A nova Cadence HiFi DSP tem como alvo aparelhos auditivos e vestíveis sempre ligados

Várias tendências convergentes estão gerando a necessidade de recursos de áudio / voz de baixo consumo de energia em um formato pequeno, especialmente em aparelhos auditivos e vestíveis. Se os dispositivos do consumidor-alvo precisam estar sempre ouvindo, reproduzindo música, fornecendo consciência de contexto, bem como fornecendo inteligência artificial (IA) no dispositivo, isso requer não apenas um DSP de baixo consumo de energia, mas também a capacidade de adicionar um mecanismo de IA .

Para resolver isso, a Cadence Design Systems lançou um novo dispositivo em sua família Tensilica HiFi DSP, o HiFi 1, uma versão menor de seu HiFi 3 DSP que oferece entre 11 a 16% de área menor, ciclo de 60 a 73% maior e eficiência energética para aplicações de detecção de pessoas e localização de palavras-chave “OK Google” baseadas em ML e eficiência de ciclo superior a 18% e eficiência de energia de 14% para decodificação LC3.

Prakash Madhvapathy, diretor de marketing de produto da Cadence, enfatizou para embedded.com que o novo HiFi 1 não é apenas uma versão reduzida do HiFi 3, mas realmente um design inovador para atender aos requisitos de eficiência energética e desempenho de sempre nas expectativas dos consumidores. Isso significa que não é apenas para aparelhos auditivos e vestíveis que serão os principais mercados iniciais para o HiFi 1, mas também outros casos de uso que requerem fusão de sensores sempre ativa para funcionar em níveis de energia muito baixos.

Portanto, o HiFi 1 DSP apresenta consumo de energia ultrabaixo para estender a duração da comunicação de voz e reprodução de música, permitindo ouvir comandos de voz sempre com impacto mínimo na vida útil da bateria, de acordo com a Cadence. Isso permite que dispositivos móveis e de baixo custo de fator de forma pequeno, bem como dispositivos automotivos e industriais, ofereçam maior funcionalidade com baixo consumo de energia.

Isso visa uma série de tendências no espaço de eletrônicos de consumo. Cada vez mais, aparelhos auditivos e vestíveis estão adotando o codec de comunicações de baixa complexidade (LC3) padronizado pelo Bluetooth Special Interest Group (SIG) em 2020. Além disso, a preferência do consumidor por controle mãos-livres e toque-livre está impulsionando a demanda por sempre ligado, ou sempre ouvindo, dispositivos que respondem a comandos de ativação de voz e aparelhos estão até mesmo adotando esses recursos.

Para habilitar esses dispositivos e aplicativos, Madhvapathy comentou:“O nome do jogo para HiFi 1 é a vida da bateria para aplicativos onde a energia é importante.” Ele disse que isso significava fazer coisas como criar instruções especiais para codificação aritmética de codificação e decodificação LC3; isso torna o HiFi 1 o DSP mais eficiente em termos de energia para áudio Bluetooth LE. Outros recursos do novo HiFi 1 DSP otimizado incluem:

• Instruções para BASOPs 2019 padronizados pelo ITU-T3GPP para acelerar codecs de voz e executá-los com alta eficiência energética, aumentando o tempo de conversação.
• A rede neural ISA e o carregamento / armazenamento aceleram a localização de palavras-chave e outras cargas de trabalho de aprendizado de máquina para reduzir o consumo de energia, enquanto o ISA otimizado para acesso à memória (arquitetura de conjunto de instruções) melhora o desempenho com tamanhos de cache pequenos.
• Processamento de sinal eficiente para reduzir a energia e os ciclos de pré e pós-processamento de áudio e voz.
• Opcional, unidade de ponto flutuante de vetor de baixa latência (VFPU) para fornecer maior rendimento de FP com menor consumo de energia.
• Registro booleano vetorial para melhorar a eficiência energética do código condicional.

Mike Demler, analista sênior do The Linley Group, explicou por que algo como esse novo DSP era necessário. Ele disse:““ O processamento inteligente com reconhecimento de contexto e sempre ativo está se tornando a chave para os aparelhos auditivos de próxima geração, a fim de oferecer aos usuários uma melhor experiência auditiva com maior utilidade e conveniência. Uma mistura de aprendizado de máquina e algoritmos DSP tradicionais está permeando esses aplicativos, mas a vida da bateria e o formato não podem ser comprometidos. A Cadence estabeleceu uma forte posição de liderança com seus Tensilica HiFi DSPs amplamente adotados e suportados para aplicações de áudio, voz e fala. O novo HiFi 1 DSP vai um passo além ao habilitar esses aplicativos-alvo emergentes em um design compacto - combinando habilmente AI, codec e desempenho de DSP em níveis de energia ultrabaixo para projetos com baixo consumo de energia ”.

Fraunhofer, que co-inventou o LC3, disse que o LC3 / LC3plus ajuda a minimizar o consumo de energia para dispositivos Bluetooth com restrição de bateria, e que a Cadence trabalhou com Fraunhofer para otimizar o codec em seu Tensilica HiFi DSP ao longo dos anos. Manfred Lutzky, chefe do departamento de áudio para comunicações da Fraunhofer IIS, disse:“Estamos satisfeitos em vê-los aproveitando essa experiência com o novo HiFi 1 DSP que é otimizado para energia e ciclo para LC3 e LC3plus. O HiFi 1 DSP incorpora os níveis de energia ultrabaixo sem precedentes do codec, o que deve trazer alívio para dispositivos auditivos e vestíveis com bateria pequena com recursos adicionais e ajudar a acelerar a adoção generalizada de LC3 e LC3plus. ”

A Cadence também colaborou com o Google no TensorFlow Lite Micro (TFLM). Pete Warden, líder técnico de TFLM no Google, disse:“O HiFi 1 DSP da Cadence reduz significativamente a energia necessária para executar a classe sempre ativa de aplicativos de IA, como as redes TFLM, palavra de despertar de voz e detecção de pessoa, habilitando bateria -dispositivos restritos para funcionarem por longos períodos de tempo. Estamos entusiasmados em continuar a colaboração enquanto a Cadence empurra os limites de energia e desempenho ainda mais. ”

Madhvapathy disse que os HiFi DSPs já são amplamente adotados na geração atual de fones de ouvido TWS e fones de ouvido Bluetooth. Salientou que o novo DSP é um software compatível com os HiFi DSPs existentes, o que é importante visto que a empresa tem 160 parceiros em HiFi DSPs.

Para a próxima geração de audíveis, o advento do LC3 e tendências de mercado mais amplas, além de algoritmos de voz e voz habilitados para IA, provavelmente conduzirão a expansão dos casos de uso para análise e melhor qualidade de som em fones de ouvido TWS. É aqui que a empresa acredita que seu HiFi 1 DSP possibilitará o baixo consumo de energia que tornará recursos sempre ligados e sempre escutando para o mercado de massa.