本发明涉及一种车载多媒体语音降噪模块。
背景技术：
随着汽车电子产品技术的发展，对汽车电子产品的附加要求也越来越高，比如车载语音降噪及语音识别控制的应用愈来愈被提上日程。但在车速较快或复杂路况时，常规车载语音通话的清晰度会受到影响，从而使得通话双方无法听清对方语音，或可能造成语音识别控制失效具体而言，在现有的汽车电子产品上，一般只能在车载mic(microphone，麦克风)上加一个有源电路去放大处理输出信号。即在普通驻极体mic接上后，只有放大信号的处理办法，而没有相应的降噪处理，无法实现环境噪声的抑制及分离。而车辆行驶过程中易受环境影响，造成收集声源后无法输出比较清晰的声音信号，进而无法满足目标源在复杂的行车环境中使用语音电话或进行语音识别控制。例如，总台在呼叫其中一台车，驾驶员在嘈杂的环境中，传出去的语音没有经过降噪处理，总调度中心人员听不清楚驾驶员的说话，不能实现流利调度车辆的目的。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种车载多媒体语音降噪模块，采用麦克风降噪模块与多媒体主板分离布置的方案，可以灵活布局麦克风降噪模组最佳分布在车箱内司乘人员可以最佳体验到最好的语音通话效果。
根据上述发明目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种车载多媒体语音降噪模块，其硬件部分的芯片采用fm1388芯片外挂arm芯片+外存贮芯片读写进行控制，确保固件算法任何时候都能更新到当天最新降噪算法包；所述fm1388芯片具有2组adc模拟输入接口，作为模拟信号输入，或者接2个模拟麦克风。
其thd+n可以到-92db，snr达到98db，具有2组dac模拟输出接口，thd+n可以到-90db，snr达到101db；具有2组数字麦克风输入接口，可以接4个数字麦克风，fm1388回声消噪算法目前可以支持到3个麦克风同时工作；具有2组独立的i2s/pcm/tdm数字。可以支持到24-bit,8khz～192khz。
作为优选地，所述硬件部分包括两个dmic(数字麦克风)+arm+dsp(fm1388)、can收发芯片、dc/dc电源芯片、存贮芯片、音频协议传输芯片ad2410将i2s转为a2b引线到联接器及接口保护器件组成语音降噪模块电路；电路板分成二个板，一个pcb主板，一个软性fpc板。两个dmic(数字麦克风)用于接收外部声音信号，通过软性fpc板接在主板联接器到dsp进行信号处理。fpc板联接主板装配在结构件外壳，组装成语音降噪模块车载一级总成件。
作为优选地，所述车载多媒体语音降噪模块的软件部分的工作流程为：arm启动读取外存器falsh芯片的数据，再赋值dsp启动完成后arm芯片发can报文发送给低速网，多媒体主机接收到报文后做相关处理；
dmic(数字麦克风)启动工作，由dsp进行信号处理，dsp指令授控于arm芯片所有核心算法写入在片外falsh贮存芯片；
由arm芯片读falsh外存芯片再写入dsp指令，核心算法包放在falsh外存贮芯片通过后续不定期升级确保算法包是最新技术，arm芯片通过can转发电平芯片并网低速网，多媒体可以发送相关指令控制并读取语音降噪模块总成件数据。
本发明给出了如何实现车载多媒体语音降噪及提升语音识别率，方案上可以实现行驶过程中装有语音降噪模块与没有加装语音降噪模块有明显的提升，目前多媒体都是android智能平台，基本上都会装有语音降噪模块提升驾乘人员的体验。同时也解析了当前语音降噪模块的架构及技术方案，分析比对了数字麦克风阵列布局及选型的理论。解决了单个注极体麦克风容易环境振动的缺点，选用数字麦克风阵列布局可以锁定收音区域。解决，人声跟踪的难题。这样的技术方案明显可以提高语音识别率。
具体实施方式
为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将对本发明作进一步的说明。
一种车载多媒体语音降噪模块，其硬件部分的芯片采用fm1388芯片外挂arm芯片+外存贮芯片读写进行控制，确保固件算法任何时候都能更新到当天最新降噪算法包；所述fm1388芯片具有2组adc模拟输入接口，作为模拟信号输入，或者接2个模拟麦克风。
作为优选地，所述硬件部分包括两个dmic(数字麦克风)+arm+dsp(fm1388)、can收发芯片、dc/dc电源芯片、存贮芯片、音频协议传输芯片ad2410将i2s转为a2b引线到联接器及接口保护器件组成语音降噪模块电路；电路板分成二个板，一个pcb主板，一个软性fpc板。两个dmic(数字麦克风)用于接收外部声音信号，通过软性fpc板接在主板联接器到dsp进行信号处理。fpc板联接主板装配在结构件外壳，组装成语音降噪模块车载一级总成件。
作为优选地，所述车载多媒体语音降噪模块的软件部分的工作流程为：arm启动读取外存器falsh芯片的数据，再赋值dsp启动完成后arm芯片发can报文发送给低速网，多媒体主机接收到报文后做相关处理；
dmic(数字麦克风)启动工作，由dsp进行信号处理，dsp指令授控于arm芯片所有核心算法写入在片外falsh贮存芯片；
由arm芯片读falsh外存芯片再写入dsp指令，核心算法包放在falsh外存贮芯片通过后续不定期升级确保算法包是最新技术，arm芯片通过can转发电平芯片并网低速网，多媒体可以发送相关指令控制并读取语音降噪模块总成件数据。
具体地，方案设计选用富迪科技的fm1388芯片外挂arm芯片+外存贮芯片读写进行控制，确保固件算法任何时候都能更新到当天最新降噪算法包。fm1388芯片具有2组adc模拟输入接口，可以作为模拟信号输入，或者接2个模拟麦克风。其thd+n可以到-92db,snr达到98db，具有2组dac模拟输出接口，thd+n可以到-90db，snr达到101db。具有2组数字麦克风输入接口，可以接4个数字麦克风，富迪fm1388回声消噪算法目前可以支持到3个麦克风同时工作。具有2组独立的i2s/pcm/tdm数字。可以支持到24-bit,8khz～192khz。
硬件部分，两个dmic(数字麦克风)+arm+dsp(fm1388)、can收发芯片、dc/dc电源芯片、存贮芯片、音频协议传输芯片ad2410将i2s转为a2b引线到联接器及接口保护器件组成语音降噪模块电路。所有被动器件选型符合aecq200规范，所有芯片选型符合aecq100规范。原理设计完成后，根据结构电路板分成二个板，一个pcb主板，一个软性fpc板。两个dmic(数字麦克风)用于接收外部声音信号，通过软性fpc板接在主板联接器到dsp进行信号处理。fpc板联接主板装配在结构件外壳，组装成语音降噪模块车载一级总成件。
车载语音降噪模块与整车线束接口定义外接口部分，本产品作为一级汽车总成件，需要接口线束定义直接并入车载线束使用。接口定义10根线束，使用联接器方式与车上线束联接。有低速网can通信、数字音频a2b输入、输出、电源正负线及屏蔽线组成。
3车载语音降噪模块软件部分
软件部分，arm启动读取外存器falsh芯片的数据，再赋值dsp启动完成后arm芯片发can报文发送给低速网，多媒体主机接收到报文后做相关处理。dmic(数字麦克风)启动工作，由dsp进行信号处理，dsp指令授控于arm芯片所有核心算法写入在片外falsh贮存芯片。由arm芯片读falsh外存芯片再写入dsp指令，核心算法包放在falsh外存贮芯片通过后续不定期升级确保算法包是最新技术，arm芯片通过can转发电平芯片并网低速网，多媒体可以发送相关指令控制并读取语音降噪模块总成件数据。语音降噪模块的功能，由dsp加载算法进行vad声音检测发送寄存器的值通过can网络发送报文到多媒体，多媒体接收到数据可以作为判定条件参数。可以解决自动开关录音的功能。4车载语音降噪模块结构装配部分结构组成，面壳+fpc软板联接到主板pcb螺丝固后合上后盖。还需要装配工艺流程及测试规范，产品固件下载、声音响度调测、自动化测试。解决人工测试无法实现的难点，自动调测每个数字麦克风装完之后产品的差异性，在装配过程中，dmic(数字麦克风)的音腔海棉的模切会有微小的变化，为了解决差异带来的影响，在芯片加入软件测试模式。方案：外加一个固定频率及响声一样的声源，在arm芯片写一个初始值给dsp记录当前响度，测试平台软件设定一个范围，监测产品参数在这个设定范围之内，不做增加或减小响度值，记录当前的值固化在寄存器参数内。如果监测产品参数不在这个设定范围之内，不断调测这个值使其响度调节在范围之内。记录当前的值固化在存贮芯片内的寄存器。
解决语音降噪模块产品响度不一致性的问题由于手动装配，在制程中或来料的外壳及音腔海棉都有可能偏差。不可能百分百一样，那么，材料和制程都无法保正完全一致的情况下，装配出来的产品音腔就会有一定的差别。最终体验出来产品输出声音响度有一定差异。为了使所有产品输出响度在一定范围内，我们采用调测的方案去解决这个问题，产品的软件做一个测试模式，由计算机通过can通讯进行控制及写入最佳响度值。计算机控制电声分析仪，扫频及响度测试，比对设定范围，如果被测试物体响度响声参数在设定值范围内，写入这个值到寄存器，同理响度设定值不在范围内，写入相关的值到寄存器不断调整，直到在范围内。最终把这个寄存器的值写入芯片中，这样，每个产品的响度可以确保在一定范围内极少的偏差。完美解决了制程中响度不一致的问题。
麦克风选型
推荐麦克风尽量达到以下要求：snr>＝60db；sensitivity:analogmicrophone，-38db(±3db)；digitalmicrophone,-26db(±3db)。
对于麦克风的结构设计要求：麦克风气密性，需要确保麦克风装进机器后，只有拾音孔可以采到语音。
堵住与不堵住麦克风拾音孔时，说话测试，可以差别15db以上。麦克风避震性，通常麦克风加麦克风套，避免机壳的震动直接传到给麦克风。
4.2.2麦克风阵列布局
1个麦克风：具有aec功能，以及稳态噪音的ns功能。2个麦克风：具有aec功能，以及稳态噪音ns功能，具有一定角度的非稳态ns功能。3个麦克风：具有aec功能，以及稳态ns功能，可以具有很强大的定位非稳态压躁功能，具有设定一个角度范围说话有效，其他范围的声音会有所压制，提高车内说话语音清晰度，为语音通信以及语音识别引擎提供清晰的语音，大大提高语音识别率。
语音降噪模块行驶测试
测试条件：驾驶比亚迪宋1.5tid，多媒体主机分别测试加装语音降噪模块对比没有加装语音降噪模块的数据。同时测试使用百度语音示例(2.x)版本：1.0录音存证宝版本：2.1.10615。
表1语音识别准确率测试
使用语句为：导航到红星美凯龙、导航到广州白云机场、开车去天河体育中心、江苏省涟水县银杏花园小区、萧山飞机场、秦淮河、江苏省图书馆、西康路3号小区、星美国际影城、从白云机场到广州东站、从小营东路到沙河高教园、深贸商业中心、时代金融中心、拨移动客服、听fm87.6、今天天气怎么样、附近4s店、来首邓紫棋的歌、我的位置、停车场、最近的肯德基、附近的中餐馆、汽车站、最近的服务区、售票厅、博物馆、度假村、atm机、联通营业厅、附近的加油站。
测试体验总结：从语音识别成功率查看装有语音降噪模块的效果较其他好些，并且通过录音文件也可以看出语音降噪模块处理噪音效果较好，非语音降噪模块的底噪明显。特别在过桥洞时根本听不清楚。
结论
本发明给出了如何实现车载多媒体语音降噪及提升语音识别率，方案上可以实现行驶过程中装有语音降噪模块与没有加装语音降噪模块有明显的提升，目前多媒体都是android智能平台，基本上都会装有语音降噪模块提升驾乘人员的体验。同时也解析了当前语音降噪模块的架构及技术方案，分析比对了数字麦克风阵列布局及选型的理论。解决了单个注极体麦克风容易环境振动的缺点，选用数字麦克风阵列布局可以锁定收音区域。解决，人声跟踪的难题。这样的技术方案明显可以提高语音识别率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。