CN213211700U - 一种回声消除装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种回声消除装置，涉及智能硬件技术领域。包括：控制单元、音频信号处理单元、音频播放单元、回声消除单元、参考信号采集单元和语音信号采集单元，还包括：模数转换单元；控制单元输出音频信号至音频信号处理单元；音频信号处理单元输出处理后的音频信号至音频播放单元进行播放；参考信号采集单元将采集的参考信号输出至模数转换单元；语音信号采集单元将采集的语音信号输出至模数转换单元；模数转换单元分别将输入的参考信号和语音信号转换为数字信号后输出至回声消除单元；回声消除单元利用参考信号和语音信号进行回声消除处理后，输出语音控制信号至控制单元。本申请能够提高回声消除的性能。

Description

一种回声消除装置

技术领域

本公开涉及智能硬件技术领域，具体地，涉及一种回声消除装置。

背景技术

近年来随着远场语音技术的快速发展以及智能语音设备的快速普及，远场语音交互的需求越来越旺盛。回声消除技术是进行远场语音交互的关键技术之一。回声是智能语音设备本身发出的声音，例如智能音箱播放音乐重新传回智能音箱的麦克风阵列。如果此时用户发出语音指令对智能音箱播放的音乐进行打断，如果不做回声消除，语音识别装置就无法中两种叠加的声音中识别出用户的语音指令。所谓回声消除就是要去掉麦克风阵列采集的声音中智能语音设备本身发出的声音而保留用户的语音指令。例如，利用功放芯片对音效做处理，回采到的参考信号与麦克风采集到的语音信号的类型不同导致信号不同步，影响回声消除的效果。

如何更好地提高回声消除的性能，以便更好地提升语音交互的体验，是当前远场语音技术的关键课题之一。

实用新型内容

根据本公开的一方面，提供一种回声消除装置，包括：控制单元、音频信号处理单元、音频播放单元、回声消除单元、参考信号采集单元和语音信号采集单元，其特征在于，还包括：模数转换单元；

所述控制单元输出音频信号至所述音频信号处理单元；

所述音频信号处理单元输出处理后的音频信号至音频播放单元进行播放；

所述参考信号采集单元将采集的参考信号输出至所述模数转换单元；

所述语音信号采集单元将采集的语音信号输出至所述模数转换单元；

所述模数转换单元分别将输入的参考信号和语音信号转换为数字信号后输出至所述回声消除单元；

所述回声消除单元利用转换为数字信号的参考信号和语音信号进行回声消除处理后，输出语音控制信号至所述控制单元。

作为其中一种实施方式，所述参考信号和语音信号输入所述回声消除单元的相同类型接口。

作为其中一种实施方式，所述接口包括：I2S接口、USB接口或SPI接口。

作为其中一种实施方式，所述语音信号采集单元包括麦克风或麦克风阵列。

作为其中一种实施方式，所述音频播放单元包括喇叭。

作为其中一种实施方式，所述参考信号采集单元为设置于距离所述音频播放单元预设距离范围内的麦克风或麦克风阵列；

其中所述参考信号采集单元与所述音频播放单元的距离小于所述语音信号采集单元与所述音频播放单元的距离。

作为其中一种实施方式，所述麦克风或麦克风阵列为指向型麦克风或麦克风阵列。

作为其中一种实施方式，所述指向型麦克风或麦克风阵列被设置于指向所述音频播放单元的位置。

作为其中一种实施方式，所述麦克风或麦克风阵列设置于所述智能语音设备的箱体内部中所述音频播放单元的出音孔位置。

作为其中一种实施方式，所述装置设置于智能语音设备，所述智能语音设备包括：智能音箱、智能电视、智能机顶盒或智能车机。

应当理解，实用新型内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是现有技术中回声消除装置的示意图；

图2为本申请实施例提供的回声消除装置的结构示意图。

附图标号：

控制单元01 音频信号处理单元02

音频播放单元03 回声消除单元04

参考信号采集单元05 语音信号采集单元06

模数转换单元07

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

现有智能语音设备的回声参考信号一般从诸如数字功放等的音频信号处理单元的输出端采集音频信号，该参考信号是用I2S(Inter—IC Sound，集成电路内置音频总线)接口进行的，而语音信号是由麦克风或麦克风阵列通过PDM(Pulse Density Modulation，脉冲宽度调制)接口采集的。如图1中所示，因此回声消除单元获取到的参考信号和语音信号是不同步的，必然造成回声消除的效果较差。

本申请的核心思想在于将参考信号和语音信号从硬件接口上对齐来解决上述同步的问题。下面结合实施例对本申请提供的智能语音设备的回声消除装置进行详细描述。其中，本申请所适用的智能语音设备可以是智能音箱、智能电视、智能机顶盒等智能家居设备，也可以是具备语音交互功能的智能手机、平板电脑，还可以是具有智能语音交互功能的智能车机设备。

图2为本申请实施例提供的回声消除装置的结构示意图，如图2中所示，该装置可以包括：控制单元01、音频信号处理单元02、音频播放单元03、回声消除单元04、参考信号采集单元05、语音信号采集单元06以及模数转换单元07。

其中，控制单元01输出音频信号至音频信号处理单元02。其中，该音频信号是智能语音设备向用户播放的内容，可以智能语音设备主动播放的内容，也可以是基于用户的语音指令播放的内容。

音频信号处理单元02输出处理后的音频信号至音频播放单元03进行播放。其中音频信号处理单元02可以包括数字功放、EQ(Equalise，均衡器)、DRC(Dynamic RangeControl，动态范围控制)单元等。

其中，音频播放单元03可以包括一个或多于一个的喇叭即扬声器。图2中以一个喇叭为例。

参考信号采集单元05将采集的参考信号输出至模数转换单元07。

语音信号采集单元06将采集的语音信号输出至模数转换单元07。其中，语音信号采集单元06可以包括远场的麦克风或麦克风阵列，图2中以麦克风阵列为例。

模数转换单元07分别将输入的参考信号和语音信号转换为数字信号后输出至回声消除单元04。

回声消除单元04利用参考信号和语音信号进行回声消除处理后，输出语音控制信号至控制单元01。

可以看出，通过将参考信号和语音信号经过同一模数转换单元07进行处理后，在硬件上实现了参考信号和语音信号的同步，从而提高了回声消除的效果。另外，这种硬件同步的方式相比较软件同步的方式，避免引入参考信号的非因果关系，信号同步的效果更优，回声消除算法的难度更小。

模数转换单元07输出的参考信号和语音信号输入回声消除单元01的相同类型接口。其中，可以分别将参考信号和语音信号进行分路输出至回声消除单元01，也可以将参考信号和语音信号作为一路信号输出至回声消除单元01。上述接口可以包括：I2S接口、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口或SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)。图2中以一路输出至I2S接口为例。对于相同类型的接口，回声消除单元04采用同一接口控制器即可，保证了参考信号和语音信号的同步问题。

其中，参考信号采集单元05对于参考信号的采集方式可以采用现有技术中的方式，例如从音频信号处理单元02的输出端采集参考信号，再例如从音频信号处理单元02的输入端采集参考信号。

除了上述方式之外，本申请实施例还提供一种优选的实施方式。即将设置于距离音频播放单元03预设距离范围内的麦克风或麦克风阵列(图2中以麦克风阵列为例)作为参考信号采集单元05。也就是说，在音频播放单元03附近设置近场的麦克风或麦克风阵列来采集音频播放单元03播放的音频信号作为回声消除的参考信号。为了保证收音效果，上所述预设距离范围可以取1cm以内的距离。这种方式使得采集到的参考信号最接近于音频播放单元03播放的音频信号且尽可能不引入噪声干扰信号，以便能够做到最好地消除回声的效果。

其中参考信号采集单元05与音频播放单元03的距离小于语音信号采集单元06与音频播放单元03的距离。

优选地，上述近场的麦克风或麦克风阵列为指向型麦克风或麦克风阵列。所谓指向型麦克风或麦克风阵列指的是对来自空间某个特定方向的声音更敏感的麦克风或麦克风阵列。在本申请实施例中，该指向型麦克风或麦克风阵列被设置于指向音频播放单元03的位置，即对于来自音频播放单元03方向的声音要比来自其他方向的声音敏感得多。

在具体设置上述指向型麦克风或麦克风阵列时，可以将其设置于智能语音设备的箱体内部中音频播放单元03的出音孔位置。可以看做是在喇叭上内置指向型麦克风或麦克风阵列，理想的目标是只接收喇叭播放的声音。

对于这种优选的实施方式而言，在智能语音设备上电后，远场的麦克风或麦克风阵列进行用户的语音指令的采集，喇叭上内置的近场麦克风或麦克风阵列接收喇叭播放的声音作为参考信号。语音信号和参考信号分别经过模数转换后，统一输入到回声消除单元的I2S接口，这样回声消除单元内部使用同一个接口控制器，从而在硬件上实现两种信号的同步。

回声消除单元04利用参考信号对语音信号进行的回声消除算法本实用新型不加以具体限制。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回声消除装置，包括：控制单元、音频信号处理单元、音频播放单元、回声消除单元、参考信号采集单元和语音信号采集单元，其特征在于，还包括：模数转换单元；

所述控制单元输出音频信号至所述音频信号处理单元；

所述音频信号处理单元输出处理后的音频信号至音频播放单元进行播放；

所述参考信号采集单元将采集的参考信号输出至所述模数转换单元；

所述语音信号采集单元将采集的语音信号输出至所述模数转换单元；

所述模数转换单元分别将输入的参考信号和语音信号转换为数字信号后输出至所述回声消除单元；

所述回声消除单元利用转换为数字信号的参考信号和语音信号进行回声消除处理后，输出语音控制信号至所述控制单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考信号和语音信号输入所述回声消除单元的相同类型接口。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接口包括：I2S接口、USB接口或SPI接口。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述语音信号采集单元包括麦克风或麦克风阵列。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述音频播放单元包括喇叭。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考信号采集单元为设置于距离所述音频播放单元预设距离范围内的麦克风或麦克风阵列；

其中所述参考信号采集单元与所述音频播放单元的距离小于所述语音信号采集单元与所述音频播放单元的距离。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述麦克风或麦克风阵列为指向型麦克风或麦克风阵列。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述指向型麦克风或麦克风阵列被设置于指向所述音频播放单元的位置。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述麦克风或麦克风阵列设置于智能语音设备的箱体内部中所述音频播放单元的出音孔位置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，该装置设置于智能语音设备，所述智能语音设备包括：智能音箱、智能电视、智能机顶盒或智能车机。

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