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阿里、百度、小米三大智能音箱大拆解,看其“硬核”秘密在哪儿?

时间:2019-12-09 作者:Challey & 老刘 阅读:
天猫精灵,讲个故事”“天猫精灵,请在周一至周四早上六点半叫醒我”“小度小度,讲下红楼梦第20回”“小爱同学,唱支歌”……智
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“天猫精灵,讲个故事”

“天猫精灵,请在周一至周四早上六点半叫醒我”

“小度小度,讲下红楼梦第20回”

“小爱同学,唱支歌”

……

智能音箱经过几年的“野蛮”发展,现在已经家喻户晓,据悉,2019年9月25日阿里巴巴人工智能实验室暨天猫精灵秋季发布会上宣布:天猫精灵销量连续两年中国第一、全球第三。

阿里曾表示,机器的智能进化史,是从功能性服务到人类情感满足,机器智能将会更有温度。

阿里巴巴集团副总裁、A.I.Labs总经理浅雪表示,马老师的3H战略提到:未来不是以平台为中心,而以家为中心。浅雪认为“家庭大脑”是家庭的中枢,是生态的连接器,是未来社区的智慧引擎。她表示5G IOT时代变化的最终目的:为了Happy,为了Health,为了Home!

一、 智能音箱的起源与发展

智能音箱最早是亚马逊内部实验室Lab126研发,最开始的名字叫Amazon Flash,后来改名Echo,Echo于2014年11月发布,一举成名,开启了这座金矿的挖掘。

早在2018年,Strategy Analytics调查发现,88%的用户家中拥有至少一部亚马逊智能音箱,31%拥有至少一部谷歌智能音箱。据Voicebot.ai和Voicify曾经发布的一份新报告,美国智能音箱拥有者在2018年增长了40%,达到了6640万,占美国成年人口的26.2%。

2019年,据外媒报道,根据CIRP日前分享的最新数据显示,第二季度,美国智能音箱的安装数量预计为7600万台,而苹果的HomePod仅占了其中的5%。亚马逊仍旧是美国最大的智能音箱供应商,谷歌紧随其后。据统计,亚马逊Echo设备占美国智能扬声器市场份额的70%,Google Home设备25%。

至此,美国智能音箱形成了亚马逊、谷歌、苹果巨头的三足鼎立。

二、 中国智能音箱市场三国杀

在中国,2015年3月由京东和科大讯飞联合推出第一款中国的叮咚智能音箱,然后,陆续开始出现了华强北、三线小厂、深圳方案商等一大批探路者。

据GFK数据统计显示,2015年以来我国智能音箱市场实现的零售量整体来看是保持着高速增长,但从绝对量来看,从2015年的1万台到2017年1-8月的10万台的规模都是非常小的。

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这时,巨头们,又是阿里马云首先捕捉到先机,在很短的时间内,极速出手(据说研发只有短短数月),于2017年7月5日发布天猫精灵X1,其时亚马逊Echo在美国市场的销量已经是千万量级。而在2017“双11”当天,天猫精灵售出超过100万台!

从此,中国智能音箱的发展进入快车道!

随着巨头们的进入,到如今的2019年,中国的智能音箱也出现了三国杀:

经过几轮洗牌博弈后,中国智能音箱市场的出货量已经跃居全球第一。海外数据统计机构Canalys的报告显示:2019年第一季度中国市场智能音箱出货量全球占比51%,首次超过美国,成为全球最大智能音箱市场。至此,“Made in China”的智能音箱领跑世界。

Canalys 2019年第三季度发布的统计数据显示,全球智能音箱出货量增长44.9%,达到2860万台,整体市场进一步增速。其中,国外智能音箱一家独大的亚马逊,同比增长65.9%;国内智能音箱三巨头之一的百度,以同比增长高达290.1%的数据持续领跑,阿里巴巴、小米的同比增长则分别为77.6%,77.7%。

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至此,国内智能音箱市场已经开始形成“一超二强”巨头垄断的市场局面。近日,全球权威咨询公司Euromonitor International(欧睿国际)在调研报告中指出“2019年前三季度,按照销量统计,天猫精灵、小米和百度三大智能音箱品牌在中国市场集中度高达93%。”

其中,天猫精灵更是以89元的价格,誓要撬动1.8万亿的未来市场。

为什么这些巨头对智能音箱这么“痴迷”?现在的原因已经众所周知了,那是为了下一个AIoT的布局,说得落地一点就是未来可能通过智能音箱,AI语音随时随地控制各种场景:智能家居、智能教育、智能汽车等等,形成又一个万亿级的闭环生态。

关于智能音箱&AIoT的发展,在此暂且不表。

国内智能音箱出货量达到几千万之多,口碑这么好,体验这么劲(笔者很早就买了天猫精灵给孩子用,几年了音箱还是那个音箱,可孩子越用越有趣,音箱也越来越智能),其售价却能做到如此之低,他们都用的什么方案,硬件核心都有什么不同?机器人网怀着满满的好奇,请来了有着二十多年硬件设计、研发经验的老刘,开启了一波“拆拆拆”之旅,以此揭开智能音箱的硬核秘密。

三、 大拆解

首先,我们通过电商平台买来了四款智能音箱,分别是阿里天猫精灵IN糖,阿里天猫精灵方糖R,百度小度智能音箱play,小米小爱音箱play。

至于为什么要买两款天猫精灵,是觉得很奇怪,IN糖与方糖R似乎没什么差别,可是价格IN糖要贵很多,那到底贵在哪里,我们只有“剖”开它看一看。百度选择的是小度Play青春版,小米小爱似乎只有一个选择。

下面是“全家福”

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这次拆解主要分为三个部分:

A、 首先对声音、智能语音的唤醒进行了简单测试,由于这次主要偏重硬件拆解,详细的语音智能方面就不做深入测评。

由于这几款智能音箱价格在百元上下,除去各芯片器件,留给音箱单元的成本不多了,因此不用太期望其音质的完美。但是机器人网在进行了简单测试后,发现他们的发音都非常清晰,音质非常纯正。其中小米小爱的喇叭尺寸大,用料足,其音质效果要好上一筹。但是小爱同学在语音、噪音等算法处理方面稍微差一点,表现在音箱声音过大时,再用语音唤醒需要很大的音量,而唤醒小度和天猫精灵三个音箱只需人的正常发声即可。

B、 大拆解:对每个音箱进行拆解,找出其核心主板、CPU等元器件,看看各家用的什么方案和器件。

C、 谜底大揭晓,看看中国三大家智能音箱的硬件核心的秘密到底在哪儿?

如果觉得过程过于像“裹脚布”,请直接“滚”动到末尾看谜底大揭晓。

详情请看下面一一分解。

(一) 、小米小爱智能音箱Play

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1. 外壳

拆解底部防滑胶垫,露出底部固定螺丝,4颗螺丝拆下:

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底座添加一块配重块,上部露出导音锥:

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2. 音箱

拆除导音锥,拆除电源插座板,露出内部音箱:

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取出音箱,从上到下主板、内部箱体、全频扬声器固定一体:

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扬声器为2寸6欧5瓦双磁钢全频喇叭,箱体带倒相孔,双磁钢和倒相孔都是用来改善音质,提升灵敏度、提高低频动态和声压,该处设计用心了:

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3. 主板

主板两面:

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面板正面,4个按钮+中心一颗RGB LED状态指示灯:

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4. 功放

ESMT AD52058晶豪科技15W立体声D类功放IC,带Limit,4.5V~14.4V,兼容TPA3136/TPA3137。

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5. CPU

去掉屏蔽罩,全志R328-S2 CPU:

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6. Flash

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GigaDevice 5F1GQ4UBYIG 兆易创新1Gb SPI NAND Flash。

LDO电源芯片,BCCAQ—降压IC,5V降压IC, AACAT—降压ICx2:

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7. 无线模块

RTL8723DS---Realtek瑞昱WiFi、蓝牙4.2二合一芯片:

微信图片_20191209132314.png

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8. 小爱全家福

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9. 优缺点

小爱具有语音交互+百科搜索引擎+内容+智能家居控制,智能家居设备需要加入小米IOT生态链;

总体来说,在四款音箱中最具设计感,声音比较甜美柔和,低频有弹性,这跟其双磁钢喇叭及倒相式音箱设计有关系,用心了。

(二) 、小度智能音箱Play青春版

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1. 外壳

小度整体注塑,外壳上无螺丝,只能从前面板开始。

撬开前面罩,其面罩周边粘胶,另靠中间四个带胶套支撑柱子支撑固定。

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拔掉喇叭线,拆除4颗内音箱固定螺丝:

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2. 音箱

取出音箱:

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箱体为密封箱,无辐射盆,1.75英寸5W全频扬声单元:

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3. 主板

注意拆主板前要先撕掉地面标签,从底部四个孔位卸螺丝:

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主板和电源插座板:

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主板正面4个薄膜按钮,两路麦克风:

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主板反面拆掉固定金属挡板:

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主板正面:

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4. 功放

标号JWBNA的LDO降压IC及功放IC TPA3138:

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TPA3138D2德州10W 3.5V–14.4V 无电感器型立体声模拟输入 D 类音频放大器:

5. CPU

去掉屏蔽罩,看到了CPU:全志R328-S3 CPU,小米小爱为R328-S2。

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6. Flash

全志R328-S3及Foresee FS35ND01G,江波龙1Gb SPI NAND Flash:

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7. 无线模块

RTL8723DS---Realtek瑞昱WiFi、蓝牙4.2二合一芯片:

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8. 全家福

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9. 特点

具有语音交互+百科搜索引擎+内容+智能家居控制,智能家居设备需要加入百度IOT生态链;

总体来说,小度也采用全志R328标准参考设计,中规中矩,最大惊喜是黑科技技能——与爱奇艺深度合作,带DLNA智能电视投屏。

(三) 、天猫精灵方糖R

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1. 外壳

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2. 音箱

4R 3W 单喇叭,音箱带辐射盆,以增强低音效果:

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双麦克风:

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3. 主板

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4. 功放

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与小度一样,用的TPA3138D2,德州立体声模拟输入 D 类音频放大。

5. CPU

大家都看到了,依然与小爱,小度一样的全志R328(小度是S3,其他都是S2)!布局不太一样,不是用的“铁壳”屏蔽罩,用的是散热泥盖子(后面IN糖有)。

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6. Flash

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Winbond 25N01GVZEIG华邦3V 1G bit SPI NAND Flash,那上面的泥巴可不是我们手误弄上去的。

7. 无线模块

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依然用的是:RTL8723 DS---Realtek瑞昱WiFi、蓝牙4.2二合一芯片。

8. 全家福

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9. 特点

具有语音交互+百科搜索引擎+内容+智能家居控制,智能家居设备需要加入天猫IOT生态链;

(四) 、天猫精灵IN糖

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1. 外壳与LED矩阵

RGB LED矩阵:

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LED矩阵控制芯片U2628:

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2. 音箱

4R 3W 单喇叭,音箱带辐射盆,以增强低音效果,辐射盆比方糖R要大一些:

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3. 主板

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与方糖R的布局差不多。

4. 功放

如上图,与方糖R一样,采用TPA3138D2。

5. CPU

全志R328-S2,与方糖R一样

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6. Flash

如上图,与方糖R一样,采用Winbond 25N01GVZEIG华邦3V 1G bit SPI NAND Flash

7. 无线模块

如上图,RTL8723 DS---Realtek瑞昱WiFi、蓝牙4.2二合一芯片

8. 全家福

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9. 特点

具有语音交互+百科搜索引擎+内容+智能家居控制,智能家居设备需要加入天猫IOT生态链;

IN糖的惊喜在于前面板LED矩阵,显示时间及情绪,很有人性化,前面板带光感应器件,根据现场明暗度自动调节LED矩阵亮度。

四、 硬核秘密

至此,我们都看到了上面三家四款智能音箱的CPU均为全志R328,(只有小度用的是R328-S3,其余用的均是R328-S2)。下面是各音箱主要部件的对比:

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从中可以看出,方案大同小异,完全相同之处是用的都是R328 CPU和集成了WiFi和蓝牙的RTL8723DS芯片。其他只在flash和功放芯片的选择上有所不同,这就看各厂家与具体元器件供应商的合作以及供应链的管理了。

我们现在来分析一下这个方案:

CPU作用自不必说;

RTL8723DS承载的作用其实不仅仅是我们表面看到的WiFi与蓝牙连接,更重要的是智能音箱将起着控制各场景IoT设备的入口作用,而RTL8723DS作为通信桥梁其重要性就不言而喻了,高稳定性、高可靠性,以及整个架构的普适性等都必须得到保障。

于是我们又找来了全志R328的芯片架构图。

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R328芯片框架图

包括:CPU(ARM A7)、Audio(声音)、Security System(安全系统)、Intenal System(内部处理系统)、Embedded Memory(嵌入式存储)、Connectivity(连接扩展器)六大部分。

根据机器人网的了解,全志还与其他智能音箱产品有合作,包括叮咚(2015年3月份由京东和科大讯飞联合推出,可以说是中国第一款智能音箱)、魅族Gravity悬浮音响、Polk Alexa、Sony LF-S80D、网易三音音箱、腾讯听听、百度小度在家、小鱼在家等。有的音箱还能插卡,因此,上面的芯片架构图其实还隐藏了一部分:Extenal Memory(外部存储,插卡)。

我们来看看全志科技R328的官方描述:

R328智能语音专用处理器,可以提供语音交互方面的可靠应用,广泛适用于智能音箱等电子产品,R328集成了双核CortexTM-A7、64 MB DDR 2或128 MB DDR 3,3个ADC通道和1个差分DAC通道提供音频输入/输出接口和丰富灵活的麦克风阵列,无需再外挂芯片。

全志公司专门为R328定制了低成本高集成智能音箱软硬件集成方案,套片WiFi/BT,为用户节约开发时间,通过IN糖可以看到,R328具有极高的集成度和丰富的扩展接口,也易让客户扩展定制差异化个性化的功能,是目前市面上最具竞争力的智能语音芯片方案。

我们来看看R328智能音箱方案框架图:

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R328智能音箱方案框架图

按照全志R328官方文档介绍,R328最大支持8路数字麦克风,即在外围添加ADC芯片情况下,可以使用多麦克风拾音矩阵,包括在基本方案基础上,增加DAC解码和数字功放,选择好的扬声器单元,优化音箱设计,可玩性非常大。

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R328-S2与R328-S3的区别

有一个细节:上面只有小度音箱用的CPU是R328-S3 ,其他用的都是R328-S2,那他们的区别在哪儿呢?其实,细心的朋友能发现在R328芯片框架图上的最下面有一个部分:Embedded Memory,里面有两个选项:512Mbit DDR2 / 1Gbit DDR3,根据实际的硬件经验联想到此,S3与S2的区别可能与此有关。经过机器人网请行业内专业人士的求证,R328-S3确实是1Gbit DDR3(128MB),R328-S2为512Mbit DDR2(64MB),也就是说百度的小度可能因为需要更多的运算内存而选择了S3,而其他都是S2。

从R328芯片框架图、R328智能音箱方案框架图和上面的智能音箱方案横向对比得知,全志的解决方案内置了512M DDR2或者1G DDR3(取决于产品方的选择),高度集成了WiFi+蓝牙芯片RTL8723DS,降低了整体方案的成本。对于产品方来说,只需提供外部存储SPI NAND Flash或者NOR Flash,再选择什么样的功放芯片和音箱单元,再连接自己(或者租用云端)的AI后台,即可快速定制一款智能音箱。这可能是几家大厂一致采用了全志R328方案的原因,也是全志这款智能音箱最热门硬件解决方案的优势所在。

尽管智能音箱的后端还涉及到云端、AI深度学习等软硬件平台技术,但是前端智能硬件统一采用了R328方案,可见全志在智能音箱的硬核技术不容小觑。

  • 智能音箱比拼的是硬件还是软件,不说几句话让他们答答?
  • 听音乐,它们根本毫无资格;听语音它们也不够格……只能是个响动!那么,它有啥价值呢?
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