CN100407293C - 一种无线终端语音处理的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线终端语音处理的方法，包括：接收来自语音方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号，同时接收来自第二方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号，分别对接收到的不同方向的声压信号进行放大处理；对经过放大处理后的不同方向的声压信号进行差分处理后输出。本发明同时公开了一种无线终端语音处理的装置，除了包括一支麦克风和一套模拟放大电路外，还包括另一支麦克风、另一套模拟放大电路和一套差分处理电路，两支麦克风分别将接收到的不同方向的声音信号转换成声压信号后输入模拟放大电路，然后差分电路对来自不同模拟放大电路的输出信号进行差分处理，保证了无线终端即使在强噪声环境下，也能大大降低噪声，具有良好的通话质量。

Description

一种无线终端语音处理的方法及装置

技术领域

本发明涉及音频处理技术，尤指一种无线终端语音处理的方法及装置。

背景技术

目前，无线终端中语音处理方案参见图1所示，图1是现有技术无线终端语音处理电路图。

图1中，电阻R4与电源VCC相连接，为麦克风(MIC)提供偏置电压；电阻R1＝电阻R2，电阻R1和电阻R2对电源VCC分压，为运算放大器A1提供偏置工作电压，且此时运算放大器的动态范围最大；电容C1用于隔直，电容C2用于滤波；该模拟放大电路运算放大器A1的放大倍数是电阻Rf与电阻R3之比，即放大倍数β＝Rf/R3。这里，MIC在无线终端中的安装方向是MIC接收声音信号的受话端对着人，接收来自人声方向的声音信号。

根据图1，MIC将接收到的声音信号转换成声音电信号，即声压信号。设MIC输出的声压信号为Vi，Vi中包括人声声压信号V1和环境噪声声压信号Vcm，则经过该模拟放大电路后的输出电压信号为：

Vo＝(V1+Vcm)×Rf/R3+(R2/(R1+R2))×VCC

由于R1＝R2，所以，

Vo＝β×(V1+Vcm)+VCC/2            ...(1)

从公式(1)可以看出，在MIC输出的声压信号中，同时包括人声声压信号和环境噪声声压信号，现有技术没有对人声和环境噪声进行分离，而是同时将它们接入模拟放大电路进行放大后送入音频编码器。

从图1可以看出，现有技术中，无线终端只采用一支MIC接收声音信号，且使用一套模拟放大电路对MIC输出的声压信号进行放大后即送入音频编码器。

这样，在强噪声环境下，比如工地、车间、公交车上等使用无线终端，由于没有对环境噪声进行必要的处理，会造成大量的环境噪声掺杂在人声中，在经过现有的无线终端语音处理后，会使接收方听不清楚对方的说话声；同时通话者要提高嗓门，以增大人声声压强度，吃力地进行通话才能保证对方能勉强听清。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线终端语音处理的方法，该方法能够减少环境噪声对通话的影响，大大降低噪声，从而很好地保证无线终端的通话质量。

本发明的另一目的在于提供一种无线终端语音处理的装置，该装置结构简单，能够方便地减少环境噪声对通话的影响，大大削弱环境噪声声压信号，从而很好地保证无线终端的通话质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种无线终端语音处理的方法，包括以下步骤：

A.接收来自语音方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号，同时接收来自另一方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号，分别对接收到的不同方向的声压信号进行放大处理；

B.对经过放大处理后的不同方向的声压信号进行差分处理后输出；

所述差分处理包括：对所述不同方向的声压信号进行模拟/数字转换后作数字差分处理。

该方法步骤A中所述放大处理的放大倍数相等。

该方法步骤A中所述另一方向是与无线终端的声音输入方向相反的方向。

一种无线终端语音前端处理的装置，该装置包括第一麦克风MIC，用于接收来自无线终端的语音输入方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号；第一模拟放大电路，用于放大来自第一MIC的声压信号；其特征在于，该装置还包括：

第二MIC，用于接收来自无线终端的语音输入方向以外的方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号；

第二模拟放大电路，用于放大来自第二MIC的声压信号；

差分处理电路，用于接收分别来自第一模拟放大电路和第二模拟放大电路放大后的输出声压信号，并对两路声压信号进行差分处理；

所述差分处理电路是数字信号处理器DSP。

该装置所述第一MIC的受话端与第二MIC的受话端面向相反的方向。

该装置所述第一模拟放大电路的放大倍数与第二模拟放大电路的放大倍数相等。

该装置所述差分处理电路包括第一电阻R5、第二电阻R6、第三电阻R7、第四电阻R8和运算放大器A3；

第一电阻R5的一端连接至第一模拟放大电路输出端，另一端同时连接在运算放大器A3的反向输入端和第三电阻R7的一端，第三电阻R7的另一端接地；

第二电阻R6的一端连接至第二模拟放大电路输出端，另一端同时连接在运算放大器A3的同向输入端和第四电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接在运算放大器A3的输出端上；

其中，第一电阻R5与第二电阻R6阻值相等；第三电阻R7与第四电阻R8阻值相等。

该装置所述运算放大器A3为单电源供电运算放大器。

由上述技术方案可见，本发明方法采用两支MIC接收声音信号并将该声音信号转换成声压信号后输出，其中一支MIC主要输出人声声压信号，另一支MIC主要输出环境噪声声压信号；并分别对输出的人声声压信号和环境噪声声压信号进行放大，之后再对放大后的结果进行差分处理后送入音频编码器。本发明方法提高了无线终端在强噪声环境下的通话质量。本发明装置采用两支MIC、两套模拟放大电路和一套差分处理电路来完成对无线终端语音前端的处理。本发明装置结构简单，方便灵活地实现了分离无线终端MIC接收到的人声声压信号和环境噪声声压信号，尤其能保证无线终端在强噪声环境下的通话质量。

附图说明

图1是现有技术无线终端语音处理电路图；

图2是本发明无线终端语音处理框图；

图3是本发明无线终端语音处理电路结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：采用两支MIC来接收声音信号，其中一支MIC主要接收人声声音信号并将该信号转换成声压信号，经过模拟放大电路放大后输入差分处理电路的一端；另一支MIC主要接收环境噪声声音信号并将该信号转换成噪声声压信号，经过模拟放大电路后输入差分处理电路的另一端；差分电路对两个输入信号进行差分处理，大大削弱了环境噪声声压信号，使差分处理电路的输出声压信号主要是人声声压信号，这样送入音频编码器的声压信号主要是人声声压信号。通过这样的处理，保证了通话双方的通话质量。

图2是本发明无线终端语音处理框图，从图2中可见，本发明装置除了包括现有的一支MIC1和一套模拟放大电路1外，还包括另一支MIC2；另一套模拟放大电路2和一套差分处理电路。

MIC1，用于接收声音信号并将该声音信号转换成声压信号后输出，接收的主要是声音信号中的人声声音信号；模拟放大电路1，用于放大来自MIC1的声压信号；

MIC2，用于接收声音信号并将该声音信号转换成声压信号后输出，接收的主要是声音信号中的环境噪声声音信号；

模拟放大电路2，用于放大来自MIC2的声压信号；

差分处理电路，用于接收分别来自模拟放大电路1和模拟放大电路2放大后的输出声压信号，并对两种声压信号进行差分处理。

这里，为了保证其中一支MIC1主要接收人声声音信号，而另一支MIC2主要接收环境噪声声音信号，可以采用两支MIC背靠背安装的方式，比如，MIC1接收声音信号的受话端对着人，接收来自人声方向的声音信号，与现有MIC的安装方向一致，而MIC2与MIC1背靠背安装，MIC2接收声音信号的受话端背对着人，即MIC1的受话端与MIC2的受话端面向相反的方向。由于人声的方向性较强，那么，正对人的MIC1接收到的人声声音信号较强，而背面的MIC2接收到的人声声音信号较弱；而环境噪声的方向性较差，所以MIC1和MIC2接收到的环境噪声声音相差不大。

下面参照图2，对本发明方法描述如下：

首先，分别用MIC1和MIC2输出的不同的声压信号：设MIC1输出的声压信号为Vi1，其中人声声压信号为V1，环境噪声声压信号为Vcm1；设MIC2输出的声压信号为Vi2，其中人声声压信号为V2，环境噪声声压信号为Vcm2。按照上述的MIC1、MIC2安装方式，那么，V1＞＞V2，Vcm1≈Vcm2。

然后，分别对Vi1和Vi2进行放大，这里，模拟放大电路1与模拟放大电路2的参数可以一致，即两个电路的放大倍数一致，即β1＝β2＝β。Vi1经过模拟放大电路1进行放大后输出声压信号为Vo1，Vi2经过模拟放大电路2进行放大后输出声压信号为Vo2，

则有，Vo1＝β(V1+Vcm1)，Vo2＝β(V2+Vcm2)

最后，将模拟放大电路1的输出声压信号Vo1输入差分处理电路的反向输入端，即+端；将模拟放大电路2的输出声压信号Vo2输入差分处理电路的同向输入端，即-端，这里假设差分处理电路的运算放大器A3的放大倍数为β3，则Vo＝β3×(Vo1-Vo2)，

即Vo＝β3×(β(V1+Vcm1)-β(V2+Vcm2))，

也即Vo≈β3×(β×V1-β×V2)≈β3×β×V1        ...(2)

从公式(2)可以看出，经过本发明方法及其装置的处理后，送入音频编码器的声压信号几乎只有MIC1输出的人声声压信号V1经过放大处理后的声压信号，而环境噪声声压信号在经过差分处理电路后被大大抵消，这样就保证了无线终端即使在强噪声环境下，也能具有良好的通话质量，通话者也不必再提高嗓门费力地通话了。

另外，对于差分处理电路，还可以采用数字信号处理器(DSP)来实现：

将模拟放大电路1的输出声压信号Vo1和模拟放大电路2的输出声压信号Vo2输入DSP的模拟/数字转换(A/D)端口，然后DSP对转换后的Vo1和Vo2数字信号进行数字差分处理，处理方法也是Vo＝β3×(Vo1-Vo2)，只是这里的信号都是数字信号。最后DSP将处理后的Vo数字信号经过数字/模拟转换(D/A)后输出给音频编码器。这样处理能更好地保证信号精度。

这里需要说明一点：A/D转换和D/A转换可以是采用DSP自身带有的转换功能，也可以是采用专用的A/D转换芯片或D/A转换芯片。

图3是本发明无线终端语音处理电路结构示意图，作为一实施例，下面对本发明方法及其装置进行详细描述：

图3中包括两支麦克风，MIC1和MIC2，其中MIC1方向对着人，主要用于接收人声声音信号并将该信号转换成人声声压信号后输出；MIC2与MIC1背靠背安装，主要用于接收环境噪声声音信号并将该信号转换成声压信号后输出。

图3中还包括，模拟放大电路1，用于放大MIC1输出的人声声压信号，模拟放大电路2，用于放大MIC2输出的环境噪声声压信号。假设模拟放大电路1与模拟放大电路2的电路参数一致：

电阻R14或R24与电源VCC相连接，为MIC1或MIC2提供偏置电压；电阻R11＝电阻R12，电阻R11和电阻R12对电源VCC分压，为运算放大器A1提供偏置工作电压，且此时运算放大器的动态范围最大；同样，电阻R21＝电阻R22，电阻R21和电阻R22对电源VCC分压，为运算放大器A2提供偏置工作电压，且此时运算放大器的动态范围最大。

电容C11或电容C21用于隔直，电容C12或电容C22用于滤波；模拟放大电路1的放大倍数是电阻Rf1与电阻R13之比，即放大倍数β1＝Rf1/R13；模拟放大电路2的放大倍数是电阻Rf2与电阻R23之比，即放大倍数β2＝Rf2/R23。由于两套模拟放大电路参数保持一致，那么，

β1＝β2＝Rf1/R13＝Rf2/R23，这里，设β1＝β2＝β

之外，图3中还包括差分处理电路，用于对分别来自模拟放大电路1和模拟放大电路路2的输出声压信号进行差分处理，经过差分处理后，保留人声声压信号，抵消环境噪声声压信号。

差分处理电路中电阻R5的一端接收来自模拟放大电路1输出声压信号，另一端同时连接在运算放大器A3的反向输入端和电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地；

电阻R6的一端接收来自模拟放大电路2输出声压信号，另一端同时连接在运算放大器A3的同向输入端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接在运算放大器A3的输出端上；

其中，电阻R5＝电阻R6，电阻R7＝电阻R8，运算放大器A3的放大倍数β3＝R7/R5。

假设MIC1输出的声压信号为Vi1，其中人声声压信号为V1，环境噪声声压信号为Vcm1；MIC2输出的声压信号为Vi2，其中人声声压信号为V2，环境噪声声压信号为Vcm2。由于MIC1方向对着人，而MIC2与MIC1背靠背安装，那么有，

V1＞＞V2，Vcm1≈Vcm2。

分别将Vi1和Vi2输入给模拟放大电路1和模拟放大电路2，则有，

Vo1＝β(V1+Vcm1)+VCC/2，Vo2＝β(V2+Vcm2)+VCC/2

最后，将模拟放大电路1的输出电压Vo1输入差分处理电路的运算放大器A3的反向输入端，即+端；将模拟放大电路2的输出电压Vo2输入差分处理电路的运算放大器A3的同向输入端，即-端，则

Vo＝β3×(Vo1-Vo2)，

即Vo＝β3×(β(V1+Vcm1)+VCC/2-β(V2+Vcm2)-VCC/2)，

也即Vo≈β3×(β×V1-β×V2)≈β3×β×V1

这样，经过本发明方法及其装置的处理后，送入音频编码器的声压信号几乎只有MIC1输出的人声声压信号V1经过放大处理后的声压信号，而环境噪声信号在经过差分处理电路后被大大抵消，这样保证了无线终端即使在强噪声环境下，也能具有良好的通话质量，通话者也不必再提高嗓门费力地通话了。

为了保证差分处理电路的精度，这里运算放大器A3为单电源供电运算放大器，例如德州仪器(TI)公司的TLV2472运算放大器。同时为了保证差分处理电路的正常工作，必须保证电阻R5＝电阻R6，电阻R7＝电阻R8。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种无线终端语音处理的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A.接收来自语音方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号，同时接收来自另一方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号，分别对接收到的不同方向的声压信号进行放大处理；

B.对经过放大处理后的不同方向的声压信号进行差分处理后输出；

所述差分处理包括：对所述不同方向的声压信号进行模拟/数字转换后作数字差分处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤A中所述放大处理的放大倍数相等。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤A中所述另一方向是与无线终端的声音输入方向相反的方向。

4.一种无线终端语音前端处理的装置，该装置包括第一麦克风MIC，用于接收来自无线终端的语音输入方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号；第一模拟放大电路，用于放大来自第一MIC的声压信号；其特征在于，该装置还包括：

第二MIC，用于接收来自无线终端的语音输入方向以外的方向的声音信号并将该声音信号转换成声压信号；

第二模拟放大电路，用于放大来自第二MIC的声压信号；

差分处理电路，用于接收分别来自第一模拟放大电路和第二模拟放大电路放大后的输出声压信号，并对两路声压信号进行差分处理；

所述差分处理电路是数字信号处理器DSP。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第一MIC的受话端与第二MIC的受话端面向相反的方向。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第一模拟放大电路的放大倍数与第二模拟放大电路的放大倍数相等。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述差分处理电路包括第一电阻R5、第二电阻R6、第三电阻R7、第四电阻R8和运算放大器A3；

第一电阻R5的一端连接至第一模拟放大电路输出端，另一端同时连接在运算放大器A3的反向输入端和第三电阻R7的一端，第三电阻R7的另一端接地；

第二电阻R6的一端连接至第二模拟放大电路输出端，另一端同时连接在运算放大器A3的同向输入端和第四电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接在运算放大器A3的输出端上；

其中，第一电阻R5与第二电阻R6阻值相等；第三电阻R7与第四电阻R8阻值相等。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述运算放大器A3为单电源供电运算放大器。

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