我國目前共有2.2億人患有不同程度的聽力損失,并且隨著老齡化加劇,這一數(shù)據(jù)還有進一步升高的趨勢。這也使得助聽器等一眾輔聽設(shè)備,得到越來越多的關(guān)注。
在“2024北京國際聽力學(xué)大會”上,擁有超過30年助聽器芯片設(shè)計經(jīng)驗的安森美(onsemi),憑借在半導(dǎo)體領(lǐng)域的深厚積累,帶來了多款硬核解決方案。這些解決方案不僅滿足了當(dāng)前市場對小型化、智能化助聽器的需求,也預(yù)示著未來聽力健康解決方案將為全球數(shù)億聽力受損人群帶來更加豐富多彩的聽覺世界。
聽見,還要聽清
助聽器不是簡單的擴音喇叭,而要把聲音信號最清晰地傳遞給使用者。對當(dāng)代主流的數(shù)字助聽器來說,實現(xiàn)這一功能的核心就是DSP。DSP會將麥克風(fēng)接收的信號根據(jù)用戶的聽力狀況和周圍的聲學(xué)條件,采用算法進行過濾、放大和調(diào)制,最后將清晰和優(yōu)化的信號通過揚聲器傳遞到耳朵。
Ezairo系列DSP平臺是安森美針對助聽器領(lǐng)域打造的主力產(chǎn)品,也在市場上占有絕大部分份額。該平臺集成了高集成度、靈活性和高能效的混合信號DSP方案,比如Ezairo7150 SL和Ezairo8300,這些方案支持BLE和其他2.4GHz無線協(xié)議,同時提供超低功耗表現(xiàn),適合移動和可穿戴設(shè)備。
助聽器要處理的聲音信號形形色色,DSP必須要擁有強大的處理能力。以Ezairo8300為例,包括6個處理核心,如雙哈佛結(jié)構(gòu)的24位和32位DSP內(nèi)核、ArmCortex-M3處理器、HEAR可配置加速器、濾波引擎和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器。這種架構(gòu)提供了高度的并行處理能力和靈活性,能夠支持復(fù)雜的音頻信號處理算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算。
識別出各種信號,助聽器還要能對信號進行各種處理,最后才能產(chǎn)出最清晰的聲音。像噪聲抑制、回聲消除、聲音增強、方向性麥克風(fēng)處理、以及最新的音頻編碼解碼標準。這些功能都是Ezairo系列的基本配置。而對于用戶最頭疼的延遲,就是“口型和聲音對不上”,該系列也配有專門的可編程濾波器引擎,可支持超低延遲音頻路徑,最小化音頻處理的延遲,對于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用如主動降噪非常有效。
此外,安森美還擁有一個獨門絕技——專門的堆疊封裝技術(shù),可以不同功能、工藝的芯片集成在一起,實現(xiàn)平滑的信號鏈路,對降低延時也同樣大有幫助。
當(dāng)有了Ezairo系列DSP的支持,助聽器就有機會為用戶還原出越來越真實的有聲世界。
隨芯應(yīng)變
在繁忙的街道上,助聽器能自動強化定向接收功能,并增強噪音抑制效果,以確保對話聲音清晰可聞;在寧靜的環(huán)境中,它則會優(yōu)化麥克風(fēng)的降噪性能,以保留周圍的細微聲響。
所有這些調(diào)整都是自動進行的,無需用戶手動干預(yù)。比如,當(dāng)老年人需要接聽子女的電話時,只需一鍵操作,電話聲音便可通過藍牙傳輸至助聽器,經(jīng)過放大處理后以高清音質(zhì)輸出,確保通話內(nèi)容清晰無誤。
這就是自動場景識別技術(shù)。無論是在嘈雜的公共場合、安靜的圖書館,還是在戶外自然環(huán)境中的復(fù)雜聲音背景下,該技術(shù)均能穩(wěn)定發(fā)揮。它能實時識別當(dāng)前所處的場景,并據(jù)此自動調(diào)整聲音增益和降噪設(shè)置,用戶則可以更自信地應(yīng)對各種環(huán)境挑戰(zhàn),享受到出色的聽覺體驗。
在DSP技術(shù)的支撐下,聲音信號的特征提取成為場景識別的核心步驟。這一過程涉及將原始聲音信號轉(zhuǎn)化為一系列能夠被算法解析的數(shù)字特征向量。隨后,先進的算法利用這些特征向量,即時分析并判斷當(dāng)前所處的環(huán)境類型,進而自動優(yōu)化助聽器的各項參數(shù),以實現(xiàn)最佳的聽覺體驗。
當(dāng)前,場景識別技術(shù)與AI的融合愈發(fā)緊密,特別是在處理復(fù)雜場景如嘈雜環(huán)境下的語音增強問題時,機器學(xué)習(xí)算法展現(xiàn)了其無可比擬的優(yōu)勢。通過精細的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練,這些算法能夠有效區(qū)分并抑制背景噪音,同時突出增強語音信號,確保在任何環(huán)境下都能享有清晰的對話體驗。
Ezairo8300平臺專門集成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器,旨在高效執(zhí)行AI及機器學(xué)習(xí)任務(wù),充分利用硬件資源,為助聽器提供強大的智能支持,同時保持高效能與低能耗,無需額外增加處理器負擔(dān)。
同時,Ezairo系列的DSP內(nèi)核均可支持用戶編寫和執(zhí)行自定義的AI算法,進行場景識別。這些內(nèi)核的強大算力和靈活性允許開發(fā)者針對特定應(yīng)用優(yōu)化AI模型,實現(xiàn)快速、低功耗的處理。加之I2C、I3C、SPI、UART等各種接口,方便連接各類傳感器和外部設(shè)備,支持數(shù)據(jù)采集與AI模型輸入輸出。而且,這些接口也為助聽器整合用于醫(yī)療目的的傳感器,如心率監(jiān)測、血氧、血糖測量和跌倒檢測等,創(chuàng)造了有利條件。
打開OTC大門
傳統(tǒng)上,助聽器被視為醫(yī)療設(shè)備,其選購過程通常包括專業(yè)的聽力測試、驗配師的定制服務(wù)以及后續(xù)的調(diào)整維護,這一系列流程不僅耗時較長,而且價格不菲。隨著科技的發(fā)展和消費者需求的增加,2017年,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)開始探討OTC助聽器的監(jiān)管框架,旨在通過新的分類,允許特定類型的助聽器無需專業(yè)驗配即可直接面向消費者銷售。這一政策于2022年正式生效,標志著OTC助聽器市場在美國乃至全球的正式開啟。
OTC助聽器有三大優(yōu)勢:
Affordable(可負擔(dān)的);
Accessible(可獲取的)—可以在不需要專業(yè)驗配的情況下直接購買;
Acceptable(可接受的):設(shè)計和功能上滿足用戶的基本需求,確保用戶在日常生活中能夠接受和使用。
這種接地氣的產(chǎn)品讓很多人用較少的價格就享受到了專業(yè)助聽器大部分的功能,市場前景非常廣闊。但進入這個市場要跨過較高的準入門檻,因此擋住了很多不具備相關(guān)經(jīng)驗的企業(yè)。為此,安森美準備好了完整的交鑰匙開發(fā)方案,從參考設(shè)計,BOM,算法固件,小程序,APP直到云驗配、TVstreamer。
同時,安森美還在積極整合國內(nèi)生態(tài)鏈資源,打造“一站式”服務(wù)。當(dāng)客戶找到安森美時,就可以一并找到整個供應(yīng)鏈上其他任何一種資源,為產(chǎn)品快速開發(fā)上市掃清了障礙。
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原文標題:用芯連接有聲與無聲世界
文章出處:【微信號:onsemi-china,微信公眾號:安森美】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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