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C 前沿技术
Cutting-edge Technology

智能音箱基本知识 添加新元素

所有智能音箱均包含相同的基本组件（图 2）。 为使消费者获得独特的用户体验，设计人员
输入。智能音箱使用微型机电系统 (MEMS) 会在智能音箱上添加不同的功能。例如，使用电
麦克风捕获语音，同时数字信号处理器 (DSP) 运 容式触摸屏来代替按钮，可实现更直观的控制，
行声波束形成、噪音和回声消除等算法。初始解 降低成本，并提高可靠性。在一些情况下，触觉反
决方案使用数字 MEMS 麦克风来将数字转换的 馈可让消费者保持熟悉的触觉体验。由于智能音
比特流输出给 DSP，但这种方案会牺牲一定精确 箱会有不同的模式（包括响应指令），彩色 LED
度和动态范围。更高性能的解决方案采用模拟 照明模式可提供视觉反馈，并为产品增加一些亮
MEMS 麦克风和独立的高度集成音频模数转换 点。此外，设计人员还可添加环境灯光传感器来
器 (ADC)。这些 ADC 可大幅提高动态范围，并减 调节输出亮度，由白天的强光模式调整为夜晚的
少所需的麦克风数量。 输出。同一个 DSP 还可 暗光模式，进一步增强用户体验。
以处理数字音频流解码，实现均衡器功能并将音 接下来，让我们来根据房间固有功能和消费
频输出到扬声器放大器。更新款的扬声器采用集 者的迫切需求，审视一些特定房间的智能音箱的

成 DSP 的数字功放来实现对特定电气参数的均 功能：
衡和修调。此外，这些小型 DSP 可为扬声器提供 卧室
不同等级的保护，以实现在例如过温和功率输出 如前所述，附加功能会导致智能音箱的外形
级电压不足等不利条件下保持音质。由于数字音 发生改变，以适应家中特定房间。例如，配备 LED
频内容是在芯片上处理的，因此这些放大器可以 显示屏的扬声器看起来像闹钟，这是为了适用于
通过改变调制模式和控制功率级（基于音频内容） 卧室环境。此时，显示屏大小和分辨率并非是重
到输出级的路径来降低功耗。 要因素，因为显示屏只是外表看起来像闹钟。但
连通性。所有智能音箱所需的主要连通形式 是根据白天和夜晚使用时间来调整 LED 亮度却
是 Wi-Fi®。尽管音频流不需要 802.11ac 带宽，但 十分重要，这就需要添加环境光线传感器。
它已成为事实上的标准，因为众多相同的片上系 音箱尺寸和放大器功率与较小的房间之间存
统 (SoC) 供应商均提供视频流 SoC。Wi-Fi 射频 在着对应比例。由于这些房间通常很安静，音箱
集成电路 (IC) 通常也集成 Bluetooth®：既能保证
智能手机等设备音频流用的基础速率（经典蓝牙），
也涵盖配对设备之间控制和通信用的低能耗蓝牙
技术 (BLE)。随着蓝牙 5.0 技术的问世，预计会出
现支持音频流的新压缩配置文件，可避免采用经
典蓝牙技术。但是，为保持传统兼容性，可能在一
段时间内需要同时采用这两种技术。蓝牙 5.0 技
术还支持网状网络，这为音频流在不同设备之间

的迁移开辟了光明前景 -- 未来的智能家居只需
一台设备充当音频中心即可。

154 第九届深圳国际智能交通与卫星导航位置服务展览会(2020年深圳会展中心)www.its-expo.com

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