[發明專利]語音處理系統的自動增益控制方法及控制裝置

在審

• 申請號: 201810117004.6
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108174328A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 劉焱
• 申請（專利權）人: 深圳市富勵邏輯科技有限公司
• 主分類號: H04R3/00
• 分類號: H04R3/00;H03F1/02;G10L25/78
• 代理公司: 深圳大域知識產權代理有限公司 44479
• 代理人: 何園園

一種語音處理系統的自動增益控制方法及控制裝置，該控制方法包括：將麥克風的輸出信號輸入運算放大器放大；將放大后的信號轉換為數字信號；對所述數字信號進行語音活動檢測；以及當檢測到所述數字信號為語音信號時，比較當前運算窗框和前一運算窗框的語音信號參數，根據比較結果向所述運算放大器輸出相應的增益調整數據。該控制裝置包括順次連接的運算放大器、模擬數字轉換器和微控制器，所述運算放大器的增益調整端與所述微控制器連接。本發明能夠動態調適地追蹤語音輸入信號，處理后有效地調整運算放大器的增益，使輸入的語音信號能夠有效達到電壓位準目標范圍。

技術領域

本發明涉及語音處理系統，尤其涉及一種語音處理系統的自動增益控制方法及控制裝置，可以應用在語音壓縮、錄音或語音識別等系統的輸入信號處理，能有效地提供達到電壓位準(power level)目標范圍的輸入語音信號，以利語音處理系統的后續相關處理。

背景技術

在語音壓縮、錄音或語音識別等語音處理系統中，其模擬語音輸入信號的前置處理，是期望被處理的語音信號在進入模擬數字轉換處理時，就能夠達到應用所需的電壓位準，然后提供后續語音處理單元進行應用處理。

就語音處理系統而言，語音的輸入是透過麥克風及模擬電路作為前置電路，然后進入模擬數字轉換器(Analog to Digital Converter，ADC)轉換成數字語音數據。但是，麥克風輸入的語音信號會受到許多原因的影響，而產生變動性的電壓位準。分析影響語音輸入產生不同電壓位準或能量的原因，其包括：1)麥克風的靈敏度；2)語音輸入源(人聲)與麥克風的距離遠近；3)語音輸入源發出聲音的能量大小；4)環境噪聲聲的能量位準等因素，這些都會影響輸入語音的電壓位準或能量。

然而，有些硬件處理方式是在麥克風及模擬電路的前置電路中，采用固定增益的方法來放大語音的電壓位準。但是當語音輸入源時而靠近、時而離遠麥克風時，所獲得的語音信號就會忽大忽小；或者語音輸入源發出聲音的能量產生大小變化時，亦會影響輸入的電壓位準。此外，在固定增益的電路處理下，環境噪聲是會被同步放大的，進而影響后續語音處理的正確性。因此，為使后續語音處理單元能獲得穩定且達到電壓位準目標范圍的輸入語音信號，則需要能夠依據輸入語音信號自動調整增益的方法，來達到應用所需的目的。

另外，目前有許多語音活動檢測(Voice Activity Detection，VAD)的方法，在時域中有使用輸入語音音框的能量平均值、均方根值(Root Mean Square，RMS)，或在頻域中有使用語音音框的頻譜峰值(Spectral Peak)等特征值，來進行是否有語音活動的判斷。但是，應用前述的運算方法來檢測語音活動，其屬于較高的計算復雜度；尤其在采用頻域的特征值時，需要將輸入語音作頻譜轉換，亦會增加處理時間及計算復雜度。因此，這些語音活動檢測方法雖能有效檢測語音活動，但是并不適用在使用低階的微處理器的應用上。

發明內容

本發明的目的是提供一種語音處理系統的自動增益控制方法及控制裝置，該控制方法及控制裝置能在語音處理系統中動態調適地追蹤語音輸入信號，處理后有效地調整運算放大器的增益，使輸入的語音信號能夠有效達到電壓位準目標范圍。

為達上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種語音處理系統的自動增益控制方法，所述自動增益控制方法包括：

將麥克風的輸出信號輸入運算放大器放大；

將放大后的信號轉換為數字信號；

對所述數字信號進行語音活動檢測；以及

當檢測到所述數字信號為語音信號時，比較當前運算窗框和前一運算窗框的語音信號參數，根據比較結果向所述運算放大器輸出相應的增益調整數據。

在上述的語音處理系統的自動增益控制方法中，優選地，對所述數字信號進行語音活動檢測的步驟包括：

按采樣頻率讀取所述數字信號；