像头。

　　虽然现在该自动化智能家居操控中心生态体系并非彻底以这种方法存在，但它会很快来到咱们的身边。这些体系的规划人员有职责一直环绕顾客的体会，开发硬件和软件来优化待放置房间的设备，并经过房间之间的无缝网状网络与其他设备之间协作。具有该功用的体系将在商场获得立锥之地，并有助于商场以现在的速度增加（从2015年的100万台添加到2024年的1.65亿台，CAGR超越11%）1。而那些不具有该功用的体系将紧随3D眼镜以旧货方法来促销。

　　Mike Gilbert，德州仪器个人电子产品体系终端设备担任人。Mike具有超越35年的半导体从业经历，首要触及运用、产品界说和商场营销。曩昔七年，他任职于德州仪器（TI）的体系工程和商场营销部分，该部分担任研讨体系级的集成电路处理计划，包含从电源办理、信号链、接口和无线衔接到嵌入式处理等方面。他还具有工业电机驱动、医疗体系以及个人电子产品方面的体系专业知识。

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