與機(jī)器進(jìn)行語言交談，讓它聽明白你在說什么，語音識(shí)別技術(shù)將人類這一曾經(jīng)的夢想變成了現(xiàn)實(shí)。語音識(shí)別就好比機(jī)器的聽覺系統(tǒng)，該技術(shù)讓機(jī)器可以通過識(shí)別和理解，把語音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令。自1952年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一個(gè)能識(shí)別10個(gè)英文數(shù)字發(fā)音的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，到如今，語音識(shí)別技術(shù)有了突破性的發(fā)展，不再局限于識(shí)別孤立詞的識(shí)別，現(xiàn)在，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的多語言的實(shí)時(shí)識(shí)別。

在現(xiàn)實(shí)生活中，語音識(shí)別的產(chǎn)品也已經(jīng)變得十分普遍，比如iPhone手機(jī)自帶的Srir應(yīng)用軟件，google基于安卓系統(tǒng)開發(fā)的google Now以及百度語音和微軟開發(fā)的十分調(diào)皮的Cortana語音識(shí)別軟件。不過，目前市場上流行的都是軟件實(shí)現(xiàn)的語音識(shí)別，下面將介紹一款基于FPGA實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用于語言識(shí)別板卡。

MATRIX Voice語音識(shí)別平臺(tái)：

在Indiegogo項(xiàng)目籌資只剩下一個(gè)月的時(shí)候，MATRIX Voice開源語音平臺(tái)的籌款已經(jīng)超出其預(yù)期目標(biāo)$5000達(dá)到預(yù)期的289%。MATRIX Voice是弗羅里達(dá)邁阿密MATRIX發(fā)起的第三個(gè)眾籌項(xiàng)目，實(shí)際上MATRIX Voice平臺(tái)是一個(gè)只有3.14英寸的環(huán)形電路板，但是此電路板不僅兼容最新的語言庫而且可以實(shí)時(shí)進(jìn)行連續(xù)的語言識(shí)別，還得到多家云端語言服務(wù)的認(rèn)可，包括微軟的識(shí)別服務(wù)器，亞馬遜的Alexa語音服務(wù)，谷歌的語音API以及Wit的ai和Houndify。就結(jié)構(gòu)而言，MAXTRIX Voice是基于Xilinx 的Spartan-6 LX4 FPGA實(shí)現(xiàn)的，其設(shè)計(jì)外形可以作為一個(gè)器件直插到一個(gè)低功耗的Raspberry Pi的單板機(jī)上，也可以作為一個(gè)獨(dú)立的板卡使用。

下面兩張圖分別顯示MATRIX Voice的頂層和底層版面視圖：

圖1 MATRIX Voice top view

圖2 MATRIX Voice bottom view

從上面的圖片中可以看到，MATRIX Voice 板卡的背面有七個(gè)MEMS麥克風(fēng)，七個(gè)REG 多色LED，同時(shí)Spartan-6 FPGA芯片也在前面板上，在AMTRIX Voice的背面，有一個(gè)64Mbit的SDRAM和一組可以兼容Raspberry pi 單板機(jī)的I/O接口。由于這是MATRIX實(shí)現(xiàn)系列開發(fā)板中的最新版，所以，針對(duì)MATRIX Voice板卡已經(jīng)有具備比較復(fù)雜的分層的軟件堆支持，包括一個(gè)為透明化FPGA 代碼的HAL（硬件抽象層）和一個(gè)C++函數(shù)庫，還有以一個(gè)介于視頻流接口和視覺庫（主要是Raspberry Pi攝像頭）之間的中間層，此外，還為MATRIX Voice頂層提供了MATRIX 操作系統(tǒng)和高層API接口。同時(shí)，在基于MATRIX Voice開發(fā)的時(shí)候，用戶可以根據(jù)自己習(xí)慣選擇喜歡的語言，主要是因?yàn)镸ATRIX Voice軟件庫支持比較多的語言，包括主流的C++、Python、JavaScript以及硬件人員常用的Verilog 和VHDL語言。下圖可以看到MATRIX Voice平臺(tái)的軟件開發(fā)層次：

圖3 Software layer view

總結(jié)：

現(xiàn)在，科創(chuàng)眾籌項(xiàng)目已經(jīng)越來越普遍，基于FPGA開發(fā)功能更強(qiáng)靈活性更大的前沿應(yīng)用是一個(gè)十分好的點(diǎn)子，不僅使得產(chǎn)品具有更自由豐富的接口，還可以自由加入有針對(duì)性的加速器模塊，使得最終產(chǎn)品不僅性能高還成本低。Xilinx開發(fā)的FPGA芯片中不乏可以同時(shí)提供軟件編程和硬件編程的芯片，所以選擇Xilinx，讓你的產(chǎn)品更可靠更強(qiáng)大吧。