Способ приема речевых сигналов

Изобретение относится к области обработки и преобразования акустических сигналов в электрические в роботе. Техническим результатом является снижение помех и уменьшение уровня звукового сигнала от громкоговорителей робота. Технический результат заявляемого технического решения достигается тем, что проводят калибровку рабочих микрофонов робота в два этапа, на первом этапе подают импульсный звуковой сигнал, который транслируют динамиками робота и принимают рабочими микрофонами, определяют временную задержку прохождения импульсного звукового сигнала, передают полученные значения временных задержек в память управляющего устройства, на втором этапе калибровки подают звуковой сигнал последовательно в разных диапазонах частот, транслируют его динамиками робота, определяют величину уровня звука на каждой частоте для каждого рабочего микрофона, вычисляют коэффициент затухания звукового сигнала для каждого рабочего микрофона, передают полученные значения коэффициентов затухания в память управляющего устройства, после чего звуковые сигналы робота задерживают в буфере, величину внешнего речевого сигнала каждого рабочего микрофона корректируют путем вычитания значения временной задержки. 3 ил.

 

Изобретение относится к области обработки звука, а именно к обработке и преобразованию акустических сигналов в электрические в роботе. Позволяет выделять источники звука и определять направление их расположения, а также позволяет минимизировать помехи от внешних динамиков.

Известно изобретение по патенту США US 2003139851 «Акустическое устройство и акустическая система робота» G10L 21/02, 2003. Изобретение представляет собой роботизированный слуховой аппарат и систему, которые сделаны для достижения активного восприятия при сборе звука от внешнего источника звука без влияния, получаемого от шумов, создаваемых внутри робота, таких как излучаемые из элементов движения робота. Устройство и система предназначены для робота, имеющего источник генерации шума в своей внутренней части, и включают в себя: звукоизолирующую оболочку, которой покрыта часть робота; внешние микрофоны, расположенные вне оболочки для сбора внешнего звука в первую очередь; внутренний микрофон, расположенный внутри оболочки для первичного сбора шумов от источника генерации шума во внутренней части робота; секцию обработки, реагирующую на сигналы от внешнего и внутреннего микрофонов для отделения звуковых сигналов принимаемых внешними микрофонами от сигналов шумов от источника генерации внутреннего шума и затем выдача левого и правого звукового сигнала; секцию выделения направленной информации, реагирующую на левый и правый звуковые сигналы от обрабатывающей секции для определения направления, из которого испускается внешний звук. Блок обработки выполнен с возможностью обнаружения всплесков из-за источника генерации шума из сигнала внутреннего микрофона для удаления участков сигнала из звуковых сигналов для полос, содержащих всплески. Недостатком является невозможность минимизировать помехи от внешних динамиков.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является изобретение по патенту Китая CN 105825862 «Система эхоподавления в диалоге человек-машина» G10L 21/02, 2016. Система эхоподавления в диалоге человек-робот, содержащая: основной модуль управления, модуль эхоподавления, модуль деления голосового напряжения, микрофон и динамик, второй модуль деления голосового напряжения, сконфигурированный для установки отношения деления напряжения потенциометра и эхо-сигнала. Интенсивность передается модулю эхоподавления; динамик используется для воспроизведения тестового звука, испускаемого роботом; микрофон используется для сбора звукового сигнала; модуль эхоподавления подключается к модулю разделения голосового давления для устранения эхо-сигнала; основной модуль управления используется для регулировки коэффициента делителя напряжения потенциометра для управления процессом устранения эха. Недостатком является сложность снижения помех, так как перед каждым диалогом необходимо настраивать/регулировать коэффициент делителя напряжения потенциометра в ручном режиме.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение помех и уменьшение уровня звукового сигнала от громкоговорителей робота.

Технический результат достигается за счет того, что в способе приема речевых сигналов, включающем прием микрофонами робота внешних речевых сигналов и звуковых сигналов робота, корректировку величин внешних речевых сигналов с учетом величин звуковых сигналов робота, передачу полученных значений речевых сигналов на управляющее устройство, согласно изобретению, внешние речевые сигналы принимают рабочими микрофонами робота, а звуковые сигналы робота принимают калибровочными микрофонами, проводят калибровку рабочих микрофонов робота в два этапа, на первом этапе подают импульсный звуковой сигнал, который транслируют динамиками робота и принимают рабочими микрофонами, определяют временную задержку прохождения импульсного звукового сигнала от каждого динамика робота до каждого рабочего микрофона, передают полученные значения временных задержек в память управляющего устройства, на втором этапе калибровки подают звуковой сигнал последовательно в разных диапазонах частот, транслируют его динамиками робота, определяют величину уровня звука на каждой частоте для каждого рабочего микрофона, вычисляют коэффициент затухания звукового сигнала для каждого рабочего микрофона как отношение принятого уровня сигнала каждого рабочего микрофона к уровню сигнала калибровочного микрофона, передают полученные значения коэффициентов затухания в память управляющего устройства, далее в рабочем режиме при одновременном приеме звуковых сигналов робота и приеме внешних речевых сигналов, звуковые сигналы робота задерживают в буфере, величину внешнего речевого сигнала каждого рабочего микрофона корректируют путем вычитания значения временной задержки, определенной на первом этапе калибровки, с учетом коэффициента затухания, определенного на втором этапе калибровки, полученные значения речевых сигналов передают на управляющее устройство».

Технический результат обеспечивается за счет того, что работа микрофонного массива совмещена с алгоритмом подавления местного эффекта - АЕС. Сигнал от динамиков робота, принимаемый двумя калибровочными микрофонами, расположенными близко от динамиков робота, задерживается в буфере и вычитается из входного сигнала каждого микрофонного массива в соответствии с временной задержкой, измеренной на первом этапе калибровки и с учетом коэффициента затухания, определенного на втором этапе калибровки. Калибровка происходит единожды при включении питания. Вырабатываются сигналы, которые транслируются через динамики робота. Эти сигналы позволяют определить временные задержки с помощью импульсного сигнала и частотные коэффициенты затухания для правильной работы алгоритмов. После калибровки массив работает автоматически. Встроенный алгоритм АЕС позволяет минимизировать помехи от внешних динамиков робота.

На фигуре 1 изображена структурная схема комплекса микрофонного массива.

На фигуре 2 представлен вид спереди печатной платы MCU.

На фигуре 3 представлен вид спереди печатной платы рабочего микрофона и калибровочного микрофона АЕС.

Комплекс микрофонного массива состоит из платы MCU 1, восьми плат рабочих микрофонов 2, двух плат калибровочных микрофонов АЕС 2.1, встроенного программного обеспечения. Плата калибровочного микрофона 2.1 отличается от платы рабочего микрофона 2 заниженным коэффициентом усиления. Плата MCU 1 включает в себя микроконтроллер 3. В микроконтроллере используются десять каналов 4 для оцифровки звука, стэк USB 5 для передачи данных в персональный компьютер PC 6 или другое управляющее устройство. Питание платы осуществляется от USB шины. Плата рабочего микрофона 2 содержит рабочий микрофон 7, который является аналоговым и выполнен по Mems технологии, дифференциальный микрофонный усилитель 8 и буферный выходной усилитель 9. Плата калибровочного микрофона 2.1 содержит калибровочный микрофон 11. Для трансляции звукового сигнала используют динамики робота 10. Уровень выходного сигнала при номинальном звуковом давлении ~500 мВ. Питание микрофонов 7 и 11 (3.3 вольта) осуществляется от платы MCU 1. Встроенное программное обеспечение обеспечивает поддержку USB стэка 5, обработку оцифрованных аудиоданных и реализацию алгоритма подавления местного эффекта АЕС. Платы микрофонов расположены на роботе в соответствии с заданной в HARK конфигурацией. Точность расположения микрофонов - 5 мм. Со стороны персонального компьютера PC 6, устройство определяется, как стандартный акустический массив. Дополнительные драйверы для работы устройств не нужны.

В способе приема речевых сигналов в качестве микроконтроллера 3 используют микроконтроллер STM32H7. В качестве каналов для оцифровки звука используются 10 каналов ADC 16 бит.

Способ приема речевых сигналов осуществляют следующим образом. Сначала, с помощью платы MCU 1 вырабатывают кратковременный импульсный сигнал. Этот сигнал усиливают и транслируют через динамики робота 10. Рабочие микрофоны 7 принимают этот сигнал с разной временной задержкой, определяемой конкретным положением каждого рабочего микрофона 7 относительно каждого динамика 10. Данные временных задержек записывают в память MCU 1, которая является внутренней памятью чипа stm32H7, и потом используют совместно с буфером задержек, являющимся частью внутренней памяти чипа, для вычитания сигнала от динамика 10 из всех принятых звуковых сигналов. Вторым этапом производят калибровку уровня звука в четырех частотных диапазонах: 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц. С помощью платы MCU 1 вырабатывают последовательно набор четырех частот, через динамики робота 10 транслируют их, затем каждым рабочим микрофоном 7 измеряют уровень звука на каждой частоте и с помощью платы MCU 1 сохраняют значения в памяти управляющего устройства. При втором включении этого же калибровочного сигнала измеренные уровни звука используют для проверки работы компенсатора местного эффекта и вычисляют коэффициенты затухания сигнала для каждого рабочего микрофона 7, как отношение принятого уровня сигнала каждого рабочего микрофона к уровню сигнала калибровочного микрофона. После калибровки система работает автоматически, принимая акустические сигналы с восьми рабочих микрофонов 7 и пересылая данные в персональный компьютер PC 6 через USB порт. После того как определены временные задержки и частотные коэффициенты затухания система готова к работе. Звуковой сигнал от динамиков робота 10, принимают двумя калибровочными микрофонами 11, расположенными близко от динамиков робота 10, задерживают в буфере и вычитают из входного сигнала каждого рабочего микрофона 7 в соответствии с временной задержкой, измеренной на первом этапе калибровке и с учетом коэффициента затухания, определенного на втором этапе калибровки. Основная задача способа приема речевых сигналов - уменьшить уровень звукового сигнала от динамиков робота 10. В способе приема речевых сигналов человек может задавать вопросы роботу, прерывая его речь. Это приводит к комфортному общению человек-робот.

Таким образом, предлагаемый способ приема речевых сигналов позволяет снизить помехи и уменьшить уровень звукового сигнала от внешних динамиков робота.

Способ приема речевых сигналов, включающий прием микрофонами робота внешних речевых сигналов и звуковых сигналов робота, корректировку величин внешних речевых сигналов с учетом величин звуковых сигналов робота, передачу полученных значений речевых сигналов на управляющее устройство, отличающийся тем, что внешние речевые сигналы принимают рабочими микрофонами робота, а звуковые сигналы робота принимают калибровочными микрофонами, проводят калибровку рабочих микрофонов робота в два этапа, на первом этапе подают импульсный звуковой сигнал, который транслируют динамиками робота и принимают рабочими микрофонами, определяют временную задержку прохождения импульсного звукового сигнала от каждого динамика робота до каждого рабочего микрофона, передают полученные значения временных задержек в память управляющего устройства, на втором этапе калибровки подают звуковой сигнал последовательно в разных диапазонах частот, транслируют его динамиками робота, определяют величину уровня звука на каждой частоте для каждого рабочего микрофона, вычисляют коэффициент затухания звукового сигнала для каждого рабочего микрофона как отношение принятого уровня сигнала каждого рабочего микрофона к уровню сигнала калибровочного микрофона, передают полученные значения коэффициентов затухания в память управляющего устройства, далее в рабочем режиме при одновременном приеме звуковых сигналов робота и приеме внешних речевых сигналов, звуковые сигналы робота задерживают в буфере, величину внешнего речевого сигнала каждого рабочего микрофона корректируют путем вычитания значения временной задержки, определенной на первом этапе калибровки, с учетом коэффициента затухания, определенного на втором этапе калибровки, полученные значения речевых сигналов передают на управляющее устройство.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной акустике, в частности к манекенам, используемым для оценки параметров костной проходимости. Измерительная система для оценивания акустического устройства, причем акустическое устройство включает в себя вибрирующий элемент и позволяет слышать звук посредством передачи вибрации, причем измерительная система содержит модель уха, включающую в себя искусственное ухо, смоделированное в соответствии с ухом человека, и искусственную височную кость в контакте с искусственным ухом, и детектор вибрации, располагающийся в искусственной височной кости, причем искусственная височная кость включает в себя заглубленный участок, заглубленный в искусственном ухе, и трубчатый участок, который находится в контакте или составляет единое целое с заглубленным участком и имеет закрытый конец, и детектор вибрации располагается в трубчатом участке.

Изобретение относится к области гидроакустики. Устройство для измерения параметров изгибных пьезокерамических преобразователей содержит гидравлическую камеру высокого давления, снабженную эластичной мембраной, излучатель звука, образцовый и контролируемый преобразователи.

Изобретение относится к акустической метрологии, в частности к приборам для определения разборчивости речи. Согласно способу прокладывают оптические волокно, разделяют его на измерительные участки, подключают его к измерительному модулю, излучают сигнал, по максимальному времени возврата отраженного сигнала определяют длину волокна, вычисляют период Т посылки измерительных импульсных сигналов.

Изобретение относится к испытаниям акустических свойств материалов и может быть использовано для измерения частотной зависимости коэффициента отражения звука от поверхности в лабораторных и натурных условиях при различных углах падения звуковой волны.

Изобретение относится к области обработки аудиосигналов. Технический результат заключается в повышении эффективности обработки аудиосигналов.

Изобретение относится к метрологии, в частности к гидроакустическим измерениям. Гидрофон располагают в бассейне на определенном расстоянии от излучателя.

Изобретение относится к акустике, в частности к устройствам измерения уровня шума. Устройство оценки аудиопомех содержит микрофон, причем сигнал микрофона содержит составляющую тестового сигнала, соответствующую тестовому аудиосигналу, делитель для разделения сигнала микрофона на множество интервальных составляющих тестового сигнала.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к акустической метрологии. Измерительная система для оценивания акустического устройства, причем акустическое устройство позволяет пользователю слышать звук посредством вибрации вибрирующего элемента, система содержит модель уха, включающую в себя искусственное ухо, смоделированное в соответствии с ухом человека, и искусственный наружный слуховой проход, составляющий единое целое с искусственным ухом, и микрофон.

Изобретение относится к области метрологии гидроакустических измерений и может быть использовано для градуировки гидрофонов методом эталонного излучателя. Предложен способ градуировки гидрофонов методом эталонного излучателя, заключающийся в расположении градуируемого гидрофона в гидроакустическом бассейне на расстоянии R от эталонного излучателя, возбуждении излучателя сигналом в диапазоне частот, излучении акустического сигнала и приеме градуируемым гидрофоном прямого акустического сигнала излучателя и сигналов, отраженных границами бассейна, определении частотной зависимости амплитуды напряжения на выходе гидрофона Uг(f), определении для Uг(f) зависимости коэффициентов Фурье S(τ), разделении по параметру τ коэффициентов Фурье Ss(τ), относящихся к прямому и отраженным сигналам, определении зависимости S'(τ) обнулением в S(τ) коэффициентов Фурье, относящихся к отраженным сигналам, определении частотной зависимости амплитуды выходного напряжения градуируемого гидрофона в свободном поле U'г(f) обратным преобразованием Фурье S'(τ) и определении чувствительности градуируемого гидрофона по свободному полю Mг(f) в диапазоне частот градуировки по формуле где P(f) - частотная зависимость амплитуды звукового давления, создаваемого эталонным излучателем в свободном поле на расстоянии R от излучателя, отличающийся тем, что в качестве сигнала возбуждения излучателя применяют линейно-частотно-модулированный сигнал, регистрируют мгновенные значения напряжения на выходе гидрофона, определяют синфазную Us(f) и квадратурную Uс(f) составляющие частотной зависимости напряжения гидрофона, преобразование Фурье применяют отдельно к синфазной и к квадратурной составляющим и определяют зависимости коэффициентов Фурье Ss(τ) и Sc(τ), определяют зависимости S's(τ) и S'c(τ) обнулением соответственно в Ss(τ) и Sc(τ) коэффициентов, относящихся к отраженным сигналам, определяют синфазную U's(f) и квадратурную U'c(f) составляющие частотной зависимости выходного напряжения гидрофона в свободном поле обратным преобразованием Фурье S's(τ) и S'c(τ), а частотную зависимость амплитуды выходного напряжения градуируемого гидрофона в свободном поле U'г(f) определяют по формуле Далее чувствительность градуируемости гидрофона определяют по формуле (1).

Изобретение относится к измерению разборчивости речи и предназначено для оценки защиты объектов от несанкционированной утечки акустической речевой информации (АРИ).

Изобретение относится к области обмена информацией. Технический результат заключается в расширении арсенала средств.

Изобретение относится к обработке аудиосигнала и предназначено для разделения гармонического ударного остаточного звука с использованием структурного тензора на спектрограммах.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в расширении технических средств для синхронного перевода и озвучивания голосовой информации с одного языка на другой от различных источников.

Изобретение относится к средствам для оценивания фонового шума в аудиосигнале. Технический результат заключается в повышении точности оценивания, содержит ли аудиосигнал активную речь или музыку.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в снижении шума квантования.

Изобретение относится к вычислительной технике для кодирования аудиосигнала. Технический результат заключается в повышении точности обработки аудиосигнала с использованием кодирования с линейным предсказанием.

Изобретение относится к средствам для кодирования и декодирования речи. Технический результат заключается в уменьшении опережающего и запаздывающего эха.

Изобретение относится к средствам для кодирования и декодирования аудио. Технический результат заключается в снижении искажения компонента частотного диапазона, кодированного с малым числом битов во временной области.

Изобретение относится к средствам для кодирования аудиосигнала. Технический результат заключается в повышении разборчивости декодированного сигнала, когда акустический входной сигнал искажается фоновым шумом и другими артефактами.

Изобретение относится к области транспортных средств. Технический результат – повышение согласованности и точности систем распознавания голоса в транспортном средстве.

Изобретение относится к средствам голосового управления операцией вождения транспортного средства. Техническим результатом является обеспечение возможности устройства обработки информации, управляющего операцией вождения транспортного средства на основе высказывания пассажира, которому разрешается выполнять операцию вождения транспортного средства, быть мобильным.

Изобретение относится к области обработки и преобразования акустических сигналов в электрические в роботе. Техническим результатом является снижение помех и уменьшение уровня звукового сигнала от громкоговорителей робота. Технический результат заявляемого технического решения достигается тем, что проводят калибровку рабочих микрофонов робота в два этапа, на первом этапе подают импульсный звуковой сигнал, который транслируют динамиками робота и принимают рабочими микрофонами, определяют временную задержку прохождения импульсного звукового сигнала, передают полученные значения временных задержек в память управляющего устройства, на втором этапе калибровки подают звуковой сигнал последовательно в разных диапазонах частот, транслируют его динамиками робота, определяют величину уровня звука на каждой частоте для каждого рабочего микрофона, вычисляют коэффициент затухания звукового сигнала для каждого рабочего микрофона, передают полученные значения коэффициентов затухания в память управляющего устройства, после чего звуковые сигналы робота задерживают в буфере, величину внешнего речевого сигнала каждого рабочего микрофона корректируют путем вычитания значения временной задержки. 3 ил.

Наверх