本实用新型涉及音频处理技术领域，特别是涉及一种基于4麦克风环形阵列的语音处理装置和智能设备。
背景技术：
现在，各种智能设备越来越多地进入我们的生活、学习和工作中，包括家用机器人、智能电视、智能音箱、智能冰箱、智能空调、智能车机等，给人们带来了极大的便利。这些智能设备也基本具备了交互功能，用户仅需要通过语音即可实现对智能设备的控制。
实现对智能设备进行语音控制需要清晰地采集到用户所发出的语音，然后在对语音进行解析和处理，得到相应的指令，然后在根据指令对智能设备进行控制，从而实现用户以语音对智能设备进行控制的目的。然而，目前智能设备上对与其距离较近的用户所发语音的采集较为清楚，这样对智能手机和平板电脑来说不是问题，然而对于一般距离用户较远的智能家电来说，因为语音衰减较大，导致无法清楚地获取到用户所发语音，从而使智能设备无法根据用户的语音进行相应的操作，导致语音控制失效。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型提供了一种基于4麦克风环形阵列的语音处理装置和智能设备，以解决智能设备在距离用户较远时无法清楚获取用户所发语音的问题。
为了解决上述问题，本实用新型公开了一种基于4麦克风环形阵列的语音处理装置，应用于智能设备，所述语音处理模块包括4个成环形分布的麦克风，音频采集模块、参考音频接收模块、控制指令接收模块、处理器、语音输出模块和唤醒指令输出模块，其中：
所述音频采集模块分别与4个所述麦克风相连接，用于采集每个所述麦克风所输出的音频信号，并通过其信号输出端输出多路音频信号；
所述参考音频接收模块用于接收参考音频信号，并通过其信号输出端输出所述参考音频信号；
所述控制指令接收模块用于接收控制指令，并通过其指令输出端输出所述控制指令；
所述处理器设置有第一输入端、第二输入端和第三输入端；
所述第一输入端与所述音频采集模块的信号输出端相连接，用于接收所述多路音频信号，所述第二输入端与所述参考音频信号输入模块的信号输出端相连接，用于接收所述参考音频信号，所述第三输入端与所述控制指令接收模块的信号输出端相连接，用于接收所述控制指令；
所述处理器还设置有第一输出端和第二输出端；
所述的第一输出端配置为根据所述控制指令、所述参考音频信号和所述多路音频信号输出唤醒控制信号；
所述第二输出端配置为根据所述控制指令所述参考音频信号和所述多路音频信号输出经过预设处理后的语音信号；
所述唤醒输出模块与所述第一输出端相连接，用于根据所述唤醒控制信号向所述智能设备的唤醒模块输出预设电平信号；
所述语音输出模块与所述第二输出端相连接，用于接收所述语音信号，并将所述语音信号输出到所述智能设备的语音接收设备。
可选的，4个所述麦克风所形成的圆环的直径为70mm。
可选的，4个所述麦克风在所述圆环上均匀分布。
可选的，4个所述麦克风所形成的圆环成水平状态。
可选的，所述参考音频信号为1路参考音频信号或2路参考音频信号。
可选的，所述控制指令为唤醒控制指令、回声消除控制指令、波束成型控制指令和降噪控制指令中的部分或全部。
可选的，所述语音信号为模拟语音信号或数字语音信号。
另外，本实用新型还提供了一种智能设备，设置有如上所述的语音处理装置。
从上述技术方案可以看出，本实用新型提供了一种基于4麦克风环形阵列的语音处理装置和智能设备，该语音处理装置应用于智能设备，具体包括4个成环形分布的麦克风，音频采集模块、参考音频接收模块、控制指令接收模块、处理器、语音输出模块和唤醒指令输出模块。其中，音频采集模块分别与4个麦克风相连接，处理器则分别与音频采集模块、参考音频接收模块、控制指令接收模块、语音输出模块相连接，用于根据接收到的控制指令和参考音频信号对音频采集模块采集到的多路音频信号进行处理，能够向智能设备输出唤醒控制信号，还能够得到并向智能设备输出经过预设处理的语音信号，由于本实用新型采用4个麦克风，4个麦克风能够在不同方向上对用户所发语音进行采集，且信号之间有所区别并能相互参考，经过处理后即可得到清晰的语音信号，在应用到智能设备上时就可以解决其在距离用户较远时无法清楚获取用户所发语音的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的一种基于4麦克风环形阵列的语音处理装置实施例的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
图1为本发明提供的一种基于4麦克风环形阵列的语音处理装置实施例的结构框图。
参照图1所示的语音处理装置应用于智能手机、智能家电、智能车机等智能设备上，用于在中远距离采集用户所发出的语音，该装置设置有4麦克风构成的环形阵列，该装置具体包括4个成环形分部的麦克风10、音频采集模块20、参考音频接收模块30、控制指令接收模块40、处理器50、语音输出模块60和唤醒指令输出模块70。
上述处理器居于中心，其设置有第一输入端51、第二输入端52、第三输入端53、第一输出端54和第二输出端。第一输入端与音频采集模块的信号输出端相连接，第二输入端与参考音频接收模块的信号输出端相连接，第三输入端则与控制指令接收模块的信号输入端相连接；第一输出端则与唤醒指令输出模块相连接，第二输出端则与语音输出模块相连接。
4个麦克风成环形分部，其构成的环形的直径为70mm，上述环形实际为4个麦克风的音频输入部件的中心点所构成的圆形；该环形所处于的平面为水平状态，且任意相邻两个麦克风之间的距离是相同的，即4个麦克风在该环形上是平均分部的。且4个麦克风在工作的时候产生多路音频信号。
音频采集模块分别与4个麦克风相连接，用于采集这4个麦克风所产生的多路音频信号，并通过其信号输出端输出到处理器的第一输入端，即输出到该处理器。
参考音频接收模块用于接收智能设备的音频部件输出的参考音频信号，所谓参考音频信号是指智能设备在工作过程向往发送的声音，以便处理器能够根据该参考音频信号对麦克风所接收的音频信号进行反向消除处理，从而消除环境噪声、智能设备自身所播放的声音，以及智能设备播放的声音造成的回声。参考音频接收模块在接收到参考音频信号后通过气信号输出端输出到处理器的第二输入端。另外，该参考音频接收模块接收的参考音频信号可以是1路参考音频信号，也可以是2路参考音频信号。
控制指令接收模块用于从智能设备的主控系统接收其输出的控制指令，并通过其信号输出端输出到处理器的第三输入端。控制指令包括唤醒控制指令、回声消除控制指令、波束成型控制指令或降噪控制指令；也可以是其中的一种、多种或者全部，甚至包括其他本实用新型所没有提到的控制指令。
处理器通过其第一输入端、第二输入端和第三输入端分别接受到多路音频信号、参考音频信号和一种或多种控制指令。在接收到上述信号或指令后根据相应的控制指令和参考音频信号对上述多路音频信号进行处理。处理过程包括利用预设的算法对多路音频信号进行消除噪声、消除回声、消除智能设备自身所发出的声音等处理，从而得到经过处理后的语音信号。另外，智能设备在根据多路音频信号确定发令者的位置并向本装置发出波束成形控制指令后，处理器对发声者所在方向形成增强波束，并抑制波束以外的声音。
另外，处理器还用于根据上述唤醒控制指令和参考音频信号对上述多路音频信号进行处理，得到唤醒控制信号，该唤醒控制信号用于使智能设备的唤醒模块对智能设备进行唤醒操作。
以上处理器根据控制指令和参考音频信号对多路音频信号进行处理的算法、程序和处理过程均为现有技术，本领域技术人员无需做出创造性劳动即可根据上述指令、音频信号得到上述相应的语音信号，因此，本申请所提供的方案不是对计算机程序做出的改进，其保护范围完全符合专利法和实施细则对实用新型的规定。
处理器的第一输出端用于向唤醒指令输出模块输出上述唤醒控制信号，唤醒指令输出模块在实际的实施方式中与智能设备的唤醒模块相连接，并在接收到唤醒控制信号后向唤醒模块输出预设电平的唤醒信号，例如输出高电平或者低电平，具体选择需要根据唤醒模块具体的工作电平而定。从而使用户能够利用语音唤醒智能设备的目的。
处理器的第二输出端用于向语音输出模块输出经过上述处理得到的语音信号。该语音信号可以为模拟语音信号，还可以是数字语音信号，在选择数字语音信号时，可以利用IIS输出方式输出到该智能设备。
从上述技术方案看看出，本实施例提供了一种基于4麦克风环形阵列的语音处理装置，该语音处理装置应用于智能设备，具体包括4个成环形分布的麦克风，音频采集模块、参考音频接收模块、控制指令接收模块、处理器、语音输出模块和唤醒指令输出模块。其中，音频采集模块分别与4个麦克风相连接，处理器则分别与音频采集模块、参考音频接收模块、控制指令接收模块、语音输出模块相连接，用于根据接收到的控制指令和参考音频信号对音频采集模块采集到的多路音频信号进行处理，能够向智能设备输出唤醒控制信号，还能够得到并向智能设备输出经过预设处理的语音信号，由于本实用新型采用4个麦克风，4个麦克风能够在不同方向上对用户所发语音进行采集，且信号之间有所区别并能相互参考，经过处理后即可得到清晰的语音信号，在应用到智能设备上时就可以解决其在距离用户较远时无法清楚获取用户所发语音的问题。
实施例二
本实施例提供了一种智能设备，该智能设备可以是智能手机、平板电脑、智能车机等移动终端设备，还可以是智能电视、家用机器人、智能空调、智能冰箱、智能洗衣机等智能家电设备。该智能设备设置有如上一实施例所提供的基于4麦克风环形阵列的语音处理装置。该模块的尺寸为长32mm，宽24mm，高3mm，方便于集成到智能设备中。
该装置包括4个成环形分布的麦克风，音频采集模块、参考音频接收模块、控制指令接收模块、处理器、语音输出模块和唤醒指令输出模块。音频采集模块分别与4个麦克风相连接，用于采集麦克风所输出的多路音频信号，并通过其信号输出端向处理器输出多路音频信号。
参考音频接收模块用于接收参考音频信号，并输出到处理器；控制指令接收模块用于接收用户输入的控制指令，并输出到处理器。处理器用于根据控制指令、述参考音频信号和多路音频信号向唤醒输出模块输出唤醒控制信号；处理器还用于根据控制指令、参考音频信号和多路音频信号输出经过预设处理后的语音信号。4个麦克风能够在不同方向上对用户所发语音进行采集，且信号之间有所区别并能相互参考，经过处理后即可得到清晰的语音信号，使得本智能设备可以解决其在距离用户较远时无法清楚获取用户所发语音的问题。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。