技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及免提通話設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的方法、裝置和一種免提通話設(shè)備。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的免提通話設(shè)備，例如智能手表、智能手環(huán)等智能腕戴設(shè)備，在進行免提通話模式時，由于智能手表和用戶嘴部相對位置的不確定性，通常采用較大的語音保護角度，這樣在拾取語音的同時也采集到較多的環(huán)境噪聲，影響送話的信噪比；同時由于智能手表等免提通話設(shè)備揚聲器發(fā)出的聲音不但能被通話人自己聽到，也會被其附近的其他人聽到，容易泄露比較私密的信息?？傊?，送話端和受話端的上述缺陷導(dǎo)致了現(xiàn)有技術(shù)中免提通話設(shè)備的通話質(zhì)量不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的方法、裝置和一種免提通話設(shè)備，以解決免提通話設(shè)備通話時，采集較多環(huán)境噪聲，送話信噪比低的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的方法，該免提通話設(shè)備包括一個主麥克和至少一個輔麥克組成的送話端，還包括至少一個揚聲器組成的受話端，該方法包括：

在送話端初始的第一采集角度內(nèi)進行語音特征信號的掃描；

當在第一采集角度內(nèi)掃描到γ1方向有語音特征信號后，根據(jù)該語音特征信號的方向，在第一采集角度內(nèi)確定一個比第一采集角度小的第二采集角度；

將送話端校準至該第二采集角度確定的方向；

設(shè)置所述受話端中一個揚聲器的虛擬揚聲器，該揚聲器和其虛擬揚聲器的連線指向所述γ1方向，并定義第三采集角度，所述第三采集角度所包括的區(qū)域范圍包含所述第二采集角度確定的方向。

其中，在第一采集角度內(nèi)掃描到γ1方向有語音特征信號后，根據(jù)該語音特征信號的方向，在第一采集角度內(nèi)確定一個比初始采集角度小的第二采集角度包括：

在送話端初始的第一采集角度內(nèi)掃描到γ1方向有語音特征信號后，沿著γ1方向，經(jīng)過主麥克做一條反向延長線，并以主麥克為圓心，以主麥克和其中一個輔麥克連線為半徑畫圓，圓弧與反向延長線相交的位置即為主麥克的虛擬麥克風；

以主麥克和主麥克的虛擬麥克風為新的語音陣列，并定義一個角度β1，實時判斷角度β1內(nèi)是否有語音特征信號；是則，確認角度β1為第二采集角度；

否則，以主麥克和其中一個輔麥克的連線為對稱軸，定義角度β1關(guān)于對稱軸的鏡像角度β2，確認角度β2為第二采集角度。

其中，實時判斷角度β1內(nèi)是否有語音特征信號包括：

對γ1方向的語音特征信號進行包絡(luò)能量檢測，當能量檢測值大于第一預(yù)設(shè)閥值時，對γ1方向的語音特征信號進行過零率檢測；

當γ1方向的語音特征的過零率達到第二預(yù)設(shè)閥值時，確認角度β1內(nèi)有語音特征信號。

其中，對γ1方向的語音特征信號進行包絡(luò)能量檢測包括：

通過如下公式進行包絡(luò)能量檢測：

其中，power為語音特征信號的能量值，參數(shù)alpha為計權(quán)因子，參數(shù)N為某一時點上的語音特征信號；

對γ1方向的語音特征信號進行過零率檢測包括：通過如下公式進行過零檢測：

其中，Z_rate為語音特征信號的過零率，n為離散時間序列中的一個值，

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的裝置；所述免提通話設(shè)備包括一個主麥克和至少一個輔麥克組成的送話端，還包括至少一個揚聲器組成的受話端，該裝置包括：

語音特征確定單元，用于在送話端初始的第一采集角度內(nèi)進行語音特征信號的掃描；當在第一采集角度內(nèi)掃描到γ1方向有語音特征信號后，根據(jù)該語音特征信號的方向，在第一采集角度內(nèi)確定一個比第一采集角度小的第二采集角度；

方向校準單元，用于將送話端校準至該第二采集角度確定的方向；

送話端定位單元，用于設(shè)置受話端中一個揚聲器的虛擬揚聲器，該某一揚聲器和其虛擬揚聲器的連線指向所述γ1方向，并定義第三采集角度，所述第三采集角度所包括的區(qū)域范圍包含所述第二采集角度確定的方向。

其中，該裝置還包括：虛擬麥克風創(chuàng)建單元，用于在送話端初始的第一采集角度內(nèi)掃描到γ1方向有語音特征信號后，沿著γ1方向，經(jīng)過主麥克做一條反向延長線，并以主麥克為圓心，以主麥克和其中一個輔麥克連線為半徑畫圓，圓弧與反向延長線相交的位置即為主麥克的虛擬麥克風；

角度確認單元，用于以主麥克和主麥克的虛擬麥克風為新的語音陣列，并定義角度β1，實時判斷角度β1內(nèi)是否有語音特征信號；是則，確認角度β1為第二采集角度；否則，以主麥克和其中一個輔麥克的連線為對稱軸，定義角度β1關(guān)于對稱軸的鏡像角度β2，確認角度β2為第二采集角度。

其中，角度確認單元還用于，

對γ1方向的語音特征信號進行包絡(luò)能量檢測，當能量檢測值大于第一預(yù)設(shè)閥值時，對γ1方向的語音特征信號進行過零率檢測；

當γ1方向的語音特征信號的過零率達到第二預(yù)設(shè)閥值時，確認角度β1內(nèi)包含語音特征。

其中，角度確認單元包括：

包絡(luò)檢測單元，用于通過如下公式對γ1方向的語音特征信號進行包絡(luò)能量檢測：

其中，power為語音特征信號的能量值，參數(shù)alpha為計權(quán)因子，N為語音特征的具體的值；

過零檢測單元，用于通過如下公式對γ1方向的語音特征信號進行過零率檢測：

其中，Z_rate為語音特征信號的過零率，n為離散時間序列中的一個值，

根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種免提通話設(shè)備，該免提通話設(shè)備包括一個主麥克和至少一個輔麥克組成的送話端、至少一個揚聲器組成的受話端以及上述的提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的裝置。

本發(fā)明的這種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的方法和裝置，通過對送話端進行語音校準定位，將送話端的語音拾取角度縮小到一個相對精確的范圍內(nèi)，以此避免了送話端拾取的語音信號中包括較多環(huán)境噪聲，影響語音的信噪比，解決了免提通話設(shè)備通話質(zhì)量不高的問題，提高免提通話設(shè)備的通話質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例提供一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例提供的一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的方法的原理示意圖；

圖3a是本發(fā)明一個實施例提供的送話端校準的示意圖；

圖3b是本發(fā)明一個實施例提供的送話端校準的示意圖；

圖4是本發(fā)明一個實施例提供的確定語音特征的流程圖；

圖5是本發(fā)明一個實施例提供的受話端校準示意圖；

圖6是本發(fā)明一個實施例提供的一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的裝置的框圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

本發(fā)明的核心思想是通過麥克風陣列聲源定位技術(shù)來實時的跟蹤語音源的方向，同時確定一個比初始語音保護角度小的語音保護角度進行拾音，可以極大地降低周圍環(huán)境噪聲的干擾，達到提高送話信噪比的目的；同時利用語音源的方位信息，對揚聲器陣列進行方向補償，使其發(fā)出的聲音剛好指向語音，提高了受話的私密性私密性。

圖1是本發(fā)明一個實施例提供一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的方法的流程圖；參見圖1，該免提通話設(shè)備包括一個主麥克和至少一個輔麥克組成的送話端，該方法包括：

步驟S110，在送話端初始的第一采集角度內(nèi)進行掃描；

步驟S120，當在第一采集角度內(nèi)掃描到的語音特征信號后，根據(jù)該語音特征信號的方向，在第一采集角度內(nèi)確定一個比第一采集角度小的第二采集角度；

步驟S130，將送話端校準至該第二采集角度確定的方向。

通過上述步驟，將送話端的語音保護角度縮小到一個比較小的角度內(nèi)，并再重新確定的較小的角度內(nèi)進行拾音，因而避免了環(huán)境噪聲對語音信號的干擾，提高送話的信噪比，進而提高了免提通話設(shè)備的通話質(zhì)量。

圖2是本發(fā)明一個實施例提供的一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的方法的原理示意圖；參見圖2，該免提通話設(shè)備1包括：送話端和受話端；

送話端包括主麥克MIC-a和輔麥克MIC-b，受話端包括主揚聲器SPK-a和輔揚聲器SPK-b；

角度α為送話端初始的掃描角度，正常進行通訊時，送話端采集信號，先按照較大的采集角度α進行掃描，在角度α內(nèi)檢測到語音特征后，再減小采集角度到角度β，進而實現(xiàn)送話端語音定位的目的。送話端語音定位的過程為：送話端在一個初始的掃描角度α內(nèi)進行語音特征信號的掃描，當確定β角度內(nèi)具有語音特征時，將送話端定位到該角度確定的方向，該角度確定的方向即是用戶說話的位置或者方位(如圖2中角度β張開的范圍恰好地覆蓋了人頭的位置，相比角度α對人頭的定位更準確)，本發(fā)明的方法的作用在于將初始的掃描角度縮小到一個較小的第二采集角度β，這樣，語音保護角度較小，能夠更加精確的定位到用戶說話的位置，減少語音信號中的環(huán)境噪聲，提高語音質(zhì)量。

圖3a是本發(fā)明一個實施例提供的送話端校準的示意圖；參見圖3a，附圖標記1表示免提通話設(shè)備、2表示輔揚聲器、3表示輔麥克、4表示主麥克的虛擬麥克風。

本發(fā)明的提高免提通話設(shè)備的具體實現(xiàn)方式為:

參見圖3a，進行通訊時，送話端先在較大的第一采集角度α進行語音掃描，當掃描到第一采集角度α內(nèi)γ1方向有語音特征后，在通過主麥克MIC-a的γ1方向的反向延長線上設(shè)置虛擬麥克風MIC-c，虛擬麥克風MIC-c位于以主麥克MIC-a為圓心、主麥克MIC-a和輔助MIC-b連線為半徑的弧形上，之后主麥克MIC-a和虛擬麥克風MIC-c組成新的陣列，定義新陣列的指向性角度為非常小的第二采集角度β1，角度β1指向γ1方向的較小范圍內(nèi)；β1的值根據(jù)不同的應(yīng)用場景進行具體的選擇。

由于缺少輔助陣元，兩個點陣元(MIC-a和MIC-c)組成的陣列，難以區(qū)分γ方向來自主麥克MIC-a和輔助MIC-b連線的左側(cè)(γ1)還是右側(cè)(γ2)，本發(fā)明提供的方法的核心內(nèi)容之一就是：利用虛擬麥克風MIC-c來判斷γ方向，判斷的方法是，首先在圖3a中的γ1方向設(shè)置虛擬麥克風MIC-c并形成指向角β1，實時地判斷β1指向角內(nèi)的語音特征，如果發(fā)現(xiàn)了語音特征就將指向角β1確定為送話端的第二采集角度，將送話端校準至該第二采集角度(β1)確定的方向。如果沒有發(fā)現(xiàn)語音特征，那么立刻重新在主麥克MIC-a和輔助MIC-b連線的鏡像異側(cè)設(shè)置虛擬麥克風MIC-c判斷語音的方向。

圖3b是本發(fā)明一個實施例提供的送話端校準的示意圖；參見圖3b，附圖標記1表示免提通話設(shè)備、2表示輔揚聲器、3表示輔麥克、4表示主麥克的虛擬麥克風。

在所述β1的指向角度內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)語音特征，在所述主麥克MIC-a和輔麥克MIC-b的連線的另一側(cè)設(shè)置β1的對稱角，確定β2的角度內(nèi)有語音特征，將送話端校準至β2確定的方向。經(jīng)過上述步驟完成送話端的定位和校準，提高拾音的指向性。

下面結(jié)合語音特征的判斷來具體說明送話端的定位。

圖4是本發(fā)明一個實施例提供的確定語音特征的流程圖，參見圖4，具體的實時判斷角度β1內(nèi)是否有語音特征包括：

1、采集信號，其中，該采集的信號即掃描到的γ1方向的語音特征；

2、將該語音特征進行包絡(luò)檢測，并判斷能量值是否大于預(yù)設(shè)的第一閥值，是則，將該語音特征進行過零率檢測；否則，返回重新確定語音特征的方向和語音特征信號。

3、對該語音特征信號的過零率進行判斷，當該過零率大于第二預(yù)設(shè)閥值時，確定該采集角度β1內(nèi)具有語音特征信號；將該指向角β1作為較小的那個第二采集角度進而根據(jù)該第二采集角度對送話端進行校準。

在本實施例中，對γ1方向的語音特征信號進行包絡(luò)能量檢測包括：

通過如下公式進行包絡(luò)能量檢測：

其中，power為語音特征信號的能量值，參數(shù)alpha為計權(quán)因子，參數(shù)N為某一時點上的語音特征信號；其中通過alpha和N兩個參數(shù)調(diào)節(jié)來控制檢測靈敏度，保證包絡(luò)能量檢測的穩(wěn)定性，一旦發(fā)現(xiàn)包絡(luò)能量power大于第一預(yù)設(shè)閥值(根據(jù)實際情況設(shè)定)，進入過零率檢測步驟。

對γ1方向的語音特征信號進行過零率檢測包括：通過如下公式進行過零檢測：

其中，Z_rate為語音特征的過零率，n為離散時間序列中的一個值，

當過零率Z_rate大于第二預(yù)設(shè)閾值時，認為β1角度內(nèi)有采集信號有語音特征信號，判定語音動作。

在判斷β1角度內(nèi)具有語音特征信號后，將送話端的定位和校準至角度β1確定的范圍。如果β1角度內(nèi)沒有語音特征信號(γ1不是語音源方向)，那么在與β1關(guān)于MIC-a MIC-b的連線對稱的角度β2內(nèi)有語音特征信號，此時也可以運用包絡(luò)能量檢測和過零檢測進一步驗證β2內(nèi)的語音特征信號。

綜上，通過虛擬陣元定位及語音特征信號檢測實現(xiàn)了送話端的精確定位。

圖5是本發(fā)明一個實施例提供的受話端校準示意圖；附圖標記1表示免提通話設(shè)備、2表示輔揚聲器、3表示主麥克。

在送話端定位完成后，利用語音源的方位信息，對揚聲器陣列進行方向補償，使其發(fā)出的聲音剛好指向語音，即將揚聲器陣列的發(fā)聲方向盡量調(diào)整到送話端定位出的用戶說話的位置，即第二采集角度所確定的方向，提高了受話的私密性。具體是應(yīng)用虛擬陣元技術(shù)，對揚聲器SPK-b進行虛擬，虛擬揚聲器SPK-c和揚聲器SPK-a的連線指向語音方向，之后設(shè)置一個指向角度，將該第三采集角度的覆蓋區(qū)域(即第三采集角度所包括的聲音傳播的區(qū)域范圍)覆蓋到第二采集角度確定的語音方向即可(如圖5中所示SPK-a下方的角度張開范圍覆蓋了人頭的位置)，優(yōu)選的，該第三采集角度直接指向所述第二采集角度所述確定的語音方向。

參見圖5，該免提通話設(shè)備還包括至少一個揚聲器組成的受話端，在確定了第二采集角度和方向完成送話端校準后，該方法還包括：對免提設(shè)備的受話端進行校準，

設(shè)置受話端中一個揚聲器的虛擬揚聲器，該揚聲器和其虛擬揚聲器的連線指向γ1方向，并定義第三采集角度，第三采集角度指向第二采集角度確定的方向，第三采集角度實際上是播放聲音的角度范圍，該角度范圍將第二采集角度和方向包括在內(nèi)，使得揚聲器盡可能準確的朝向語音源的方位播放，縮小播放語音范圍，提高受話的私密性。

在免提通話設(shè)備的使用過程中，由于麥克風與揚聲器之間的距離較近，因而可以使用送話端校準時確定的語音特征的方向來對送話端進行校準。

參見圖5，設(shè)置輔揚聲器SPK-b的虛擬揚聲器SPK-c，在通過主揚聲器SPK-a和γ1方向的反向延長線上設(shè)置虛擬揚聲器SPK-c，虛擬揚聲器SPK-c在以主揚聲器SPK-a為圓心、主揚聲器SPK-a和輔揚聲器SPK-b連線為半徑的弧形上，將主揚聲器SPK-a和虛擬揚聲器SPK-c組成新的陣列，定義新陣列的指向性角度為第三采集角度。將該第三采集角度指向送話端校準時確定的第二采集角度確定的方向完成受話端定位校準。

可以理解，附圖3a、3b和圖5中出現(xiàn)的角度β和α是為了示意性的說明送話端和受話端定位時的角度范圍，來達到對送話端進行定位和校準提高免提語音信號的信噪比，以及對受話端定位提高受話的私密性，附圖中出現(xiàn)的角度并非實際的角度大小。

綜上，本發(fā)明的這種提高免提設(shè)備通話質(zhì)量的方法經(jīng)過送話端校準和受話端校準后，既降低了周圍環(huán)境噪聲的干擾，提高送話信噪比，達到提高免提通話設(shè)備的通話質(zhì)量的目的。又對揚聲器陣列進行方向補償，使其發(fā)出的聲音剛好指向語音，提高了受話的私密性，增強用戶使用體驗。本方法可以應(yīng)用在智能手表等具有免提通話功能的智能設(shè)備上，能大大提高智能設(shè)備通話性能。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的裝置；圖6是本發(fā)明一個實施例提供的一種提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的裝置的框圖，該裝置600包括：

語音特征確定單元601，用于在送話端初始的第一采集角度內(nèi)進行掃描；當在第一采集角度內(nèi)掃描到的語音特征信號后，根據(jù)該語音特征信號的方向，在第一采集角度內(nèi)確定一個比第一采集角度小的第二采集角度；

方向校準單元602，用于將送話端校準至該第二采集角度確定的方向。

其中，該裝置還包括：虛擬麥克風創(chuàng)建單元，用于在送話端初始的第一采集角度內(nèi)掃描到γ1方向有語音特征后，沿著γ1方向，經(jīng)過主麥克做一條反向延長線，并以主麥克為圓心，以主麥克和其中一個輔麥克連線為半徑畫圓，圓弧與反向延長線相交的位置即為主麥克的虛擬麥克風；

角度確認單元，用于以主麥克和主麥克的虛擬麥克風為新的語音陣列，并定義角度β1，實時判斷角度β1內(nèi)是否有語音特征信號；是則，確認角度β1為第二采集角度；否則，以主麥克和其中一個輔麥克的連線為對稱軸，定義角度β1關(guān)于對稱軸的鏡像角度β2，確認角度β2為第二采集角度。

其中，角度確認單元還用于，

對γ1方向的語音特征信號進行包絡(luò)能量檢測，當能量檢測值大于第一預(yù)設(shè)閥值時，對γ1方向的語音特征信號進行過零率檢測；

當γ1方向的語音特征信號的過零率達到第二預(yù)設(shè)閥值時，確認角度β1內(nèi)包含語音特征信號。

其中，角度確認單元包括：

包絡(luò)檢測單元，用于通過如下公式對γ1方向的語音特征信號進行包絡(luò)能量檢測：

其中，power為語音特征信號的能量值，參數(shù)alpha為計權(quán)因子，N為語音特征的具體的值；

過零檢測單元，用于通過如下公式對γ1方向的語音特征信號進行過零率檢測：

其中，Z_rate為語音特征信號的過零率，n為離散時間序列中的一個值，

其中，該裝置還包括：送話端定位單元，用于設(shè)置受話端中一個揚聲器的虛擬揚聲器，該某一揚聲器和其虛擬揚聲器的連線指向γ1方向，并定義第三采集角度，所述第三采集角度所包括的區(qū)域范圍包含所述第二采集角度確定的方向。

根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種免提通話設(shè)備，包括一個主麥克和至少一個輔麥克組成的送話端、至少一個揚聲器組成的受話端以及上述的提高免提通話設(shè)備通話質(zhì)量的裝置。

需要說明的是，本發(fā)明的免提通話設(shè)備由于具有送話端和受話端，可以按照上述提高免提通話質(zhì)量的方法在其受話端和送話端進行改進，但是在某些應(yīng)用場合下，免提通話設(shè)備僅僅具有送話端或受話端，此時可以按照本發(fā)明具體實施例在受話端如何提高免提通話質(zhì)量的方法來改進受話端或者在送話端如何提高免提通話質(zhì)量的方法來改進送話端。即本發(fā)明的受話端和送話端的提高免提通話質(zhì)量的方法可以單獨分開實施，在此不再贅述。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。