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语音合成LSI需求上涨,ADAS语音输出大有潜力!

来源:电子发烧友原创 作者:Jessie 2020-06-02 10:17 次阅读


在车载市场应用中,语音输出系统在确保车辆安全方面发挥着重要作用,例如利用ADAS(高级驾驶辅助系统)等向行人和搭乘人员告知车辆状态。汽车制造商们正在推进语音输出系统的开发,通过音效和语音来发出警告或通知。
 
随着自动紧急制动系统(AEBS)相关法律法规的实施,以及市场上ADAS警告类型的增加,对车内语音的需求也水涨船高,同时也对硬件系统的响应性能和速度提出了更高的要求。通过使用语音合成LSI,能够减少主控MCU的负荷,降低软件设计的复杂度,有助于提高车载语音输出系统的品质。
 
什么是语音合成LSI?
语音合成LSI是直接连接到扬声器,并仅需发送简单命令即可播放语音的IC。通常内置高音质的音频解码器、各种高性能滤波器、通信接口存储器放大器等语音播放所需的部件,具备发音功能、故障安全功能等。


目前,语音合成LSI已经广泛应用于多种生活场景中,例如车载、安防、家电等领域。常见的有:家电产品的说明/使用提示、安防的烟感报警,车载应用中的功能提示、安全提示等。


 
LAPIS Semiconductor(蓝碧石半导体)是专注于数字通信市场的整体硅芯片解决方案供应商,1961年作为OKI Electric Industry Co., Ltd.开始半导体制造,2008年(由OKI Electric Industry Co., Ltd.)分离重组,作为OKI SEMICONDUCTOR成为ROHM集团的一员,2011年更名为LAPIS Semiconductor。目前,其产品线主要包括:低功耗MCU、无线通信LSI、语音合成LSI、图像LSI、显示驱动器电池监控LSI和存储器LSI等。
 
在语音合成LSI方面,蓝碧石半导体的方案内置有通信接口、逻辑、存储器、放大器,可构建不依赖于主控MCU的语音输出系统。经历了40多年来的发展,蓝碧石半导体语音芯片在日本的销量占据业界第一,全球销量已经达到了一年1500万片。
 
为什么要在车载应用中使用语音合成LSI?


罗姆半导体(上海)有限公司高级工程师佘梦怡介绍,传统语音方案采用MCU来实现,这种方案结构不仅需要大量部件,还会给主控MCU增加负荷,软件支持方面也需要耗费大量的工时。基于这一现状,蓝碧石半导体开发出了具有播放音异常检测功能的车载语音合成LSI“ML2253x系列”,主要适用于ADAS和AVAS(车辆接近警报装置)的语音输出系统。
 
ML2253x系列具有以下四大功能:
 
1.播放音异常检测功能

该功能会将扬声器输出的模拟信号重新转换为数字信号,并将其与LSI内部的播放数据进行比较,当检测到高于设置值的异常情况时,会将错误信号反馈至主控MCU。


2.可利用主控MCU进行FLASH存储器改写

在以往利用ROM烧写器进行的板上改写功能基础上,新增了通过主控MCU进行的改写功能。可以利用主控MCU经由SPI I/F将数据写入内置FLASH存储器(ML22Q53x系列)或外置FLASH存储器(ML22530系列)。不仅可以在开发过程中改写语音数据,而且还可以在产品出厂后改写语音数据。使用该功能,还可以支持未来与互联网的紧密连接、逐步实现IoT的新一代汽车的需求。


3.采用HQ-ADPCM压缩方式,同时实现高音质和内存节省

高音质和节省内存之间存在着矛盾权衡关系,采用HQ-ADPCM压缩方式,可兼顾并同时实现了这两个优点。以往只能采用PCM压缩方式,音效和音乐在压缩时会严重劣化,或者只能不压缩。采用HQ-ADPCM方式后,即使将存储器容量压缩到以往压缩方式的1/5,也可以正常播放出流畅的声音。可以使用声音设备控制套件中的Speech LSI Utility,选择HQ-ADPCM压缩方式。

4. 具有车载LSI所需的各种功能


支持车载要求的高温工作(105℃)和汽车电子产品可靠性标准“AEC-Q100”。此外,还搭载了以往机型中搭载的短路检测、高温异常检测、命令传输错误检测等异常检测功能,这些功能也非常有助于提高车载语音输出系统的可靠性。
 
据了解,新产品已于2020年4月起开始出售样品(样品价格1,300日元/个,不含税),预计将于2020年7月开始量产,开发套件和参考板也同步开售。
 
车载、消费、工业等领域对语音合成LSI的需求不断提高
 
佘梦怡表示,响应性能对于警报声来说是非常重要的。现在车载市场上的新功能,像抬显等重要部分,主控MCU在工作时负荷都是非常大的,而且随着车载功能越来越多,给主控MCU带来的负荷会越来越重。通过硬件来实现语音播报会更加稳定可靠,LSI方案可在命令发送的5毫秒之内响应,进行语音播报。


现在车载、消费电子、工业设备等领域对语音合成LSI的需求都在不断的提高。蓝碧石半导体目前已经实现了部分产品的量产,预计今年下半年还会继续推出新产品。
 
据罗姆半导体(上海)有限公司技术中心主管姚玲玲介绍,车内语音市场大概有50亿日元的规模。由于车载市场技术门槛相对较高,有严格的AEC-Q100或是ISO 26262标准。针对ISO 26262,罗姆已经取得了流程认证,蓝碧石半导体可以协助客户进行性能认证。
 
未来的产品路线,除了保持高音质、高集成度的特性,因为考虑到民用市场空间也非常大,例如燃气报警器等应用,有着庞大的市场需求,下一步可能会推出相应的产品。
 
语音处理以往多采用MCU或DSP方案,采用LSI专用芯片加语音合成软件会不会成为未来的趋势?姚玲玲表示,出于安全性的考虑,建议使用单独的语音芯片。语音合成方面,还需要看系统需要实现什么功能,例如现在可以做到4096段的语音数据,如果未来还需要更多或更复杂的比如语音识别或其他功能,可能还需要搭配其它软件。
 

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