【征文计划】Rokid 语音唤醒技术深度解析:从声学模型到低功耗优化实践

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一、来认识一下 Rokid:那个让设备 “秒懂你” 的 AR 交互行家

提起 AR(加强现实)这个圈子,必定要提及 Rokid 这家公司,它一直致力于研究“自然人机交互”。设想一下,你佩戴着 Rokid AR 眼镜,随便说一句“若琪,导航去咖啡厅”,设备就会马上为你做好一切准备,这靠的就是 Rokid 自家研发的语音唤醒系统

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在国内,可以全面掌握语音交互技术的公司并不多,Rokid 属于其中之一,它给自家诸如 Station 系列,Rokid Max 眼镜之类的宝贝设备装上了灵敏的“耳朵”,并且还慷慨地经由开放平台(ar.rokid.com)把这套技术共享给所有的开发者,使得大家能够轻而易举地开发出“一喊即应”的智能设备,归根结底,Rokid 的语音唤醒技术就在于高唤醒率,低误触率,超省电这三件宝物之上,也正因为如此,它才成为 AR 设备达成“无感交互”的重要一步。

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二、技术探秘:三层架构如何让设备“听得清、听得懂、还省电”?

想象一下,你正在热气腾腾的火锅店里同朋友聊天,想要唤醒自己的AR眼镜,这个过程中,设备内部需执行三项任务:“去除杂音”“识别唤醒词”“省电聆听”,这正好与Rokid语音唤醒技术的三层架构相对应,下面,我们就用通俗易懂的语言,并融入一些技术要点,来剖析其中的原理。

1. 声学前端处理:先让麦克风“盯准你”的声音(硬件 + 算法双管齐下)

核心技术架构图

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① 波束成形(Beamforming):让所有麦克风都“朝向你”

设备并非仅仅配备单个麦克风,其存在诸多麦克风,譬如 Station Pro即包含四个合成的麦克风阵列,这些麦克风可智能识别声音抵达各个麦克风的先后次序,并携手创建起“定向声波束”,此声波束犹如一道无形聚光灯,专门提升面向你这一侧的声音,而将周围杂乱无章的噪音抑制。

  • 打个比方:这就像一群摄影师,镜头全都对准站在C位的你,周围的路人甲乙丙丁自动就被虚化处理了。

  • 技术上怎么玩:开发者可以通过 SDK 来设定这个“聚光灯”照向哪、照多宽。比如说,如果用户习惯用右手拿设备,可以将指向性优化为右前方 45°(设备/SDK将自动处理波束与指向性,应用层无需调用特定 API)。

② 噪声抑制(ANS):给你的声音“洗个澡”

设备里内置了一个深度神经网络模型,它会实时分析周围的背景噪音(比如火锅的咕嘟声、敲键盘的噼啪声),然后生成一种“反向噪声波”把这些干扰给抵消掉。

  • 数据说话:在高达 75dB 的噪音环境(差不多就是地铁里)中,唤醒词的识别率照样能达到 98%,比一般的方案高出了 15%。

  • 设备侧内置降噪与波束成形等声学前端,会根据环境自动适配,无需在 Unity 代码中显式设置降噪等级。

2. 唤醒词检测:一个轻巧模型如何“听懂千变万化的你”?

算法流程图

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① 动态适应你的发音习惯

这里用到了一个叫 动态时间规整(DTW) 的技术,它能自动对齐不同语速和口音。简单说,不管你是把“若琪”拖长了音喊成“ruò——qí”,还是很快地念成“ruǒqi”,模型都能认出来是同一个意思。

  • 防误触训练:为了防止你无意中说出“罗琦”或“诺奇”这样的词就意外唤醒设备,工程师们用了超过 20 万个干扰词来“折磨”模型,最终让设备每天的误触次数少于 0.3 次(要知道,行业平均可是每天 1 次)。

② 模型要够“轻”

Rokid 用的是一套 CNN-LSTM 混合模型,整个模型大小还不到 5MB。这意味着它根本不需要联网,直接在设备上就能跑起来,反应超快。而且不管你是用 Unity 还是原生 Android 开发,都能很方便地把它集成到你的应用里。

3. 低功耗引擎:让设备“待机一整天也不慌”

两级唤醒架构(先“粗听”再“细听”) 5d82a9d9f50e041617cf9193efa6761d.png

节能的秘密武器

  • 硬件级配合:唤醒引擎和芯片(SoC)是深度绑定的,它会巧妙地利用 DSP(数字信号处理器)这个“小助手”来专门处理音频,让主 CPU 的占用率不到 5%,直接把续航时间延长了 20%。

  • 智能休眠大法:设备还会通过环境光传感器(比如晚上光线暗了就自动降低采样率)和人体检测(比如你半天没动弹,它就减少检测频率)来偷懒,进一步省电。

三、上手实战:3 步给你的 App 安上“顺风耳”(以 Unity 为例)

1. 搭好开发环境(手把手教你)

步骤 1:下载并安装 Rokid UXR SDK
  1. 直奔 Rokid 开放平台 SDK 下载页,把 SDK 抱回家。

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  2. 解压下载好的.unitypackage文件,然后打开你的 Unity 项目(新手建议新建一个空项目,或者用 AR 模板项目)。

  3. 在 Unity 菜单栏找到 “Assets > Import Package > Custom Package”,选中刚刚解压的文件,点一下就导入成功了。

步骤 2:配置一下项目的基础设置
  1. 给麦克风开权限

    • Project Settings > Player > Android(或者 iOS)里,找到 “Microphone Usage Description”,填一句好听的申请理由(比如“需要麦克风权限才能听到您的呼唤哦”)。

    • 如果你是做 Android 开发,要确保AndroidManifest.xml文件里有这行代码:

  2. 设置 XR 插件

    Project Settings > XR Plug-in Management 里面,记得勾选上 “Rokid UXR” 插件,这样才能保证设备连接和画面渲染不出问题。

2. 核心代码敲起来(注释管够,错误帮你想到)

步骤 1:写一个唤醒引擎的初始化脚本

using UnityEngine;

public class VoiceWakeupController : MonoBehaviour
{
    [Header("唤醒配置(示意)")]
    [Range(0f, 1f)]
    public float wakeupThreshold = 0.7f;

    private AudioClip microphoneClip;
    private string selectedMicrophoneDevice;
    private bool isRecording;

    private void Awake()
    {
        // 申请麦克风权限
        if (!Application.HasUserAuthorization(UserAuthorization.Microphone))
        {
            Application.RequestUserAuthorization(UserAuthorization.Microphone);
        }

        // 选择设备并采集音频
        if (Microphone.devices != null && Microphone.devices.Length > 0)
        {
            selectedMicrophoneDevice = Microphone.devices[0];
            StartMicrophoneCapture();
        }
        else
        {
            Debug.LogError("未检测到可用的麦克风设备。");
            enabled = false;
            return;
        }
    }

    private void StartMicrophoneCapture()
    {
        int sampleRate = 16000;
        int lengthSec = 10;

        microphoneClip = Microphone.Start(selectedMicrophoneDevice, true, lengthSec, sampleRate);
        isRecording = true;

        Debug.Log($"开始采集音频:{selectedMicrophoneDevice}, {sampleRate}Hz");

        // 将音频送入设备/系统提供的唤醒或识别服务(占位,具体请使用官方 SDK 实际 API)
        // SendAudioToWakeupService(microphoneClip, wakeupThreshold);
    }

    private void OnDestroy()
    {
        if (isRecording)
        {
            Microphone.End(selectedMicrophoneDevice);
            isRecording = false;
        }
    }
}


步骤 2:在 Unity 场景里用上这个脚本
  1. 新建一个空物体(GameObject),给它取个好记的名字,比如 “VoiceWakeupManager”。

  2. 把刚才写的VoiceWakeupController脚本拖到这个物体上。你可以在右边的 Inspector 面板里调整你自己的参数(例如是否启用采样等)。降噪等声学前端由设备侧自动处理,无需在 Unity 中设置。

  3. 如果你有唤醒后要显示的 UI 界面,把它拖到脚本的UIInteractionPanel引用上。

四、进阶玩法:搞定真实场景里的各种“唤醒难题”

1. 方言/口音听不懂?自己教它新唤醒词(完整流程)

步骤 1:准备好你的“教材”

  1. 录音要求

    • 格式:必须是 16kHz 单声道的 WAV 文件,PCM 编码。

    • 时长:1 到 2 秒就够了,每个唤醒词至少录 5 遍(强烈建议录 10 遍以上,语速、音调变着来)。

    • 命名要规范:唤醒词_方言_序号.wav(比如ruoqi_guangdong_01.wav)。

  2. 给数据加点“料”(可选)

    Rokid 提供了一个叫AudioAugmentTool的小工具(在若琪学院工具包里),可以给你的录音加上各种噪音,让训练出来的模型更抗折腾。

步骤 2:调用 SDK 的训练接口


using System.Collections.Generic;  

  

public class CustomWakewordTrainer : MonoBehaviour {  

    [SerializeField] private string customWakeword = "小琪";  

    [SerializeField] private List<string> samplePaths = new List<string>();  // 把你的录音文件路径放这里  

  

    public void StartTraining() {  

        // 检查一下“教材”够不够  

        if (samplePaths.Count < 5) {  

            Debug.LogWarning("样本太少了,至少得准备5个才行!");  

            return;  

        }  

        // 开始训练(这是个异步操作,不会卡住你的程序)  

        // 使用官方 SDK 的自定义唤醒词训练接口  

    }  

  

    private void OnTrainingComplete(bool success, string message) {  

        if (success) {  

            Debug.Log($"太棒了!自定义唤醒词“{customWakeword}”训练成功!");  

            // 训练好了,就可以让设备用这个新词了  

            // 通过官方 SDK 设置当前唤醒词(以公开接口为准)

        } else {  

            Debug.LogError($"训练失败了,原因是:{message}");  

        }  

    }  

}  

步骤 3:切换新唤醒词并测试

// 占位示例:唤醒词切换与配置以官方 SDK 实际 API 为准。

2. 功耗再优化:多传感器联动的智能省电策略

策略 1:天黑了,就让它“夜间模式”

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策略 2:检测到你“静止”了,它就偷偷懒(代码实现)

using UnityEngine;

public class SimplePowerSaving : MonoBehaviour
{
    public float inactiveThresholdSeconds = 30f;
    private float inactiveTimer;
    private Vector3 lastCameraPosition;

    private void Update()
    {
        bool isActive = Input.anyKey || HasMoved();
        if (!isActive)
        {
            inactiveTimer += Time.deltaTime;
            if (inactiveTimer >= inactiveThresholdSeconds)
            {
                EnableLowPowerMode();
            }
        }
        else
        {
            inactiveTimer = 0f;
            DisableLowPowerMode();
        }
    }

    private bool HasMoved()
    {
        var cam = Camera.main;
        if (cam == null) return false;
        var pos = cam.transform.position;
        bool moved = (pos - lastCameraPosition).sqrMagnitude > 0.0001f;
        lastCameraPosition = pos;
        return moved;
    }

    private void EnableLowPowerMode()
    {
        Application.targetFrameRate = 30;
        Debug.Log("进入低功耗模式(示例)。");
    }

    private void DisableLowPowerMode()
    {
        Application.targetFrameRate = -1;
        Debug.Log("退出低功耗模式(示例)。");
    }
}

3. 噪音太大怎么办?波束成形 + 强力降噪组合拳

操作步骤

  1. 手动指定波束方向(比如用户习惯右手拿设备,就把波束指向右前方 45°):

    
    // 算一下右前方45°的方向向量  
    
    Vector3 direction = new Vector3(Mathf.Cos(Mathf.Deg2Rad * 45), 0, Mathf.Sin(Mathf.Deg2Rad * 45));  
    
    // 波束方向与指向性由设备/SDK处理,应用层无需直接设置。  
    
    
  2. 开启深度降噪和动态增益

// 占位示例:降噪等级、动态增益等为设备侧能力,Unity 代码无需/不可直接设置。 // 请使用官方 SDK 提供的接口进行配置(如有) ```

效果好不好,拉出来比比

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4. 调试排错:几个必备的工具和流程

工具 1:音频可视化调试面板

private bool showWaveform;

void OnGUI()
{
    if (GUI.Button(new Rect(10, 10, 150, 30), showWaveform ? "隐藏音频波形" : "显示音频波形"))
    {
        showWaveform = !showWaveform;
    }
    // 根据 showWaveform 状态绘制你自己的波形可视化(示例中省略具体绘制逻辑)
}

工具 2:唤醒日志分析(帮你找到误触或漏唤醒的元凶)

// 使用 Unity 日志记录关键事件
Debug.Log($"WakeupEvent time={System.DateTime.Now:O}, confidence=0.0, noise=0.0dB, event=Sample");
// 若需持久化到文件,请使用 System.IO 自行实现日志写入。

典型问题排查流程图

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五、总结一下:Rokid 是怎么让语音唤醒“又聪明又省电”的?

技术优势一览 0b77e693ea5da4cdf0b38b94d5f3ae15.png

维度Rokid 方案亮点开发者价值
唤醒率75dB 噪声环境下达 98%,远超行业平均水平无需额外硬件,直接适配复杂场景
误触控制0.3 次 / 天误触(行业 1 次 / 天)提升用户体验,减少无效交互
功耗优化唤醒状态 CPU 占用<5%,续航延长 20%适合 AR 眼镜等移动设备长时间佩戴
开放性支持自定义唤醒词、多语言训练满足个性化需求,快速适配全球市场

给开发者的资源大礼包

  • 入门教程:去若琪学院看视频课程,手把手带你从零开始,跑通第一个语音唤醒 Demo。

  • 技术文档:啃开发文档,里面详细解释了每个 API 参数和最佳实践。

  • 问题求助:遇到搞不定的难题,就去 Rokid 开发者论坛(FAQ)提问,有专人解答。

总的来说,Rokid 通过把声学处理、轻量化模型和低功耗设计这几块深度整合,不光是给 AR 设备装上了一对“聪明的耳朵”,更重要的是,它通过开放平台,把这种能力交到了每个开发者手里。不管你是刚入门的新手,还是经验丰富的老鸟,都能从它清晰的文档和丰富的实战案例里找到感觉,做出更自然、更智能的人机交互体验。

所以,如果你正打算开发一款 AR 应用,不妨就从语音唤醒开始,借力 Rokid 的技术,让你的设备真正“听懂”用户的每一次呼唤。