Nieuwe Cadence HiFi DSP richt zich op always-on hearables en wearables

Verschillende convergerende trends zorgen ervoor dat er behoefte is aan energiezuinige audio-/spraakmogelijkheden in een kleine vormfactor, vooral in hearables en wearables. Of de beoogde consumentenapparaten altijd moeten luisteren, muziek moeten afspelen, contextbewustzijn moeten bieden en kunstmatige intelligentie (AI) op het apparaat moeten bieden, dit vereist niet alleen een energiezuinige DSP, maar ook de mogelijkheid om een ​​AI-engine toe te voegen .

Om dit aan te pakken, heeft Cadence Design Systems een nieuw apparaat geïntroduceerd in zijn Tensilica HiFi DSP-familie, de HiFi 1, een kleinere versie van zijn HiFi 3 DSP die 11 tot 16% lager gebied, 60 tot 73% meer cyclus en energie-efficiëntie biedt. voor op ML gebaseerde 'OK Google'-zoekwoorden en toepassingen voor het detecteren van personen, en meer dan 18% cyclusefficiëntie en 14% energie-efficiëntie voor LC3-decodering.

Prakash Madhvapathy, productmarketingdirecteur voor Cadence, benadrukte aan embedded.com dat de nieuwe HiFi 1 niet alleen een verkleinde versie van de HiFi 3 is, maar echt een basisontwerp om tegemoet te komen aan de energie-efficiëntie en prestatie-eisen van altijd- op de verwachtingen van consumenten. Dat betekent dat het niet alleen voor hearables en wearables de eerste belangrijkste markten voor de HiFi 1 zullen zijn, maar ook voor andere gebruikssituaties waarvoor altijd-aan sensorfusie nodig is om op zeer lage energieniveaus te werken.

Vandaar dat de HiFi 1 DSP een ultralaag energieverbruik heeft om de duur van spraakcommunicatie en het afspelen van muziek te verlengen, waardoor altijd luisteren naar spraakopdrachten mogelijk is met minimale impact op de levensduur van de batterij, aldus Cadence. Hierdoor kunnen kleine, goedkope consumenten- en mobiele apparaten, evenals auto- en industriële apparaten, meer functionaliteit bieden met een laag energieverbruik.

Dit is gericht op een aantal trends op het gebied van consumentenelektronica. Hearables en wearables passen steeds vaker de communicatiecodec met lage complexiteit (LC3) toe die in 2020 is gestandaardiseerd door de Bluetooth Special Interest Group (SIG). of altijd luisteren, apparaten die reageren op gesproken wekopdrachten, en apparaten nemen deze mogelijkheden zelfs over.

Om deze apparaten en toepassingen mogelijk te maken, merkte Madhvapathy op:"De naam van het spel voor HiFi 1 is de levensduur van de batterij voor toepassingen waarbij energie belangrijk is." Hij zei dat dat betekende dat je dingen moest doen zoals het maken van speciale instructies voor rekenkundige codering van LC3-codering en -decodering; dit maakt HiFi 1 de meest energiezuinige DSP voor Bluetooth LE-audio. Andere kenmerken van de nieuwe geoptimaliseerde HiFi 1 DSP zijn onder meer:

• Instructies voor ITU-T3GPP-gestandaardiseerde 2019 BASOP's, om spraakcodecs te versnellen en ze met hoge energie-efficiëntie uit te voeren, waardoor de gesprekstijd toeneemt.
• Neurale netwerk-ISA en load/store versnellen het spotten van trefwoorden en andere machine learning-workloads voor een lager energieverbruik, terwijl voor geheugentoegang geoptimaliseerde ISA (instructieset-architectuur) de prestaties verbetert met kleine cachegroottes.
• Efficiënte signaalverwerking om energie en cycli voor audio- en spraak-pre- en post-processing te verminderen.
• Optionele vector floating point unit (VFPU) met lage latentie om een ​​hogere FP-doorvoer te leveren met een lager energieverbruik.
• Vector Booleaans register om de energie-efficiëntie voor voorwaardelijke code te verbeteren.

Mike Demler, senior analist bij The Linley Group, zette uiteen waarom zoiets als deze nieuwe DSP nodig was. Hij zei:"Intelligente, contextbewuste, always-on verwerking wordt de sleutel voor de volgende generatie hearables om gebruikers een betere auditieve ervaring te bieden met meer bruikbaarheid en gemak. Een mix van machine learning en traditionele DSP-algoritmen doordringt deze toepassingen, maar de levensduur van de batterij en de vormfactor kunnen niet worden aangetast. Cadence heeft een sterke leiderspositie opgebouwd met zijn algemeen aanvaarde en ondersteunde Tensilica HiFi DSP's voor audio-, spraak- en spraaktoepassingen. De nieuwe HiFi 1 DSP gaat een stap verder door deze opkomende doeltoepassingen in een compact ontwerp mogelijk te maken - behendig AI-, codec- en DSP-prestaties samen te voegen bij ultralage energieniveaus voor energiebewuste ontwerpen."

Fraunhofer, mede-uitvinder van LC3, zei dat LC3/LC3plus helpt het energieverbruik van Bluetooth-apparaten met beperkte batterij te minimaliseren, en dat Cadence in de loop der jaren met Fraunhofer had samengewerkt om de codec op zijn Tensilica HiFi DSP te optimaliseren. Manfred Lutzky, hoofd van de afdeling audio voor communicatie bij Fraunhofer IIS, zei:"We zijn verheugd te zien dat ze voortbouwen op die ervaring met de nieuwe HiFi 1 DSP die energie- en cyclusgeoptimaliseerd is voor LC3 en LC3plus. De HiFi 1 DSP belichaamt de ongekende ultralage energieniveaus van de codec, wat verlichting zou moeten brengen voor hoorbare en draagbare apparaten met kleine batterijen met extra functies en de wijdverbreide acceptatie van LC3 en LC3plus zou moeten versnellen."

Cadence had ook samengewerkt met Google aan TensorFlow Lite Micro (TFLM). Pete Warden, technisch leider van TFLM bij Google, zei:"De HiFi 1 DSP van Cadence verlaagt aanzienlijk de energie die nodig is om de always-on klasse van AI-applicaties, zoals de TFLM-netwerken, spraakherkenningswoord en persoonsdetectie, te laten werken. -beperkte apparaten om voor langere tijd te werken. We zijn verheugd om de samenwerking voort te zetten terwijl Cadence de grenzen van energie en prestaties verder verlegt.”

Madhvapathy zei dat HiFi DSP's al op grote schaal worden gebruikt TWS-oordopjes en Bluetooth-headsets van de huidige generatie. Hij benadrukte dat de nieuwe DSP software compatibel is met de bestaande HiFi DSP's, wat belangrijk was aangezien het bedrijf 160 partners op HiFi DSP's heeft.

Voor de volgende generatie hearables zal de komst van LC3 en bredere markttrends, plus AI-enabled spraak- en spraakalgoritmen, hoogstwaarschijnlijk leiden tot toenemende gebruiksscenario's voor analyse en betere geluidskwaliteit in TWS-oordopjes. Dit is waar het bedrijf gelooft dat zijn HiFi 1 DSP het lage energieverbruik mogelijk zal maken dat altijd-aan en altijd-luistermogelijkheden zal maken voor de massamarkt.