CN104464737B - 声音验证系统和声音验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种声音验证系统和声音验证方法。所述声音验证系统包括：麦克风，所述麦克风总是开启以输出至少一个声音信号；语音确定装置，用于根据参考值确定所述声音信号是否有效，其中如果所述声音信号是有效的，所述语音确定装置通过所述声音信号；验证模块，用于验证从所述声音信号产生的语音信号，以及如果所述语音信号与预定义规则相匹配，所述验证模块还用于输出装置激活信号以激活目标装置；以及参考值产生装置，用于根据来自所述验证模块的语音信号信息产生所述参考值。本发明所公开的声音验证系统和声音验证方法，可以大大减少电量消耗。

Description

声音验证系统和声音验证方法

技术领域

本发明有关于声音验证，特别是有关于一种声音验证系统和声音验证方法。

背景技术

声音验证系统通常应用于便携式电子设备，例如GPS或移动电话，从而使得用户可以使用声音命令(例如，语音信号)来激活便携式电子装置或控制该便携式电子装置来执行一些功能。然而，为了接收声音，就需要便携式电子装置中的话筒总是处于开启状态以接收声音。而且，便携式电子装置中的验证模块也需要总是处于开启状态以验证接收到的声音。因此，相关技术中的声音验证系统的电量消耗很高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种声音验证系统和声音验证方法。

依据本发明一实施方式，提供一种声音验证系统，包括：麦克风，所述麦克风总是开启以输出至少一个声音信号；语音确定装置，用于根据参考值确定所述声音信号是否有效，其中如果所述声音信号是有效的，所述语音确定装置通过所述声音信号；验证模块，用于验证从所述声音信号产生的语音信号，以及如果所述语音信号与预定义规则相匹配，所述验证模块还用于输出装置激活信号以激活目标装置；以及参考值产生装置，用于根据来自所述验证模块的语音信号信息产生所述参考值。

依据本发明另一实施方式，提供一种声音验证方法，包括：总是开启麦克风以输出至少一个声音信号；根据参考值确定所述声音信号是否有效，以及如果所述声音信号是有效的，通过所述声音信号以作为语音信号；通过预定义规则，验证从所述声音信号产生的所述语音信号，以及如果所述语音信号与所述预定义规则相匹配，输出装置激活信号以激活目标装置；以及根据产生自验证结果的语音信号信息，产生所述参考值。

本发明所提供的声音验证系统和声音验证方法，可以大大减少电量消耗。

对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的声音验证系统的方框图。

图2为根据本发明另一实施例的声音验证系统的方框图。

图3为根据本发明又一实施例的声音验证系统的方框图。

图4为图1-3所示的验证模块的详细结构的方框图。

图5为根据本发明一实施例的声音验证方法的流程图。

具体实施方式

在权利要求书及说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本权利要求书及说明书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在权利要求书及说明书中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电连接至所述第二装置。

图1为根据本发明一实施例的声音验证系统的方框图。如图1所示，声音验证系统100包括麦克风101、语音确定装置(speech determining device)103、验证模块105、参考值产生装置107和环境传感器109。声音验证系统100中的装置的操作可由控制单元102来控制，控制单元102也可以不包含在声音验证系统102中。例如，设有声音验证系统100的移动电话，移动电话中的处理器也可用于控制声音验证系统100。

麦克风101总是打开的，并传送声音信号(voice signal)VS至语音确定装置103。语音确定装置103根据参考值(reference value)RV确定该声音信号VS是否有效，并且如果声音信号VS有效，则输出该声音信号VS。更具体地说，除了语音信号(speech signal)SS，麦克方101可能将该语音信号SS之外的不需要的声音信号也一并传送至语音确定装置103，语音确定装置103则会阻止/过滤不想要的声音信号并通过该语音信号SS。在一实施例中，验证模块105、参考值产生装置107和环境传感器109中的至少一者最初为关闭状态(或处于睡眠模式中)，以及如果语音确定装置103输出语音信号SS至验证模块105则开启。如果语音确定装置103不输出语音信号SS至验证模块105，则验证模块105、参考值产生装置107和环境传感器109中的上述至少一者保持非激活状态(non-active)。

验证模块105接收语音信号SS并确定该语音信号SS是否与预定义规则相匹配。此外，如果该语音信号SS与预定义规则相匹配，验证模块105还输出装置激活信号(deviceactivating signal)AS；如果该语音信号SS与预定义规则不相匹配，验证模块105就不输出装置激活信号AS。在一实施例中，预定义规则为：语音信号SS是否与特定命令相匹配。特定命令可以是，例如，“播放音乐”、“播放视频”、或“呼叫XXX”(XXX可以是任何人的名字)，以及验证模块105可设置于移动电话中。作为一种选择，预定义规则也可以是：语音信号SS是否属于特定的人。特定的人的声音数据可以预先记录在验证模块105中，如此一来验证模块105就可以识别语音信号SS是否属于该特定的人。然而，请注意，预定义规则并不局限于上述例子。

如上所述，如果语音信号SS与预定义规则相匹配，验证模块105则输出装置激活信号AS。装置激活信号AS用于激活目标装置111。目标装置111可以是具有声音验证系统100的设备中的其他装置。例如，具有声音验证系统100的移动电话中，目标装置111为显示器，在接收到装置激活信号AS之前，显示器处于睡眠模式。作为一种选择，在另一实施例中，声音验证系统100设置于导航设备中，以及目标装置111为导航模块，在接收到装置激活信号AS之前，目标装置111处于关闭状态以及不执行任何导航功能。此外，目标装置111可以是具有声音控制系统100的设备的主处理器。因此，如果主处理器初始处于关闭状态(或处于失眠模式中)，仅由装置激活信号AS激活，电量消耗就可以大大减少。

环境传感器109感测环境传感器109周围的环境，以产生至少一个环境参数EI至参考值产生装置107。参考值产生装置107根据环境参数EI产生参考值RV。环境参数EI包括下列参数中的至少一个：噪声等级参数、移动参数、温度参数和位置参数。噪声等级参数指示声音验证系统100周围的噪声状况。移动参数指示声音验证系统100是否移动，以及移动得多快。温度参数指示声音验证系统100周围的环境温度。位置参数指示声音验证系统100所处的位置。

噪声等级可能会影响识别语音信号的准确度。同样，移动参数或位置参数可指示用户是否在车内或在会议室内，或者用户在跑步、散步、坐着。温度参数也可能会影响声音信号。因此，所有这些参数都需要不同的标准，以使声音信号可以相应地被确定有效或无效，因此参考值RV需做出相应地调整。环境传感器109可以是不同种类的传感器，用来感测上述的参数。例如，环境传感器109可包括噪声传感器以感测噪声等级。同样，环境传感器109可包括移动传感器，例如加速度传感器(G sensor)，以感测移动参数。作为一种选择，环境传感器109可包括图像捕获装置，如用来识别位置的能够捕获图像的穿戴式眼镜(glass)，从而产生位置参数。此外，环境传感器109可包括温度传感器以感测温度。上述传感器可以是独立的传感器，也可以是组合在一起形成的一个虚拟传感器。

除了上述参数之外，参考值产生装置107可进一步参考麦克风灵敏度参数以产生参考值RV。所述麦克风灵敏度参数指示麦克风101的灵敏度，其影响声音信号VS。例如，如果麦克风的灵敏度高，麦克风输出的声音信号则包括较大音域的声音，因此噪声成分和语音成分都很高。相反地，如果麦克风的灵敏度低，则麦克风输出的声音信号包括较小音域的声音，因此噪声成分和语音成分都较低。因此，需要确定声音信号有效或无效的不同标准。因此，参考值RV应根据麦克风灵敏度参数进行更新。

在一实施例中，验证模块105计算语音信号SS，以获取语音信号SS的语音信号信息SSI，并传输语音信号信息SSI至参考值产生装置103。参考值产生装置103根据环境参数EI和语音信号信息SSI产生参考值RV。语音信号的信息包括下列信息中的至少一个：语音信号的噪声类型、语音信号的信噪比(SNR)、语音确定装置确定语音信号不存在的持续时间(即无声持续时间(silent time duration))。无论是语音信号的噪声类型，还是语音信号的信噪比，都会影响语音信号的确定。同样，无声持续时间指示参考值RV适合当前状况的可能性。例如，如果无声持续时间过长，则指示参考值RV过于严格，以致不能识别语音信号。相反地，如果无声持续时间过短，则指示参考值RV过于宽松，以致不是语音信号的声音信号会被错误地决定为语音信号。

在另一实施例中，声音验证系统100进一步包括定时器113，以控制参考值产生装置107产生新的参考值RV的持续时间。

简而言之，声音验证系统100根据环境参数EI、语音信息SSI以及麦克风灵敏度参数中的至少一者，更新用于确定声音信号VS是否有效(例如，声音信号VS是否是语音信号SS)的标准(即参考值RV)。然后，如果语音确定装置103确定声音信号VS有效，并输出语音信号SS至验证模块105，则初始处于关闭状态(或处于睡眠模式)的验证模块105、参考值产生装置107和环境传感器109中的至少一者将会被开启。同样，目标装置111在接收到装置激活信号AS之前处于非激活状态。因此，根据本申请的使用声音验证系统的设备的电量消耗可以减少。

很多装置可作为语音确定装置103。在图2所示的实施例中，比较器201可作为图1所示的语音决定装置103。比较器201包括两个输入端分别用以接收声音信号VS和参考值RV。比较器201比较声音信号VS与参考值RV的能级(energy level)或信噪比(signal-to-noise ratio)。如果声音信号VS的能级或信噪比超过参考值RV，语音确定装置103确定声音信号SV是有效的(例如，声音信号VS是语音信号SS)。相反地，如果声音信号VS的能级或信噪比低于参考值RV，语音确定装置103确定声音信号SV是无效的(例如，声音信号VS不是语音信号SS)。

如上所述，可根据各种参数来产生参考值RV，因此可相应于各种情况来调整参考值RV，以使确定语音信号的标准可调整为宽松或严格。例如，如果环境参数EI指示声音验证系统在下列情况中的至少一者没有移动：声音验证系统被用户握在手中(例如，内含声音验证系统的移动电话被用户握在手中)、以及声音验证系统位于移动的汽车内，然后参考值产生装置107会降低参考值RV。如果声音验证系统处于上述的任何一种情况下，用户可能需要使用声音控制功能，因此参考值RV会降低，以使比较器能够容易地通过语音信号以激活其他装置。相反地，在其他情况下，用户很少使用声音控制功能，如此一来，参考值RV可被调整到较高，以使比较器阻止大部分的声音信号。通过这种方式，其他的装置都可以保持为非激活状态以节省电量。在另一实施例中，如果声音验证系统被放在包里，则调高参考值RV。如果声音验证系统被放在包里(例如，内含声音验证系统的移动电话被放在包里)，用户就会很少使用到声音控制功能，因此参考值RV会调高，以使其他装置保持为非激活状态以节省电量。值得注意的是，上述多种情况仅作为示例用，并非用以限制本发明的范围。

在一实施例中，麦克风为数字麦克风，因此从麦克风101输出的声音信号VS和语音信号SS都是数字的。然而，从麦克风101输出的声音信号VS和语音信号SS也可以是模拟信号。在另一实施例中，麦克风是模拟麦克风，声音验证系统中还可包括模数转换器。

图3为根据本发明另一实施例的声音验证系统300的方框图。与图1所示的实施例相同的是，声音验证系统300也包括语音确定装置303、验证模块305、参考值产生装置307以及环境传感器309。然而，声音验证系统300包括模拟麦克风301，而不是如图1所示的麦克风101。因此，声音验证系统300进一步包括模数转换器(图中标示为ADC)313，耦接于模拟麦克风和验证模块305之间。值得注意的是，在图3所示的实施例中，模数转换器303位于语音确定装置303之后，然而，在另一实施例中，模数转换器303可位于语音确定装置303之前。

因此，声音验证系统300的操作与麦克风101是数字麦克的声音验证系统100有一些差异。对于声音验证系统100，麦克风101输出数字声音信号VS至语音确定装置103。语音确定装置103确定数字声音信号VS是否是数字语音信号SS，并根据参考值RV通过数字语音信号SS至验证模块105。

对于声音验证系统300，模拟麦克风301输出模拟声音信号AVS至语音确定装置303。语音确定装置303根据参考值RV确定该模拟声音信号AVS是否有效(例如，模拟声音信号AVS是否是模拟语音信号)，以及如果该模拟声音信号AVS是有效的，则通过模拟语音信号ASS至模数转换器313。模数转换器313将模拟语音信号ASS转换为语音信号SS，并传送该语音信号SS至验证模块305。

此外，对于声音验证系统100，验证模块105、参考值产生装置107和环境传感器109中的至少一者初始处于关闭状态(或处于睡眠模式)，如果语音确定装置103输出数字语音信号SS至验证模块105，验证模块105、参考值产生装置107和环境传感器109中的上述至少一者会开启。对于声音验证系统300，验证模块305、参考值产生装置307、环境传感器309和模数转换器313中的至少一者初始处于关闭状态(或处于睡眠模式)，以及如果语音确定装置303输出模拟语音信号ASS，验证模块305、参考值产生装置307、环境传感器309和模数转换器313中的上述至少一者会开启。通过这种方式，由于模数转换器初始为关闭状态或处于睡眠模式中，可进一步降低电量消耗。

图3所示的验证模块305、参考值产生装置307以及环境传感器309的操作与图1所示的验证模块105、参考值产生装置107以及环境传感器109的操作类似，因此为简洁起见，此处不再赘述。同样，声音验证系统300还可以包括图2所示的控制单元102和定时器113。此外，图2中的比较器也可以用作图3所示的语音确定装置303。

如上所述，在另一实施例中，模数转换器313可位于语音确定装置303之前。在本实施例中，模拟麦克风接收的模拟声音信号通过模数转换器转换为数字声音信号，因此语音确定装置303接收到的是数字声音信号，而不是上述的模拟声音信号AVS。此外，在本实施例中，模数转换器可以是低功耗的模数转换器，以节省电量消耗。在本实施例中，语音确定装置、验证模块、参考值产生装置和环境传感器的操作与具有数字声音信号VS的图1相同，因此为简洁起见，此处不再赘述。

图4为图1-3所示的验证模块的详细结构的方框图。如图4所示，验证模块400(即图1中的验证模块105、图3中的验证模块305)包括声音检测装置401、命令/说话者(command/speaker)验证装置403以及信息产生器405。声音检测装置401检测声音信号(即上述模拟语音信号或数字语音信号)。命令/说话者验证装置430验证命令或者产生语音信号的人是否有效(即确定语音信号是否与预定义规则相匹配)，以及如果语音信号有效，验证模块400输出上述的装置激活信号AS。信息产生器405产生语音信号信息。然而，请注意验证模块的结构并不局限于图4所示的实施例。

根据上述的多个实施例，可以得到图5所示的应用于声音验证系统的声音验证方法，包括以下步骤：

步骤501：麦克风总是开启以输出至少一个声音信号。

步骤503：根据参考值确定该声音信号是否有效。如果是，转到步骤505。如果否，转到步骤515以阻止声音信号。

步骤505：通过该声音信号至验证模块。

步骤507：使用验证模块来确定该声音信号是否与预定义规则相匹配，如果该声音信号与预定义规则相匹配，使用验证模块输出装置激活信号以激活目标装置。

步骤509：使用环境传感器来感测其周围的环境，以产生至少一个环境参数。

步骤511：使用参考值产生装置根据环境参数产生参考值。

步骤513：验证模块、环境传感器和参考值产生装置中的至少一者初始处于关闭状态，如果声音信号确定为有效且在前述步骤中通过，则开启验证模块、环境传感器和参考值产生装置中的上述至少一者。(否则控制验证模块、环境传感器和参考值产生装置进入睡眠模式。)如果验证模块没有接收到语音信号，验证模块、环境传感器和参考值产生装置中的至少一者保持为非激活状态。

步骤515：阻止/过滤声音信号。

在上述实施例中，确定语音信号存在的标准可以根据至少一个参数来调整，以及在接收到语音信号之前，系统中的至少一个装置处于关闭状态。通过这种方式，可以优化电池效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化和修饰，均应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种声音验证系统，其特征在于，包括：

麦克风，所述麦克风总是开启以输出至少一个声音信号；

语音确定装置，用于根据参考值确定所述声音信号是否有效，其中如果所述声音信号是有效的，所述语音确定装置通过所述声音信号；

验证模块，用于验证从所述声音信号产生的语音信号，以及如果所述语音信号与预定义规则相匹配，所述验证模块还用于输出装置激活信号以激活目标装置；以及

参考值产生装置，用于当所述声音信号包含所述语音信号时，根据来自所述验证模块的语音信号信息调整所述参考值。

2.如权利要求1所述的声音验证系统，其特征在于，所述验证模块计算所述语音信号并产生所述语音信号信息至所述参考值产生装置，其中所述参考值产生装置根据所述语音信号信息产生所述参考值。

3.如权利要求1所述的声音验证系统，其特征在于，还包括：

环境传感器，用于感测所述环境传感器周围的环境，以产生至少一个环境参数。

4.如权利要求3所述的声音验证系统，其特征在于，如果所述环境参数指示所述声音验证系统被放在包里，所述参考值产生装置调高所述参考值。

5.如权利要求1所述的声音验证系统，其特征在于，所述参考值产生装置根据麦克风灵敏度参数和所述语音信号产生所述参考值。

6.如权利要求1所述的声音验证系统，其特征在于，

所述语音确定装置为比较器，用于比较所述声音信号与参考值的能级或信噪比；如果所述声音信号的能级或信噪比超过所述参考值，所述语音确定装置确定所述声音信号是有效的。

7.如权利要求1所述的声音验证系统，其特征在于，所述麦克风为数字麦克风，从所述麦克风输出的所述声音信号和所述语音信号为数字信号。

8.如权利要求1所述的声音验证系统，其特征在于，所述麦克风为模拟麦克风，从所述麦克风输出的所述声音信号为模拟信号，所述语音信号为数字信号，所述声音验证系统还包括：

模数转换器，位于所述语音确定装置之后，用于将从所述语音确定装置通过的所述声音信号转换为所述语音信号；

其中，所述验证模块、所述参考值产生装置和所述模数转换器中的至少一者初始处于关闭状态，以及如果所述语音确定装置通过所述声音信号，所述验证模块、所述参考值产生装置和所述模数转换器中的至少一者被开启。

9.如权利要求1所述的声音验证系统，其特征在于，所述麦克风为模拟麦克风，用于输出模拟声音信号，所述声音信号和所述语音信号为数字信号，所述声音验证系统还包括：

模数转换器，位于所述语音确定装置之前，用于将所述模拟声音信号转换为所述声音信号。

10.如权利要求9所述的声音验证系统，其特征在于，所述模数转换器为低功耗模数转换器。

11.一种声音验证方法，其特征在于，包括：

总是开启麦克风以输出至少一个声音信号；

根据参考值确定所述声音信号是否有效，以及如果所述声音信号是有效的，通过所述声音信号以作为语音信号；

通过预定义规则，验证从所述声音信号产生的所述语音信号，以及如果所述语音信号与所述预定义规则相匹配，输出装置激活信号以激活目标装置；以及

根据产生自验证结果的语音信号信息，当所述声音信号包含所述语音信号时，调整所述参考值。

12.如权利要求11所述的声音验证方法，其特征在于，所述声音验证方法进一步包括：

计算所述语音信号以产生所述语音信号信息至参考值产生装置；以及

根据所述语音信号信息产生所述参考值。

13.如权利要求11所述的声音验证方法，其特征在于，所述声音验证方法进一步包括：

感测环境以产生至少一个环境参数。

14.如权利要求13所述的声音验证方法，其特征在于，如果所述环境参数指示所述环境为在包里，调高所述参考值。

15.如权利要求11所述的声音验证方法，其特征在于，所述声音验证方法进一步包括：

根据麦克风灵敏度参数和所述语音信号产生所述参考值。

16.如权利要求11所述的声音验证方法，其特征在于，所述声音验证方法进一步包括：

比较所述语音信号与所述参考值的能级或信噪比；以及

如果所述声音信号的能级或信噪比超过所述参考值，确定所述声音信号是有效的。

17.如权利要求11所述的声音验证方法，其特征在于，所述麦克风为数字麦克风，从所述麦克风输出的所述声音信号和所述语音信号为数字信号。

18.如权利要求11所述的声音验证方法，其特征在于，所述麦克风为模拟麦克风，从所述麦克风输出的所述声音信号为模拟信号，所述语音信号为数字信号，所述声音验证方法还包括：

执行模数转换操作，以将所述声音信号转换为所述语音信号；以及

初始关闭用于输出装置激活信号的验证模块、用于产生所述参考值的参考值产生装置以及用于执行所述模数转换操作的模数转换器中的至少一者，以及如果所述声音信号通过作为所述语音信号，开启所述验证模块、所述参考值产生装置和所述模数转换器中的所述至少一者。

19.如权利要求11所述的声音验证方法，其特征在于，所述麦克风为模拟麦克风，用于输出模拟声音信号，所述声音信号和所述语音信号为数字信号，所述声音验证方法还包括：

执行模数转换操作，以将所述模拟声音信号转换为所述声音信号。

20.如权利要求19所述的声音验证方法，其特征在于，还包括：

使用低功耗模数转换器以执行所述模数转换操作。