一種mems麥克風(fēng)及其信號(hào)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲電處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MEMS麥克風(fēng)及其信號(hào)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]麥克風(fēng)是一種聲學(xué)傳感器，可以用以拾取語音及聲音，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。MEMS麥克風(fēng)是采用微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Eletro-Mechanical System,MEMS)工藝制作的微型麥克風(fēng)，已普遍運(yùn)用于移動(dòng)裝置之中。
[0003]而現(xiàn)有的大多數(shù)移動(dòng)裝置從待機(jī)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髂Ｊ酵ǔＪ峭ㄟ^按鍵輸入、觸屏觸摸喚醒或語音喚醒三種方式。其中按鍵輸入和觸屏觸摸喚醒方式，由于需要利用雙手對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行操作喚醒，使得用戶與移動(dòng)終端的交互體驗(yàn)并不理想；而現(xiàn)階段的語音喚醒算法運(yùn)行在移動(dòng)終端的APP處理器或CODEC上，而執(zhí)行語音喚醒算法的應(yīng)用程序電流大、功耗高、影響用戶的使用體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風(fēng)及其信號(hào)處理方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)語音喚醒過程中所導(dǎo)致的用戶與移動(dòng)終端的交互體驗(yàn)差，以及由于執(zhí)行語音喚醒算法的應(yīng)用程序電流大、較費(fèi)電，影響用戶使用體驗(yàn)的問題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一方面，本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風(fēng)，包括MEMS芯片和ASIC芯片，MEMS芯片用于將拾取到的語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)，ASIC芯片用于將所述MEMS芯片發(fā)送的模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)；MEMS麥克風(fēng)還包括數(shù)字信號(hào)處理DSP集成電路單元，DSP集成電路單元包括語音喚醒模塊；
[0007]語音喚醒模塊，用于接收MEMS芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)，從接收到的數(shù)字音頻信號(hào)中提取喚醒詞，并對(duì)提取到的喚醒詞與預(yù)先設(shè)定的喚醒詞進(jìn)行匹配，匹配成功后通過DSP集成電路單元的控制端口輸出使能信號(hào)，觸發(fā)后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0008]優(yōu)選地，語音喚醒模塊，還用于根據(jù)接收到的數(shù)字音頻信號(hào)的語言特征，與預(yù)先設(shè)定的語言特征進(jìn)行匹配，該語言特征包括聲紋。
[0009]優(yōu)選地，DSP集成電路單元還包括語音命令模塊；
[0010]語音命令模塊，用于后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)后，繼續(xù)接收ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)，并從該繼續(xù)接收到的數(shù)字音頻信號(hào)中提取語音命令，通過DSP集成電路單元的控制端口將所述語音命令發(fā)送給后端的處理器，使后端的處理器執(zhí)行語音命令。
[0011]優(yōu)選地，DSP集成電路單元還包括偵測語音環(huán)境模塊；
[0012]偵測語音環(huán)境模塊，用于在后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)后，繼續(xù)接收ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)，根據(jù)該繼續(xù)接收到的數(shù)字音頻信號(hào)的特征識(shí)別外界場景，并根據(jù)所識(shí)別的外界場景生成相應(yīng)的控制代碼，通過DSP集成電路單元的控制端口將控制代碼發(fā)送給后端的處理器，使后端的處理器開啟相應(yīng)的智能場景模式。
[0013]優(yōu)選地，DSP集成電路單元還包括降噪模塊；
[0014]降噪模塊，用于對(duì)ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行降噪處理，抑制外界環(huán)境噪聲，增強(qiáng)語音信號(hào)，從而提高識(shí)別的準(zhǔn)確率。
[0015]優(yōu)選地，DSP集成電路單元還包括控制模塊；
[0016]控制模塊，用于通過控制端口接收外部的控制命令，并根據(jù)控制命令對(duì)DSP集成電路單元進(jìn)行性能配置。
[0017]優(yōu)選地，DSP集成電路單元與ASIC芯片封裝在一起。
[0018]另一方面，本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風(fēng)的信號(hào)處理方法，所述MEMS麥克風(fēng)為上述技術(shù)方案提供的MEMS麥克風(fēng)，所述方法包括:
[0019]通過MEMS芯片拾取外界的語音，并將拾取到的語音轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)發(fā)送給ASIC芯片；
[0020]通過ASIC芯片將所述模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)，并發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理DSP集成電路單元；
[0021]DSP集成電路單元的語音喚醒模塊從接收到的數(shù)字音頻信號(hào)中提取喚醒詞，并對(duì)提取到的喚醒詞與預(yù)先設(shè)定的喚醒詞進(jìn)行匹配，匹配成功后通過DSP集成電路單元的控制端口輸出使能信號(hào)，觸發(fā)后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0022]優(yōu)選地，在觸發(fā)后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)后，所述方法還包括:
[0023]繼續(xù)接收ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)，并從該繼續(xù)接收到的數(shù)字音頻信號(hào)中提取語音命令，通過DSP集成電路單元的控制端口將所述語音命令發(fā)送給后端的處理器，使后端的處理器執(zhí)行所述語音命令；
[0024]和/或，在觸發(fā)后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)后，所述方法還包括:
[0025]繼續(xù)接收ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)，根據(jù)該繼續(xù)接收到的數(shù)字音頻信號(hào)的特征識(shí)別外界場景，并根據(jù)所識(shí)別的外界場景生成相應(yīng)的控制代碼，通過DSP集成電路單元的控制端口將所述控制代碼發(fā)送給后端的處理器，使后端的處理器開啟相應(yīng)的智能場景模式。
[0026]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0027]對(duì)ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行降噪處理，將進(jìn)行降噪處理后的數(shù)字音頻信號(hào)發(fā)送給DSP集成電路單元的語音喚醒模塊。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是:本發(fā)明利用麥克風(fēng)工作電流小、功耗低的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)MEMS麥克風(fēng)中添加集成有語音喚醒模塊的DSP集成電路單元，利用集成在MEMS麥克風(fēng)中的語音喚醒模塊來喚醒后端處理器的方案，不但能夠解放雙手，還能夠節(jié)省電能，延長后端的待機(jī)時(shí)間。
[0029]在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，集成在DSP集成電路單元中的語音喚醒模塊還能夠根據(jù)音頻信號(hào)包括聲紋特征在內(nèi)的語音特征對(duì)講話人的身份進(jìn)行驗(yàn)證，提高喚醒的安全度；且本發(fā)明的DSP集成電路單元中還可以根據(jù)使用需求集成諸如語音命令模塊、偵測語音環(huán)境模塊等功能模塊，進(jìn)一步解放雙手，提高用戶使用體驗(yàn)。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的MEMS麥克風(fēng)電路結(jié)構(gòu)示意；
[0033]圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的MEMS麥克風(fēng)的信號(hào)處理方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0035]實(shí)施例一:
[0036]圖1為本實(shí)施例提供的MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，圖1中的MEMS麥克風(fēng)，包括MEMS芯片和ASIC芯片，MEMS芯片用于將拾取到的語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)，ASIC芯片用于將MEMS芯片發(fā)送的模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)。
[0037]如圖1所示，所述MEMS麥克風(fēng)還包括數(shù)字信號(hào)處理DSP集成電路單元，所述DSP集成電路單元包括語音喚醒模塊。
[0038]語音喚醒模塊，用于接收MEMS芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)，從接收到的數(shù)字音頻信號(hào)中提取喚醒詞，并對(duì)提取到的喚醒詞與預(yù)先設(shè)定的喚醒詞進(jìn)行匹配，匹配成功后通過所述DSP集成電路單元的控制端口輸出使能信號(hào)，觸發(fā)后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)。如在語音喚醒模塊中設(shè)定喚醒詞“Hi，小G”，當(dāng)從音頻信號(hào)中提取到“Hi，小G”時(shí)，語音喚醒模塊向后端的處理器輸出使能信號(hào)，控制該后端的處理器從待機(jī)模式進(jìn)入工作模式。
[0039]在語音喚醒模塊喚醒后端的處理器后，本實(shí)施例的DSP集成電路單元用于將MEMS麥克風(fēng)后續(xù)拾取到的音頻信號(hào)通過其音頻輸出端口發(fā)送給后端的處理器。
[0040]在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例的語音喚醒模塊還能夠識(shí)別講話人的身份，提高喚醒的安全度。具體的，語音喚醒模塊還用于根據(jù)接收到的數(shù)字音頻信號(hào)的語言特征，與預(yù)先設(shè)定的語言特征進(jìn)行匹配，匹配成功后再從數(shù)字音頻信號(hào)提取喚醒詞。本實(shí)施例中的語音特征包括但不局限于聲紋特征。
[0041]本實(shí)施例的DSP集成電路單元還包括用于對(duì)ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行降噪處理的降噪模塊，通過該降噪模塊來抑制外界環(huán)境噪聲，增強(qiáng)語音信號(hào)，以便于語音喚醒模塊更好地進(jìn)行語音識(shí)別。
[0042]本實(shí)施例利用MEMS麥克風(fēng)工作電流小、功耗低的特點(diǎn)，在MEMS麥克風(fēng)內(nèi)部添加具有喚醒功能的DSP集成電路單元，使該DSP集成電路單元根據(jù)MEMS麥克風(fēng)拾取的音頻信號(hào)控制后端處理器的工作模式，從而達(dá)到解放雙手、降低功耗、節(jié)省電能的目的。
[0043]實(shí)施例二:
[0044]本實(shí)施例在實(shí)施例一提供的MEMS麥克風(fēng)的基礎(chǔ)上，令DSP集成電路單元進(jìn)一步集成語音命令、偵測語音環(huán)境等功能模塊，增加DSP集成電路單元可實(shí)現(xiàn)的功能。
[0045]圖2為本實(shí)施例提供的MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，圖2中的DSP集成電路單元還包括語音命令模塊；
[0046]語音命令模塊，用于在后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)后，繼續(xù)接收ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)，并從該繼續(xù)接收到的數(shù)字音頻信號(hào)中提取語音命令，通過DSP集成電路單元的控制端口將該語音命令發(fā)送給后端的處理器，使后端的處理器執(zhí)行所述語音命令。
[0047]本實(shí)施例的語音命令模塊可以實(shí)現(xiàn)撥打電話、檢測郵件、播放音視頻等功能。
[0048]參考圖2，圖2中的DSP集成電路單元還包括偵測語音環(huán)境模塊；
[0049]偵測語音環(huán)境模塊，用于在后端的處理器進(jìn)入工作狀態(tài)后，繼續(xù)接收ASIC芯片發(fā)送的數(shù)字音頻信號(hào)，根據(jù)該繼續(xù)接收到的數(shù)字音頻信號(hào)的特征識(shí)別外界場景，并根據(jù)所識(shí)別的外界場景生成相應(yīng)的控制代碼，通過DSP集成電路單元的控制端口將該控制代碼發(fā)送給后端的處理器，使后端的處理器開啟相應(yīng)的智能場景模式。
[0050]其中，偵測語音環(huán)境模塊的一種實(shí)現(xiàn)方案為:在偵測語音環(huán)境模塊中預(yù)先存儲(chǔ)N種語境特征，例如存儲(chǔ)三種語境特征，第一種語境特征對(duì)應(yīng)于會(huì)議等安靜環(huán)境，第二語境特征對(duì)應(yīng)于開車環(huán)境，第三語境特征對(duì)應(yīng)于超市賣場等嘈雜環(huán)境，當(dāng)繼續(xù)接收到的音頻信號(hào)處于第一種語境特征時(shí)，偵測語音環(huán)境模塊生成的控制信號(hào)可以是靜音指令或震動(dòng)指令，使得后端的處理器控制后端進(jìn)入靜音模式或震動(dòng)模式；而當(dāng)繼續(xù)接收到的音頻信號(hào)的頻率處于第三種語境特征時(shí)，偵測語音環(huán)境模塊生成的控制代碼可以是聲音調(diào)大指令，使得后端的處理器能夠相應(yīng)的調(diào)大音量輸出，提高用戶使用體驗(yàn)。
[0051]需要指出的是，本實(shí)施例僅僅示例性示出上述語音命令模塊和偵測語音環(huán)境模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要在本實(shí)施例中的DSP集成電路單元中集成相應(yīng)功能的功能模塊。
[0052]在本實(shí)施例的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)方案中，DSP集成電路單元還包括控制模塊，用于通過控制端口接收外部的控制命令，并根據(jù)控