CN1397062A - 声音控制电视接收设备以及声音控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及声音识别控制电视接收设备，特别地，提出了一种声音控制电视接收设备的技术，它解决了因电视接收设备本身扬声器发声而引起的视听者声音命令识别率降低的问题。本发明是利用驱动电视接收设备的扬声器的内部电信号，使得产生类似于扬声器干扰音的电信号并且从由扬声器变换成电信号的输入信号中消除，能够获得消除了扬声器发声干扰的声音命令信号。结果，将消除了扬声器干扰音的声音命令传送到以硬件或软件可实现的声音命令识别模块并且产生控制电视接收设备的电源打开/关闭、频道转换、音量调节、画面调整等基本动作的信息。

Description

声音控制电视接收设备以及声音控制方法
技术领域
本发明涉及识别视听者的声音命令的电视接收设备以及控制方法，特别是，涉及消除电视接收设备的扬声器所发出的本身的声音的干扰的声音识别型电视接收设备以及声音控制方法。
声音识别电视接收设备与电视遥控器不同，它通过内装或外装于接收设备主体上的扬声器接收视听者的声音命令，由声音控制电源打开/关闭(on/off)、频道转换、音量调节等的基本动作。声音识别电视接收设备的相关控制技术在美国专利第6,119,088号、日本专利第5,289,690号等之中已有揭示。
发明内容
因此，本发明的第1目的在于，提供一种通过内装或外装于主体上的扬声器识别视听者的声音命令且受到控制的电视接收设备以及控制方法。
本发明的第2目的在于，在上述第1目的的基础上，进一步提供一种具备干扰音消除装置的电视接收设备与控制方法，所述干扰音消除装置用于从电视接收设备内部削除电视机接收设备的扬声器发出的声音输入到声音识别输入用扬声器的情况。
为了达成上述目的，本发明对于识别视听者的声音命令且受到控制的声音识别电视接收设备，提供一种包含下述部分的扬声器干扰音消除装置，即，包含：对驱动上述声音识别电视接收设备的扬声器的扬声器驱动信号进行采样、量化而变换成为数字信号s[n]的第1A/D变换器；利用由ω0，ω1，ωn-1构成的N个滤波器系数从所述数字信号s[n]中生成干涉音推测信号y[n]，y[n]＝ω0s[n]+ω1s[n-1]+…+ωN-1s[n-(N-1)]的可变系数数字延迟线滤波器；对于输入到所述电视接收设备所具备的扬声器的所述视听者的声音命令与通过所述电视接收设备的扬声器直接或间接地发出声音的扬声器音响的干扰音进行采样、量化并变换成数字信号x[n]的第2A/D变换器；计算出所述干扰音的数字信号x[n]与作为所述可变系数数字延迟线滤波器输出信号的干扰音推测信号y[n]的误差信号e[n]的加法/减法器；以及为了使所述误差信号e[n]为最小而利用特定瞬间m的系数ω0[m]，ω1[m]，…，ωN-1[m]从上述s[m]以及e[m]中计算出(m+1)瞬间的系数ω0[m+1]，ω1[m+1]，…，ωN-1[m+1]并提供给所述可变系数数字延迟线滤波器的滤波器系数发生器。
附图说明
图1表示本发明的安装有内装型或外装型扬声器的声音控制电视接收设备的一实施例。
图2表示本发明的用于消除声音控制电视接收设备的扬声器干扰音的构造框的一实施例。
图3表示本发明的扬声器干扰音消除装置其构造的一实施例。
图4表示本发明的可变系数数字延迟线滤波器的一实施例。
图5表示本发明的滤波器系数发生器的一实施例。
图面中主要符号的说明
10外装型扬声器
20内装型扬声器
30左扬声器
31右扬声器
32电视接收设备
40放大器
41扬声器驱动信号
42模拟—数字变换器(A/D变换器)
51声音命令信号
60扬声器干扰音消除装置
61滤波器系数发生器
62可变系数数字延迟线滤波器
63加法/减法器
70声音识别装置
具体实施形态
以下，参照附图1～5对于本发明的扬声器干扰音消除装置以及方法的最佳实施例进行详细说明。
图1表示本发明的安装有内装型或外装型扬声器的声音控制电视接收设备的一实施例。参照图1，安装着外装型扬声器(10)或内装型扬声器(20)，能够获得视听者的声音命令即电源打开/关闭(on-off)、频带转换、音量调节、画面调节等的命令。
另一方面，如上述那样，使得从左扬声器(30)及右扬声器(31)发出的扬声器声音与被室内反射的间接的扬声器声音与视听者的声音命令一起合成之后，输入到扬声器(10/20)。此时，其特点在于，本发明的电视接收设备(32)具备能够从合成扬声器声音后的干扰音中仅抽出视听者的声音命令的扬声器干扰音消除装置。
输入到扬声器(10、20)的干扰信号能够看作为由驱动扬声器的原来的信号通过衰减、延迟、相位变化后作成的信号等进行叠加后的信号，在没有提供声音命令的状态下，将原来的扬声器驱动信号作为s(t)，则输入扬声器(10、20)的本身声音干扰信号x(t)可由下式表示。
(式1)  x(t)＝a1s(t-t1)+a2s(t-t2)+a3s(t-t3)+…
这里，a1、a2、a3…表示随声音传送路径的衰减或相位变化，t1、t2表示延迟时间。
图2是表示本发明的用于消除声音控制电视接收设备的扬声器干扰音的构造框图。本发明的扬声器干扰音消除装置(60)另外抽出驱动扬声器(31、32)的所述信号s(t)，并精密推测x(t)，通过从扬声器输入信号中消除该推测信号，可消除本身的干扰音。
由于声音命令信号(51)与扬声器驱动信号(41)没有任何关系，即使在输入视听者的声音信号时，在通过扬声器干扰音消除装置(60)之后的信号中，仅残留纯粹的声音命令信号(52)。结果，可以将消除了扬声器干扰音的声音命令信号(52)传送到声音识别装置(70)，且命令识别效率增高。
本发明的声音识别装置能够以以往其他应用例中经常使用的硬件或者微处理器内部的软件来实现。最后，消除了干扰音后的声音命令由声音识别装置(70)通过必要的数据变换成电视控制。
图3是表示本发明的扬声器干扰音消除装置的构造图。参照图3，由放大器(40)将扬声器驱动信号s(t)调整为适当大小之后，由模拟—数字变换器(A/D变换器，42)进行采样(sample)与量化(quantize)并且变换成数字信号s[n]。
这里，n表示第n个采样的数字值。接着，对于由A/D变换器(42)变换后的数字信号s[n]，通过可变系数数字延迟线滤波器(adaptive digitaltapped-delay line filter，62)计算出干扰音推测信号y[n]。即，本发明的可变系数数字延迟线滤波器(62)使得从输入数字信号s[n]产生输出数字信号y[n]。
(式2)  y[n]＝ω0s[n]+ω1s[n-1]+…+ωN-1s[n-(N-1)]
此时，作为滤波器系数表示ω0、ω1、ωN-1等，调整这个N个滤波器系数，并调整使得y[n]为由扬声器推测干扰音的信号。
另一方面，根据本发明，为了产生精密的干扰音推测信号y[n]由滤波器系数发生器(61)计算出必要的滤波器系数的值，参照图5在下文描述其具体构造。
本发明的可变系数数字延迟线滤波器(62)通过乘法器(multiplier)与加法器(adder)等的数字运算电路或者微处理器程序来实现。
另一方面，当输入到扬声器的干扰信号x(t)以与上述扬声器驱动电路相同的方式通过放大器(64)而调整为适当大小之后，变换成由模拟—数字变换器(A/D变换器，65)进行采样、量化后的数字信号x[n]。
在上述式(1)中，干扰音信号由于叠加了驱动扬声器的信号s(t)经过衰减、延迟、相位变化等而作成的信号等，在加法/减法器(63)中，若从数字信号x[n]中消除通过上述过程获得的干扰音推测数字信号y[n]，则能够消除本身声音。
结果，在输入声音命令时，仅存在没有干扰的声音信号。将上述消除了本身干扰音的信号e[n]输入到后端的声音识别装置(70)，同时也输入到滤波器系数发生器(61)，调整ω0、ω1、ωN-1等的滤波系数，以使得产生与本身的干扰音相一致的干扰音推测信号y[n]。
图4表示本发明的可变系数数字延迟线滤波器。参照图4，本发明的可变系数数字延迟线滤波器(62)利用提供扬声器驱动数字信号s[n]与滤波器系数发生器的滤波器系数ωk[m](k＝0，1，…，N-1)，采用乘法器与加法器，能够获得干扰音推测信号y[n]。
图5表示本发明的滤波器系数发生器的一实施例。参照图5，根据本发明，滤波器系数发生器能够逐渐向这样的方向调整滤波器系数，即使得作为干扰音数字信号x[n]与推测数字信号y[n]之间误差的e[n]的平方值或者累积平方值为最小。
作为本发明最佳实施例，对于用于生成滤波器系数的误差最小化方法，能够采用最小均方法(LMS：least mean square)或者递归最小二乘方法(RLS：recursive least square)。更好地是采用最小均方法(LMS)，此时，利用某瞬间m的系数ω0[m]，ω1[m]，…，ωN-1[m]等，在下一瞬间(m+1)中，新的系数ω0[m+1]，ω1[m+1]，…，ωN-1[m+1]利用与s[m]，s[m-1]，…，s[m-(N-1)]的误差e[m]，并如下式那样重新设定新的滤波器系数，且k＝0，1，…，N-1。
(式3)
ωk[m+1]＝ωk[m]+ce[m]s[m-k]
这里，c作为调整滤波器系数值一次变化的程度的变量，一般能够采用极小的任意值。
另一方面，在本发明中，在用于消除扬声器干扰音的初期运算阶段即m＝0时，能够将所有的滤波器系数值设定为零而开始运算。将这样获得的新的滤波器系数传送到图3中所示的可变系数数字延迟线滤波器(62)并且输出新的输出y[m+1]。
若重复上述用于计算扬声器干扰音推测信号的过程，则误差e[n]的绝对值越来越小，根据式(3)的系数校正细微地稳定。此时，使得干扰音数字信号x[n]与推测干扰音y[n]一致并且当视听者发出声音命令时，e[n]能够作为消除本身声音的声音命令信号。
最终，将消除了本身的干扰音的声音命令信号(52)传送到声音识别装置(70)并且将其变换成电视控制所需要的数据。作为本发明的最佳实施例，声音识别装置能够以以往技术中采用的硬件或者微处理器内部的软件来实现。
若完成声音命令识别作业，则将该结果传送到控制电视接收设备的一般的微处理器并且能够实现电视接收设备的电源打开/关闭(on/off)、频道转换、音量调整、画面调整等的基本动作。视听者采用已有的遥控器或者安装在主体上的开关，能够消除上述声音控制电视机的所有的声音控制功能。
在上述内容中，为了更好地理解本发明的权利要求范围，较详细地说明了本发明的特点与技术优点。
构成本发明专利的保护范围的附加技术特征与优点也在上述中有详细描述。
本技术领域的技术人员等应该可知，所揭示的本发明内容与特定实施形态能够作为用于实现与本发明相似目的其他构造的设计或者或者修正的基础而加以方便利用。
又，为了实现与本发明相同的目的，能够将本发明所揭示的发明的内容与实施形态作为修正或设计成不同构造的基础，由本技术领域的技术人员采用。
再者，由本技术领域的技术人员进行这样的修正或变化之后的等效构造，能够在不超越本发明权利要求范围所记载的发明精神与范围的限度内进行多种变化、置换以及变更。
如上所述，本发明利用驱动电视接收设备的扬声器的内部电信号，使得产生类似于扬声器干扰音电信号并从由扬声器进行电气变换后的输入信号中消除该干扰音信号，由此能够获得消除了扬声器产生的声音干扰的声音命令信号。结果，将消除了扬声器干扰音的声音命令传送到能够以硬件或软件来实现的隐性命令识别模块，并且产生控制电视接收设备的电源打开/关闭、频道转换、音量调节、画面调整等的基本动作的信息。

Claims (11)

1.一种扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
在识别视听者的声音命令并受到控制的声音识别电视接收设备机中，所述扬声器干扰消除装置包含：
对驱动所述声音识别电视接收设备的扬声器的扬声器驱动信号进行采样、量化后而变换成数字信号s[n]的第1A/D变换器；
利用由ω0，ω1，…，ωn-1构成的N个滤波器系数并根据所述数字信号s[n]生成干扰音推测信号y[n]＝ω0s[n]+ω1s[n-1]+…+ωn-1s[n-(N-1)]的可变系数数字延迟线滤波器；
对于输入到所述电视接收设备所具备的扬声器的所述视听者的声音命令与通过所述电视接收设备的扬声器直接或间接地发出声音的扬声器音响的干扰音进行采样、量化并变换成数字信号x[n]的第2A/D变换器；
计算出所述干扰音的数字信号x[n]与作为所述可变系数数字延迟线滤波器的输出信号的干扰音推测信号y[n]的差信号e[n]的加法/减法器；以及
为了使所述差信号e[n]最小而利用特定瞬间m的系数ω0[m]，ω1[m]，…，ωN-1[m]从上述s[m]以及e[m]计算出(m+1)瞬间的系数ω0[m+1]，ω1[m+1]，…，ωN-1[m+1]并提供给所述可变系数数字延迟线滤波器的滤波器系数发生器。
2.如权利要求1所述的扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
所述滤波器系数发生器利用最小均方法使所述差信号e[n]最小化。
3.如权利要求1所述的扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
所述滤波器系数发生器利用递归最小二乘方法(RLS)使所述差信号e[n]最小化。
4.如权利要求1所述的扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
所述滤波器系数发生器为了计算(m+1)瞬间的滤波器系数，
ωk[m+1]＝ωk[m]+ce[m]s[m-k]，其中k＝0，1…，N-1的关系式中计算出新滤波器系数，c是利用预先设定的值，同时将初期m＝0瞬间的系数都设定为0再开始计算。
5.如权利要求1所述的扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
所述可变系数数字延迟线滤波器以由多个乘法器与加法器构成的数字运算电路或者微处理器程序来实现。
6.如权利要求1所述的扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
所述滤波器系数发生器以由多个乘法器与加法器以及延迟器构成的数字运算电路或者微处理器的程序来实现。
7.如权利要求1所述的扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
所述视听者的声音命令包含电源打开/关闭、频带转换、音量调节、画面调整等的动作命令中的某一种或者它们的组合。
8.如权利要求1所述的扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
所述第1A/D变换器或所述第2A/D变换器还在前端具备调节输入模拟信号的强度的放大器。
9.如权利要求1所述的扬声器干扰音消除装置，其特征在于，
所述扬声器安装在所述电视接收设备主体的内部、外部或者遥控器上。
10.一种扬声器干扰音消除方法，它是一种从受到声音识别电视接收设备的扬声器所产生的扬声器声音的直接、间接音响干扰的干扰音中仅抽出并分离视听者的声音命令信号的方法，所述声音识别电视接收设备是能识别视听者的声音命令并受控制的电视设备，其特征在于，包含下述步骤：
(a)对驱动所述声音识别电视接收设备的扬声器的扬声器驱动信号进行采样、量化以使其变换成数字信号s[n]的步骤；
(b)对于输入到所述电视接收设备所具备的扬声器的所述视听者的声音命令与通过所述电视接收设备的扬声器直接或间接发出声音的扬声器音响的干扰音进行采样、量化以使其变换成数字信号x[n]的步骤；
(c)利用由ω0，ω1，ωn-1构成的N个滤波器系数，根据所述s[n]并且根据y[n]＝ω0s[n]+ω1s[n-1]+…+ωN-1s[n-(N-1)]的式子生成干扰音推测信号y[n]的步骤；
(d)计算出所述推测信号y[n]与所述数字信号x[n]之间的误差信号e[n]，为了使所述误差信号e[n]最小，从m瞬间的滤波器系数ω0[m]，ω1[m]，…，ωN-1[m+1]与s[m]中重新计算出(m+1)瞬间的滤波器系数ω0[m+1]，ω1[m+1]，…，ωN-1[m+1]的步骤；以及
(e)重复所述步骤(c)及(d)直到使得所述e[n]为最小为止的步骤。
11.如权利要求10所述的扬声器干扰音消除方法，其特征在于，
上述步骤(d)中的(m+1)瞬间的滤波器系数ωk[m+1]可以从ωk[m+1]＝ωk[m]+ce[m]s[m-k]，其中k＝0，1，…N-1的关系式中求得。
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