语音设备及其语音电路的制作方法

本实用新型涉及远场语音技术领域，特别涉及一种语音设备及其语音电路。

背景技术：

远场语音技术已经在越来越多的电器上应用，其原理是通过麦克风阵列拾取声波，通过算法定向声源，并减小环境声干扰，先解析出唤醒信号后，再过滤出指令信号，发出相应命令控制电器作相应动作。该过程主要依赖软件算法的识别率以及CPU的运算速度，在大多数智能语音设备上，均采用专用前级控制芯片以及CPU辅助运算完成，成本较高。

为进一步降低成本，目前有的语音设备会采用自身的CPU进行控制，以处理相应的语音信号，完成降噪、解析、过滤等信号处理过程，这对CPU的处理能力和效率要求较高，CPU工作负荷较大。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种语音设备及其语音电路，能通过硬件电路对设备伴音造成的环境噪声进行降噪处理，输出有效的语音信号至后端处理器，减轻了处理器的工作负荷，且降低了对处理器的性能要求，有利于成本的降低。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种语音电路，其与语音设备的处理器连接，所述消除设备噪声的语音电路包括第一相位延迟模块、第二相位延迟模块和放大模块；所述第一相位延迟模块与放大模块连接，用于对伴音电信号进行相位延迟处理后输出至放大模块的输入端；所述第二相位延迟模块与放大模块连接，用于对麦克风采集的混合语音信号进行相位延迟处理，使所述混合语音信号与经相位延迟处理的伴音电信号之间相差预设相位后输出至放大模块的输入端；所述放大模块用于对叠加后的伴音电信号和混合语音信号进行放大后输出至所述处理器；其中所述混合语音信号包括用户输入的语音信号以及经喇叭输出的所述伴音电信号。

所述的语音电路中，所述第一相位延迟模块包括第一延迟调节单元、第一放大单元和第一放大调节单元；所述第一延迟调节单元与第一放大单元连接，用于调节语音设备输出的伴音电信号的相位延迟量；所述第一放大单元连接所述放大模块，用于对经相位延迟处理后的伴音电信号进行放大处理后输出至放大模块；所述第一放大调节单元与第一放大单元连接，用于调节伴音电信号的放大倍数。

所述的语音电路中，所述第二相位延迟模块包括第二延迟调节单元、第二放大单元和第二放大调节单元。所述第二迟调节单元与第二放大单元连接，用于调节麦克风采集的混合语音信号的相位延迟量，使其与经相位延迟处理的伴音电信号之间相差预设相位；所述第二放大单元连接所述放大模块，用于对经相位延迟处理后的混合语音信号进行放大处理后输出至放大模块；所述第二放大调节单元与第二放大单元连接，用于调节混合语音信号的放大倍数。

所述的语音电路中，所述放大模块包括第三放大调节单元和第三放大单元，所述第三放大调节单元连接所述第一相位延迟模块、第二相位延迟模块和第三放大单元；所述第三放大单元用于对叠加后的伴音电信号和混合语音信号进行放大处理，所述第三放大调节单元用于调节叠加后的伴音电信号和混合语音信的放大倍数。

所述的语音电路中，所述第一延迟调节单元包括第一电阻和电容；所述第一放大单元包括第一运算放大器和第二电阻；所述第一放大调节单元包括第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端连接第一信号输入端和第三电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接电容的一端和第一运算放大器的同相输入端；所述电容的另一端接地；所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第三电阻的另一端和第四电阻的一端，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二电阻的一端和第四电阻的另一端；所述第二电阻的另一端连接所述放大模块。

所述的语音电路中，所述第二延迟调节单元包括第五电阻；所述第二放大单元包括第二运算放大器和第六电阻；所述第二放大调节单元包括第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的一端连接第二信号输入端和第七电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接第二运算放大器的同相输入端；所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第七电阻的另一端和第八电阻的一端，所述第二运算放大器的输出端连接所述第六电阻的一端和第八电阻的了另一端；所述第六电阻的另一端连接所述放大模块。

所述的语音电路中，所述第三放大调节单元包括第九电阻和第十电阻，所述第三放大单元包括第三运算放大器；所述第九电阻的一端连接所述第一相位延迟模块和第二相位延迟模块，所述第九电阻的另一端连接所述第十电阻的一端和第三运算放大器的反相输入端；所述第十电阻的另一端连接所述第三运算放大器的输出端；所述第三运算放大器的同相输入端接地。

所述的语音电路中，所述预设相位为180°。

一种语音设备，包括处理器和如上所述的语音电路，所述语音电路与处理器的语音信号输入端连接。

相较于现有技术，本实用新型提供的语音设备及其语音电路中，所述语音电路与语音设备的处理器连接，所述消除设备噪声的语音电路包括第一相位延迟模块、第二相位延迟模块和放大模块；所述第一相位延迟模块与放大模块连接，用于对伴音电信号进行相位延迟处理后输出至放大模块的输入端；所述第二相位延迟模块与放大模块连接，用于对麦克风采集的混合语音信号进行相位延迟处理，使所述混合语音信号与经相位延迟处理的伴音电信号之间相差预设相位后输出至放大模块的输入端；所述放大模块用于对叠加后的伴音电信号和混合语音信号进行放大后输出至所述处理器；其中所述混合语音信号包括用户输入的语音信号以及经喇叭输出的所述伴音电信号。本实用新型能通过硬件电路对设备伴音造成的环境噪声进行降噪处理，输出有效的语音信号至后端处理器，减轻了处理器的工作负荷，且降低了对处理器的性能要求，有利于成本的降低。

附图说明

图1为本实用新型提供的语音电路的结构框图。

图2为本实用新型提供的语音电路的电路图。

具体实施方式

本实用新型提一种语音设备及其语音电路，能通过硬件电路对设备伴音造成的环境噪声进行降噪处理，输出有效的语音信号至后端处理器，减轻了处理器的工作负荷，且降低了对处理器的性能要求，有利于成本的降低。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的语音电路与语音设备的处理器11连接，所述消除设备噪声的语音电路包括第一相位延迟模块10、第二相位延迟模块20和放大模块30，所述第一相位延迟模块10和第二相位延迟模块20均与放大模块30连接，所述放大模块30与处理器11连接，其中所述第一相位延迟模块10用于对伴音电信号进行相位延迟处理后输出至放大模块30的输入端；所述第二相位延迟模块20用于对麦克风采集的混合语音信号进行相位延迟处理，使所述混合语音信号与经相位延迟处理的伴音电信号之间相差预设相位后输出至放大模块30的输入端；所述放大模块30用于对叠加后的伴音电信号和混合语音信号进行放大后输出至所述处理器11；其中所述混合语音信号包括用户输入的语音信号以及经喇叭输出的所述伴音电信号。

本实施例中，由于麦克风采集到的是用户输入的语音信号以及经语音设备喇叭输出的伴音电信号，设备本身的伴音电信号造成了环境噪声，需要对这部分噪声进行降噪处理以提高后续语音识别的准确性，因此通过第一相位延迟模块10对伴音电信号进行相位延迟处理，也就是说，在伴音电信号输出至喇叭之前，先将其输入至第一相位延迟模块10进行相位延迟处理以作为后续降噪的基准信号，同时由第二相位延迟模块20对麦克风采集的混合语音信号进行相位延迟处理，通过两个相应延迟模块的移相处理并调整延迟量，使得混合语音信号与经相位延迟处理的伴音电信号之间相差预设相位，优选地，所述预设相位为180°，即分别经过移相处理后的伴音电信号和混合语音信号的相位差为180°，使得经过设备喇叭输出的伴音电信号在被麦克风采集到之后，可与第一相位延迟模块10输出的信号相互抵消，使得第一相位延迟模块10和第二相位延时模块的输出信号叠加之后，只输出有效的用于输入端语音信号至后端处理器11，实现了通过硬件电路对设备伴音造成的环境噪声进行降噪处理，后端处理器11可直接对降噪后的有效语音信号进行进一步处理，减轻了处理器11的工作负荷，且降低了对处理器11的性能要求，有利于降低产品成本。需说明的是，本实用新型中的处理器11为目前现有语音设备中的能实现语音识别处理的常用处理器11，例如型号为XFM01LA的CPU，当然在其它实施例中也可采用其它具有相同功能的处理器11，本实用新型对其不作限定。

进一步地，请一并参阅图2，所述第一相位延迟模块10包括第一延迟调节单元101、第一放大单元102和第一放大调节单元103，所述第一延迟调节单元101与第一放大单元102连接，用于调节伴音电信号的相位延迟量；所述第一放大单元102连接所述放大模块30，用于对经相位延迟处理后的伴音电信号进行放大处理后输出至放大模块30；所述第一放大调节单元103与第一放大单元102连接，用于调节伴音电信号的放大倍数。

所述第二相位延迟模块20包括第二延迟调节单元201、第二放大单元202和第二放大调节单元203。所述第二迟调节单元与第二放大单元202连接，用于调节麦克风采集的混合语音信号的相位延迟量，使其与经相位延迟处理的伴音电信号之间相差预设相位；所述第二放大单元202连接所述放大模块30，用于对经相位延迟处理后的混合语音信号进行放大处理后输出至放大模块30；所述第二放大调节单元203与第二放大单元202连接，用于调节混合语音信号的放大倍数。

本实施例中，由于语音设备将输出伴音电信号至喇叭进行播放，该伴音电信号又进一步被麦克风采集造成环境噪声，最终被麦克风采集到的混合信号中，所述伴音电信号经过了喇叭和麦克风两个器件，这两个器件对伴音电信号均有延迟，因此通过将伴音电信号的源信号直接输入至第一延迟调节单元101中进行相位预延迟，将混合有语音信号和伴音电信号的混合语音信号输入至第一延迟调节单元101中进行相位预延迟，使得分别经过第一放大单元102和第二放大单元202进行放大后的两路输出信号之间相差180°，从而消除了混合语音信号中经过喇叭输出的伴音电信号，即消除了语音设备自身喇叭造成的噪声，达到消除噪音的目的。具体第一延迟调节单元101和第二延迟调节单元201的延迟量可根据具体需求调节，只需使得两路输出信号之间的相位差为180°即可，同时可分别通过第一放大调整单元和第二放大调整单元调节伴音电信号和混合语音信号的放大倍数，以达到最佳的语音输出效果。

进一步地，所述放大模块30包括第三放大调节单元301和第三放大单元302，所述第三放大调节单元301连接所述第一相位延迟模块10、第二相位延迟模块20和第三放大单元302；所述第三放大单元302用于对叠加后的伴音电信号和混合语音信号进行放大处理，所述第三放大调节单元301用于调节叠加后的伴音电信号和混合语音信的放大倍数。

本实施例中，通过第三放大单元302对叠加后的伴音电信号和混合语音信号进行放大处理，以弥补在相位补偿和抵消时造成的损耗，确保输入至后级处理器11的信号能被正常识别，具体的放大倍数可通过第三放大调节单元301进行调整，以满足不同处理器11的需求。

具体实施时，如图2所示，所述第一延迟调节单元101包括第一电阻R1和电容C1；所述第一放大单元102包括第一运算放大器U1和第二电阻R2；所述第一放大调节单元103包括第三电阻R3和第四电阻R4；所述第一电阻R1的一端连接第一信号输入端和第三电阻R3的一端，所述第一电阻R1的另一端连接电容C1的一端和第一运算放大器U1的同相输入端；所述电容C1的另一端接地；所述第一运算放大器U1的反相输入端连接所述第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的一端，所述第一运算放大器U1的输出端连接所述第二电阻R2的一端和第四电阻R4的另一端；所述第二电阻R2的另一端连接所述放大模块30。

本实施例中所述第一信号输入端L_IN为伴音电信号的输入端，通过第一运算放大器U1对所述伴音电信号进行相位延迟放大，其中可通过第一电阻R1和电容C1调整相位延迟量，通过第三电阻R3和第四电阻R4调整电压放大倍数，其中电压放大倍数为R4/R3，具体可根据需要灵活调整，经相位延迟放大后的伴音电信号从第一运算放大器U1的输出端传输至放大模块30的输入端，与第二放大单元202的输出信号进行叠加实现噪音消除。

更进一步地，所述第二延迟调节单元201包括第五电阻R5；所述第二放大单元202包括第二运算放大器U2和第六电阻R6；所述第二放大调节单元203包括第七电阻R7和第八电阻R8；所述第五电阻R5的一端连接第二信号输入端和第七电阻R7的一端，所述第五电阻R5的另一端连接第二运算放大器U2的同相输入端；所述第二运算放大器U2的反相输入端连接所述第七电阻R7的另一端和第八电阻R8的一端，所述第二运算放大器U2的输出端连接所述第六电阻R6的一端和第八电阻R8的了另一端；所述第六电阻R6的另一端连接所述放大模块30。

类似地，本实施例中所述第二信号输入端MIC_IN为麦克风采集的混合语音信号的输入端，其中混合语音信号包括用户输入的语音信号以及经过喇叭输出的上述伴音电信号，通过第二运算放大器U2对所述混合语音信号进行相位延迟放大，其中可通过第五电阻R5调整相位延迟量，通过第七电阻R7和第八电阻R8调整电压放大倍数，其中电压放大倍数为R8/R7，具体可根据需要灵活调整，经相位延迟放大后的混合语音信号从第二运算放大器U2的输出端传输至放大模块30的输入端，与第一运算放大器U1的输出信号进行叠加，由于两路信号中的伴音电信号的相位相差180°，因此叠加后可最大程度消除由于伴音电信号造成的环境噪声。

更进一步地，所述第三放大调节单元301包括第九电阻R9和第十电阻R10，所述第三放大单元302包括第三运算放大器U3；所述第九电阻R9的一端连接所述第一相位延迟模块10和第二相位延迟模块20，所述第九电阻R9的另一端连接所述第十电阻R10的一端和第三运算放大器U3的反相输入端；所述第十电阻R10的另一端连接所述第三运算放大器U3的输出端；所述第三运算放大器U3的同相输入端接地。通过第三运算放大器U3对第一运算放大器U1和第二运算放大器U2叠加输出的信号进行放大处理，以弥补前级在移相以及相位叠加时的衰减，得到功率足够高的有效语音信号便于后续识别处理，具体放大倍数可通过第九电阻R9和第十电阻R10进行调节，放大比例为R10/R9，第三运算放大器U3的输出端输出的VOUT信号将输入至后级处理器11中，进行进一步的语音检索识别以及执行控制指令等等处理，因此本实用新型实现了通过硬件电路对设备伴音造成的环境噪声进行降噪处理，仅输出有效的语音信号至后端处理器11，减轻了处理器11的工作负荷，且降低了对处理器11的性能要求，有利于在低级处理器11的设备上实现语音识别控制。

基于上述的语音电路，本实用新型还提供一种语音设备，包括处理器和如上所述的语音电路，所述语音设备可为电视机、移动终端、智能音箱等等。由于上文已对该语音电路进行了详细描述，此处不再赘述。

综上所述，本实用新型提供的语音设备及其语音电路中，所述语音电路与语音设备的处理器连接，所述消除设备噪声的语音电路包括第一相位延迟模块、第二相位延迟模块和放大模块；所述第一相位延迟模块与放大模块连接，用于对伴音电信号进行相位延迟处理后输出至放大模块的输入端；所述第二相位延迟模块与放大模块连接，用于对麦克风采集的混合语音信号进行相位延迟处理，使所述混合语音信号与经相位延迟处理的伴音电信号之间相差预设相位后输出至放大模块的输入端；所述放大模块用于对叠加后的伴音电信号和混合语音信号进行放大后输出至所述处理器；其中所述混合语音信号包括用户输入的语音信号以及经喇叭输出的所述伴音电信号。本实用新型能通过硬件电路对设备伴音造成的环境噪声进行降噪处理，输出有效的语音信号至后端处理器，减轻了处理器的工作负荷，且降低了对处理器的性能要求，有利于成本的降低。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。