專利名稱：一種語音處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及語音信號(hào)的處理，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)處理的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的包含語音處理功能的系統(tǒng)多采用圖1所顯示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將麥克風(fēng)采集到的載有語音的電信號(hào)輸入主處理器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前主處理器除了要完成麥克風(fēng)信號(hào)的處理還要完成語音信號(hào)的壓縮、傳輸以及很多其他工作。我們已手機(jī)為例，目前的手機(jī)大多使用上面的結(jié)構(gòu)，手機(jī)主處理器直接接收麥克風(fēng)輸入的語音信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行處理。與此同時(shí)，主處理器還要完成很多其他任務(wù)如接受鍵盤輸入、輸出圖像到液晶顯示屏、訪問SD卡或閃存等外部存儲(chǔ)器、處理GSM通訊協(xié)議等。
隨著語音處理技術(shù)的發(fā)展，需要對(duì)麥克風(fēng)輸入的電信號(hào)做越來越多的處理。例如，人們經(jīng)常在馬路或超市等嘈雜環(huán)境使用手機(jī)，為了抑制環(huán)境噪音，需要用復(fù)雜的噪音消除方法對(duì)麥克風(fēng)輸入的電信號(hào)進(jìn)行處理。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)下，這些處理全部由主處理器完成，使得主處理器越來越復(fù)雜。另外語音處理任務(wù)需要與其他任務(wù)共享處理器，任務(wù)切換頻繁且風(fēng)險(xiǎn)較高，很難確保語音處理工作實(shí)時(shí)、精確完成。
還有，為了將新的語音處理技術(shù)應(yīng)用到舊的系統(tǒng)，在現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下很難實(shí)現(xiàn)。要在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)下添加新的語音處理技術(shù)，需要大量更改舊系統(tǒng)的主處理器上的處理軟件。有時(shí)新技術(shù)對(duì)硬件的要求很高，原來的主處理器硬件不能滿足要求，這時(shí)需要修改主處理器的硬件，這在很多時(shí)候是不能夠?qū)崿F(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種語音處理系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將語音處理從主處理器分離出來，在完成現(xiàn)有系統(tǒng)的功能的同時(shí)，避免現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)造成的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種語音處理系統(tǒng)包括麥克風(fēng)和主處理器，其特點(diǎn)是，還包括一語音信號(hào)處理裝置，所述語音信號(hào)處理裝置接收麥克風(fēng)輸出的語音信號(hào)，經(jīng)過處理后交主處理器進(jìn)行后續(xù)處理，所述主處理器通過控制信號(hào)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)所述語音信號(hào)處理裝置的過程控制和參數(shù)設(shè)置。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述語音信號(hào)處理裝置包括數(shù)據(jù)部分和控制部分，所述數(shù)據(jù)部分進(jìn)一步包括模數(shù)變換模塊、數(shù)字信號(hào)處理器接口模塊DSP_IF、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、存儲(chǔ)模塊和數(shù)模變換模塊，其中所述模數(shù)變換模塊用于接收麥克輸入的模擬語音信號(hào)，變換為數(shù)字信號(hào)后輸出到所述存儲(chǔ)模塊進(jìn)行緩存；所述存儲(chǔ)模塊用于緩存要輸入DSP和DSP要輸出的數(shù)據(jù)，DSP要運(yùn)行的程序指令以及處理過程中使用和得到的數(shù)據(jù)；所述DSP_IF用于提供DSP與所述存儲(chǔ)模塊之間，以及DSP與控制部分之間的通訊接口；所述DSP用于運(yùn)行程序指令，完成對(duì)輸入語音信號(hào)的處理；所述數(shù)模變換模塊用于將處理后的語音數(shù)字信號(hào)取出并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出；所述控制部分包括主控制接口，用于提供主處理器訪問所述模數(shù)變換模塊、數(shù)模變換模塊，以及DSP_IF中的寄存器的接口。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述存儲(chǔ)模塊進(jìn)一步分為輸入緩存，用于緩存模數(shù)變換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)；程序存儲(chǔ)器，用于保存DSP要運(yùn)行的程序指令；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于暫存DSP處理過程中從輸入緩存取出的數(shù)據(jù)以及處理產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)；輸出緩存，用于緩存DSP處理后的要輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述數(shù)據(jù)部分還包括一多路選擇器，用于接收數(shù)模變換模塊輸出的處理后的模擬信號(hào)以及麥克輸入的模擬語音信號(hào)，根據(jù)一旁路控制信號(hào)選擇輸出信號(hào)，在不需要語音信號(hào)處理裝置工作時(shí)直接輸出麥克輸入的語音信號(hào)。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述DSP用于實(shí)現(xiàn)以下功能中的一種或任意組合A，消除平穩(wěn)的背景噪聲；B，消除背景語音或音樂；C，添加背景噪聲或語音；D，改變語音的語調(diào)；E，適應(yīng)語音輸入距離的變化。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述控制部分還包括一電源開通復(fù)位模塊，用于為整個(gè)裝置提供復(fù)位信號(hào)。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述DSP_IF中還包括命令寄存器組，供DSP訪問以及供主處理器通過主控制接口訪問，實(shí)現(xiàn)DSP與主處理器的通訊。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述DSP_IF還用于進(jìn)行總線切換，將所述主控制接口輸出的外部程序或數(shù)據(jù)下載到所述存儲(chǔ)模塊中。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述模數(shù)變換模塊設(shè)置有多個(gè)，以接收多路麥克輸入的語音信號(hào)。
采用本發(fā)明提供的語音處理系統(tǒng)，語音處理任務(wù)由一個(gè)專門的語音信號(hào)處理裝置來完成，不需要和其他任務(wù)共用主處理器。增加新的語音處理功能不會(huì)增加主處理器的復(fù)雜度，也不需要大量修改主處理器的軟件和硬件。另外，該語音信號(hào)處理裝置可以工作在“直通模式”下，確保和現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主處理器的兼容，同時(shí)該語音信號(hào)處理裝置還可以支持多路麥克風(fēng)輸入。


圖1為現(xiàn)有語音處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例語音處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例語音信號(hào)處理裝置的電路圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例多麥克風(fēng)輸入的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例語音處理系統(tǒng)直通模式工作示意圖；圖6是利用圖3中的語音信號(hào)處理裝置實(shí)現(xiàn)背景音樂或語音消除過程的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖2，本實(shí)施例中語音處理系統(tǒng)包括麥克風(fēng)、語音信號(hào)處理裝置和主處理器。麥克風(fēng)輸出的語音信號(hào)輸入到語音信號(hào)處理裝置，該語音信號(hào)處理裝置輸出經(jīng)過處理的語音信號(hào)給主處理器，主處理器通過語音信號(hào)處理裝置的控制信號(hào)接口來實(shí)現(xiàn)對(duì)語音信號(hào)處理裝置的過程控制和參數(shù)設(shè)置。
其中，語音信號(hào)處理裝置包括數(shù)據(jù)部分和控制部分，參見圖3。
數(shù)據(jù)部分包括模數(shù)變換(ADC)模塊(帶有存儲(chǔ)器ADC MEM)、數(shù)字信號(hào)處理器接口(DSP_IF)模塊、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、程序存儲(chǔ)器(P-MEM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(X-MEM)、輸入緩存(In BUFFER)、輸出緩存(Out BUFFER)、數(shù)模變換(DAC)模塊(帶有存儲(chǔ)器DAC MEM)，以及多路選擇器(MUX)。圖中為了表示方便，將P-MEM、X-MEM、InBUFFER、Out BUFFER統(tǒng)一用P，X，Y MEM In&Out Buffer框表示。Y MEM表示DSP的另一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在控制部分將會(huì)涉及。數(shù)字信號(hào)處理器接口模塊可以根據(jù)需要選用現(xiàn)有產(chǎn)品，當(dāng)有多路語音輸入時(shí)，模數(shù)變換模塊可以有多個(gè)。因此，該語音信號(hào)處理裝置可以接收一個(gè)麥克風(fēng)的輸入也可以接收多個(gè)麥克風(fēng)的輸入，即使主處理器只能對(duì)一個(gè)麥克風(fēng)的輸入進(jìn)行處理，該語音信號(hào)處理裝置仍然可以接收多個(gè)麥克風(fēng)的輸入并將其合成為一個(gè)麥克風(fēng)輸出，參見圖4。這樣可以使語音信號(hào)處理裝置完成復(fù)雜的麥克風(fēng)陣列的處理，確保一些高效復(fù)雜語音處理算法可以在語音信號(hào)處理裝置上實(shí)現(xiàn)。
麥克輸入MIC IN經(jīng)模數(shù)變換模塊變換為16BIT的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)ADC OUT；該數(shù)據(jù)通過數(shù)字信號(hào)處理器接口模塊存到輸入緩存中；DSP通過DSP_IF模塊與各存儲(chǔ)器和控制部分通訊，從程序存儲(chǔ)器中取指令，DSP運(yùn)行取數(shù)據(jù)指令，將輸入緩存中的數(shù)據(jù)取出并存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；DSP按數(shù)據(jù)處理算法運(yùn)行指令，將處理后的數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的另一位置；DSP按一定速率將此數(shù)據(jù)通過DSP_IF存到輸出緩存中；數(shù)模變換模塊按輸出采樣率的頻率周期性地將輸出數(shù)據(jù)DSP_IF OUT從輸出緩存中取出并將它變換成模擬信號(hào)輸出到多路選擇器；多路選擇器的另一路輸入為麥克輸入MIC IN，并以主處理器提供的旁路信號(hào)BYPASS為控制信號(hào)，如果BYPASS信號(hào)為0，將數(shù)模變換模塊的輸出作為語音信號(hào)處理裝置的輸出信號(hào)DAC OUT，否則，將麥克輸入MIC IN作為語音信號(hào)處理裝置的輸出信號(hào)DAC OUT交給主處理器處理。其作用是在不需要語音信號(hào)處理裝置工作時(shí)直接輸出語音，此時(shí)的語音信號(hào)處理裝置工作于“直通模式”下，該語音信號(hào)處理裝置不對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)做處理而直接將交給主處理器處理，如圖5所示。
控制部分主要包括主控制接口(HIF)和電源開通復(fù)位(POR)模塊。
主控制接口(HIF)提供了主處理器(HOST)訪問ADC、DAC和DSP_IF模塊中的寄存器的接口，達(dá)到控制各模塊的目的；主處理器可通過主控制接口進(jìn)行總線切換，將程序或數(shù)據(jù)下載到P MEM、X MEM或DSP的另一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器Y MEM中；主處理器還可以通過主控制接口訪問DSP_IF中的命令寄存器組，該組寄存器也可以被DSP訪問，從而能實(shí)現(xiàn)與DSP的通訊；電源開通復(fù)位(POR)模塊在1.8V電源上電時(shí)，為整個(gè)裝置提供復(fù)位信號(hào)。
該控制信號(hào)接口可以使用多種方法實(shí)現(xiàn)，例如，可以用串行外設(shè)接口(SPI)、串口、內(nèi)存接口等等。只要主處理器與語音信號(hào)處理裝置之間有一個(gè)雙方認(rèn)可的協(xié)議，該協(xié)議能完成控制命令的發(fā)送和處理參數(shù)的設(shè)置即可。
根據(jù)DSP軟件的不同，該語音信號(hào)處理裝置能實(shí)現(xiàn)全部或部分的如下功能(1)ONE-MIC算法能消除平穩(wěn)的背景噪聲。(2)TWO-MIC算法能消除背景語音或音樂。(3)ADD-NOISE算法能添加背景噪聲或語音。(4)PITCH-SCALE算法能改變語音的語調(diào)，如將男聲變女聲，女聲變男聲。(5)DISTANCE-ADOPT算法能適應(yīng)語音輸入距離的變化。不過，本發(fā)明的重點(diǎn)在語音信號(hào)處理裝置的結(jié)構(gòu)上，并不關(guān)心這些算法的具體處理流程。
下面以TWO-MIC算法為例介紹一下利用本裝置實(shí)現(xiàn)背景音樂或語音消除的過程，如圖6所示。
TWO-MIC算法利用一個(gè)麥克主要拾取說話者的語音信號(hào)VOICE，另一個(gè)麥克主要是拾取背景語音或音樂噪聲NOISE；聲波振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過麥克拾取后變?yōu)槟M電信號(hào)MIC1 IN和MIC2 IN，此兩路電信號(hào)經(jīng)過模數(shù)變換模塊ADC1和ADC2分別變換為數(shù)字信號(hào)ADC1 OUT和ADC2 OUT；DSP執(zhí)行TWO-MIC算法，將語音和噪聲數(shù)據(jù)處理后，生成清楚的無噪聲數(shù)據(jù)并送給數(shù)模變換模塊DAC；DAC將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為模擬信號(hào)DAC OUT并送給說話者手機(jī)(MOBILE FOR TALKER)中的主處理器；說話者手機(jī)將信號(hào)通過無線方式(WIRELESS)傳給聽話者手機(jī)，這樣聽話者就清楚地聽到了經(jīng)過噪聲去除的說話者語音。
權(quán)利要求
1.一種語音處理系統(tǒng)，包括麥克風(fēng)和主處理器，其特征在于，還包括一語音信號(hào)處理裝置，所述語音信號(hào)處理裝置接收麥克風(fēng)輸出的語音信號(hào)，經(jīng)過處理后交主處理器進(jìn)行后續(xù)處理，所述主處理器通過控制信號(hào)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)所述語音信號(hào)處理裝置的過程控制和參數(shù)設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述語音信號(hào)處理裝置包括數(shù)據(jù)部分和控制部分，所述數(shù)據(jù)部分進(jìn)一步包括模數(shù)變換模塊、數(shù)字信號(hào)處理器接口模塊DSP_IF、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、存儲(chǔ)模塊和數(shù)模變換模塊，其中所述模數(shù)變換模塊用于接收麥克輸入的模擬語音信號(hào)，變換為數(shù)字信號(hào)后輸出到所述存儲(chǔ)模塊進(jìn)行緩存；所述存儲(chǔ)模塊用于緩存要輸入DSP和DSP要輸出的數(shù)據(jù)，DSP要運(yùn)行的程序指令以及處理過程中使用和得到的數(shù)據(jù)；所述DSP_IF用于提供DSP與所述存儲(chǔ)模塊之間，以及DSP與控制部分之間的通訊接口；所述DSP用于運(yùn)行程序指令，完成對(duì)輸入語音信號(hào)的處理；所述數(shù)模變換模塊用于將處理后的語音數(shù)字信號(hào)取出并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出；所述控制部分包括主控制接口，用于提供主處理器訪問所述模數(shù)變換模塊、數(shù)模變換模塊，以及DSP_IF中的寄存器的接口。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)模塊進(jìn)一步分為輸入緩存，用于緩存模數(shù)變換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)；程序存儲(chǔ)器，用于保存DSP要運(yùn)行的程序指令；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于暫存DSP處理過程中從輸入緩存取出的數(shù)據(jù)以及處理產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)；輸出緩存，用于緩存DSP處理后的要輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)部分還包括一多路選擇器，用于接收數(shù)模變換模塊輸出的處理后的模擬信號(hào)以及麥克輸入的模擬語音信號(hào)，根據(jù)一旁路控制信號(hào)選擇輸出信號(hào)，在不需要語音信號(hào)處理裝置工作時(shí)直接輸出麥克輸入的語音信號(hào)。
5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP用于實(shí)現(xiàn)以下功能中的一種或任意組合A，消除平穩(wěn)的背景噪聲；B，消除背景語音或音樂；C，添加背景噪聲或語音；D，改變語音的語調(diào)；E，適應(yīng)語音輸入距離的變化。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部分還包括一電源開通復(fù)位模塊，用于為整個(gè)裝置提供復(fù)位信號(hào)。
7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP_IF中還包括命令寄存器組，供DSP訪問以及供主處理器通過主控制接口訪問，實(shí)現(xiàn)DSP與主處理器的通訊。
8.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP_IF還用于進(jìn)行總線切換，將所述主處理器通過主控制接口輸出的外部程序或數(shù)據(jù)下載到所述存儲(chǔ)模塊中。
9.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)變換模塊設(shè)置有多個(gè)，以接收多路麥克輸入的語音信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種語音處理系統(tǒng)，包括麥克風(fēng)、主處理器和語音信號(hào)處理裝置，所述語音信號(hào)處理裝置接收麥克風(fēng)輸出的語音信號(hào)，經(jīng)過處理后輸入主處理器，主處理器通過控制信號(hào)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)所述語音信號(hào)處理裝置的過程控制和參數(shù)設(shè)置。采用本發(fā)明提供的語音處理系統(tǒng)，語音處理任務(wù)由一個(gè)專門的語音信號(hào)處理裝置來完成，不需要和其他任務(wù)共用主處理器。增加新的語音處理功能不會(huì)增加主處理器的復(fù)雜度，也不需要大量修改主處理器的軟件和硬件。另外，該語音信號(hào)處理裝置可以工作在“直通模式”下，確保和現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主處理器的兼容，同時(shí)該語音信號(hào)處理裝置還可以支持多路麥克風(fēng)輸入。
文檔編號(hào)G10L21/00GK1831941SQ20061001180
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者周政軍, 房汝明 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司