New Cadence HiFi DSP se dirige a dispositivos portátiles y audibles siempre activos

Varias tendencias convergentes están impulsando la necesidad de capacidades de audio / voz de bajo consumo de energía en un factor de forma pequeño, especialmente en dispositivos de audio y dispositivos portátiles. Ya sea que los dispositivos de consumo objetivo necesiten estar siempre escuchando, reproduciendo música, proporcionando conciencia del contexto, así como también proporcionar inteligencia artificial (IA) en el dispositivo, esto requiere no solo un DSP de bajo consumo energético, sino también la capacidad de agregar un motor de IA. .

Para abordar esto, Cadence Design Systems ha introducido un nuevo dispositivo en su familia Tensilica HiFi DSP, el HiFi 1, una versión más pequeña de su HiFi 3 DSP que ofrece entre un 11% y un 16% menos de área, entre un 60% y un 73% más de ciclo y eficiencia energética. para aplicaciones de detección de personas y palabras clave "OK Google" basadas en ML, y una eficiencia de ciclo superior al 18% y una eficiencia energética del 14% para la decodificación LC3.

Prakash Madhvapathy, director de marketing de productos de Cadence, enfatizó a embedded.com que el nuevo HiFi 1 no es solo una versión reducida del HiFi 3, sino realmente un diseño básico para abordar los requisitos de rendimiento y eficiencia energética de siempre. sobre las expectativas de los consumidores. Eso significa que no es solo para dispositivos portátiles y dispositivos portátiles que serán los mercados clave iniciales para el HiFi 1, sino también para otros casos de uso que requieren una fusión de sensores siempre activa para funcionar a niveles de energía muy bajos.

Por lo tanto, el DSP HiFi 1 presenta un consumo de energía ultra bajo para extender la duración de la comunicación de voz y la reproducción de música, lo que permite escuchar siempre los comandos de voz con un impacto mínimo en la duración de la batería, según Cadence. Esto permite que los dispositivos móviles y de consumo de bajo costo y de factor de forma pequeño, así como los dispositivos industriales y de automoción, ofrezcan una mayor funcionalidad con un bajo consumo de energía.

Esto está dirigido a una serie de tendencias en el espacio de la electrónica de consumo. Cada vez más, los dispositivos de audio y dispositivos portátiles están adoptando el códec de comunicaciones de baja complejidad (LC3) estandarizado por el Grupo de interés especial de Bluetooth (SIG) en 2020. Además, la preferencia de los consumidores por el control manos libres y sin contacto está impulsando la demanda de dispositivos siempre activos, o dispositivos que siempre escuchan, que responden a los comandos de activación por voz, y los dispositivos incluso están adoptando estas capacidades.

Para habilitar estos dispositivos y aplicaciones, Madhvapathy comentó:"El nombre del juego para HiFi 1 es la duración de la batería para aplicaciones donde la energía es importante". Dijo que eso significaba hacer cosas como crear instrucciones especiales para la codificación aritmética de codificación y decodificación LC3; esto hace que HiFi 1 sea el DSP de mayor eficiencia energética para audio Bluetooth LE. Otras características del nuevo DSP HiFi 1 optimizado incluyen:

• Instrucciones para BASOP 2019 estandarizados por ITU-T3GPP, para acelerar los códecs de voz y ejecutarlos con alta eficiencia energética, aumentando el tiempo de conversación.
• La red neuronal ISA y la carga / almacenamiento aceleran la detección de palabras clave y otras cargas de trabajo de aprendizaje automático para reducir el consumo de energía, mientras que la ISA (arquitectura de conjunto de instrucciones) optimizada para el acceso a la memoria mejora el rendimiento con tamaños de caché pequeños.
• Procesamiento de señales eficiente para reducir la energía y los ciclos para el pre y posprocesamiento de audio y voz.
• Unidad de punto flotante vectorial (VFPU) de baja latencia opcional para ofrecer un mayor rendimiento de FP con un menor consumo de energía.
• Registro booleano vectorial para mejorar la eficiencia energética del código condicional.

Mike Demler, analista senior de The Linley Group, preparó la escena sobre por qué se necesitaba algo como este nuevo DSP. Dijo:“El procesamiento siempre activo y sensible al contexto se está volviendo clave para que los dispositivos audibles de próxima generación ofrezcan a los usuarios una mejor experiencia auditiva con mayor utilidad y conveniencia. Una combinación de aprendizaje automático y algoritmos DSP tradicionales está impregnando estas aplicaciones, pero la vida útil de la batería y el factor de forma no pueden verse comprometidos. Cadence ha establecido una sólida posición de liderazgo con sus DSP Tensilica HiFi ampliamente adoptados y respaldados para aplicaciones de audio, voz y habla. El nuevo HiFi 1 DSP va un paso más allá al permitir estas aplicaciones de destino emergentes en un diseño compacto, fusionando hábilmente el rendimiento de AI, códec y DSP a niveles de energía ultrabajos para diseños que consienten la energía ”.

Fraunhofer, que co-inventó LC3, dijo que LC3 / LC3plus ayuda a minimizar el consumo de energía de los dispositivos Bluetooth con limitaciones de batería, y que Cadence había trabajado con Fraunhofer para optimizar el códec en su DSP de alta fidelidad Tensilica a lo largo de los años. Manfred Lutzky, jefe del departamento de audio para comunicaciones de Fraunhofer IIS, dijo:“Nos complace verlos aprovechar esa experiencia con el nuevo DSP HiFi 1 que está optimizado en energía y ciclo para LC3 y LC3plus. El HiFi 1 DSP incorpora los niveles de energía ultrabajos sin precedentes del códec, que deberían aliviar los dispositivos portátiles y de batería pequeña con funciones adicionales y ayudar a acelerar la adopción generalizada de LC3 y LC3plus ".

Cadence también había colaborado con Google en TensorFlow Lite Micro (TFLM). Pete Warden, líder técnico de TFLM en Google, dijo:“El DSP HiFi 1 de Cadence reduce significativamente la energía necesaria para ejecutar la clase siempre activa de aplicaciones de inteligencia artificial, como las redes TFLM, la palabra de activación del habla y la detección de personas, lo que permite la batería -Dispositivos restringidos para funcionar durante períodos de tiempo más largos. Estamos entusiasmados de continuar la colaboración a medida que Cadence amplía los límites de la energía y el rendimiento ".

Madhvapathy dijo que los DSP de alta fidelidad ya son audífonos TWS y audífonos Bluetooth de la generación actual ampliamente adoptados. Hizo hincapié en que el nuevo DSP es un software compatible con los DSP de alta fidelidad existentes, lo cual era importante ya que la empresa tiene 160 socios en DSP de alta fidelidad.

Para los audífonos de próxima generación, la llegada de LC3 y las tendencias del mercado más amplias, además de los algoritmos de voz y voz habilitados por IA, probablemente impulsarán la expansión de casos de uso para análisis y una mejor calidad de sonido en los audífonos TWS. Aquí es donde la compañía cree que su DSP de alta fidelidad 1 permitirá el bajo consumo de energía que hará que las capacidades de escucha y escucha permanente lleguen al mercado masivo.