第一百一十九章 聽覺系統(二)

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隨著大規模積體電路技術和半導體技術的發展,1982年世界上誕生了第一代dsp晶片tms32010及其系列產品。這種dsp器件採用微米工藝nmos技術製作,雖功耗和尺寸稍大,但運算速度卻比微處理器快了幾十倍,尤其在語言合成和編碼譯碼器中得到了非常廣泛應用。

dsp晶片的問世是個里程碑,它標誌著dsp應用系統由大型系統向小型化邁進了一大步。至80年代中期,隨著cmos工藝的dsp晶片應運而生,其存儲容量和運算速度都得到成倍提高,成為語音處理、影象硬體處理技術的基礎。

80年代後期,第三代dsp晶片問世,運算速度進一步提高,其應用範圍逐步擴大到通訊、計算機領域。90年代dsp發展最快,相繼出現了第四代和第五代dsp器件。

第五代產品,它與第四代相比,系統集成度更高,將dsp芯核及外圍元件綜合整合在單一晶片上。這種集成度極高的dsp晶片不僅在通訊、計算機領域大顯身手,而且逐漸滲透到人們的日常生活領域。經過40多年的發展,dsp產品的應用已擴大到人們的學習、工作和生活的各個方面,並逐步成為電子產品更新換代的決定因素。

而語音信號處理是信號處理中的重要分支之一。

它包括的主要方面有:語音的識別,語言的理解,語音的合成,語音的增強,語音的數據壓縮等。各種應用均有其特殊問題。語音識別是將待識別的語音訊號的特徵參數即時地提取出來,與已知的語音樣本進行匹配,從而判定出待識別語音訊號的音素屬性。

關於語音識別方法,有統計模式語音識別,結構和語句模式語音識別,利用這些方法可以得到共振峰頻率、音調、嗓音、噪聲等重要引數,語音理解是人和計算機用自然語言對話的理論和技術基礎。語音合成的主要目的是使計算機能夠講話。

為此,首先需要研究清楚在發音時語音特徵參數隨時間的變化規律,然後利用適當的方法模擬發音的過程,合成為語言。其他有關語言處理問題也各有其特點。語音信號處理是發展智慧計算機和智慧機器人的基礎,是製造聲碼器的依據。語音信號處理是迅速發展中的一項信號處理技術。

那麼在設計完成聽覺系統的電路架構和系統之後,還有一個最重要的功能,那就是需要進行語音識別,就像人類一樣,需要不斷地進行學習,才能不斷地對不斷派生的新的詞語有更深入地瞭解。

那麼,什麼是語音識別呢?

簡單地說,語音識別,就是讓機器透過識別和理解過程把語音訊號轉變為相應的文字或命令的高技術。

所涉及的理論領域包括:信號處理、模式識別、概率論和資訊理論、發聲機理和聽覺機理、人工智慧等等。

所涉及到的行業領域包括但不限於工業、家電、通訊、汽車電子、醫療、家庭服務、消費電子產品等各個領域。

前世普通消費者接觸最多的應當屬於蘋果手機的語音助手,說實話,那玩意除了給人新鮮感以外,基本上就是雞肋,完全達不到助手的要求,反而是個麻煩的根源,所以,80%以上的人都是新鮮感過後,就把它關閉打入冷宮。

其實,也不能說他的語音助手不好,只是它採集的語音資料庫,都是非常標準的語言版本,要知道世界上哪怕就是同一種語言,由不同的人說出來,可能口音都不怎麼相同---當然,職業的除外-----所以,發言不標準的用這個功能就悲劇了。

所以,很多人就由此得出了這個功能完全就是個悲劇的結論。

所以,語音識別不是不能智慧,只是完全建立在作業系統裡的軟體,只能讓它聽起來高階大氣、上檔次,實際使用起來就像個玩具,就如認真你就輸了的道理一樣。

而前世在製造業市場上,工業機器人具有相當大的市場潛力,要使工業機器人真正應用於生產線上的各個方面,滿足人們日益增長的需求,就離不開高性能的語音識別控制系統。

隨著計算機軟硬件技術、半導體技術、電子技術、通訊技術等的飛速發展人類已經進入後pc時代。語音識別技術得到了迅猛發展,支援語音識別的各種產品紛紛面世。

人類實現了語音命令控制空調、電視、燈光、自動窗簾等的使用,讓人們的生活“隨音所欲”,更加舒適,更加便捷。

比如要設計一個具有語音識別功能的機器人,在機器人經過訓練之後,使機器人能對訓練人的命令做出應答,完成跳兩首舞曲、走步、轉向、轉頭、發射飛盤等動作。

語音識別可劃分為訓練和識別兩個過程。在第一階段,語音識別系統對人類的語言進行學習,把學習內容組成語音庫儲存起來,在第二階段就可以把當前輸入的語音在語音庫中查詢相應的詞義或語義。

那麼,經過訓練,訓練人可使用各種命令讓機器人完成許多有趣的動作,使得人機交互更具智能化。

這就是初級機器人所需要達到的標準,那麼更複雜的就需要專用的作業系統、需要編寫對語音進行分頻、壓縮、編碼等等的演算法,需要建立語音資料庫等等,總之一大堆麻煩等著楊小樂去處理。

那麼,為了研發這個聽覺系統,楊小樂面臨的首要任務,就是要將這個在現在處於萌芽期的dsp和fpga的架構和演算法研發出來,並提前申請專利,要知道前世那龐大的dsp晶片市場基本沒有華夏國什麼事,基本上都是採購國外的晶片,畢竟遍地開發的dsp晶片設計公司基本上都將dsp的專利和架構,凡是腦袋裡能夠想到的都提前堵死了!

因此,楊小樂決定在西德的時間,除了看有沒有可能召集到人才,組建科研團隊以外,就是用來完成dsp和fpga的架構、硬體演算法電路、指令集等等!

其中,fpga晶片是數字通用ic,它雖然看起來像一塊cpu,其實是完全硬體實現的。後來因為寫程式碼麻煩,對控制部分比較薄弱,本來跟其他cpu配合使用,即麻煩的演算法cpu提交給fpga,fpga算完把結果再返回給cpu。

可是這樣外圍電路就變得麻煩。於是提出了soc設計方法,就是直接在fpga裡寫一個cpu出來,既然fpga萬能,做個cpu自然毫無壓力。這其中還有軟核和硬核(即所謂的ip核)的區別,不過除了效能,使用方法大同小異。所謂ip核,就是把各種專用積體電路用硬體描述語言描述,然後燒到fpga裡形成專門的電路,這樣就不必另外搭晶片了,所有的電路在一片fpga裡面形成。

因此,設計fpga需要用專門的硬體描述語言來進行非常簡便的設計,設計出來的晶片根本就不需要進行‘流片’,而是直接上晶片生產線生產就可以了。

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而這類硬體描述語言就叫做hdl,是電子系統硬體行為描述、結構描述、數據流描述的語言。利用這種語言,數位電路系統的設計可以從頂層到底層(從抽象到具體)逐層描述自己的設計思想,用一系列分層次的模組來表示極其複雜的數字系統。

然後,利用電子設計自動化(eda)工具,逐層進行模擬驗證,再把其中需要變為實際電路的模組組合,經過自動綜合工具轉換到門級電路網表。接下去,再用專用積體電路asic或現場可編程門陣列fpga自動佈局佈線工具,把網表轉換為要實現的具體電路佈線結構。

前世hdl從發明到20世紀80年代,已出現了上百種硬體描述語言,對設計自動化曾起到了極大的促進和推動作用。

但是,這些語言一般各自面向特定的設計領域和層次,而且眾多的語言使使用者無所適從。因此,急需一種面向設計的多領域、多層次並得到普遍認同的標準硬體描述語言。

因此在20世紀80年代後期,vhdl和veriloghdl語言適應了這種趨勢的要求,先後成為ieee標準。

隨著系統級fpga以及系統晶片的出現,軟硬件協調設計和系統設計變得越來越重要。傳統意義上的硬體設計越來越傾向於與系統設計和軟件設計結合。硬體描述語言為適應新的情況,迅速發展,出現了很多新的硬體描述語言,像superlog、systemc、cynlibc++等等。

而這些都將是楊小樂需要提前佈局,在以後的市場裡,不說分宜本羹,至少不會花錢去申請別人公司的專利授權嘛。

花錢去買技術授權,而且這個技術授權費用還得一直持續到不採用這個技術為止,有些更苛刻的除了授權費之外,還得按產品的數量另外交一份錢,這是楊小樂不能接受的,也是所有有技術和超前眼光的穿越者所不能接受的!

否則,帶著金手指卻和沒有金手指的原住民一樣,那還穿個什麼勁啊?直接買塊豆腐再重新轉世投胎一次!

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