CN108235189A - 一种语音信号的回声消除装置及电视机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种语音信号的回声消除装置及电视机。该装置包括：音频信号处理单元，数字信号处理芯片，音频放大电路，增益控制电路，声音采集模块和回声处理模块。所述数字信号处理芯片，用于对所述本机音频信号进行数字处理，并将处理后的本机音频信号经AV‑OUT通道输出至所述音频放大电路；所述音频放大电路，用于将经AV‑OUT通道输出的本机音频信号的幅值放大，获得取样信号，并将所述取样信号发送至所述声音采集模块；所述回声处理模块，用于根据所述取样信号对所述当前语音信号进行回声过滤。本实施例提供的回声消除装置，取样信号经过数字信号处理芯片输出，可以减小取样信号与本机音频信号的时间差，提高语音识别的准确性和稳定性。

Description

一种语音信号的回声消除装置及电视机

技术领域

本发明实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种语音信号的回声消除装置及电视机。

背景技术

随着语音算法的成熟以及电视智能化程度的提升，近年来各大电视机厂商纷纷开发各类具有语音输入功能的电视，如全民K歌、语音搜索等。

目前，在电视上进行语音输入的方式主要有如下两种，一种是近场语音输入，另一种是远场语音输入。其中，近场语音输入的方式是通过具有语音输入功能的蓝牙遥控器或者无线麦克风采集语音，该方式需要用户靠近遥控器或麦克风，使用时不方便。远场语音输入的方式是将远场麦克风安装在电视机上，用户在较远的距离就可以实现语音的输入。由于远场语音输入无需用户靠近麦克风，而逐渐被广泛使用。但是远场语音输入存在如下问题：由于麦克风靠近电视剧，而电视机本身的喇叭也会发声，本机的声音进入麦克风后，再经本机的喇叭播放出来，周而复始，产生回音，而且本机声音也会影响语音识别的准确性，因此对本机的喇叭声音进行回音消除显得尤为重要。

发明内容

本发明提供一种语音信号的回声消除装置及电视机，以实现对本机的喇叭声的回声消除，可以提高语音识别的准确性和稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了一种语音信号的回声消除装置，该装置包括：音频信号处理单元，数字信号处理芯片，音频放大电路，增益控制电路，声音采集模块和回声处理模块；

所述音频信号处理单元，用于获取电视机的本机音频信号，并将所述本机音频信号发送至所述数字信号处理芯片；

所述数字信号处理芯片，用于对所述本机音频信号进行数字处理，并将处理后的本机音频信号经AV-OUT通道输出至所述音频放大电路；

所述音频放大电路，用于将经AV-OUT通道输出的本机音频信号的幅值放大，获得取样信号，并将所述取样信号发送至所述声音采集模块；

所述增益控制电路，用于根据所述本机音频信号的音量值调节所述音频放大电路的放大倍数；

所述声音采集模块，用于采集环境中的当前语音号码，并将所述当前语音信号和所述取样信号发送至所述回声处理模块；

所述回声处理模块，用于根据所述取样信号对所述当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。

进一步地，所述数字信号处理芯片，还用于将处理后的本机音频信号经I2S通道输出。

进一步地，还包括：功率放大器和扬声器；

所述功率放大器，用于接收经I2S通道输出的本机音频信号，将所述本机音频信号进行信号放大后获得驱动音频信号，并将所述驱动音频信号发送至所述扬声器；

所述扬声器，用于播放所述驱动音频信号。

进一步地，还包括：切换开关；所述音频信号处理单元和所述数字信号处理芯片分别与所述切换开关；

所述切换开关，用于使本机音频信号从所述音频信号处理单元经AV-OUT通道输出和从所述数字信号处理芯片经AV-OUT通道输出之间切换。

进一步地，所述增益控制电路包括两个控制电阻单元，分别为第一控制电阻单元和第二控制电阻单元；

所述第一控制电阻单元用于调节右声道音频信号的放大倍数；

所述第二控制电阻单元用于调节右声道音频信号的放大倍数。

进一步地，所述第二控制电阻单元包括：第一开关电路、第二开关电路、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

其中，第一控制端与所述第一开关电路的第一端相连，所述第一开关电路的第二端与所述第二电阻的第一端相连；第二控制端与所述第二开关电路的第一端相连，所述第二开关电路的第二端与所述第一电阻的第一端相连；所述第一开关电路的第三端与所述第二开关电路的第三端分别与所述第三电阻的第一端相连；所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端分别与左声道输入端相连。

进一步地，所述第一控制电阻单元包括：第三开关电路、第四开关电路、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

其中，第二控制端与所述第三开关电路的第一端相连，所述第三开关电路的第二端与所述第四电阻的第一端相连；第一控制端与所述第四开关电路的第一端相连，所述第四开关电路的第二端与所述第五电阻的第一端相连；所述第三开关电路的第三端和所述第四开关电路的第三端分别与所述第六电阻的第一端相连；所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端分别与右声道输入端相连。

进一步地，所述回声处理模块包括锁相环电路，分频器和比较器；

所述锁相环电路，用于对所述取样信号对所述当前语音信号分别进行相位锁定，获得锁定相位后的待分频取样信号和待分频当前语音信号；

所述分频器，用于对所述待分频取样信号和所述待分频当前语音信号分别进行信号分频；

所述比较器，用于根据分频后的取样信号对分频后的当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。

进一步地，所述回声处理模块还包括信号调制器；所述信号调制器，用于对所述目标语音信号进行调制，获得有效语音信号，并将所述有效语音信号经USB口输入电视机。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电视机，所述电视机包括第一方面所述的回声消除装置。

本发明实施例提供的语音信号的回声消除装置，该装置包括：音频信号处理单元，数字信号处理芯片，音频放大电路，增益控制电路，声音采集模块和回声处理模块。音频信号处理单元，用于获取电视机的本机音频信号，并将本机音频信号发送至数字信号处理芯片；数字信号处理芯片，用于对本机音频信号进行数字处理，并将处理后的本机音频信号经AV-OUT通道输出至音频放大电路；音频放大电路，用于将经AV-OUT通道输出的本机音频信号的幅值放大，获得取样信号，并将取样信号发送至声音模块；增益控制电路，用于根据本机音频信号的音量值调节音频放大电路的放大倍数；声音采集模块，用于采集环境中的当前语音号码，并将当前语音信号和取样信号发送至回声处理模块；回声处理模块，用于根据取样信号对当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。本实施例提供的回声消除装置，取样信号经过数字信号处理芯片输出，可以减小取样信号与由扬声器输出的本机音频信号的时间差，提高语音识别的准确性和稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种语音信号的回声消除装置的结构示意图图；

图2是本发明实施例二中的一种语音信号的回声消除装置的结构示意图图；

图3是本发明实施例二中的一种增益控制电路的结构示意图；

图4a是本发明实施例二中的一种第一控制电阻单元的电路结构示意图；

图4b是本发明实施例二中的一种第二控制电阻单元的电路结构示意图；

图5是本发明实施例二中的一种增益控制电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种语音信号的回声消除装置的结构示意图图，该装置可以是对电视机的喇叭声音进行回音消除，如图1所示，该装置包括：音频信号处理单元110，数字信号处理芯片120，音频放大电路130，增益控制电路140，声音采集模块150和回声处理模块160。

音频信号处理单元110，用于获取电视机的本机音频信号，并将本机音频信号发送至数字信号处理芯片。数字信号处理芯片120，用于对本机音频信号进行数字处理，并将处理后的本机音频信号经AV-OUT通道输出至音频放大电路。音频放大电路130，用于将经AV-OUT通道输出的本机音频信号的幅值放大，获得取样信号，并将取样信号发送至声音采集模块150。增益控制电路140，用于根据本机音频信号的音量值调节音频放大电路的放大倍数。声音采集模块150，用于采集环境中的当前语音号码，并将当前语音信号和取样信号发送至回声处理模块160。回声处理模块160，用于根据取样信号对当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。

其中，音频信号处理单元110为电视机中处理本机音频信号的模块，用于获取电视机的本机音频信号。声音采集模块150可以是阵列麦克风。环境中的当前语音信号可以包括用户的语音信号和通过扬声器播放的本机语音信号。

本应用场景下，回声消除装置可以集成于电视机中，具体的工作过程可以是，音频信号处理单元110获取电视机的本机音频信号后，将本机音频信号发送至数字信号处理(Digital Signal Process，DSP)芯片120中，数字信号处理芯片120将本机音频信号进行数字处理，并将处理后的其中一组本机音频信号经音频视频输出(Audio Video-OUT，AV-OUT)通道输出至音频放大电路130，另一组本机音频信号经集成电路内置音频(Inter-ICSound，I2S)通道输出至功率放大器，经功率放大器放大后传输至扬声器播放。音频放大电路130将经AV-OUT通道输出的本机音频信号的幅值放大，获得取样信号，并将取样信号发送至声音采集模块150，其中，增益控制电路140可以根据本机音频信号的音量值调节音频放大电路130的放大倍数。声音采集模块150采集环境中的当前语音信号，当前语音信号可以包括用户的语音信号和通过扬声器播放的本机语音信号，然后将当前语音信号和取样信号发送至回声处理装置160。回声处理模块160根据取样信号对当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。

本实施例中采用增益控制电路140调节音频放大电路130的放大倍数，这是由于经过数字信号处理芯片120处理的本机音频信号的幅值跟随音量调节的变化而变化，如果不对经TV-OUT通道输出的本机音频信号的幅值进行调节，获得的取样信号可能出现如下问题：取样信号输出的幅值超过阵列麦克风可允许的最大幅值，对阵列麦克风造成损坏；或者取样信号幅值过小，增加回声消除的准确度。

本实施例的语音信号的回声消除装置，包括：音频信号处理单元，数字信号处理芯片，音频放大电路，增益控制电路，声音采集模块和回声处理模块。音频信号处理单元，用于获取电视机的本机音频信号，并将本机音频信号发送至数字信号处理芯片；数字信号处理芯片，用于对本机音频信号进行数字处理，并将处理后的本机音频信号经AV-OUT通道输出至音频放大电路；音频放大电路，用于将经AV-OUT通道输出的本机音频信号的幅值放大，获得取样信号，并将取样信号发送至声音模块；增益控制电路，用于根据本机音频信号的音量值调节音频放大电路的放大倍数；声音采集模块，用于采集环境中的当前语音号码，并将当前语音信号和取样信号发送至回声处理模块；回声处理模块，用于根据取样信号对当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。本实施例提供的回声消除装置，取样信号经过数字信号处理芯片输出，可以减小取样信号与由扬声器输出的本机音频信号的时间差，提高语音识别的准确性和稳定性。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种语音信号的回声消除装置的结构示意图图，作为对上述实施例的进一步解释，如图2所示，该装置还包括：功率放大器170，扬声器180和切换开关190。

可选的，数字信号处理芯片120，还用于将处理后的本机音频信号经I2S通道输出。功率放大器130，用于接收经I2S通道输出的本机音频信号，将本机音频信号进行信号放大后获得驱动音频信号，并将驱动音频信号发送至扬声器180；扬声器180，用于播放驱动音频信号。

可选的，切换开关190，用于使本机音频信号从音频信号处理单元经AV-OUT通道输出和从数字信号处理芯片经AV-OUT通道输出之间切换。

可选的，图3为本发明实施例二提供的一种增益控制电路的结构示意图，如图3所示，增益控制电路140包括两个控制电阻单元，分别为第一控制电阻单元141和第二控制电阻单元142。第一控制电阻单元141用于调节右声道音频信号的放大倍数；第二控制电阻单元142用于调节右声道音频信号的放大倍数。

可选的，图4a为本发明实施例二提供的一种第一控制电阻单元的电路结构示意图。如图4a所示，第一控制电阻单元包括：第三开关电路、第四开关电路、第四电阻、第五电阻和第六电阻；其中，第二控制端与第三开关电路的第一端相连，第三开关电路的第二端与第四电阻的第一端相连；第一控制端与第四开关电路的第一端相连，第四开关电路的第二端与第五电阻的第一端相连；第三开关电路的第三端和第四开关电路的第三端分别与第六电阻的第一端相连；第四电阻的第二端、第五电阻的第二端和第六电阻的第二端分别与右声道输入端相连。

可选的，图4b为本发明实施例二提供的一种第二控制电阻单元的电路结构示意图。如图4b所示，第二控制电阻单元包括：第一开关电路、第二开关电路、第一电阻、第二电阻和第三电阻；其中，第一控制端与第一开关电路的第一端相连，第一开关电路的第二端与第二电阻的第一端相连；第二控制端与第二开关电路的第一端相连，第二开关电路的第二端与第一电阻的第一端相连；第一开关电路的第三端与第二开关电路的第三端分别与第三电阻的第一端相连；第一电阻的第二端、第二电阻的第二端和第三电阻的第二端分别与左声道输入端相连。

可选的，回声处理模块包括锁相环电路，分频器和比较器。锁相环电路，用于对取样信号对当前语音信号分别进行相位锁定，获得锁定相位后的待分频取样信号和待分频当前语音信号。分频器，用于对待分频取样信号和待分频当前语音信号分别进行信号分频。比较器，用于根据分频后的取样信号对分频后的当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。

可选的，回声处理模块160还包括信号调制器；信号调制器，用于对目标语音信号进行调制，获得有效语音信号，并将有效语音信号经USB口输入电视机。

示例性的，图5为本发明实施例二提供的一种增益控制电路的结构示意图。如图5所示，运放使用的是双路的DRV632芯片，其中AV_AUL_OUT和AV_AUR_OUT为左右声道的输入信号，AV_AUL-OUT和AV_AUR-OUT经过运放放大的左右声道的输出信号，其中第一控制电阻单元由开关电路3、开关电路4、电阻R1P45、电阻R1P46以及R0V15组成，其中第二控制电阻单元由开关电路1、开关电路2、电阻R1P40、电阻R1P44以及R0V13组成；左声道的放大倍数由第二控制电阻单元和R0V14值确定，比值即为放大倍数；同样的，右声道的放大倍数由第一控制电阻单元和R0V12值确定，比值即为放大倍数。其中IO口EN1控制开关电路1和开关电路4，其中IO口EN2控制开关电路2和开关电路3。具体的各值以及对应关系如下表：

表1

电路中其它电阻和电容的参数值如下：电容COV12:22uF、6.3V，电阻ROV10：22KΩ，电容COV15:47pF、50V，电容COV17：470pF、50V，电容COV16：1uF、10V，电容COV10：1uF、10V，COV5：470pF、50V，ROV9：22KΩ，C1V0:47pF、50V，COV12：10uF、10V，COV14：100nF、16V，ROV13：39KΩ，COV11：22uF、6.3V，ROV8：10KΩ。

软件设置方面，电视机的音量在调节到一定程度以上时，此时的本机声音已完全覆盖外界声音，此段范围默认为不需要做语音识别处理。假设音量菜单调节范围为0-100，80是为此临界值。则对80以下需要语音处理时进行智能放大倍数调整，将0-80分解为四段，即音量0-19，20-39，40-59，60-79。具体的，如上标中的电阻值配置时，当音量在0-19时，进行3.9倍进行放大，软件配置EN1和EN2管脚均为低电平；当音量在20-39时，进行2.94倍进行放大，软件配置EN1配置为低电平，EN2管脚配置为高电平；当音量在40-59时，进行1.95倍进行放大，软件配置EN1配置为高电平，EN2管脚配置为低电平；当音量在60-79时，进行1.67倍进行放大，软件配置EN1配置为高电平，EN2管脚配置为高电平。以上措施后，使得音量调节时，采样信号均能保持一定的幅度。并电阻单元可连续控制阻值时，则倍数可灵活的控制，或者增加IO口和开关电路时，控制分段更精细。同时本专利中的开关电路可以为受控的集成开关电路。

此外，本发明还提供一种电视机，该电视机包括上述语音信号的回声消除装置，所述语音信号的回声消除装置在电视机中的具体工作原理可参照以上各实施例，此处不再赘述。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种语音信号的回声消除装置，其特征在于，包括：音频信号处理单元，数字信号处理芯片，音频放大电路，增益控制电路，声音采集模块和回声处理模块；

所述音频信号处理单元，用于获取电视机的本机音频信号，并将所述本机音频信号发送至所述数字信号处理芯片；

所述数字信号处理芯片，用于对所述本机音频信号进行数字处理，并将处理后的本机音频信号经AV-OUT通道输出至所述音频放大电路；

所述音频放大电路，用于将经AV-OUT通道输出的本机音频信号的幅值放大，获得取样信号，并将所述取样信号发送至所述声音采集模块；

所述增益控制电路，用于根据所述本机音频信号的音量值调节所述音频放大电路的放大倍数；

所述声音采集模块，用于采集环境中的当前语音号码，并将所述当前语音信号和所述取样信号发送至所述回声处理模块；

所述回声处理模块，用于根据所述取样信号对所述当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。

2.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，所述数字信号处理芯片，还用于将处理后的本机音频信号经I2S通道输出。

3.根据权利要求2所述的回声消除装置，其特征在于，还包括：功率放大器和扬声器；

所述功率放大器，用于接收经I2S通道输出的本机音频信号，将所述本机音频信号进行信号放大后获得驱动音频信号，并将所述驱动音频信号发送至所述扬声器；

所述扬声器，用于播放所述驱动音频信号。

4.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，还包括：切换开关；所述音频信号处理单元和所述数字信号处理芯片分别与所述切换开关；

所述切换开关，用于使本机音频信号从所述音频信号处理单元经AV-OUT通道输出和从所述数字信号处理芯片经AV-OUT通道输出之间切换。

5.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，所述增益控制电路包括两个控制电阻单元，分别为第一控制电阻单元和第二控制电阻单元；

所述第一控制电阻单元用于调节右声道音频信号的放大倍数；

所述第二控制电阻单元用于调节右声道音频信号的放大倍数。

6.根据权利要求5所述的回声消除装置，其特征在于，所述第二控制电阻单元包括：第一开关电路、第二开关电路、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

其中，第一控制端与所述第一开关电路的第一端相连，所述第一开关电路的第二端与所述第二电阻的第一端相连；

第二控制端与所述第二开关电路的第一端相连，所述第二开关电路的第二端与所述第一电阻的第一端相连；所述第一开关电路的第三端与所述第二开关电路的第三端分别与所述第三电阻的第一端相连；

所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端分别与左声道输入端相连。

7.根据权利要求5所述的回声消除装置，其特征在于，所述第一控制电阻单元包括：第三开关电路、第四开关电路、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

其中，第二控制端与所述第三开关电路的第一端相连，所述第三开关电路的第二端与所述第四电阻的第一端相连；

第一控制端与所述第四开关电路的第一端相连，所述第四开关电路的第二端与所述第五电阻的第一端相连；所述第三开关电路的第三端和所述第四开关电路的第三端分别与所述第六电阻的第一端相连；

所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端分别与右声道输入端相连。

8.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，所述回声处理模块包括锁相环电路，分频器和比较器；

所述锁相环电路，用于对所述取样信号对所述当前语音信号分别进行相位锁定，获得锁定相位后的待分频取样信号和待分频当前语音信号；

所述分频器，用于对所述待分频取样信号和所述待分频当前语音信号分别进行信号分频；

所述比较器，用于根据分频后的取样信号对分频后的当前语音信号进行回声过滤，获得目标语音信号。

9.根据权利要求8所述的回声消除装置，其特征在于，所述回声处理模块还包括信号调制器；所述信号调制器，用于对所述目标语音信号进行调制，获得有效语音信号，并将所述有效语音信号经USB口输入电视机。

10.一种电视机，其特征在于，所述电视机包括权利要求1-9任一所述的回声消除装置。