CN107371059A - 一种消除电视对语音识别装置干扰的装置 - Google Patents

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Abstract

一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，包括用于连接电视机音频输出端的音频接收器、用于连接电视机机顶盒HDMI音视频输出端的HDMI音视频分离器、视频输出单元、音频输出一单元、音频选择器、回声消除单元、语音增强和降噪单元、音频采集单元、音频输出二单元、播放模块；所述回声消除单元与音频选择器、音频采集器、语音增强和降噪单元相连接；所述音频选择器与HDMI音视频分离器、音频接收器相连接；本发明将电视音频信号引入、HDMI音视频分离、电视机视频还原、电视机音频还原、音频选择、回声消除、语音增强和降噪、音频采集等技术进行组合在一起，构成了电视机和智能语音设备同时使用的新的技术方案，解决了电视机和智能语音设备同时使用的问题。

Description

一种消除电视对语音识别装置干扰的装置
技术领域
本发明涉及智能电视技术领域，尤其涉及一种消除电视对语音识别装置干扰的装置。
背景技术
好玩的智能音箱设备现在越来越普及。智能音箱其在基础播放功能上与我们日常使用的普通音箱无异，而加入了智能概念后，这款音箱不再仅仅是播放音乐的设备，更多样的使用方式以及与用户的交互过程让它受到普遍的欢迎。例如，使用者可以对着智能音箱说：“你给我放一段刘德华的歌曲”，智能音响就会自动播放刘德华的歌曲，而不需要人工选择歌曲的过程。智能音箱之所以能够识读人的语音，是依赖于语音识别技术。
但是，目前不论是设置在智能音箱内部的语音识别模块、还是设置在智能音箱外部的语音识别模块，其语音识别技术都存在局限性，当我们看电视的时候，当电视的声音和用户发出的语音指令同时发生时，语音识别效果很差。其原因是音频采集器采集的是混合声音，包括电视的声音和人的语音，由于语音识别效果很差，致使电视机和智能音箱不能同时使用。专利申请号：201611135608.0、专利名称“语音增强方法、装置及智能音箱、智能电视”提出了一种应用于智能音箱的语音增强方法，该方法采用以下步骤：步骤一、将麦克风阵列拾取的音乐原声和语音人声经ADC转换为多路数字信号；步骤二、获取所述多路数字信号经转换阵列转换成的一路数字信号；步骤三、从所述一路数字信号中获取回声消除的参考信号；步骤四、基于所述参考信号利用AEC算法进行所述音乐原声的消除，输出语音人声数据。
该方法存在的问题是：其一、步骤一中“音乐原声”的表述是错误的，音乐原生是在播放之前拿到的才是音乐原声。他把麦克风阵列阵列收集到的用户发出的语音和音乐混在一起，从混在一起的声音中再拿到音乐原声是错误的。所述的原声就像双方打电话，A方打给B方，B方用免提，A方的声音首先发出，发出后被B方获取后再通过免提放出来，先获取到的A方的语音才是原声，而上述专利文件从混合声音中得到原声显然是违反了“音乐原声”的定义；其二、关键技术点为概念性语句，无参考性：在该专利中多次提到“由麦克风阵列拾取的音箱播放的音乐原声和人说话产生的语音人声，经ADC转换为多路数字信号，然后由FPGA将所述多路数字信号转成一路数字信号，送至CPU，由CPU从所述一路数字信号中获取回声消除的参考信号。”究竟CPU怎么获得回声消除的参考信号的,这个关键点在其说明书全文无一字介绍，只有结论而无具体内容，没有说服力，因此，该技术方案无实施价值，不具有可比性。
综上，现有技术尚不能解决电视机和智能音箱设备同时使用的问题，或者尚不能解决第三方语音设备和以用户交互为特征的智能语音设备同时使用的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，用以解决现有技术不能解决电视机和智能音箱设备同时使用的问题，或不能解决第三方语音设备和以用户交互为特征的智能语音设备同时使用的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，包括用于连接电视机音频输出端的音频接收器、用于连接电视机机顶盒HDMI音视频输出端的HDMI音视频分离器、视频输出单元、音频输出一单元、音频选择器、回声消除单元、语音增强和降噪单元、音频采集单元、音频输出二单元、播放模块；
所述视频输出单元的输入端连接HDMI音视频分离器，输出端连接电视机；
所述音频选择器的输入端分别连接HDMI音视频分离器单元和音频接收器单元、输出端连接回声消除单元和音频输出一单元；
所述的回声消除单元的输入端分别连接音频采集器和音频选择器，输出端连接语音增强和降噪单元；
所述的音频输出一单元输入端连接音频选择器、输出端连接播放模块；
所述的音频输出二单元输入端连接语音增强和降噪单元、输出端连接语音识别系统。
较佳地，所述的HDMI音视频分离器接收来自电视机机顶盒HDMI音视频输出端的音视屏信号并分离为音频信号、视频信号，其视频信号通过视频输出单元连接电视机进行播放，从而完成电视机机顶盒HDMI视频信号的还原；其音频信号通过音频选择器单元、音频输出一单元、播放模块进行播放，从而完成电视机机顶盒HDMI的音频信号还原；所述的播放模块为获得电视机音频信号并替代电视机播放喇叭的播放模块。
较佳地，所述的音频选择器用于接收来自HDMI音视频分离器和音频接收器的两路音频信号、在同一个时刻只能接收其中一路音频信号，并将同一时刻接收的一路音频信号分别发送给回声消除单元用以进行回声消除；发送给音频输出一单元，用以还原音频输出一单元的音频信号；所述音频输出一单元的音频信号为来自HDMI音视频分离器的音频信号或者来自音频接收器的音频信号。
较佳地，所述音频采集单元采集的信号包括由电视音频信号和人的语音信号混合而成的混合音频信号，该混合音频信号由音频采集器输送给回声消除单元，该回声消除单元根据已经拿到的参考信号从混合音频信号中抵消掉电视音频信号而保留人的语音信号，并将保留的人的语音信号发送给语音增强和降噪单元；所述的已经拿到的参考信号即为来自音频选择器的输入信号。
较佳地，所述的语音增强和降噪单元包括针对回声消除后保留的人的语音信号进行语音增强和降噪，。
较佳地，所述的HDMI音视频分离器、音频接收器、视频输出单元分别通过有线方式或无线方式同电视机顶盒的HDMI音视频输出端、电视机音频输出端、电视机相连接；所述音频输出二单元通过有线、或无线的方式与语音识别系统相连接，所述的语音识别系统包括智能音箱语音识别系统、智能家居语音识别系统。
一种智能家居控制系统，其特征在于：包括如权利要求1至6任意一项所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置。
一种智能音箱，其特征在于：该智能音箱通过有线或无线的方式连接如权利要求1至6任意一项所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置。
一种智能电视，其特征在于：包括如权利要求8所述的智能音箱。
本发明的优点效果
1、本发明将电视音频信号引入、HDMI音视频分离、电视机视频还原、电视机音频还原、音频选择、回声消除、语音增强和降噪、音频采集等技术组合在一起，构成了电视机和智能语音设备同时使用的新的技术方案，解决了电视机和智能语音设备同时使用的问题。
2、本发明各部分相互支持、相互依赖，构成一个有机的整体：通过在本装置中引入电视音频信号、将电视音频信号引入到回声消除单元的输入端，解决了将电视音频信号作为回声消除的参考信号的可能性问题；通过设置HDMI音视频分离器，解决了将HDMI音、视频进行分离的问题；通过HDMI音视频分离器和视屏输出单元的有机结合，解决了电视视频还原问题；通过设置HDMI音视频分离器、音频接收器、音频选择器、音频输出一单元、播放模块解决了电视音频还原问题；通过设置回声消除单元、以及将音频选择器发出的音频信号发送给回声消除单元、将音频采集器采集的混合音频信号发送给回声消除单元，解决了抵消电视音频信号和保留语音信号的问题；通过设置语音增强和降噪单元，解决了提高语音信号质量的问题。
附图说明
图1为本发明一种消除电视对语音识别装置干扰的装置电路框图。
具体实施方式
本发明的设计思想和设计原理：
1、本发明的目的是消除电视对语音识别装置的干扰，既然是消除电视的干扰， 就要把电视的音频信号从混合音频信号中去掉。试想一下，对一个至少混合了两个声音的语音流，要把它们分开，然后去掉其中一个，难度何其之大。就像一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，然后需要把红墨水提取出来，这恐怕不可能了。但是，实际上，除了这个混合信号，我们是可以得到产生混合信号以前的原始信号的，这个原始信号就是参考信号。
2、在本发明中，所述参考信号既是一个干净的、不带有其它音频的电视音频信号，该参考信号作为“回声消除”中的样本信号，顾名思义，该信号用于“回声消除”中消除混合音频中对应采样信号的电视音频信号。
3、确定了电视音频信号作为参考信号后，接下来的问题是怎样获得参考信号，参考信号必须在产生混合音频信号之前拿到，或者参考信号必须来自一个独立的电视音频信号，本发明采样方法就是将电视的音频信号引入到本发明的装置中。
4、将电视信号引入到本发明的装置中，有几个关键点：拿到电视的语音参考信号必须兼顾传统电视和带有电视机顶盒的数字电视两类用户，这两路信号都需要引入到本发明的装置中；传统电视的视频信号和音频信号是分开的，只需要引入传统电视的音频信号即可，数字电视的电视机顶盒上的音视频信号集线在HDMI音视频输出端上，所以，电视机顶盒的HDMI音视频信号全部引入到本发明装置中。HDMI音视频信号引入后要进行分离，也就是采用本发明的HDMI音视频信号分离器；音视频信号分离后要进行视频还原和音频还原，视频还原最后要还原给电视机；音频信号也要还原给电视机，但由于本发明拿到了了电视机的音频信号、用自行设置的播放模块替代电视机的喇叭，因此，音频信号是通过自制的播放模块还原电视机的音频信号。由于本发明兼顾传统电视机用户和数字电视机用户的需求，接入的是两路电视机音频信号，而输出给“回声消除”单元和“音频输出一”单元的，要么是传统电视机的音频信号，要么是数字电视机的音频信号，所以，输出给“回声消除”单元和“音频输出一”单元的必定是其中一种信号，因此，在本发明中需要设置一个音频选择器，用于识别不同种类的音频信号，有针对性的进行回声消除和音频还原。回声消除单元的输入、输出设计。回声消除单元应该有两个输入端：一个输入端用于拿到干净的参考信号，其干净的参考信号来自音频选择器；另一个输入端用于连接音频采集器，音频采集器采集的是电视声音和人的语音混合的声音；回声消除单元输出端的设计：回声消除后的信号为保留下来的人的语音的信号，此时，被保留下来的人的语音的信号还不能直接输出给语音识别系统，因为人的语音信号常常会受到环境干扰，比如墙的反射或其它电器（空调）的噪音都会降低人的语音质量，因此，回声消除后保留的人的语音信号应该发送给语音增强和降噪单元。
基于以上设计思想和设计原理，本发明设计了一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，如图1所示：
包括用于连接电视机音频输出端的音频接收器、用于连接电视机机顶盒HDMI音视频输出端的HDMI音视频分离器、视频输出单元、音频输出一单元、音频选择器、回声消除单元、语音增强和降噪单元、音频采集单元、音频输出二单元、播放模块；
所述视频输出单元的输入端连接HDMI音视频分离器，输出端连接电视机；
所述音频选择器的输入端分别连接HDMI音视频分离器单元和音频接收器单元、输出端连接回声消除单元和音频输出一单元；
所述的回声消除单元的输入端分别连接音频采集器和音频选择器，输出端连接语音增强和降噪单元；
所述的音频输出一单元输入端连接音频选择器、输出端连接播放模块；
所述的音频输出二单元输入端连接语音增强和降噪单元、输出端连接语音识别系统。
所述的HDMI音视频分离器接收来自电视机机顶盒HDMI音视频输出端的音视屏信号并分离为音频信号、视频信号，其视频信号通过视频输出单元连接电视机进行播放，从而完成电视机机顶盒HDMI视频信号的还原；其音频信号通过音频选择器单元、音频输出一单元、播放模块进行播放，从而完成电视机机顶盒HDMI的音频信号还原；所述的播放模块为获得电视机音频信号并替代电视机播放喇叭后的播放模块。
所述的音频选择器用于接收来自HDMI音视频分离器和音频接收器的两路音频信号、在同一个时刻只能接收其中一路音频信号，并将同一时刻接收的一路音频信号分别发送给回声消除单元用以进行回声消除；发送给音频输出一单元，用以还原音频输出一单元的音频信号；所述音频输出一单元的音频信号为来自HDMI音视频分离器的音频信号或者来自音频接收器的音频信号。
所述音频采集单元采集的信号包括由电视音频信号和人的语音信号混合而成的混合音频信号，该混合音频信号由音频采集器输送给回声消除单元，该回声消除单元根据已经拿到的参考信号从混合音频信号中抵消掉电视音频信号而保留人的语音信号，并将保留的人的语音信号发送给语音增强和降噪单元；所述的已经拿到的参考信号即为来自音频选择器的输入信号。
所述的语音增强和降噪单元包括针对回声消除后保留的人的语音信号进行语音增强和降噪，该语音降噪手段为对于环境噪音采取的降噪手段。
所述的HDMI音视频分离器、音频接收器、视频输出单元分别通过有线或无线方式同电视机顶盒的HDMI音视频输出端、电视机音频输出端、电视机相连接；所述音频输出二单元通过有线、或无线的方式与语音识别系统相连接，所述的语音识别系统包括智能音箱语音识别系统、智能家居语音识别系统。
一种智能家居控制系统，其特征在于：包括如权利要求1至6任意一项所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置。
一种智能音箱，其特征在于：该智能音箱通过有线或无线的方式连接如权利要求1至6任意一项所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置。
一种智能电视，其特征在于：包括如权利要求8所述的智能音箱。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例。

Claims (9)

1.一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，其特征在于：包括用于连接电视机音频输出端的音频接收器、用于连接电视机机顶盒HDMI音视频输出端的HDMI音视频分离器、视频输出单元、音频输出一单元、音频选择器、回声消除单元、语音增强和降噪单元、音频采集单元、音频输出二单元、播放模块；
所述视频输出单元的输入端连接HDMI音视频分离器，输出端连接电视机；
所述音频选择器的输入端分别连接HDMI音视频分离器单元和音频接收器单元、输出端连接回声消除单元和音频输出一单元；
所述的回声消除单元的输入端分别连接音频采集器和音频选择器，输出端连接语音增强和降噪单元；
所述的音频输出一单元输入端连接音频选择器、输出端连接播放模块；
所述的音频输出二单元输入端连接语音增强和降噪单元、输出端连接语音识别系统。
2.根据权利要求1所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，其特征在于：所述的HDMI音视频分离器接收来自电视机机顶盒HDMI音视频输出端的音视频信号并分离为音频信号、视频信号，其视频信号通过视频输出单元连接电视机进行播放，从而完成电视机机顶盒HDMI视频信号的还原；其音频信号通过音频选择器单元、音频输出一单元、播放模块进行播放，从而完成电视机机顶盒HDMI的音频信号还原；所述的播放模块为获得电视机音频信号并替代电视机播放喇叭后的播放模块。
3.根据权利要求1所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，其特征在于：所述的音频选择器用于接收来自HDMI音视频分离器和音频接收器的两路音频信号、在同一个时刻只能接收其中一路音频信号，并将同一时刻接收的一路音频信号分别发送给回声消除单元用以进行回声消除；发送给音频输出一单元，用以还原电视机的音频信号；所述音频输出一单元的音频信号为来自HDMI音视频分离器的音频信号或者来自音频接收器的音频信号。
4.根据权利要求1所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，其特征在于：所述音频采集单元采集的信号包括由电视音频信号和人的语音信号混合而成的混合音频信号，该混合音频信号由音频采集器输送给回声消除单元，该回声消除单元根据已经拿到的参考信号从混合音频信号中抵消掉电视音频信号而保留人的语音信号，并将保留的人的语音信号发送给语音增强和降噪单元；所述的已经拿到的参考信号即为来自音频选择器的输入信号。
5.根据权利要求4所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，其特征在于：所述的语音增强和降噪单元包括针对回声消除后保留的人的语音信号进行语音增强和降噪。
6.根据权利要求1所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置，其特征在于：所述的HDMI音视频分离器、音频接收器、视频输出单元分别通过有线方式或无线方式同电视机顶盒的HDMI音视频输出端、电视机音频输出端、电视机相连接；所述音频输出二单元通过有线、或无线的方式与语音识别系统相连接，所述的语音识别系统包括智能音箱语音识别系统、智能家居语音识别系统。
7.一种智能家居控制系统，其特征在于：包括如权利要求1至6任意一项所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置。
8.一种智能音箱，其特征在于：该智能音箱通过有线或无线的方式连接如权利要求1至6任意一项所述的一种消除电视对语音识别装置干扰的装置。
9.一种智能电视，其特征在于：包括如权利要求8所述的智能音箱。
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