Новый DSP Cadence HiFi нацелен на постоянно включенные наушники и носимые устройства

Несколько сходящихся тенденций вызывают потребность в аудио / голосовых возможностях с низким энергопотреблением в компактном форм-факторе, особенно в наушниках и носимых устройствах. Независимо от того, должны ли целевые потребительские устройства всегда слушать, воспроизводить музыку, обеспечивать осведомленность о контексте, а также обеспечивать на устройстве искусственный интеллект (ИИ), для этого требуется не только энергоэффективный DSP, но и возможность добавить движок ИИ. .

Чтобы решить эту проблему, Cadence Design Systems представила новое устройство в своем семействе Tensilica HiFi DSP, HiFi 1, уменьшенную версию своего HiFi 3 DSP, которая предлагает на 11-16% меньшую площадь, 60-73% больший цикл и энергоэффективность. для обнаружения ключевых слов и приложений обнаружения людей на основе машинного обучения, а также более 18% эффективности цикла и 14% энергоэффективности для декодирования LC3.

Пракаш Мадхвапати, директор по маркетингу продуктов компании Cadence, подчеркнул в отношении embedded.com, что новый HiFi 1 - это не просто урезанная версия HiFi 3, а на самом деле продуманная конструкция, отвечающая требованиям энергоэффективности и производительности всегда- по ожиданиям потребителей. Это означает, что не только наушники и носимые устройства станут первыми ключевыми рынками для HiFi 1, но и другие варианты использования, которые требуют постоянного объединения датчиков для работы с очень низким уровнем энергии.

Следовательно, HiFi 1 DSP отличается сверхнизким энергопотреблением для увеличения продолжительности голосовой связи и воспроизведения музыки, позволяя постоянно слушать голосовые команды с минимальным влиянием на время автономной работы, согласно Cadence. Это позволяет малому форм-фактору, недорогим потребительским и мобильным устройствам, а также автомобильным и промышленным устройствам предлагать расширенные функциональные возможности при низком энергопотреблении.

Это нацелено на ряд тенденций в области потребительской электроники. Носимые и наушники все чаще используют коммуникационный кодек низкой сложности (LC3), стандартизованный Bluetooth Special Interest Group (SIG) в 2020 году. Кроме того, предпочтение потребителями громкой связи и управления без касания стимулирует спрос на постоянно включенные, или постоянно слушающие, устройства, которые реагируют на голосовые команды пробуждения, и бытовые приборы даже используют эти возможности.

Мадхвапати прокомментировал, что для включения этих устройств и приложений «название игры для HiFi 1 - время автономной работы для приложений, где важна энергия». Он сказал, что это означало создание специальных инструкций для арифметического кодирования и декодирования LC3; это делает HiFi 1 наиболее энергоэффективным DSP для аудио Bluetooth LE. Другие особенности нового оптимизированного HiFi 1 DSP:

• Инструкции для стандартизированных ITU-T3GPP BASOP 2019 по ускорению речевых кодеков и их запуску с высокой энергоэффективностью, увеличивая время разговора.
• Нейронная сеть ISA и загрузка / сохранение ускоряют определение ключевых слов и другие рабочие нагрузки машинного обучения для снижения энергопотребления, а оптимизированная для доступа к памяти ISA (архитектура набора команд) повышает производительность при небольших размерах кеша.
• Эффективная обработка сигналов для сокращения энергии и циклов предварительной и постобработки звука и речи.
• Дополнительный векторный блок с плавающей запятой (VFPU) с малой задержкой для обеспечения более высокой пропускной способности FP при более низком энергопотреблении.
• Векторный логический регистр для повышения энергоэффективности условного кода.

Майк Демлер, старший аналитик Linley Group, рассказал о том, зачем нужен был такой новый DSP. Он сказал:«Интеллектуальная контекстно-зависимая, непрерывная обработка данных становится ключевой для слуховых аппаратов следующего поколения, предлагая пользователям лучший слуховой опыт с большей полезностью и удобством. Эти приложения пронизывают смесь машинного обучения и традиционных алгоритмов DSP, но при этом срок службы батареи и форм-фактор не могут быть нарушены. Компания Cadence заняла прочную позицию лидера благодаря широко распространенным и поддерживаемым цифровым сигнальным процессорам Tensilica HiFi для аудио-, голосовых и речевых приложений. Новый HiFi 1 DSP идет дальше, позволяя этим новым целевым приложениям в компактном дизайне, ловко объединяя производительность AI, кодеков и DSP при сверхнизком уровне энергии для проектов с ограниченным энергопотреблением ».

Фраунгофер, соавтор LC3, сказал, что LC3 / LC3plus помогает минимизировать энергопотребление для устройств Bluetooth с ограниченным аккумулятором, и что Cadence на протяжении многих лет работала с Фраунгофер над оптимизацией кодека на своем Tensilica HiFi DSP. Манфред Луцки, руководитель отдела аудио для коммуникаций Fraunhofer IIS, сказал:«Мы рады видеть, что они развивают этот опыт с новым HiFi 1 DSP, который оптимизирован для LC3 и LC3plus с точки зрения энергопотребления и цикличности. HiFi 1 DSP воплощает в себе беспрецедентно сверхнизкий уровень энергии кодека, который должен облегчить работу наушников и носимых устройств с небольшими батареями с дополнительными функциями и помочь ускорить повсеместное внедрение LC3 и LC3plus ».

Cadence также сотрудничала с Google над TensorFlow Lite Micro (TFLM). Пит Уорден (Pete Warden), технический руководитель TFLM в Google, сказал:«HiFi 1 DSP от Cadence значительно снижает энергопотребление, необходимое для запуска постоянно включенных приложений AI, таких как сети TFLM, голосовое пробуждение и обнаружение человека, позволяя зарядить батарею. -ограниченные устройства для работы в течение более длительного времени. Мы рады продолжить сотрудничество, поскольку Cadence расширяет границы энергии и производительности ».

Мадхвапати сказал, что HiFi DSP уже широко используются в наушниках TWS и Bluetooth-гарнитурах текущего поколения. Он подчеркнул, что новый DSP программно совместим с существующими HiFi DSP, что было важно, поскольку у компании 160 партнеров по HiFi DSP.

Для наушников следующего поколения появление LC3 и более широкие рыночные тенденции, а также речевые и голосовые алгоритмы с поддержкой AI, скорее всего, приведут к расширению вариантов использования для аналитики и улучшению качества звука в наушниках TWS. Именно здесь компания считает, что ее HiFi 1 DSP обеспечит низкое энергопотребление, что сделает массовый рынок доступным для непрерывного и непрерывного прослушивания.