CN106231495B - 一种音频识别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频识别方法及装置，在该方法中获取音频输入信号的电压；确定所述音频输入信号的电压的持续时间；若所述音频输入信号的电压的持续时间小于预设阈值，则确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号；若所述音频输入信号的电压的持续时间大于等于预设阈值，则确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。通过本发明可以准确识别出所述音频输入信号的类型。

Description

一种音频识别方法及装置

技术领域

本发明涉及音频领域，尤其涉及一种音频识别方法及装置。

背景技术

随着科技的发展，各种拾音设备越来越多，通常可分为有源拾音设备和无源拾音设备。有源拾音设备的输出信号幅度较大，通常把连接有源拾音设备的接口称为线路输入接口。无源拾音设备的输出信号幅度较小，通常把连接无源拾音设备的接口称为麦克输入接口。

连接有源拾音设备和无源拾音设备的输入接口不同，进而接口处的输入电路也不同，因此当使用同一接口既要实现连接有源拾音设备的连接，又要实现无源拾音设备的连接时，需要识别音频信号的幅度大小以识别出输入电路，并将输入电路切换至识别出的输入电路。

目前，通常采用软件方法来识别输入电路。其中，具体识别输入电路的过程如下：保持接口处接入一种输入电路不变，通过软件方法识别出接口处的输入音频信号幅度超过一定值时，则可识别出接口处连接的是有源拾音设备，接入的是线路输入电路；否则，识别出接口处连接的是无源拾音设备，并切换为麦克输入电路。

但是，在上述识别方法中，若接口处连接的是有源拾音设备，在没有音频输入时，输入接口处的音频信号幅度也会比较小，此时将会识别接口处连接的是无源拾音设备，导致错误识别。

发明内容

本发明的目的是提供一种音频识别方法及装置，以准确识别出用于音频输入信号的音频设备类型。

第一方面，本发明实施例提供一种音频识别方法，所述方法包括：

获取音频输入设备产生的音频输入信号的电压；

确定所述音频输入信号的电压的持续时间；

若所述音频输入信号的电压的持续时间小于预设阈值，则确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号；

若所述音频输入信号的电压的持续时间大于等于预设阈值，则确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。

本发明实施例中，通过识别所述音频输入信号的电压的持续时间是否小于预设阈值，来确定所述音频输入信号的类型是线路输入的音频信号还是麦克输入的音频信号，识别过程快，无需外部音源激励，只需要根据音频输入信号的持续时间是否小于预设阈值，就可准确识别出所述音频输入信号的类型。

具体的，确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号，将所述电平信号的持续时间，作为所述音频输入信号的电压的持续时间。

具体的，将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压小于或者大于所述预设参考电压的比较结果；确定表征所述比较结果的电平信号。

本发明实施例中，通将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压小于或者大于所述预设参考电压的比较结果，再确定表征所述比较结果的电平信号。本发明实施例的适用性较强，无需对音频数据做处理，只需将音频输入信号的电压和预设参考电压做比较，就可以得到准确的音频输入信号的电平信息。

进一步的，若确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号，则将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路；

若确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号，则将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。

第二方面，本发明实施例提供一种音频识别装置，包括音频输入接口模块和处理模块：

所述音频输入接口模块，用于获取音频输入信号的电压；

所述处理模块，用于确定所述音频输入接口模块获取的所述音频输入信号的电压的持续时间；若所述音频输入信号的电压的持续时间小于预设阈值，则确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号；若所述音频输入信号的电压的持续时间大于等于预设阈值，则确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。

具体的，所述处理模块用于确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号；将所述电平信号的持续时间，作为所述音频输入信号的电压的持续时间。

具体的，所述处理模块用于将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压小于或者大于所述预设参考电压的比较结果；确定表征所述比较结果的电平信号。

具体的，所述处理模块中包括比较器；

所述比较器用于将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压与所述预设参考电压的比较结果，并输出表征所述比较结果的电平信号。

进一步的，所述音频识别装置还包括切换模块，所述切换模块用于在所述处理模块确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号的情况下，将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路，在所述处理模块确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号的情况下，将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。

具体的，所述切换模块中包括继电器；

所述继电器，用于依据所述处理模块输出的控制信号，将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路或者将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种音频识别方法；

图2为本发明实施例提供的一种确定音频输入信号的电压的持续时间的方法实施流程图；

图3为本发明实施例提供的一种确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号的方法实施流程图；

图4为本发明实施例提供的一种对音频输入信号进行相应电路切换的方法实施流程图；

图5A为本发明实施例提供的一种音频识别装置的结构示意图；

图5B为本发明实施例提供的另一种音频识别装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种音频识别电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。

本发明实施例提供一种音频识别方法，以准确识别出所述音频输入信号的类型。

本发明实施例提供一种音频识别方法，该方法中，获取音频输入信号的电压，并确定所述音频输入信号的电压的持续时间；若所述音频输入信号的电压的持续时间小于预设阈值，则确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号；若所述音频输入信号的电压的持续时间大于等于预设阈值，则确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。

本发明实施例中，通过识别所述音频输入信号的电压的持续时间，来确定所述音频输入信号的类型是线路输入的音频信号还是麦克输入的音频信号，识别过程快，无需外部声音的激励，只需要将音频输入信号的持续时间与预设阈值进行比较，就可准确识别出所述音频输入信号的类型。

图1为本发明实施例提供的一种音频识别方法，可以包括以下步骤：

S11、获取音频输入信号的电压。

具体的，音频输入设备接入时，根据音频输入设备产生的音频输入信号的幅度大小，进而获取到音频输入信号的电压。其中，若接入的音频输入设备是无源拾音设备，由于它产生的交流信号幅度较小，则获取到的音频输入信号的电压波动较小。若接入的音频输入设备是有源拾音设备，由于它产生的交流信号幅度较大，则获取到的音频输入信号的电压波动较大。

S12、确定所述音频输入信号的电压的持续时间。

具体的，输入的音频信号的频率范围是固定的，一般为20赫兹至2万赫兹之间，根据输入的音频信号的最低频率，可计算出音频输入信号的周期为50毫秒。进而根据音频输入信号的周期和音频输入信号的电压波动大小，可确定出所述音频输入信号的电压的持续时间。其中，若获取到的音频输入信号的电压波动较小，则可确定所述音频输入信号的电压在一个周期的时间内或者大于一个周期的时间内基本都不发生变化；若获取到的音频输入信号的电压波动较大，则可确定出所述音频输入信号的电压在一个周期内就会发生较大的变化。

S13、判断所述音频输入信号的电压的持续时间是否小于预设阈值。

具体的，可将音频输入信号的周期50毫秒作为所述预设阈值，并确定出所述音频输入信号的电压的持续时间小于预设阈值，表明所述音频输入信号的电压大小在一个周期内发生了明显的变化，即电压波动较大，则确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号。若确定出所述音频输入信号的电压的持续时间大于等于预设阈值，表明所述音频输入信号的电压大小在大于等于预设阈值的时间内，基本没有发生变化，即电压波动较小，则确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。

若是，则执行S14、确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号。

若不是，则执行S15、确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。

本发明实施例中，通过将所述音频输入信号的电压的持续时间与预设阈值进行比较，来确定所述音频输入信号的类型是线路输入的音频信号还是麦克输入的音频信号，识别过程快，无需外部声音的激励，只需要根据音频输入信号的持续时间是否小于预设阈值，就可准确识别出所述音频输入信号的类型。

可选的，上述实施例中，对所述音频输入信号的电压的持续时间的确定，可采用如下方法，如图2所示，可以包括以下步骤：

S121、确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号。

具体的，确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号的方法，本发明不做限定，例如可通过比较器的比较，来确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号。

S122、将所述电平信号的持续时间，作为所述音频输入信号的电压的持续时间。

具体的，所述电平信号的持续时间与所述音频输入信号的电压的持续时间是相同的，其中，识别所述音频输入信号的电压的持续时间的方法，本发明不做限定，例如可通过识别所述电平信号的持续时间来确定所述音频输入信号的电压的持续时间。

本发明实施例中，确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号，并将所述电平信号的持续时间，作为所述音频输入信号的电压的持续时间，可以间接实现音频识别电路对所述音频输入信号的电压的持续时间的识别。

可选的，上述实施例中，对表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号的确定，可采用如下方法，如图3所示，可以包括以下步骤：

S31、将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压与所述预设参考电压的比较结果。

具体的，为了得到表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号，可通过预设参考点，将所述音频输入信号的电压与预设参考点的电压进行比较，并且预设参考电压的大小是保持不变的。其中，音频输入信号的电压与预设参考点的电压的比较方式，可通过上述实施例中的比较器的比较，进而得到相应的电平信号。由于不同类型的音频输入信号的电压是不同的，因此可得到不同的比较结果。

S32、确定表征所述比较结果的电平信号。

具体的，若音频输入信号的电压大于预设参考点的电压，则确定表征所述比较结果的电平为高电平；若音频输入信号的电压小于预设参考点的电压，则确定表征所述比较结果的电平为低电平。结合本发明具体的音频输入信号类型，进一步分析，在接入的设备为有源音频设备时，由于所述音频输入信号的电压波动范围较大，则在所述预设阈值的时间内不仅会出现小于所述参考电压的音频输入信号，也会出现大于所述参考电压的音频输入信号，进而得到的电平信号为方波信号。在接入的设备为无源音频设备时，由于所述音频输入信号的电压波动范围较小，则在所述预设阈值的时间内不会出现大于所述参考点的电压的音频输入信号。因此，通过比较所述音频输入信号的电压和所述参考点的电压，进而得到所述音频输入信号的电平信号始终为一条直线。

本发明实施例中，通将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压与所述预设参考电压的比较结果，再确定表征所述比较结果的电平信号。本发明实施例的适用性较强，无需对音频数据做处理，只需将音频输入信号的电压和预设参考电压做比较，就可以得到准确的音频输入信号的电平信息。

进一步的，在上述实施例中，确定出所述音频输入信号类型之后，还可进行相应电路的切换，具体的切换过程如下，如图4所示，可以包括如下步骤：

S41、确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号还是麦克输入的音频信号。

若是线路输入的音频信号，则执行S42、将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路。

若是麦克输入的音频信号，则执行S43、将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。

具体的，本发明实施例中，确定出表征所述比较结果的电平信号之后，会产生控制信号，所述控制信号用于控制切换所述音频输入信号。

本发明实施例中，通过确定所述音频输入信号的类型，再控制所述音频输入信号接入相应的输入电路，能够实现快速准确的切换，即不需进行人工操作，即可实现切换，适用性较强。

基于上述实施例提供的音频识别方法，本发明实施例提供一种音频识别装置，该装置可以应用于音频识别电路中，图5A所示为本发明实施例提供的音频识别电路中的音频识别装置的结构示意图，如图5A所示，该设备包括音频输入接口模块51和处理模块52，其中：

音频输入接口模块51，用于获取音频输入信号的电压；

所述处理模块52，用于确定所述音频输入接口模块51获取的所述音频输入信号的电压的持续时间；若所述音频输入信号的电压的持续时间小于预设阈值，则确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号；若所述音频输入信号的电压的持续时间大于等于预设阈值，则确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。

较佳的，所述处理模块52具体用于：确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号；将所述电平信号的持续时间，作为所述音频输入信号的电压的持续时间。

具体的，所述处理模块52具体用于：将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压与所述预设参考电压的比较结果；确定表征所述比较结果的电平信号。

进一步的，所述音频识别装置还包括切换模块53，如图5B所示，所述切换模块53用于，在所述处理模块52确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号的情况下，将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路。在所述处理模块52确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号的情况下，将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。

可选的，本发明实施例在具体实施时，可在处理模块52中设置比较器，通过所述比较器将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压与所述预设参考电压的比较结果，并输出表征所述比较结果的电平信号。

可选的，本发明实施例在具体实施时，可在所述切换模块53中设置继电器，所述继电器，用于依据所述处理模块52输出的控制信号，将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路或者将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。

本发明实施例以下将结合实际应用对上述涉及的音频识别方法及装置进行说明。

本发明实施例中可在音频识别装置中设置如图6所示的音频识别电路，通过所述音频识别电路识别出用于音频输入信号的音频设备类型。

图6中，音频输入接口主要为麦克输入和线路输入的物理接口，常见的是3.5mm接口等，当该接口插入音频输入设备时，其会触发至少2类信号的连接，例如音频输入信号(用于传输音频)和参考信号(为音频信号提供参考)。偏置模块主要针对由无源的驻极体麦克风直接输出的麦克输入设备起作用，按照驻极体麦克风的工作电路要求，其输出必须提供一个偏置电压。处理模块主要是通过识别比较模块发送的指示信号，判断出当前拾音设备的类型是麦克输入还是线路输入，然后根据设备类型控制切换模块，把音频输入接口所连接的音频输入信号切换到相应设备所对应的音频接收电路。其中，处理模块可以是任意的单体处理芯片，也可以是符合功能要求的逻辑电路组成，本发明以单片机(一种可编程处理芯片)为例。切换模块主要用于根据处理模块给出的信号指令，将其连接的音频输入信号切换到两条不同的输出链路，分别连接不同拾音设备类型所需要的音频接收模块的电路或接口。音频接收模块至少包含麦克输入和线路输入所对应的接口电路。音频接收模块可直接将这两种电路做到芯片内部，而只让芯片留出两组接口，分别用于连接麦克输入和线路输入，所以该音频接收模块不限于独立的两套麦克输入电路和线路输入电路，也可以直接是包含两种输入接口的音频接收芯片。本发明以直接包含两种接口的音频接收芯片(音频codec)为例。

本发明实施例以下将以三种情况分别对图6所示的电路中的电路状态的变化以及确定音频设备类型的过程进行说明。

第一种情况：麦克输入的无源拾音设备

当有无源拾音设备连接时，音频输入接口的引脚7和引脚4之间等效连接了一个驻极体麦克风。并且，根据上述驻极体麦克的工作原理，其等效于一个2.2k的电阻(典型值非绝对值，不同的驻极体会有差异，本发明以典型值举例计算)，所以a点相当于是VCC通过R1和2.2k电阻的分压，这里R1的取值，主要满足一个要求：VCC通过R1和2.2k的驻极体内阻分压之后，电压满足驻极体的工作电压，本发明以1～10V为例，假设VCC取3.3V，所以1<3.3*2.2/(R1+2.2)<10公式1，据此计算R1<5.06k。本发明以R1取值2.2k为例，所以a点电压为3.3V*2.2/(2.2+2.2)＝1.65V。虽然当驻极体工作时，会输出音频信号，从而使a点电压波动，但是由于驻极体信号幅度很小正常声音都不会超过100mV，所以a点信号可以认为最大不超过1.75V。这里b点电压是VDD经过R2和R3之后的分压，具体要求为1.75<Vb<3.3V，VDD取值可以和VCC一致，也可以不同，R2和R3取值也可以任意区间，只要b点电压满足1.75<Vb<3.3V就可以了，本发明以VDD取值3.3V为例，R2取值1k，R3取值2k，所以Vb＝3.3*2/3＝2.2V。由于此时a点任意时刻都小于1.75V，根据比较器的原理，U1输出e点一直保持为低电平。

第二种情况：线路输入的有源拾音设备

由于有源拾音设备输出都有AC隔直电容C，所以当有源拾音设备连接时，音频输入的引脚7和引脚4等效于串联了一个电容和一个未知阻抗网络，由于这个电容C的存在，a点的直流电平就等于VCC，因为电容对于直流来说是无穷大阻抗，VCC通过R1和无穷大阻抗分压之后，a点电压仍然为VCC，即3.3V。然而，当有源拾音设备工作时，其输出的音频信号幅度很大，如果输出-1.55V，则a点电压会是3.3-1.55＝1.75V，这样a点电压就和上述无源拾音设备连接时在一个范围。但是，音频是一个交流信号，而且其频率范围是固定的，20～20000hz，所以a点电压小于1.75V的持续时间不会超过最低频率的周期50ms，基于上述情况，我们只要判断a点电压有没有小于1.75V 50ms时间，就可以区分出是线路输入还是麦克输入。由上述假定的b点电压2.2V，e点会输出频率变化的方波，因为a点有可能高于2.2V，也有可能低于2.2V，不过e点输出方波的低电平持续时间一定会小于50ms。实际设计时为了更加严格，判断时间可以取大于50ms的任何值，本发明以50ms为例。

第三种情况：无拾音设备连接

当无拾音设备连接时，音频输入接口的引脚7和引脚4悬空，a点信号由于R1上拉到VCC，所以a点电平为3.3V，大于b点的2.2V，e点输出一直为高电平。

根据上述三种情况的分析，e点会出现不同的电信号状态，通过处理模块接受e点信号，并进行逻辑判断，就能识别出当前连接的拾音设备的类型。

本发明实施例中确定出拾音设备类型后，可由处理模块输出一个控制信号，以控制切换模块进行音频链路的切换。本发明中的切换模块是以继电器为例，即U3。根据继电器的工作原理，当Vf＝1时，a连接到d，音频连接至麦克输入，当Vf＝0时，a连接到c，音频连接至线路输入。

如图6所示，若Ve输出低电平超过50ms，则判断为无源拾音设备输入，并控制f点输出Vf为高电平，使U3将a点输入音频信号，切换到输出d，否则Vf输出低电平，U3切换到c。

需要说明的是，对于线路输入和麦克输入，由于所需电路不同，其实现可以是独立的两套电路，也可以是一个芯片集成两种接口。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种音频识别方法，其特征在于，所述方法包括：

获取音频输入信号的电压；

确定所述音频输入信号的电压的持续时间；

确定所述音频输入信号的电压的持续时间，包括：

确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号；

将所述电平信号的持续时间，作为所述音频输入信号的电压的持续时间；

若所述电平信号的持续时间小于预设阈值，则确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号；

若所述电平信号的持续时间大于等于预设阈值，则确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号，包括：

将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压与所述预设参考电压的比较结果；

确定表征所述比较结果的电平信号。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号，则将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路；

若确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号，则将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。

4.一种音频识别装置，其特征在于，包括音频输入接口模块和处理模块：

所述音频输入接口模块，用于获取音频输入信号的电压；

所述处理模块，用于确定所述音频输入接口模块获取的所述音频输入信号的电压的持续时间；

所述处理模块具体用于按照如下方式确定所述音频输入信号的电压的持续时间：

确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号；

将所述电平信号的持续时间，作为所述音频输入信号的电压的持续时间；

所述处理模块还用于，若所述电平信号的持续时间小于预设阈值，则确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号；若所述电平信号的持续时间大于等于预设阈值，则确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于按照如下方式确定表征所述音频输入信号的电压大小的电平信号：

将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压与所述预设参考电压的比较结果；

确定表征所述比较结果的电平信号。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块中包括比较器；

所述比较器用于将所述音频输入信号的电压与预设参考电压进行比较，得到所述音频输入信号的电压与所述预设参考电压的比较结果，并输出表征所述比较结果的电平信号。

7.如权利要求4至6任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括切换模块，

所述切换模块，用于在所述处理模块确定所述音频输入信号为线路输入的音频信号的情况下，将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路，在所述处理模块确定所述音频输入信号为麦克输入的音频信号的情况下，将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述切换模块中包括继电器；

所述继电器，用于依据所述处理模块输出的控制信号，将所述线路输入的音频信号切换至线路输入电路或者将所述麦克输入的音频信号切换至麦克输入线路。