在車載市場應(yīng)用中，語音輸出系統(tǒng)在確保車輛安全方面發(fā)揮著重要作用，例如利用ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）等向行人和搭乘人員告知車輛狀態(tài)。汽車制造商們正在推進(jìn)語音輸出系統(tǒng)的開發(fā)，通過音效和語音來發(fā)出警告或通知。

隨著自動緊急制動系統(tǒng)（AEBS）相關(guān)法律法規(guī)的實施，以及市場上ADAS警告類型的增加，對車內(nèi)語音的需求也水漲船高，同時也對硬件系統(tǒng)的響應(yīng)性能和速度提出了更高的要求。通過使用語音合成LSI，能夠減少主控MCU的負(fù)荷，降低軟件設(shè)計的復(fù)雜度，有助于提高車載語音輸出系統(tǒng)的品質(zhì)。

什么是語音合成LSI？
語音合成LSI是直接連接到揚聲器，并僅需發(fā)送簡單命令即可播放語音的IC。通常內(nèi)置高音質(zhì)的音頻解碼器、各種高性能濾波器、通信接口、存儲器、放大器等語音播放所需的部件，具備發(fā)音功能、故障安全功能等。

目前，語音合成LSI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多種生活場景中，例如車載、安防、家電等領(lǐng)域。常見的有：家電產(chǎn)品的說明/使用提示、安防的煙感報警，車載應(yīng)用中的功能提示、安全提示等。

LAPIS Semiconductor(藍(lán)碧石半導(dǎo)體)是專注于數(shù)字通信市場的整體硅芯片解決方案供應(yīng)商，1961年作為OKI Electric Industry Co., Ltd.開始半導(dǎo)體制造，2008年(由OKI Electric Industry Co., Ltd.)分離重組，作為OKI SEMICONDUCTOR成為ROHM集團(tuán)的一員，2011年更名為LAPIS Semiconductor。目前，其產(chǎn)品線主要包括：低功耗MCU、無線通信LSI、語音合成LSI、圖像LSI、顯示驅(qū)動器電池監(jiān)控LSI和存儲器LSI等。

在語音合成LSI方面，藍(lán)碧石半導(dǎo)體的方案內(nèi)置有通信接口、邏輯、存儲器、放大器，可構(gòu)建不依賴于主控MCU的語音輸出系統(tǒng)。經(jīng)歷了40多年來的發(fā)展，藍(lán)碧石半導(dǎo)體語音芯片在日本的銷量占據(jù)業(yè)界第一，全球銷量已經(jīng)達(dá)到了一年1500萬片。

為什么要在車載應(yīng)用中使用語音合成LSI？

據(jù)羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司高級工程師佘夢怡介紹，傳統(tǒng)語音方案采用MCU來實現(xiàn)，這種方案結(jié)構(gòu)不僅需要大量部件，還會給主控MCU增加負(fù)荷，軟件支持方面也需要耗費大量的工時。基于這一現(xiàn)狀，藍(lán)碧石半導(dǎo)體開發(fā)出了具有播放音異常檢測功能的車載語音合成LSI“ML2253x系列”，主要適用于ADAS和AVAS（車輛接近警報裝置）的語音輸出系統(tǒng)。

ML2253x系列具有以下四大功能：

1．播放音異常檢測功能

該功能會將揚聲器輸出的模擬信號重新轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將其與LSI內(nèi)部的播放數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)檢測到高于設(shè)置值的異常情況時，會將錯誤信號反饋至主控MCU。

2．可利用主控MCU進(jìn)行FLASH存儲器改寫

在以往利用ROM燒寫器進(jìn)行的板上改寫功能基礎(chǔ)上，新增了通過主控MCU進(jìn)行的改寫功能。可以利用主控MCU經(jīng)由SPII/F將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)置FLASH存儲器（ML22Q53x系列）或外置FLASH存儲器（ML22530系列）。不僅可以在開發(fā)過程中改寫語音數(shù)據(jù)，而且還可以在產(chǎn)品出廠后改寫語音數(shù)據(jù)。使用該功能，還可以支持未來與互聯(lián)網(wǎng)的緊密連接、逐步實現(xiàn)IoT的新一代汽車的需求。

3．采用HQ-ADPCM壓縮方式，同時實現(xiàn)高音質(zhì)和內(nèi)存節(jié)省

高音質(zhì)和節(jié)省內(nèi)存之間存在著矛盾權(quán)衡關(guān)系，采用HQ-ADPCM壓縮方式，可兼顧并同時實現(xiàn)了這兩個優(yōu)點。以往只能采用PCM壓縮方式，音效和音樂在壓縮時會嚴(yán)重劣化，或者只能不壓縮。采用HQ-ADPCM方式后，即使將存儲器容量壓縮到以往壓縮方式的1/5，也可以正常播放出流暢的聲音。可以使用聲音設(shè)備控制套件中的Speech LSI Utility，選擇HQ-ADPCM壓縮方式。

4. 具有車載LSI所需的各種功能

支持車載要求的高溫工作（105℃）和汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)“AEC-Q100”。此外，還搭載了以往機(jī)型中搭載的短路檢測、高溫異常檢測、命令傳輸錯誤檢測等異常檢測功能，這些功能也非常有助于提高車載語音輸出系統(tǒng)的可靠性。

據(jù)了解，新產(chǎn)品已于2020年4月起開始出售樣品（樣品價格1,300日元/個，不含稅），預(yù)計將于2020年7月開始量產(chǎn)，開發(fā)套件和參考板也同步開售。

車載、消費、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)φZ音合成LSI的需求不斷提高

佘夢怡表示，響應(yīng)性能對于警報聲來說是非常重要的。現(xiàn)在車載市場上的新功能，像抬顯等重要部分，主控MCU在工作時負(fù)荷都是非常大的，而且隨著車載功能越來越多，給主控MCU帶來的負(fù)荷會越來越重。通過硬件來實現(xiàn)語音播報會更加穩(wěn)定可靠，LSI方案可在命令發(fā)送的5毫秒之內(nèi)響應(yīng)，進(jìn)行語音播報。

現(xiàn)在車載、消費電子、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域?qū)φZ音合成LSI的需求都在不斷的提高。藍(lán)碧石半導(dǎo)體目前已經(jīng)實現(xiàn)了部分產(chǎn)品的量產(chǎn)，預(yù)計今年下半年還會繼續(xù)推出新產(chǎn)品。

據(jù)羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心主管姚玲玲介紹，車內(nèi)語音市場大概有50億日元的規(guī)模。由于車載市場技術(shù)門檻相對較高，有嚴(yán)格的AEC-Q100或是ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)。針對ISO 26262，羅姆已經(jīng)取得了流程認(rèn)證，藍(lán)碧石半導(dǎo)體可以協(xié)助客戶進(jìn)行性能認(rèn)證。

未來的產(chǎn)品路線，除了保持高音質(zhì)、高集成度的特性，因為考慮到民用市場空間也非常大，例如燃?xì)鈭缶鞯葢?yīng)用，有著龐大的市場需求，下一步可能會推出相應(yīng)的產(chǎn)品。

語音處理以往多采用MCU或DSP方案，采用LSI專用芯片加語音合成軟件會不會成為未來的趨勢？姚玲玲表示，出于安全性的考慮，建議使用單獨的語音芯片。語音合成方面，還需要看系統(tǒng)需要實現(xiàn)什么功能，例如現(xiàn)在可以做到4096段的語音數(shù)據(jù)，如果未來還需要更多或更復(fù)雜的比如語音識別或其他功能，可能還需要搭配其它軟件。