CN103888587B

CN103888587B - 一种唤醒终端的方法、dsp芯片及终端

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Publication number: CN103888587B
Application number: CN201210557003.6A
Authority: CN
Inventors: 刘琨; 焦伟; 黄晓庆
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: CN103888587A

Abstract

本发明公开了一种唤醒终端的方法，包括：终端休眠状态下，仅给DSP芯片供电，DSP芯片获取待判决声音的声音数据；所述DSP芯片对所述待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列；所述DSP芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配，如果匹配成功，则激活终端的AP。本发明还相应地公开了一种DSP芯片及终端。通过本发明，能够通过声音唤醒终端，并且，由于在终端休眠状态下，只需给DSP供电，因此电量消耗较少、实用性较高。

Description

一种唤醒终端的方法、DSP芯片及终端

技术领域

本发明涉及数据业务领域，尤其涉及一种唤醒终端的方法、DSP芯片及终端。

背景技术

在现有的手机架构中，声音输入系统的架构如图1所示，其中，Mic为麦克风，负责外部录音；DSP为声音处理芯片，负责降噪以及编码；PMU是电源管理模块，负责管理DSP以及应用处理器的供电及关闭；应用处理器(AP)负责终端软件系统的运算处理。

基于图1所示的架构，终端处于休眠状态时，PMU会只为DSP及AP提供非常小的待机电流，此时DSP及AP处于非工作状态，当我们说话时，MIC即使可以接收声音也无法进行处理。因此，在现有架构下，如果希望通过声音唤醒终端，则必须让AP和DSP处于假休眠状态，即关闭终端屏幕，但DSP和AP还处于工作状态，这样，当MIC接收到声音后，AP通过PMU将屏幕点亮，达到唤醒效果。

但是，采用上述通过声音唤醒终端的方式，由于DSP和AP处于假休眠状态，PMU需要为DSP和AP提供正常的工作电流，因此电量消耗较大，实用性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种唤醒终端的方法、DSP芯片及终端，能够通过声音唤醒终端，且电量消耗较少、实用性较高。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种唤醒终端的方法，终端休眠状态下，仅给数字信号处理DSP芯片供电，该方法包括：

DSP芯片获取待判决声音的声音数据；

所述DSP芯片对所述待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列；

所述DSP芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配，如果匹配成功，则激活终端的应用处理器AP。

所述待判决声音的声音能量大于预设的能量阈值。

所述DSP芯片对待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列为：

a、获取第一声音数据帧，并对所述第一声音数据帧进行计算，获取第一计算结果，初次获取第一声音数据帧时，所述第一声音数据帧包括待判决声音的声音数据中时间长度为T的声音数据；

b、获取第二声音数据帧，并对所述第二声音数据帧进行计算，获取第二计算结果，所述第二声音数据帧包括第一声音数据帧中后T/2的声音数据以及第一声音数据帧之后T/2的声音数据；

c、根据所述第一计算结果和所述第二计算结果确定相应的特征序列；

d、将所述第二声音数据帧作为新的第一声音数据帧，返回步骤b，如此循环，直至没有可处理的声音数据，所有根据步骤c确定的特征序列顺序组成待判决声音的特征序列。

所述对声音数据帧进行计算，获取相应的计算结果为：

对所述声音数据帧的声音数据进行汉宁hanning窗加窗处理，之后进行傅里叶变换；

对傅里叶变换的结果按照16个频段等分，并将每个频段内的能量求和，作为所述声音数据帧对应的计算结果。

所述根据所述第一计算结果和所述第二计算结果确定相应的特征序列为：

根据

F (n, t) = \{\begin{matrix} 1 & if & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) > 0 \\ 0 & if & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) \leq 0 \end{matrix}

确定特征序列，其中，n表示频段序号，t表示时间，f(n，t)表示t时刻第n个频段能量和。

所述芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配为：

根据计算待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列的误码率，如果计算的误码率大于预设的阈值，则确定匹配成功；否则，匹配失败，不执行唤醒操作，其中，F(n，t)为待判决声音的特征序列，G(n，t)为目标声音的特征序列。

一种DSP芯片，终端休眠状态下，仅给该DSP芯片供电，该DSP芯片包括：第一获取模块、第二获取模块、匹配模块、存储模块和执行模块；其中，

所述第一获取模块，用于获取待判决声音的声音数据；

所述第二获取模块，用于对所述待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列；

所述匹配模块，用于将所述第二获取模块获取的待判决声音的特征序列与存储模块存储的目标声音的特征序列进行匹配；

所述执行模块，用于在待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列匹配成功时，激活终端的AP；

所述存储模块，用于存储预设的目标声音的特征序列。

所述第一获取模块，具体用于获取声音能量大于预设的能量阈值的声音数据。

所述第二获取模块具体用于：

根据

F (n, t) = \{\begin{matrix} 1 & if & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) > 0 \\ 0 & if & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) \leq 0 \end{matrix}

所述匹配模块，具体用于根据计算待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列的误码率，如果计算的误码率大于预设的阈值，则确定匹配成功；否则，匹配失败，不执行唤醒操作，其中，F(n，t)为待判决声音的特征序列，G(n，t)为目标声音的特征序列。

一种终端，该终端至少包括DSP芯片和AP，所述DSP芯片为上述的DSP芯片。

本发明唤醒终端的方法、DSP芯片及终端，终端休眠状态下，仅给DSP芯片供电，DSP芯片获取待判决声音的声音数据；所述DSP芯片对所述待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列；所述DSP芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配，如果匹配成功，则激活终端的AP。通过本发明，能够通过声音唤醒终端，并且，由于在终端休眠状态下，只需给DSP供电，因此电量消耗较少、实用性较高。

附图说明

图1为现有的手机架构中，声音输入系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一种唤醒终端的方法流程示意图；

图3为本发明一实施例中第一声音数据帧中的声音数据示意图；

图4为图3所示的声音数据，经hanning窗加窗处理及傅里叶变换之后的示意图；

图5为基于图4，对傅里叶变换的结果按照16个频段等分，并将每个频段内的能量求和后的计算结果示意图；

图6为本发明实施例中第二声音数据帧的计算结果示意图；

图7为本发明实施例一种DSP芯片的结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：终端休眠状态下，仅给DSP芯片供电，DSP芯片获取待判决声音的声音数据；所述DSP芯片对所述待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列；所述DSP芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配，如果匹配成功，则激活终端的AP。

对DSP始终供电的功耗和AP的功耗对比如表1所示：

类型	AP(Context-A9)	Dsp(ForteMedia)
			功耗	0.25w	0.0035w

表1

由上表可以看出，即使DSP始终处于供电状态也相对于现有方案可以节省功耗，因此，为了达到在低功耗的情况下实现用语音将手机唤醒，可以使PMU始终对DSP供电用于检测特定唤醒手机的语音，来进一步唤醒AP，从而使终端从休眠状态进入工作状态。

本发明中，终端休眠状态下，仅给数字信号处理DSP芯片供电，图2为本发明实施例一种唤醒终端的方法流程示意图，如图2所示，该方法包括：

步骤201：DSP芯片获取待判决声音的声音数据；

可选的，待判决声音的声音能量大于预设的能量阈值。

步骤202：所述DSP芯片对所述待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列；

步骤203：所述DSP芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配，如果匹配成功，则激活终端的AP。

这里，如果匹配不成功，则不执行唤醒操作。

可选的，步骤202所述DSP芯片对待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列为：

优选的，取待判决声音的声音数据最开始的时间长度为T的声音数据组成第一声音数据帧。

可选的，上述步骤a和步骤b中所述对声音数据帧(第一声音数据帧/第二声音数据帧)进行计算，获取相应的计算结果(第一计算结果/第二计算结果)为：

例如，第一声音数据帧中的声音数据如图3所示，对于图3所示的声音数据，经hanning窗加窗处理及傅里叶变换之后的示意图如图4所示。

基于图4，对傅里叶变换的结果按照16个频段等分，并将每个频段内的能量求和后的计算结果如图5所示，实施例中，第一声音数据帧之后，获取下250ms的声音数据中的前125ms，联合第一声音数据帧250ms数据中的后125ms声音数据，组成第二个250ms的声音数据帧，根据上述对第一帧声音数据的处理方法对第二帧声音数据进行处理，获取的计算结果如图6所示。

可选的，上述步骤c所述根据所述第一计算结果和所述第二计算结果确定相应的特征序列为：

根据

F (n, t) = \{\begin{matrix} 1 & if & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) > 0 \\ 0 & if & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) \leq 0 \end{matrix}

这里，基于图5、图6所示的计算结果确定的特征序列为：

[000101011010111]，此为第一个特征值的后16bit数据，换算成十进制为2775，多个特征值便可成为一个特征序列用来提供给匹配单元，和设定好的目标声音特征进行对比匹配。

可选的，步骤203所述芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配为：

根据计算待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列的误码率，如果计算的误码率大于预设的阈值，则确定匹配成功，发出激活AP的指令；否则，匹配失败，不执行唤醒操作，其中，F(n，t)为待判决声音的特征序列，G(n，t)为目标声音的特征序列。这里，也可以计算待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列的相似度，并根据相似度是否大于预设的阈值来判断是否匹配成功。

本发明实施例还相应地提出了一种DSP芯片，如图7所示，终端休眠状态下，仅给该DSP芯片供电，该DSP芯片包括：第一获取模块、第二获取模块、匹配模块、存储模块和执行模块；其中，

所述第一获取模块，用于获取待判决声音的声音数据；这里，在AP休眠和DSP供电时，为声音能量设计一个阈值，当MIC获取的声音能量超过此阈值时，将此段声音捕获，传送给第二获取模块；

所述存储模块，用于存储预设的目标声音的特征序列。这里，存储模块存储目标声音的特征，比如“芝麻开门”的声音特征，此部分位于DSP芯片中的ROM中，因此可以通过AP上的应用程序进行烧写。在应用程序界面表现用户录音后，点击按键，即可由程序完成烧写过程。

可选的，所述第一获取模块，具体用于获取声音能量大于预设的能量阈值的声音数据。

可选的，所述第二获取模块具体用于：

这里，T的值可以调节，如果需要特征值精细化，可以将此值缩小，但此值越小，噪声干扰越大，越大会导致特征值较少，又难以反映出特征趋势。因此，按照经验，应该在100ms-1s之间，例如，可以取250ms。

可选的，所述第二获取模块具体用于：

根据

F (n, t) = \{\begin{matrix} 1 & if & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) > 0 \\ 0 & if & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) \leq 0 \end{matrix}

可选的，所述匹配模块，具体用于根据计算待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列的误码率，如果计算的误码率大于预设的阈值，则确定匹配成功；否则，匹配失败，不执行唤醒操作，其中，F(n，t)为待判决声音的特征序列，G(n，t)为目标声音的特征序列。

本发明实施例所述的特征比较方式算法复杂度较低、实时性强，在实际应用中可以快速鉴别用户声音信号，从而能够提高用户体验。

本发明实施例还相应地提出了一种终端，该终端至少包括DSP芯片和AP，所述DSP芯片为上述的DSP芯片。

根据以上描述，本发明提供了一种新的终端唤醒方案，可以很好的解决现有声音唤醒终端方案中，电量消耗过大的问题，并且可以提供个性化的唤醒声音设置方法，对于终端解锁、语音交互、车载设备等应用的交互体验有很好的提升作用，并且，本发明对手机架构变化不大，只需要扩展降噪DSP的功能即可

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

1.一种唤醒终端的方法，其特征在于，终端休眠状态下，仅给数字信号处理DSP芯片供电，该方法包括：

DSP芯片获取待判决声音的声音数据；

所述DSP芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配，如果匹配成功，则激活终端的应用处理器AP；

其中，所述芯片将所述待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列进行匹配为：

计算待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列的误码率，如果计算的误码率大于预设的阈值，则确定匹配成功；否则，匹配失败，不执行唤醒操作，其中，F(n,t)为待判决声音的特征序列，G(n,t)为目标声音的特征序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待判决声音的声音能量大于预设的能量阈值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DSP芯片对待判决声音的声音数据进行特征提取，获取待判决声音的特征序列为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对声音数据帧进行计算，获取相应的计算结果为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一计算结果和所述第二计算结果确定相应的特征序列为：

根据

F (n, t) = \{\begin{matrix} 1 & i f & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) > 0 \\ 0 & i f & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) \leq 0 \end{matrix}

确定特征序列，其中，n表示频段序号，t表示时间，f(n,t)表示t时刻第n个频段能量和。

6.一种DSP芯片，其特征在于，终端休眠状态下，仅给该DSP芯片供电，该DSP芯片包括：第一获取模块、第二获取模块、匹配模块、存储模块和执行模块；其中，

所述第一获取模块，用于获取待判决声音的声音数据；

所述存储模块，用于存储预设的目标声音的特征序列；

其中，所述匹配模块，具体用于根据计算待判决声音的特征序列与预设的目标声音的特征序列的误码率，如果计算的误码率大于预设的阈值，则确定匹配成功；否则，匹配失败，不执行唤醒操作，其中，F(n,t)为待判决声音的特征序列，G(n,t)为目标声音的特征序列。

7.根据权利要求6所述的DSP芯片，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的DSP芯片，其特征在于，所述第二获取模块具体用于：

9.根据权利要求8所述的DSP芯片，其特征在于，所述第二获取模块具体用于：

10.根据权利要求9所述的DSP芯片，其特征在于，所述第二获取模块具体用于：

根据

F (n, t) = \{\begin{matrix} 1 & i f & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) > 0 \\ 0 & i f & | f (n, t) | - | f (n, t + 1) | - (| f (n - 1, t) | - | f (n - 1, t + 1) |) \leq 0 \end{matrix}

11.一种终端，其特征在于，该终端至少包括DSP芯片和AP，所述DSP芯片为权利要求6至10任一项所述的DSP芯片。