離線語(yǔ)音茶吧機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用案例詳解

1 概述?

隨著人們生活水平的提高，都追求舒適的體驗(yàn)感，特別是對(duì)操控性的要求越來(lái)越高。目前帶功能的茶吧機(jī)產(chǎn)品的控制方式有以下幾類(lèi)：

• 按鍵控制：傳統(tǒng)控制方式，每次要走到茶吧機(jī)邊才行，操作麻煩；
• 遙控控制：采用紅外遙控或者藍(lán)牙遙控，方便遠(yuǎn)距離控制，但遙控器容易丟，放置也麻煩。且遙控器上按鍵較少，當(dāng)茶吧機(jī)功能多的時(shí)候無(wú)法用單次按鍵控制全部的功能，組合按鍵不符合人們使用習(xí)慣；
• 手機(jī)APP控制：每次控制需要打開(kāi)手機(jī)APP，需要聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)需配網(wǎng)，操作繁瑣；
• 智能音箱控制：通過(guò)如天貓精靈等智能音箱直接控制，相對(duì)方便，但音箱需聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下才可使用，識(shí)別時(shí)有隱私安全問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)大時(shí)控制的實(shí)時(shí)性不好。

為了解決以上痛點(diǎn)，可以采用純離線語(yǔ)音識(shí)別進(jìn)行控制，在成本增加不大的情況下，為產(chǎn)品帶來(lái)更多的亮點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)力。啟英泰倫針對(duì)該產(chǎn)品領(lǐng)域，已開(kāi)發(fā)了整套離線語(yǔ)音茶吧機(jī)方案，下面對(duì)該方案進(jìn)行介紹。

2 方案優(yōu)勢(shì)?

啟英泰倫離線語(yǔ)音茶吧機(jī)相對(duì)傳統(tǒng)茶吧機(jī)方案，可讓用戶(hù)通過(guò)語(yǔ)音控制茶吧機(jī)設(shè)備，替換傳統(tǒng)遙控器或按鈕控制的方式，該方案有以下優(yōu)勢(shì)：

• 可以直接使用語(yǔ)音控制茶吧機(jī)，且無(wú)需聯(lián)網(wǎng)，自然方便，識(shí)別率可達(dá)95%以上；
• 語(yǔ)音控制響應(yīng)快，一般在0.2~0.8s內(nèi)完成；
• 可遠(yuǎn)場(chǎng)識(shí)別，安靜情況下可達(dá)10米；
• 方案功耗低，工作功耗僅為0.2W左右；
• 可靠性好，芯片方案已通過(guò)雙85測(cè)試，滿(mǎn)足格力、美的等家電巨頭要求；
• 整套產(chǎn)品技術(shù)已成熟，具有完整的軟件、硬件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，節(jié)省開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)難度；
• 配合我司語(yǔ)音AI平臺(tái)開(kāi)發(fā)，可靈活定制喚醒詞和命令詞，不需要再專(zhuān)門(mén)收集語(yǔ)料訓(xùn)練。

3 應(yīng)用描述?

啟英泰倫離線語(yǔ)音茶吧機(jī)方案適用于各類(lèi)需控制的茶吧機(jī)。 語(yǔ)音茶吧機(jī)產(chǎn)品的使用場(chǎng)景為普通家居環(huán)境，在安靜和中低噪音下可以達(dá)到良好的識(shí)別率。其中安靜環(huán)境的環(huán)境底噪在35dB ~ 45dB之間，屬于中低噪音環(huán)境；開(kāi)啟茶吧機(jī)后環(huán)境噪音可達(dá)45dB ~ 65dB之間。該噪音環(huán)境下可以直接選用我司單麥克風(fēng)語(yǔ)音模塊，如CI-B0XGS01S或CI-B0XGS01S-H模塊，以達(dá)到比較好的性?xún)r(jià)比。

特別注意，不同的茶吧機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)辇X輪位置、進(jìn)出水口等差異，運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲大小也有不小的差異，為了達(dá)到最好的語(yǔ)音識(shí)別效果，在設(shè)計(jì)茶吧機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，因注意控制麥克風(fēng)噪音小于65dB、具體參照下面結(jié)麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程?

一個(gè)基于我司芯片的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程如下圖所示：

該流程主要針對(duì)我司新用戶(hù)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品使用，包含了前期購(gòu)買(mǎi)樣品Demo進(jìn)行驗(yàn)證，硬件選型，語(yǔ)音對(duì)話(huà)邏輯、軟硬件方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后的測(cè)試，以及生產(chǎn)測(cè)試準(zhǔn)備和后續(xù)批量采購(gòu)等步驟。如果是已經(jīng)熟悉我司方案的老用戶(hù)，可以直接從中間步驟開(kāi)始，不用再重復(fù)進(jìn)行Demo測(cè)試等工作。

下面針對(duì)新用戶(hù)的開(kāi)發(fā)，對(duì)上述流程中的各個(gè)步驟逐一描述。

4.1 DEMO測(cè)試?

針對(duì)新用戶(hù)，可以先從我司授權(quán)的經(jīng)銷(xiāo)商或直接從我司官網(wǎng) ?樣品購(gòu)買(mǎi) 處購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng)的模塊或開(kāi)發(fā)板套件，進(jìn)行識(shí)別效果測(cè)試，相關(guān)的軟硬件技術(shù)文檔可以從本文檔中心處獲取。用戶(hù)測(cè)試滿(mǎn)意后，可以進(jìn)行硬件選型。

4.2 選型指南?

用戶(hù)硬件選型可以直接參考 ?硬件選型 ，如果用戶(hù)想快速產(chǎn)品化，推薦直接使用我司已設(shè)計(jì)好的標(biāo)準(zhǔn)模塊；如果現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)模塊無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)需求，也可以選用合適的芯片進(jìn)行硬件板的設(shè)計(jì)。

4.3 方案設(shè)計(jì)?

選擇好合適的芯片或模塊后，可根據(jù)產(chǎn)品的功能進(jìn)行下述設(shè)計(jì)：

• 語(yǔ)音UI（喚醒詞和命令詞）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)方法可參考 ?語(yǔ)音UI設(shè)計(jì)參考；
• 硬件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)方法可參考 ?硬件設(shè)計(jì)參考；
• 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)方法可參考 ?產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
• 軟件開(kāi)發(fā)：設(shè)計(jì)方法可參考 ?軟件開(kāi)發(fā)。

如用戶(hù)為首次進(jìn)行語(yǔ)音方案開(kāi)發(fā)，建議到 ?啟英泰倫語(yǔ)音AI平臺(tái) 上獲取基于相關(guān)芯片的語(yǔ)音產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)Checklist文檔，進(jìn)行逐一檢查以確保設(shè)計(jì)效果。如有技術(shù)支持需求請(qǐng)聯(lián)系我司技術(shù)支持人員。

4.4 測(cè)試驗(yàn)收?

產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)完成形成樣品后，建議對(duì)該樣品進(jìn)行相關(guān)的識(shí)別測(cè)試，相關(guān)測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)可參考 ?識(shí)別效果測(cè)試。同時(shí)，還建議根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的要求進(jìn)行各類(lèi)硬件測(cè)試，靜電測(cè)試、防水測(cè)試等。為了保證最終的識(shí)別效果，還建議進(jìn)行硬件底噪的測(cè)試及產(chǎn)品裝機(jī)后的整機(jī)功能測(cè)試。

4.5 生產(chǎn)測(cè)試?

樣機(jī)測(cè)試完成后，會(huì)轉(zhuǎn)入后續(xù)產(chǎn)線批量生產(chǎn)階段。我司為產(chǎn)品的批量生產(chǎn)做了完善的解決方案，用戶(hù)可以參考 ?生產(chǎn)測(cè)試 獲取更多信息。用戶(hù)如需要生產(chǎn)測(cè)試的相關(guān)技術(shù)支持，請(qǐng)聯(lián)系我司技術(shù)人員。

4.6 下單采購(gòu)?

用戶(hù)如果要采購(gòu)我司產(chǎn)品，請(qǐng)點(diǎn)擊 ?樣品和批量采購(gòu) 獲取更多信息。

5 茶吧機(jī)設(shè)計(jì)方案介紹?

5.1 方案特點(diǎn)?

用戶(hù)可以用我司的芯片設(shè)計(jì)語(yǔ)音控制板，和原產(chǎn)品的電控板通過(guò)串口進(jìn)行通訊，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音茶吧機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。該方式開(kāi)發(fā)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以快速對(duì)接完成產(chǎn)品，但成本略高，適用于需快速出產(chǎn)品的的方案或者第一次接觸語(yǔ)音識(shí)別的方案。

該方案的設(shè)計(jì)框圖如下，語(yǔ)音模塊與電控模塊需要4根線的串口連接，語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別及根據(jù)茶吧機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行信息播放，控制由電控模塊完成。

5.2 硬件設(shè)計(jì)參考?

用戶(hù)可以使用我司芯片設(shè)計(jì)需要要求的語(yǔ)音模塊，但為快速開(kāi)發(fā)，推薦直接使用我司的以下標(biāo)準(zhǔn)模塊：

• CI-B02GS03T：適合空間比較高，縱深長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，串口接口電平為3.3V；
• CI-B02GS01S：適合空間比較矮的結(jié)構(gòu)，串口接口電平為3.3V；
• CI-B02GS01J：適合有空間放置固定語(yǔ)音模塊的結(jié)構(gòu)，原來(lái)的茶吧機(jī)硬件改動(dòng)較小，串口接口電平為5V。

用戶(hù)直接使用我司標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音模塊時(shí)，有以下注意事項(xiàng)：

• 將語(yǔ)音模塊板的串口跟電控串口對(duì)接，注意電控的供電需要大于500mA；
• 注意串口的電平要匹配，CI-B02GS01J支持5V電平，其他的模塊支持3.3V，如果電控板使用5V電平，CI-B02GS01J可以對(duì)接直接串口，其它模塊需要增加電平轉(zhuǎn)換電路，如下圖所示：

5.3 串口通訊方式?

語(yǔ)音模塊與電控模塊通過(guò)串口進(jìn)行信息交互，主要有兩種方式，一種為語(yǔ)音模塊主動(dòng)播放，同時(shí)將信息發(fā)電控模塊；另一種為語(yǔ)音模塊被動(dòng)播放，其分別描述如下：

語(yǔ)音模塊主動(dòng)播放模式

主動(dòng)播放方式主要執(zhí)行以下動(dòng)作：

1. 識(shí)別到詞條；
2. 主動(dòng)播放反饋聲音；
3. 將此條信息串口告知電控模塊；
4. 電控模塊執(zhí)行動(dòng)作。

該方式的優(yōu)點(diǎn)在于控制方式簡(jiǎn)單，由語(yǔ)音模塊單線輸出信息給電控模塊。但缺點(diǎn)在于無(wú)法根據(jù)茶吧機(jī)的情況及按鍵情況進(jìn)行語(yǔ)音反饋。

語(yǔ)音模塊被動(dòng)播放模式

被動(dòng)播放方式主要執(zhí)行以下動(dòng)作：

1. 語(yǔ)音模塊識(shí)別到詞條；
2. 將詞條信息串口告知電控模塊；
3. 電控模塊執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作；
4. 告知語(yǔ)音模塊需要播放的內(nèi)容；
5. 語(yǔ)音模塊根據(jù)電控模塊反饋進(jìn)行播放。

該方式的優(yōu)點(diǎn)在于語(yǔ)音模塊根據(jù)電控模塊的狀態(tài)進(jìn)行播放對(duì)應(yīng)內(nèi)容，可以進(jìn)行最合適的反饋，體驗(yàn)感好；同時(shí)如果電控模塊通過(guò)按鍵或者遙控進(jìn)行控制，語(yǔ)音模塊也可以進(jìn)行狀態(tài)播放。缺點(diǎn)在于會(huì)多一次串口通信的過(guò)程。

5.4 SDK包說(shuō)明和模塊串口通訊協(xié)議?

我司為用戶(hù)提供了串口通訊方案完整的SDK包，用戶(hù)可以到 ?啟英泰倫語(yǔ)音AI平臺(tái) 上獲取相關(guān)SDK開(kāi)發(fā)包。

模塊的串口通訊建議使用我司標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，具體格式請(qǐng)參考 ?串口協(xié)議 。

注意：

1. ASR語(yǔ)言模型中文建議選擇SE159，其他語(yǔ)種請(qǐng)使用對(duì)應(yīng)語(yǔ)種的模型。茶吧機(jī)產(chǎn)品自帶運(yùn)行噪音，如果茶吧機(jī)本身噪音大于60db，建議打開(kāi)降噪功能。
2. 串口設(shè)置：
   • 波特率：9600
   • 停止位：1
   • 數(shù)據(jù)位：8
   • 奇偶校驗(yàn)：無(wú)
3. 代碼中通過(guò)判斷 “命令+語(yǔ)音ID”獲取是什么指令和功能。
4. 發(fā)送的串口信息建議要檢查完整性，可以用以下的checksum參考代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相關(guān)注意事項(xiàng)?

6.1 麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?

茶吧機(jī)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，針對(duì)麥克風(fēng)應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)：

• 麥克風(fēng)布局盡量遠(yuǎn)離茶吧機(jī)的電機(jī)，進(jìn)出水管等噪音處；
• 麥克風(fēng)需要防水防塵處理，至少選擇IP65規(guī)格的；
• 麥克風(fēng)放在茶吧機(jī)的正面的位置，避免遮擋，保證拾音最大范圍；
• 分貝儀測(cè)試運(yùn)行時(shí)，麥克風(fēng)處的穩(wěn)態(tài)噪聲需小于65dB；
• 麥克風(fēng)連線較長(zhǎng)可選擇帶屏蔽的線；
• 麥克風(fēng)線扎捆遠(yuǎn)離電機(jī)或電控線。

下圖以常用智能茶吧機(jī)為例，講述麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)開(kāi)孔及位置的建議方式，固定麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)件也需要考慮麥克風(fēng)線方便引出導(dǎo)線和避免干擾。

6.2 喇叭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?

茶吧機(jī)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，針對(duì)喇叭應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)：

• 考慮到音質(zhì)，喇叭功率不能太小，建議選用1W以上喇叭，帶音腔的喇叭效果會(huì)更好一點(diǎn)，同時(shí)注意硬件板上的功放驅(qū)動(dòng)能力要匹配喇叭型號(hào)；
• 喇叭放置位置以美觀及結(jié)構(gòu)布局方便為主，但注意盡量避免和麥克風(fēng)放在同一位置；
• 不帶音腔喇叭可以在結(jié)構(gòu)上做一個(gè)音腔密封后能增大音量輸出。

下圖是一個(gè)喇叭規(guī)格及開(kāi)孔的建議。

6.3 其它注意事項(xiàng)?

• 建議選擇-32dB±3dB，信噪比大于70dB以上，性?xún)r(jià)比高的全向模擬麥克風(fēng)；
• 若茶吧機(jī)電機(jī)震動(dòng)比較大，選擇較厚的麥克風(fēng)膠套減緩震動(dòng)，可減小對(duì)識(shí)別效果的影響；
• 茶吧機(jī)處理潮濕環(huán)境，最好板子刷三防漆，推薦選擇IP65防水防塵的麥克風(fēng)，；
• 特別注意禁止直接點(diǎn)熱溶膠用于固定麥克風(fēng)頭；
• 將麥克風(fēng)完全插入固定孔內(nèi)部，避免歪斜，拾音孔中心孔對(duì)準(zhǔn)麥克風(fēng)的中心；
• 茶吧機(jī)內(nèi)部接線多容易扯松，插頭配插座帶卡扣會(huì)更牢固；
• 選擇符合環(huán)保RoHS要求的RTV硅膠，推薦常用的硅膠有703/704/737等，或其它有機(jī)材料、單組分室溫固化硅膠等；
• 多數(shù)硅橡膠灌膠厚度小于3mm以?xún)?nèi)實(shí)溫完全固化時(shí)間為8 ~ 12小時(shí)，灌膠厚度 > 3mm以上完全固化時(shí)間更長(zhǎng)，可分層多次澆灌，確保完全固化穩(wěn)定密封；
• 生產(chǎn)工藝可把固定麥克風(fēng)工序提前，另外特別注意麥克風(fēng)接線在重力拉扯下，未完全固化前容易導(dǎo)致麥克風(fēng)扯歪，也需注意將麥克風(fēng)插線固定好。

7 相關(guān)參考資料列表?

用戶(hù)如遇到使用問(wèn)題，請(qǐng)到啟英泰倫語(yǔ)音AI平臺(tái)上提交技術(shù)工單，或直接聯(lián)系我司技術(shù)人員獲取協(xié)助。

審核編輯：符乾江