CN108055610A - 智能音箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能音箱。该智能音箱包括麦克风阵列模块、语音处理模块、数据传输接口、功放模块和喇叭；智能音箱能够通过数据传输接口与外设设备相连；麦克风阵列模块用于拾取用户的语音信息，拾取后的语音信息经语音处理模块处理后能够通过数据传输接口上传至外设设备；外设设备能够对接收到的语音信息进行反馈，并通过数据传输接口向智能音箱传送语音反馈信息；语音反馈信息经语音处理模块处理后传送至功放模块，功放模块用于将语音反馈信息进行放大后传送给喇叭进行播放。本发明不仅可以实现语音交互，还可以实现视频交互，同时本智能音箱的实现成本较低。

Description

智能音箱

技术领域

本发明涉及音箱技术领域，特别涉及智能音箱。

背景技术

音箱是整个音响系统的终端，其作用是把音频电能转换成相应的声能，并把它辐射到空间去，是多数音乐发烧友必不可少的设备之一。随着社会文明的进步，音乐发烧友对音箱器材的要求日渐提高标准，现有的音箱为传统的有线音箱，音频来源单一连接麻烦、音箱控制繁琐，使用起来非常的不便利和智能，即使目前热门的蓝牙音箱也只是解决了无线的传输功能，其控制操作也非常不便，不够智能，用户体验不高，没有语音控制功能。

随着智能语音交互技术的不断成熟，越来越多的音箱产品开始走向智能化，申请号为201520672087.7的中国实用新型专利，公开了一种智能音箱系统，该智能音箱系统包括音箱、服务器和移动终端，其中音箱包括拾音器、语音处理模块、扬声器和无线通讯模块，由此可以通过拾音器采集现场语音指令，然后通过无线网络远程接收移动终端的指令，进而执行播放，虽然此种设计可以达到用户对音箱的操作更加简单和智能的效果，但由于需要在音箱内设置无线通讯模块，实现成本较高。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了智能音箱，包括麦克风阵列模块、语音处理模块、数据传输接口、功放模块和喇叭；

智能音箱能够通过数据传输接口与外设设备相连；

麦克风阵列模块用于拾取用户的语音信息，拾取后的语音信息经语音处理模块处理后能够通过数据传输接口上传至外设设备；外设设备能够对接收到的语音信息进行反馈，并通过数据传输接口向智能音箱传送语音反馈信息；

语音反馈信息经语音处理模块处理后传送至功放模块，功放模块用于将语音反馈信息进行放大后传送给喇叭进行播放。

本发明的有益效果是：通过数据传输接口将智能音箱和外设设备相连，将麦克风阵列模块拾取的用户的语音信息传送至语音处理模块进行处理后通过数据传输接口上传至外设设备，外设设备对接收到的语音信息进行反馈，并通过数据传输接口向智能音箱传送语音反馈信息。由此，在音箱内部没有设置无线网络模块的条件下，利用外设设备的网络资源即可实现音箱与外设设备的智能交互，从而可以大大降低智能音箱的生产成本。此外，通过采用麦克风阵列模块拾取用户的语音信息，可以有效降低外界环境因素对拾音性能的影响，从而大大提高语音识别效果，以增强用户的智能语音交互体验。

在一些实施方式中，数据传输接口为USB接口。由此，该数据传输接口不仅可以传输数据，还可以作为供电接口，在使用过程中可以为外设设备供电，从而提高外设设备的持续工作能力。

进一步地，该USB接口包括USB A口、Micro/Mini USB口和USB TypeC口。通过设置多个类型的数据传输接口，可以满足不同类型的外设设备的使用需求，从而提高本发明的应用范围。

在一些实施方式中还包括回声消除回路，回声消除回路用于将语音处理模块传送的语音数据反馈给麦克风阵列模块。由此，当在音箱播放音乐时，通过启动智能唤醒功能以进行语音交互或智能视频交互时，通过此回声消除回路，就可以降低本地音乐播放的干扰，提高麦克风阵列模块的拾音性能，增强语音识别效果，从而提高用户的智能语音或视频交互体验。

在一些实施方式中，回声消除回路为数字式回路，功放模块为数字式功放，回声消除回路包括I2S总线，语音处理模块传送的语音数据经过I2S总线转化为数字输出信号，直接反馈给麦克风阵列模块。由此，通过数字式功放模块，可以降低本智能音箱的失真率，减小噪音，提高声音的透明度，增强用户的听觉感受，同时通过数字式的回声消除回路可以排除本地音乐播放对麦克风阵列模块拾音性能的影响。此外，使用数字功放，还可以减少智能音箱内部的元器件，从而降低生产成本。

在一些实施方式中，回声消除回路为模拟式回路，功放模块为模拟式功放，回声消除回路包括模拟式功放模块和模数转换模块，语音处理模块传送的语音数据经过模拟式功放模块，输出为模拟信号并传送给模数转换模块，模数转换模块对该模拟信号进行转化后反馈给麦克风阵列模块。由此，通过模拟式功放模块，可以有效避免瞬态互调失真，从而有效提高本发明的音质效果。

在一些实施方式中，还包括蓝牙模块。进一步地，该蓝牙模块为USB蓝牙模块或内嵌蓝牙模块。由此，通过在智能音箱内设置蓝牙模块，在本发明提高的智能音箱与外设设备脱离的过程中，通过使用蓝牙功能，也可以实现本智能音箱与外设设备的智能语音交互与视频交互。

在一些实施方式中，麦克风阵列模块内设有降噪模块。由此，通过此降噪模块，可以最大限度地将环境背景声音滤掉，提高外设设备对麦克风阵列模块拾取的声音的语音识别效果，从而提高用户对智能语音交互的体验感受。

在一些实施方式中，还包括LED模块和按键模块。由此，通过LED模块可以清楚地反映本智能音箱的使用状态，例如显示充电情况、语音处理模块的信息内容、麦克风是否开启等情况，由此可以方便用户快速获取音箱的播放信息。通过按键模块，可以方便调整本智能音箱的音量大小以及切换播放信息等。

在一些实施方式中，外设设备为PC或平板设备。由此，本音箱可配合PC或平板设备实现视频互动功能，比如，当使用者需要咨询天气时，PC或平板设备可以显示当前天气状态；使用者需要咨询导航信息时，PC或平板设备可以显示导航路线与路况信息；使用者在进行语音拨号时，PC或平板设备可以根据需求智能切换至视频聊天状态。由此，通过外设设备屏幕的拓展，可以使本智能音箱具有比普通语音交互音箱更多的亲临其境的感觉。

附图说明

图1为本发明一实施方式的智能音箱的方框结构示意图；

图2为本发明另一实施方式的智能音箱的方框结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的智能音箱，图2示意性地显示了根据本发明的另一种实施方式的智能音箱。

实施例一，如图1所示，该智能音箱包括麦克风阵列模块1、语音处理模块2、数据传输接口3、回声消除回路、数字式功放模块4和喇叭5。

其中智能音箱能够通过数据传输接口3与外设设备相连，外设设备可为PC或平板设备。由此，本音箱可配合PC或平板设备实现视频互动功能，比如，当使用者需要咨询天气时，PC或平板设备可以显示当前天气状态；使用者需要咨询导航信息时，PC或平板设备可以显示导航路线与路况信息；使用者在进行语音拨号时，PC或平板设备可以根据需求智能切换至视频聊天状态。由此，通过外设设备屏幕的拓展，可以使本智能音箱具有比普通语音交互音箱更多的亲临其境的感觉。

数据传输接口3最好为USB接口，由此，数据传输接口3不仅可以传输数据，还可以作为供电接口，当本智能音箱外接5V直流电源时，此直流电源不仅可以满足本智能音箱的供电，而且可以通过USB接口向外设设备供电，从而可以提高外设设备的持续工作能力。

USB接口上可设置多个不同类型的接口，可包括USB A口、Micro/Mini USB口和USBTypeC口，由此，本智能音箱能够满足不同类型的外设设备的使用需求。

麦克风阵列模块1用于拾取用户的语音信息，拾取后的语音信息经语音处理模块2处理后能够通过数据传输接口3上传至外设设备；外设设备上设有科大讯飞、阿里或亚马逊等知名云服务平台，由此可以对接收到的语音信息进行解析后进行反馈，并能够通过数据传输接口3向智能音箱传送语音反馈信息。由此，本发明的智能音箱在其内部没有设置无线网络模块的条件下，利用外设设备的网络资源即可实现音箱与外设设备的智能交互，从而降低音箱的整体生产成本。

外设设备上可安装有语音拨号程序APP和视频拨号程序APP，当用户发出语音拨号指令后，外设设备在接收到该语音拨号指令并进行解析后，即可自动打开内设的语音拨号程序APP，从而实现智能语音交互。当用户发出视频拨号指令后，外设设备在接收到该视频拨号指令并进行解析后，即可自动打开内设的视频拨号程序APP，从而实现智能视频交互。

此外，通过采用麦克风阵列模块1拾取用户的语音信息，可以有效降低外界环境因素对拾音性能的影响，大大提高语音识别效果。本发明的智能音箱的麦克风阵列模块1可以选用2-8个麦克风按照直线型、环形、圆形或圆形+圆心的阵列方案，由此可以大大提高本发明的麦克风阵列模块1的拾音性能。

麦克风阵列模块1内设有降噪模块7。由此，通过此降噪模块7，可以最大限度地将环境背景声音滤掉，提高外设设备对麦克风阵列模块1拾取的声音的语音识别效果，从而提高用户对智能语音交互的体验。

语音反馈信息经语音处理模块2处理后传送至功放模块4，在本实施例中，功放模块4为数字式功放模块，功放模块4用于将语音反馈信息进行放大后传送给喇叭5进行播放。数字式功放模块4用于将语音反馈信息进行放大后传送给喇叭5进行播放，喇叭5可采用立体声播放，也可以采用单声进行播放。由此，由此，通过数字式功放模块4，可以降低本智能音箱的失真率，减小噪音，提高声音的透明度，增强用户的听觉感受，此外，使用数字功放，还可以减少智能音箱内部的元器件，从而降低生产成本。

本智能音箱具有智能唤醒功能，当本发明的音箱在播放音乐时，通过启动智能唤醒功能，减小本地播放的音乐的干扰，以顺利进行智能语音交互或视频交互。为了进一步消除本地播放的音乐对麦克风阵列模块拾音性能的影响，本发明的智能音箱中加入了回声消除回路，在本实施例中，回声消除回路为数字式回路，该回声消除回路可包括I2S总线，语音处理模块2传送的本地播放的音乐的语音数据经过I2S总线转化为数字输出信号，直接反馈给麦克风阵列模块1，由此麦克风阵列模块1在拾取用户的语音信息时，可以将本地正在播放的音乐的语音数据过滤掉，只向外设设备传送用户输入的语音信息。由此，在进行智能语音交互或智能视频交互过程中，通过此回声消除回路，可以降低本地音乐播放的干扰，提高麦克风阵列模块1的拾音性能，增强语音识别效果。

为了在脱机时仍然可以使用本智能音箱，可以在本智能音箱内设置蓝牙模块，该蓝牙模块为USB蓝牙模块或内嵌蓝牙模块，由此在脱机状态时，通过使用蓝牙功能，也可以实现本智能音箱与外设设备的智能语音交互与视频交互。

本智能音箱上最好设有LED模块8和按键模块9。由此，通过LED模块8可以清楚地反映本智能音箱的使用状态，例如充电情况、麦克风是否开启、播放内容等情况。通过按键模块9，可以方便调整本智能音箱的音量大小以及切换播放信息等。

实施例二，如图2所示，实施例二与实施例一的区别在于：实施例二中的回声消除回路为模拟式回路，功放模块4为模拟式功放，回声消除回路包括模拟式功放模块4和模数转换模块6，语音处理模块2传送的语音数据经过模拟式功放模块4，输出为模拟信号并传送给模数转换模块6，模数转换模块6对该模拟信号进行转化后反馈给麦克风阵列模块1。由此，通过模拟式功放模块4，可以有效避免瞬态互调失真，从而有效提高本发明的智能音箱的音质效果。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (10)

1.智能音箱，其中，包括麦克风阵列模块(1)、语音处理模块(2)、数据传输接口(3)、功放模块(4)和喇叭(5)；

智能音箱能够通过所述数据传输接口(3)与外设设备相连；

所述麦克风阵列模块(1)用于拾取用户的语音信息，拾取后的语音信息经语音处理模块(2)处理后能够通过数据传输接口(3)上传至外设设备；所述外设设备能够对接收到的语音信息进行反馈，并通过数据传输接口(3)向所述智能音箱传送语音反馈信息；

所述语音反馈信息经所述语音处理模块(2)处理后传送至功放模块(4)，所述功放模块(4)用于将语音反馈信息进行放大后传送给喇叭(5)进行播放。

2.根据权利要求1所述的智能音箱，其中，所述数据传输接口(3)为USB接口。

3.根据权利要求2所述的智能音箱，其中，所述USB接口包括USB A口、Micro/Mini USB口和USB TypeC口。

4.根据权利要求1所述的智能音箱，其中，还包括回声消除回路，所述回声消除回路用于将所述语音处理模块(2)传送的语音数据反馈给麦克风阵列模块(1)。

5.根据权利要求4所述的智能音箱，其中，所述回声消除回路为数字式回路，所述功放模块(4)为数字式功放，所述回声消除回路包括I2S总线，所述语音处理模块(2)传送的语音数据经过I2S总线转化为数字输出信号，直接反馈给麦克风阵列模块(1)。

6.根据权利要求4所述的智能音箱，其中，所述回声消除回路为模拟式回路，所述功放模块(4)为模拟式功放，所述回声消除回路包括模拟式功放模块(4)和模数转换模块(6)，所述语音处理模块(2)传送的语音数据经过模拟式功放模块(4)，输出为模拟信号并传送给模数转换模块(6)，所述模数转换模块(6)对该模拟信号进行转化后反馈给麦克风阵列模块(1)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的智能音箱，其中，还包括蓝牙模块。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的智能音箱，其中，所述外设设备为PC或平板设备。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的智能音箱，其中，所述麦克风阵列模块(1)内设有降噪模块(7)。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的智能音箱，其中，还包括LED模块(8)和按键模块(9)。