Cadence Tensilica: четыре звуковых DSP в автомобильной системе SemiDrive X10
Китайский разработчик SemiDrive встроил в свою новую систему на кристалле для автомобильной кабины четыре ядра Cadence Tensilica HiFi 5s, чтобы обрабатывать звук и речь прямо в ней, без внешнего звукового процессора. Платформа поддерживает требования функциональной безопасности, включая уровень ASIL B.
По мере того как автомобильная кабина превращается из центра развлечений и отображения в платформу общения человека с машиной на основе искусственного интеллекта, обработка звука и речи быстро набирает вес. Один из ведущих китайских разработчиков микросхем для умной кабины, компания SemiDrive, применила в своей новой системе на кристалле X10 ядра Cadence Tensilica HiFi 5s для обработки звука и речи в реальном времени — ради многозонного звука, постоянно включённого распознавания речи и голосового взаимодействия с ИИ.
Встроив эти ядра в X10, SemiDrive внесла обработку звука и речи прямо в архитектуру системы на кристалле: многозонный звук и постоянно включённое распознавание речи работают на одной микросхеме, а зависимость от внешних звуковых приборов уменьшается.
Нынешняя умная кабина — уже не система отображения и развлечений, а целая вычислительная платформа, объединяющая голосовое общение, зрительное восприятие, ИИ-помощника и ощущение присутствия. В одной и той же кабине должны одновременно работать запись речи множеством микрофонов, распознавание на расстоянии, подавление эха, активное подавление шума, многозонный звук, ИИ-помощник и постоянно включённое восприятие — и всё это рядом с экранами высокого разрешения, несколькими камерами и множеством приложений.
Для системы на кристалле в кабине графика и обработка изображения обычно забирают много вычислений и полосы системной шины, так что на ИИ и обработку сигналов в реальном времени остаётся немного. Чтобы удовлетворить растущие запросы ИИ, некоторые платформы добавляют к основной микросхеме отдельный ИИ-ускоритель, но это означает и более высокую стоимость системы, и более сложную схему, и дополнительную нагрузку по потреблению и теплу.
Чтобы обойтись одной микросхемой, звуковая и речевая подсистема должна быть крайне эффективной: она обязана поддерживать большие решётки микрофонов и громкоговорителей, давать серийное качество звука и распознавания речи и при этом делить системные ресурсы с центральным, графическим и нейронным процессорами и функциями безопасности при ограниченных потреблении и площади.
Ради архитектуры умной кабины на одной микросхеме SemiDrive встроила в X10 четыре ядра Cadence Tensilica HiFi 5s. Благодаря этому X10 выполняет многозонный звук, постоянно включённое распознавание речи, предварительную обработку голоса и улучшение звука прямо внутри микросхемы, не полагаясь на отдельный внешний звуковой процессор.
Выбор ядер Cadence объясняется не только их вычислительной мощностью. Cadence даёт давно проверенную в серийном производстве среду разработки, инструменты настройки ядер и целую программную экосистему. На раннем этапе проекта коллектив SemiDrive смог средствами настройки и моделирования Cadence оценить и просчитать разные конфигурации ядер, заранее проверив производительность, требования к памяти и распределение системных ресурсов. На этапе разработки программ зрелый набор средств, отладочная среда и богатая поддержка звуковых и речевых библиотек помогли инженерам быстрее завершить интеграцию и доводку.
В итоге X10 поручает обработку звука и речи ядрам HiFi 5s, а центральный, графический и нейронный процессоры сосредоточены на приложениях, графике и больших моделях. Помимо обычной обработки звука, ядра HiFi 5s способны выполнять и алгоритмы улучшения звука и речи на основе ИИ.
За двадцать с лишним лет развития ядра Cadence Tensilica нашли применение в миллиардах устройств потребительской электроники по всему миру и постепенно распространились на автомобильную технику, умные устройства и периферийный ИИ. В автомобильной кабине их ценность состоит в предсказуемой обработке звука, речи и связи в реальном времени; зрелом и проверенном в серийном производстве наборе средств разработки; готовых программных пакетах и типовых решениях по звуку, речи, связи и ИИ; широкой поддержке со стороны автопроизводителей, поставщиков первого уровня, разработчиков программ и производителей кодеков; устойчивой и расширяемой модели программирования.
Что получилось. X10 объединяет ИИ, графику, связь, безопасность и обработку сигналов в реальном времени в одной микросхеме автомобильного класса, снимая дополнительную сложность обычной схемы «система на кристалле плюс внешний ИИ-ускоритель». По функциональной безопасности и защите от вторжений платформа поддерживает соответствующие требования, включая уровень ASIL B по ISO 26262, и может одновременно нести защищённую программную основу и открытую прикладную. После того как обработка звука и речи сосредоточена в ядрах Cadence Tensilica, система обходится меньшим числом приборов, а нагрузка по потреблению и отводу тепла снижается.
«Для современной умной кабины главная трудность уже не в том, можно ли реализовать ту или иную возможность, а в том, как встроить их в изделие так, чтобы это годилось для серийного выпуска и наращивания, — говорит директор по продуктовому маркетингу Cadence Кейси Нг. — Ядра Cadence HiFi соединяют эффективную обработку звука и речи, зрелую среду разработки и богатые ресурсы экосистемы, помогая заказчику сократить сроки разработки и снизить системные риски».
«Цель X10 — стать платформой умной кабины для эпохи ИИ. По мере роста числа возможностей кабины нам нужна не только большая вычислительная мощность, но и более эффективная архитектура системы, — говорит технический директор SemiDrive Сунь Минлэ. — Ядра Cadence HiFi и их зрелая программная экосистема помогли нам внести обработку звука и речи прямо в систему на кристалле, сохранив при этом хорошую производительность разработки и расширяемость программ».
По мере того как возможности ИИ продолжают приходить в автомобиль, звуковые, центральные, графические и нейронные процессоры вместе образуют вычислительную архитектуру кабины нового поколения.