CN109788398A - 用于远场语音的拾音装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于远场语音的拾音装置，包括：多路模拟声音接收器，用于将获取的声音信号转换为电信号；第一模数转换器，耦合至所述多路模拟声音接收器，用于将所述电信号转换为数字信号；接口控制器，耦合至所述模数转换器，用于将所述数字信号通过预设接口传送至控制设备。通过上述方案解决了现有的语音获取设备所存在的硬件成本高、性能无法保证的技术问题，达到了有效降低硬件成本和开发难度的技术效果。

Description

用于远场语音的拾音装置

技术领域

本发明涉及硬件设备技术领域，特别涉及一种用于远场语音的拾音装置。

背景技术

随着智能设备的快速发展和人机交互需求越来越大，原有的对智能设备的控制方式相对的就显得较为复杂。

语音交互作为一种较为简单的交互和操控方式，可以极大地提升对智能设备控制的便利性。所谓的语音交互就是一种以自然语音进行交流沟通的方式。这种方式的产生，使得对所有的智能设备都可以采用统一的、简单的方式进行沟通，降低了对智能设备操控的复杂度。

然而，既然是语音交互就势必会涉及到语音的获取，现有的拾音结构普遍都存在硬件开发成本高、性能不高的问题。将其应用在一般的家用设备或者是成本较低的设备上，显然是不太合适的。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于远场语音的拾音装置，以达到在充分保证系统性能的前提下，降低拾音设备成本的技术效果，该装置包括：

多路模拟声音接收器，用于将获取的声音信号转换为电信号；

第一模数转换器，耦合至所述多路模拟声音接收器，用于将所述电信号转换为数字信号；

接口控制器，耦合至所述模数转换器，用于将所述数字信号通过预设接口传送至控制设备。在本发明实施例中，通过多路模拟声音接收器将获取的声音信号转换为电信号，并通过模数转换器将电信号转换为数字信号，并将转换得到的数字信号通过接口控制器传送至控制设备，以对声音数据进行处理。这种拾音装置实现起来较为简单，且成本较低，从而可以解决了现有的拾音设备所存在的硬件成本高、性能无法保证的技术问题，达到了有效降低硬件成本和开发难度的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的用于远场语音的拾音装置的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的用于远场语音的拾音装置的又一结构示意图；

图3是根据本申请实施例的用于远场语音的拾音装置的另一结构示意图；

图4是根据本申请实施例的用于远场语音的拾音装置的另一结构示意图；

图5是根据本申请实施例的拾音方法流程图；

图6是根据本申请实施例的拾音装置的具体实例示意图；

图7是根据本申请实施例的将拾音装置应用在电视上的场景示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本申请提供了一种用于远场语音的拾音装置，如图1所示，可以包括：多路模拟声音接收器101、第一模数转换器102和接口控制器103。

在一个实施方式中，多路模拟声音接收器101，用于将获取的声音信号转换为电信号，是一种能量转换器件。

该多路模拟声音接收器101可以是两路、四路、八路等的模拟声音接收器。具体选用的路数可以根据实际需要选择，本申请对此不作限定，例如，上述多路模拟声音接收器可以是麦克风阵列。

举例而言，可以选择4MIC，即，4路模拟声音接收器。选择MIC用于声音获取，主要是为了保证充分的远场拾音效果，MIC具有高信噪比、高灵敏度等优点。在选择多路模拟声音接收器的时候，可以选择信噪比达到65dB以上的多路模拟声音接收器。

第一模数转换器102，耦合至多路模拟声音接收器101，用于将电信号转换为数字信号。例如，可以使用如下型号的模数转换器：科胜讯公司的CX20810-11Z、科胜讯公司的CX20811-11Z、新唐科技股份有限公司的NAU85L40YG、新唐科技股份有限公司的NAU85L40BYG、深圳芯智汇科技有限公司的AC108。

值得注意的是，所列举的模数转换器的型号仅是示例性说明，在实际实现的时候，也可以采用其它型号的模数转换器，只要能实现语音信号的模数信号的芯片、设备等都可以选择使用，本申请对此不作限定。

接口控制器103，耦合至模数转换器102，用于将数字信号通过预设接口传送至控制设备104。优选的，可以选择瑞昱半导体的ALC4042芯片，相应的，预设接口就是USB接口。在实际实现的时候，也可以根据实际情况选择其它类型的接口，例如，耳机接口等等。

考虑到对于控制设备104而言，有时会产生声音，这些声音本身是噪声，会影响麦克风信号的准确度。为了消除这些噪声的影响，可以获取这些数据，以便对基于多路模拟声音接收器101获取的声音信号进行消噪。为此，上述用于远场语音的拾音装置可以如图2所示，还包括：第二模数转换器201，耦合在所述控制设备和所述接口控制器之间，用于接收所述控制设备的回放参考信号并转换为数字信号，并将所述数字信号传送至所述接口控制器，所述回放参考信号用于对所述声音信号进行消噪。

其中，上述的回放参考信号可以作为模拟参考信号，用于对多路模拟声音接收器获取的声音信号进行消噪。该回放参考信号是从控制设备出来的信号。例如，该回放参考信号可以多种方式传输至拾音装置中，例如，可以通过有线方式，也可以通过无线方式传输至拾音装置中。例如，有线方式可以是通过专门的连接线传输至拾音装置中，无线方式可以是直接通过无线信号的方式传输至拾音装置中，本申请对此不作限定。在本例中，以通过有线方式为例进行说明，可以如图2所示，通过从控制设备的接出一根专门的连接线，通过该连接线将控制设备的回放参考信号传输至第二模拟转换器201，通过第二模拟转换器201将该回放参考信号转换为数字信号。即，通过这个线形成一个模拟参考通道，用于传送回放参考信号。

在一个实施方式中，可以如图3所示，第二模拟转换器201和第一模拟转换器102集成在一个模拟转换器301中，通过该集成的一个模拟转换器同时对麦克风信号和回放参考信号进行模数转换处理。

考虑到有两个方向的信号，一个是来自于多路模拟声音接收器101的，一个是来自于控制设备104的。在进行模数转换的时候，第二模拟转换器201和第一模拟转换器102也可以分开设置，各自对一个方向的信号进行模数转换，从而使得两个方向的信号在进行模数转换的时候互不影响。

考虑到实际需要模拟参考通道可以是两路的模拟参考通道，模拟麦克风可以是4路的模拟麦克风，相应的，为了满足要求第二模拟转换器201和第一模拟转换器102都可以是4通道模数转换芯片，通过I2S((Inter—IC Sound总线，集成电路内置音频总线)接口的TDM(时分复用)模式可以实现8路数据的串行传输，多余的两路模数转换芯片可以用于扩展。

上例中，是以将回放参考信号通过第二模拟转换器201进行模数转换为例进行的说明，在实际实现的时候，回放参考信号也可以是如图4所示，回放参考信号直接被送到接口控制器，通过接口控制器中的模数转换单元转换为数字信号。在实际实现的时候，可以根据需求和实际情况选择具体的设置方式，本申请对此不作限定。

然而，值得注意的是，上述所列举的模拟参考通道的路数、模拟麦克风的路数仅是一种实例性描述，在实际实现的时候，可以根据需要选取，本申请对此不作限定。进一步的，模数转换芯片的通道数可以根据相应的模拟参考通道的路数、模拟麦克风的路数选择。

上述的控制设备104可以包括但不限于以下至少之一：电脑、电视机、机顶盒、机器人、智能音箱。

在一个实施方式中，上述用于远场语音的拾音装置可以被设置成外置型设备，也可以是集成在控制设备中。具体采用哪种方式，可以根据实际需要选择，本申请对此不作限定。

通过多路模拟声音接收器将获取的声音信号转换为电信号，并通过模数转换器将电信号转换为数字信号，并将转换得到的数字信号通过接口控制器传送至控制设备，以对声音数据进行处理。这种拾音装置实现起来较为简单，且成本较低，从而可以解决了现有的拾音装置所存在的硬件成本高、性能无法保证的技术问题，达到了有效降低硬件成本和开发难度的技术效果。

基于图1至图4所示的用于远场语音的拾音装置，可以如图5所示，按照以下步骤进行语音数据获取：

S1：通过多路模拟声音接收器获取声音信号，通过连接线所形成的模拟参考通道从控制设备获取回放参考信号；

S2：通过模数转换器将声音信号和回放参考信号转换为数字信号；

S3：将数字信号通过接口控制器传输至控制设备；

S4：通过控制设备进行信号处理、唤醒词和语音识别等操作。

下面结合一个具体实施例对上述用于远场语音的拾音装置进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在本例中，通过麦克风阵列模组获取语音数据，具体的，可以如图6所示，通过4只模拟麦克风(4MIC)获取麦克风信号(即，声音信号)，通过模拟参考通道获取控制设备的回放参考信号(2Analog Ref)。也就是一共获取了4路麦克风信号和2路模拟参考信号，一共6路信号，可以将这6路信号分别送到模数转换为(ADC)中，进行模数转换。即，将模拟的语音信号转换为数字信号。对于转换后的得到的数字信号，通过接口控制器(例如：图6中的ALC4042)传送至控制设备，进而在控制设备端实现语音增强算法、语音识别、语义理解、语音合成、内容服务等语音交互功能。

下面对上述图6中的各个模块单元具体说明如下：

1)4MIC表示为4路模拟麦克风信号，用于将声音信号转换成电信号，为保证充分的远场拾音效果，可以选用MIC主要是因为MIC具有高信噪比、高灵敏度等优点，要求信噪比达到65dB以上。

然而，值得注意的是，上述仅是以4MIC为例进行的说明，在实际实现的时候，还可以其它类型的MIC，例如：8MIC等都可以，可以根据实际需要选择MIC的路数。

2)模拟参考通道可以获取2Analog Ref，即，两路模拟参考。2Analog Ref为控制设备自身发出的外放声音，可以称为回声信号。基于获取的回声信号，通过回声抵消算法可以消除外放声音而保留用户的语音，从而消除控制设备放对用户语音的干扰。

3)ALC4042，用于实现USB接口的音频数据流传输。在实现的时候，通过ALC4042可以支持16K采样率以及16位、24位和32位的数据采样传输。

4)模数转换器，可以如图6所示，通过两片4通道ADC并联，采用I2S接口的TDM模式实现8路数据串行传输，然后将数据打包发送到ALC4042。

其中，ADC可以选择但不限于以下型号之一：CX20810，NAU85L40,AC108等。

上述的拾音装置可以设置成外置式设备，通过USB接口或者是其它的接口形式即插即拔，使用起来较为方便，且兼容性更好。上述回放参考信号可以通过从控制设备引出的一条连接线传送至拾音装置中。

进一步的，上述拾音装置的集成度比较高，拾音性能高，硬件成本较低。

下面以一个具体实现场景对上述拾音装置进行说明：

将该拾音装置可以应用在电视机上，该拾取音装置被集成为一个独立的带有USB插头的模块化设备，回放参考信号可以以多种方式传输至拾音装置中，例如，可以通过有线方式，也可以通过无线方式传输至拾音装置中。例如，有线方式可以是通过专门的连接线传输至拾音装置中，无线方式可以是直接通过无线信号的方式将回放参考信号传输至拾音装置中，本申请对此不作限定。在本例中，以通过专门的连接线的方式传送回放参考信号为例进行说明，拾音装置中与该连接线连接的接口和USB插头可以集成在一起。如图7所示，将该拾音装置插在电视机的相应接口上，从而用于远程语音获取。

该拾音装置还可以是插在电视机的外界设备上，例如：机顶盒等。将拾音装置插在机顶盒上，通过机顶盒与电视机之间的交互，实现拾音装置与电视机的交互。

在一个实施方式中，上述的拾音装置还可以是集成在电视机中的一个功能模块，是电视机出厂时候就内置的。

通过在电视机上设置上述的拾音装置，就可以通过拾音装置获取用户的远程语音，然后，将语音传送至电视机的主控芯片，通过主控芯片执行信号处理、唤醒词和语音识别等操作。

在本发明实施例中，通过多路模拟声音接收器将获取的声音信号转换为电信号，并通过模数转换器将电信号转换为数字信号，并将转换得到的数字信号通过接口控制器传送至控制设备，以对声音数据进行处理。这种拾音装置实现起来较为简单，且成本较低，从而可以解决了现有的拾音装置所存在的硬件成本高、性能无法保证的技术问题，达到了有效降低硬件成本和开发难度的技术效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于远场语音的拾音装置，其特征在于，包括：

多路模拟声音接收器，用于将获取的声音信号转换为电信号；

第一模数转换器，耦合至所述多路模拟声音接收器，用于将所述电信号转换为数字信号；

接口控制器，耦合至所述模数转换器，用于将所述数字信号通过预设接口传送至控制设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

第二模数转换器，第二模数转换器，耦合在所述控制设备和所述接口控制器之间，用于接收所述控制设备的回放参考信号并转换为数字信号，并将所述数字信号传送至所述接口控制器，所述回放参考信号用于对所述声音信号进行消噪。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一模数转换1器为4通道模数转换芯片，所述第二模数转换器为4通道模数转换芯片。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多路模拟声音接收器包括：4路的模拟声音接收器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模数转换器的型号包括以下至少之一：CX20810、NAU85L40、AC108。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设接口包括：USB接口。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口控制器为ALC4042芯片。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制设备包括以下至少之一：电脑、电视机、机顶盒、机器人、智能音箱。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述多路模拟声音接收器为麦克风阵列。