CN113038312A - 基于智能语音人机交互的dsp音频处理系统和方法 - Google Patents

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王德祥
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Abstract

本申请涉及一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统和方法，该DSP音频处理系统包括数字麦克风、MIC拾音模块、数字处理芯片和上位机；MIC拾音模块用于对声场定位，以控制声场所处方向的数字麦克风采集声音信息，并将声音信息转换成PDM信号；数字处理芯片用于接收PDM信号，并将PDM信号转换成PCM信号，通过USB接口将PCM信号传输给上位机；上位机用于将PCM信号转换成模拟音频信号，并通过参考信号接口将模拟参考信号或者数字参考信号反馈给数字处理芯片，以供数字处理芯片对模拟参考信号或者数字参考信号进行除噪处理。本申请对声场定位，提高拾音效果；对环境声音除噪处理，从而使人机交互的体验效果极佳。

Description

基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统和方法
技术领域
本申请涉及智能语音技术领域，尤其是涉及一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统和方法。
背景技术
随着计算机技术的广泛应用和互联网的普及，人们的生活逐渐走入智能时代，智能语音的人机交互方式广泛应用在各种智能设备上。虽然数字音频处理技术得到了大力的发展，但在音响行业，大部分的音频处理还是模拟的方式。其语音识别技术比较简单，模拟的麦克风将语音转变为电信号后，传输给单片机进行处理。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在有识别的准确度低，环境的噪声影响大，声音无法定位，用户体验非常差。
发明内容
为了有效提高人机交互的体验效果，本申请提供了一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统和方法。
第一方面，本申请提供一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统，采用如下的技术方案：
一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统，包括数字麦克风、MIC拾音模块、数字处理芯片和上位机；
所述MIC拾音模块与多个数字麦克风连接，用于对声场定位，以控制声场所处方向的数字麦克风采集声音信息，并将所述声音信息转换成PDM信号；
所述数字处理芯片与MIC拾音模块连接，用于接收PDM信号，并将所述PDM信号转换成PCM信号，通过USB接口将PCM信号传输给上位机；
所述上位机用于将所述PCM信号转换成模拟音频信号，并通过参考信号接口将模拟参考信号或者数字参考信号反馈给数字处理芯片，以供数字处理芯片对模拟参考信号或者数字参考信号进行除噪处理。
通过采用上述技术方案，MIC拾音模块经数字麦克风对声场定位，控制对应的数字麦克风采集声音信息，从而提高拾音效果；通过数字处理芯片对环境噪声抑制、混响消除、回声消除和方向性噪声的抑制上有非常优秀的性能，同时还能保持语音的自然和圆润，从而人机交互的体验效果极佳。
可选的，所述数字处理芯片包括信号比较单元，所述信号比较单元用于将PDM信号与模拟参考信号或者数字参考信号相比较，并将比较结果通过预设的算法进行除噪处理。
通过采用上述技术方案，将PDM信号与参考信号进行比较，可以更好的对环境回声进行消除，从而使环境声音除噪效果更佳。
可选的，所述DSP音频处理系统还包括晶体振荡电路模块，所述晶体振荡电路模块用于生成时钟信号以反馈给数字处理芯片。
通过采用上述技术方案，晶体振荡电路模块可以提供数字处理芯片所需的时钟信号；时钟信号主要起到计数器的作用，使数字处理芯片可以同步运作，正常工作。
可选的，所述DSP音频处理系统还包括加密模块和存储模块，所述加密模块与存储模块连接，用于对存储模块中的数据进行加密处理。
通过采用上述技术方案，加密模块主要是通过I2C来读取密钥，可以更好的对数据进行保护；通过存储模块可以对数据更好的调用。
可选的，所述DSP音频处理系统还包括电源模块，所述电源模块与数字处理芯片连接，用于对数字处理芯片供电。
通过采用上述技术方案，电源模块对数字处理芯片进行供电，可以使数字处理芯片更好的运行。
第二方面，本申请提供一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理方法，采用如下的技术方案：
一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理方法，包括以下步骤：
对声场定位，以控制声场所处方向的数字麦克风采集声音信息，并将所述声音信息转换成PDM信号；
将PDM信号传输给数字处理芯片，数字处理芯片对PDM信号处理后转换成PCM信号；
通过USB接口将PCM信号传输给上位机，上位机将PCM信号转换成模拟音频信号；
通过参考信号接口将模拟参考信号或者数字参考信号反馈给数字处理芯片，以供数字处理芯片对模拟参考信号或者数字参考信号进行除噪处理。
通过采用上述技术方案，经数字麦克风对声场定位，控制对应的数字麦克风采集声音信息，从而提高拾音效果；通过数字处理芯片对环境噪声抑制、混响消除、回声消除和方向性噪声的抑制上有非常优秀的性能，同时还能保持语音的自然和圆润，从而人机交互的体验效果极佳。
可选的，基于数字处理芯片对模拟音频信号进行噪声处理的步骤中，数字处理芯片将PDM信号与模拟参考信号或者数字参考信号相比较，并将比较结果通过预设的算法进行除噪处理。
通过采用上述技术方案，将PDM信号与参考信号进行比较，可以更好的对环境回声进行消除，从而使环境声音除噪效果更佳。
可选的，所述DSP音频处理方法还包括以下步骤，提供数字处理芯片所需的时钟信号。
通过采用上述技术方案，时钟信号主要起到计数器的作用，使数字处理芯片可以同步运作，正常工作。
可选的，所述DSP音频处理方法还包括以下步骤，对数字处理芯片中的数据进行存储和加密处理。
通过采用上述技术方案，主要是通过I2C来读取密钥，可以更好的对数据进行保护；同时可以对数据更好的调用。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.经数字麦克风对声场定位，控制对应的数字麦克风采集声音信息，从而提高拾音效果；通过数字处理芯片对环境噪声抑制、混响消除、回声消除和方向性噪声的抑制上有非常优秀的性能，同时还能保持语音的自然和圆润，从而人机交互的体验效果极佳；
2.将PDM信号与参考信号进行比较，可以更好的对环境回声进行消除，从而使环境声音除噪效果更佳。
附图说明
图1是本发明其中一个实施例的系统框图；
图2是本发明另一个实施例的方法流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统。参照图1，该DSP音频处理系统包括数字麦克风、MIC拾音模块、数字处理芯片和上位机，MIC拾音模块与多个数字麦克风连接，用于对声场定位，以控制声场所处方向的数字麦克风采集声音信息，并将声音信息转换成PDM信号。
本申请实施例中，数字麦克风选用八个，八个数字麦克风呈圆形均匀布置；通过MIC拾音模块经数字麦克风对声场定位，控制对应的数字麦克风采集声音信息，从而提高拾音效果。
数字处理芯片与MIC拾音模块连接，用于接收PDM信号，并将PDM信号转换成PCM信号，通过USB接口将PCM信号传输给上位机；上位机用于将PCM信号转换成模拟音频信号，并通过参考信号接口将模拟参考信号或者数字参考信号反馈给数字处理芯片，以供数字处理芯片对模拟参考信号或者数字参考信号进行除噪处理。
本申请实施例中，数字处理芯片连接有USB接口，USB接口可以对数字处理芯片的软件升级。数字处理芯片还可以连接UART接口，UART接口可以对上位机进行通讯，从而接收上位机的命令。上位机可以采用电脑，也可以采用手机。
数字处理芯片包括信号比较单元，信号比较单元用于将PDM信号与模拟参考信号或者数字参考信号相比较，并将比较结果通过预设的算法进行除噪处理。具体的，将PDM信号与参考信号进行比较，可以更好的对环境回声进行消除，从而使环境声音除噪效果更佳。
DSP音频处理系统还包括晶体振荡电路模块，晶体振荡电路模块用于生成时钟信号以反馈给数字处理芯片。具体的，晶体振荡电路模块可以提供数字处理芯片所需的时钟信号；时钟信号主要是起计数器的作用，使数字处理芯片可以同步运作，正常工作。
DSP音频处理系统还包括加密模块和存储模块，加密模块与存储模块连接，用于对存储模块中的数据进行加密处理。具体的，加密模块主要是通过I2C来读取密钥，可以更好的对数据进行保护；通过存储模块可以对数据更好的调用。DSP音频处理系统还包括音频放大器，音频放大器与数字处理芯片连接。具体的，数字处理芯片的模拟音频信号经过音频放大器播放声音。
DSP音频处理系统还包括电源模块，电源模块与数字处理芯片连接，用于对数字处理芯片供电。具体的，电源模块包括系统控制电源电路和12V电源接口，通过12V电源接口可以连接电源，更加的便捷；通过系统控制电源电路对数字处理芯片的供电进行控制，从而更好的对数字处理芯片进行供电，使得数字处理芯片更好的运行。
本申请实施例一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统的实施原理为：MIC拾音模块经数字麦克风对声场定位，控制对应的数字麦克风采集声音信息，从而提高拾音效果；通过数字处理芯片对环境噪声抑制、混响消除、回声消除和方向性噪声的抑制上有非常优秀的性能，同时还能保持语音的自然和圆润，从而使人机交互的体验效果极佳。
本申请实施例还公开一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理方法。参照图2，该DSP音频处理方法包括以下步骤：对声场定位，以控制声场所处方向的数字麦克风采集声音信息，并将声音信息转换成PDM信号；将PDM信号传输给数字处理芯片，数字处理芯片对PDM信号处理后转换成PCM信号；通过USB接口将PCM信号传输给上位机，上位机将PCM信号转换成模拟音频信号；通过参考信号接口将模拟参考信号或者数字参考信号反馈给数字处理芯片，以供数字处理芯片对模拟参考信号或者数字参考信号进行除噪处理。
基于数字处理芯片对模拟音频信号进行噪声处理的步骤中，数字处理芯片将PDM信号与模拟参考信号或者数字参考信号相比较，并将比较结果通过预设的算法进行除噪处理。
DSP音频处理方法还包括以下步骤，提供数字处理芯片所需的时钟信号；对数字处理芯片中的数据进行存储和加密处理。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (9)

1.一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统，其特征在于，包括数字麦克风、MIC拾音模块、数字处理芯片和上位机；
所述MIC拾音模块与多个数字麦克风连接，用于对声场定位，以控制声场所处方向的数字麦克风采集声音信息，并将所述声音信息转换成PDM信号；
所述数字处理芯片与MIC拾音模块连接，用于接收PDM信号，并将所述PDM信号转换成PCM信号，通过USB接口将PCM信号传输给上位机；
所述上位机用于将所述PCM信号转换成模拟音频信号，并通过参考信号接口将模拟参考信号或者数字参考信号反馈给数字处理芯片，以供数字处理芯片对模拟参考信号或者数字参考信号进行除噪处理。
2.根据权利要求1所述的基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统，其特征在于，所述数字处理芯片包括信号比较单元，所述信号比较单元用于将PDM信号与模拟参考信号或者数字参考信号相比较，并将比较结果通过预设的算法进行除噪处理。
3.根据权利要求1所述的基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统，其特征在于，所述DSP音频处理系统还包括晶体振荡电路模块，所述晶体振荡电路模块用于生成时钟信号以反馈给数字处理芯片。
4.根据权利要求1所述的基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统，其特征在于，所述DSP音频处理系统还包括加密模块和存储模块，所述加密模块与存储模块连接，用于对存储模块中的数据进行加密处理。
5.根据权利要求1所述的基于智能语音人机交互的DSP音频处理系统，其特征在于，所述DSP音频处理系统还包括电源模块，所述电源模块与数字处理芯片连接，用于对数字处理芯片供电。
6.一种基于智能语音人机交互的DSP音频处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
对声场定位，以控制声场所处方向的数字麦克风采集声音信息，并将所述声音信息转换成PDM信号；
将PDM信号传输给数字处理芯片，数字处理芯片对PDM信号处理后转换成PCM信号；
通过USB接口将PCM信号传输给上位机，上位机将PCM信号转换成模拟音频信号；
通过参考信号接口将模拟参考信号或者数字参考信号反馈给数字处理芯片，以供数字处理芯片对模拟参考信号或者数字参考信号进行除噪处理。
7.根据权利要求6所述的基于智能语音人机交互的DSP音频处理方法，其特征在于，基于数字处理芯片对模拟音频信号进行噪声处理的步骤中，数字处理芯片将PDM信号与模拟参考信号或者数字参考信号相比较，并将比较结果通过预设的算法进行除噪处理。
8.根据权利要求6所述的基于智能语音人机交互的DSP音频处理方法，其特征在于，所述DSP音频处理方法还包括以下步骤，提供数字处理芯片所需的时钟信号。
9.根据权利要求6所述的基于智能语音人机交互的DSP音频处理方法，其特征在于，所述DSP音频处理方法还包括以下步骤，对数字处理芯片中的数据进行存储和加密处理。
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