|
來源：艾睿電子 對許多聽障朋友來說，助聽器是他們日常生活中不可或缺的設備，隨著各種技術的進步，助聽器將變得更小、更為省電、聲音更為清晰可辨，人工智能技術也將提升助聽器的效能與功能。本文將為您介紹助聽器的技術發展，以及由安森美（onsemi）所推出的Ezairo® 8300音頻處理器的產品特性。 新科技縮小助聽器的尺寸并提升效能表現 約在十幾年前，許多人佩戴的助聽器的體積仍然又大又突兀，使用者需要不斷地擺弄調整它們的位置、更換電池，并抱怨他們仍聽不清楚說話的內容。但在近幾年來，技術的進步已使這些設備從令人沮喪的來源，轉變為先進的音頻設備，在基于物聯網的現代生態系統中進行聯接，從而為用戶提供大量好處及出色的音頻性能。 助聽器的演化第一步是實施基于頻率的非線性放大，每個頻段將根據該頻段所含的能量水平進行放大。因此，大噪聲被削弱，安靜被放大，這將大大增強了助聽器用戶的體驗。 這一進步主要是由數字信號處理（DSP）的出現所推動的，它使助聽器具有對不同頻率進行定制放大的粒度，使其能針對用戶進行調整和優化，特別是當他們的聽力隨著時間的推移而退化時。借助DSP，可用高度選擇性的數字濾波器以全新的方式處理音頻信號，這些濾波器可隔離頻率，因此也可處理聲音類型。 助聽器的智能也因DSP而增長，使其能適應環境。例如，助聽器可推斷出佩戴者處于嘈雜的環境中，如人群、移動的車輛或大型公共場所。助聽器將根據實時控制和調整數字濾波器的算法來重新配置到音頻環境，從而在所有場景中提供盡可能好的音頻體驗。 此外，隨著無線通信技術的快速發展，如藍牙低功耗（Bluetooth® Low Energy, BLE）聯接提供的個人區域網絡，也對助聽器技術產生了積極的影響。現代的聯網助聽器可由智能手機應用過程控制，并可用于電話／視頻通話或收聽智能手機、平板電腦，或任何其他具有BLE功能設備的任何其他形式的音頻，包括語音助手。 
助聽器通過人工智能添加更多健康功能 另一方面，人工智能（AI）和機器學習等技術正開始進入助聽器，進一步擴展其功能和性能。許多人認為，這項技術將產生前所未有的影響。展望未來，人耳還提供了相當多的傳感機會。在不遠的未來，許多助聽器將包括用于醫療目的的傳感器，如心率監測、血氧、血糖測量和跌倒檢測。此外，同樣的傳感器可用于面向消費者的像是計步等健康功能。 隨著助聽器提供更多的增值功能，如從個人設備上傳輸音頻，它們與被稱為輔聽耳機（非處方助聽器、耳塞等）的新興產品群之間的區別正變得越來越小。輔聽技術開辟了許多潛在的收入來源，包括實時翻譯、聽寫和導航服務。事實上，任何可以通過BLE聯接提供聲音的東西，都可通過輔聽方案（包括現代助聽器）來提供。 如果沒有近幾十年來半導體制造技術的巨大進步，以及DSP和BLE技術等其他重大進展，就不會有現代助聽器。追蹤處理器隨時間的演變通常是基于集成晶體管的數量。第一批個人電腦（PC）處理器有數以萬計的晶體管，采用半導體工藝制造，特征尺寸在數微米范圍內。今天，這些處理器擁有數以百億計的晶體管，其技術節點小了幾千倍。這種集成水平不僅使PC行業受益，整個半導體行業都可用這不斷發展的技術，使所有垂直市場的制造商都向前大邁進。 具體而言，助聽器市場受益于多核并行處理架構，其處理能力呈指數級提高，時鐘周期最小化，并大幅降低功耗。這種內核可處理高度精密的算法，包括AI。
音頻處理器是高端無線音頻應用的絕佳選擇 許多現代音頻產品將受益于安森美基于DSP的EZAIRO®系列音頻處理器方案的最新器件。Ezairo® 8300專為助聽器和輔聽設備設計和開發，具有六個處理內核，每個內核都針對這一應用領域優化了性能。這包括三個DSP內核、一個微控制器和兩個硬件加速器，其中一個是神經網絡加速器，設計用于以高能效執行AI和機器學習功能，而無需額外的處理器能力。 Ezairo® 8300包括六個可編程或半可編程處理內核，提供高度的并行性和靈活性，包括CFX這種開放式可編程雙哈佛（dual−Harvard）24位DSP，支持任何類型的音頻信號處理，Arm® Cortex®-M3處理器則是一個32位RISC處理器，支持通用處理和與外部組件的接口，結合HEAR可配置加速器內核，可針對音頻信號處理中經常需要的預編程功能進行了優化，還包含過濾引擎可允許時域過濾，并支持超低延遲音頻路徑。此外，還有LPDSP32是一種開放式可編程雙哈佛32位DSP，以及允許Ezairo® 8300以高效和靈活的方式執行神經網絡計算的神經網絡加速器。 Ezairo® 8300包括4個具有信號檢測模式的ADC，和2個直接數字輸出驅動器，具有高質量和超低功耗性能。當與非易失性存儲器和無線收發器結合使用時，Ezairo® 8300還包括使其成為完整硬件平臺所需的外圍設備和接口。 Ezairo® 8300具有108 dB系統動態范圍，和高達48 kHz采樣頻率的高保真音頻系統，可支持從1.28 MHz到61.44 MHz的動態可選系統時鐘速度，適用于1433 kB內存的多功能內存架構。 Ezairo® 8300提供在超低功耗下的高保真操作、多個接口、最大限度提高功耗性能的靈活性，以及對BLE連接的支持，使Ezairo® 8300成為高端無線音頻應用的絕佳選擇。
運用神經網絡加速器為音頻產品添加人工智能 Ezairo® 8300內置多個DSP進行信號處理，可提升接收到音頻的清晰度，并對音頻信號做更進一步的分析，還內置神經網絡加速器（NNA），這是一種可配置的硬件加速器模塊，專用于支持具有高能效的神經網絡。它允許復雜的神經網絡以節能的方式運行。加速器可以在單個任務中執行單層完全填充或稀疏填充的神經網絡，而無需任何處理器干預，并可支持多達1023個輸入和1023個輸出的層。 NNA包含16個乘法器、16個累加器、16個輸入寄存器和16個系數寄存器。它包括輸入和系數“獲取器”，一旦配置后，就會自動管理數據和系數內存訪問，包括對系數壓縮／解壓縮和修剪的支持，有助于最大限度地減少所需的系數數量，可降低對系統處理器的負擔，提升人工智能處理的效能表現。 Ezairo® 8300可應用于高分辨率立體聲音頻流、強化音頻處理、用于藍牙音頻的ULP配套芯片，常見的最終產品包括無線助聽器、耳塞／耳戴式設備、個人擴音產品（PSAP）、非處方（OTC）助聽器、耳機等。 安森美并提供適用于Ezairo® 8300的開放式可編程評估和開發套件（EDK），并以訂閱形式提供，可選擇2、5或10個用戶席位。 結語 隨著科技的快速發展，助聽器已經不僅用于助聽功能，還可以結合音頻播放的耳機功能，以及搭配傳感器的健康功能，造福更多的聽障人士。安森美的Ezairo® 8300音頻處理器除了可應用于助聽器外，也是各種耳機與音頻播放裝置的理想選擇，其內置的多款DSP與NNA，將可提升音頻產品的附加價值，在市場上取得產品差異化，增加產品的競爭力，將值得您更進一步了解與采用。 |
