浅析语音接口技术

浅析语音接口技术

语音接口是什么？

大部分人遇到的第一款语音接口设备很有可能是移动电话，或者是个人电脑上非常基础的将语言转换成文字的程序。然而，这些设备的运行都非常缓慢、识别不精确且可识别的词汇有限。

那是什么将语音识别从一种附属性功能变成了计算机世界炙手可热的技术呢？首先，如今的计算能力和算法性能都有显著的提高（如果你对隐马尔科夫模型有所了解，对此你会有更直观的认识）。其次，云技术和大数据分析的应用也改进了语音识别效果，并且提高了识别的速度和准确性。

为你的设备添加语音识别功能

离线：车载语音控制

从目前的发展趋势来看，人们似乎希望所有事物都能够连接至互联网。然而，无论是出于成本考虑或是缺乏可靠的网络连接，在某些应用中，连接网络的意义其实不大。在现代的汽车应用中，许多娱乐信息系统就采用了离线语音接口系统。这些语音接口系统通常只能使用有限的命令集，如“拨打电话”、“播放音乐”和“提高或降低音量”。虽然传统处理器的语音识别算法取得了重大进展，但仍有不尽如人意之处。遇到这样的情况，例如C55xx等DSP可能够为系统提供最佳的性能。

在线：智能家庭中枢

关于语音接口的很多热议主要围绕于例如Google Home和亚马逊 Alexa等互联设备。由于亚马逊允许第三方进入其已配备Alex语音服务的语音处理生态系统，他们在这方面的发展备受瞩目。另外，如Microsoft Azur等其它的云服务也可以提供语音识别服务和类似功能。值得注意的是，这些设备的声音处理过程全部发生在云端。

是否值得为了这种便捷的集成而向语音服务供应商提供上行数据完全取决于用户。但是，云服务供应商承担了主要的工作，设备商需要做的很简单，实际上，由于接口的语音合成部分也发生在云端，Alexa只要完成最简单的功能，即播放并记录录音文件。既然不需要特别的信号处理功能，ARM处理器足以处理接口工作。这意味着，如果你的设备已配备ARM处理器，你就可能集成云计算语音接口。

混合：互联自动调温器

有时，即使没有连接互联网，我们也有保证设备的某些基础功能可以正常使用的需求。例如：在连不上网的时候，如果自动调温器不会自主调节温度，这就会是一个很麻烦的问题。为避免这种问题的发生 ，一个好的产品设计师会设计一些本地的声音处理功能，在功能上实现无缝衔接。为了实现此功能，系统必须具有DSP，例如用于本地语音处理的C55XX和用于将已连网的接口连接至云端的ARM处理器。

语音触发又是什么？

你也许已经注意到了，直到现在我们还没有提及新一代语音助手真正神奇的地方：那就是始终关注“触发词汇”。它们将如何追踪你在房间内任意位置所发出的声音，或是当设备播放音频时，又如何听到你的声音？实现这些其实并没有什么特别神奇的地方，只需要一些智能化软件。这类软件独立于云端的语音接口，也能在系统离线的状态下运行。

为了听到你在房间内任意位置发出的声音，语音识别设备采用一个叫波束成型的流程。最重要的是，通过对比不同声音的到达时间和麦克风间的距离来确定声音的来源。一旦确认了目标声音的位置，设备就会采用如空间滤波等音频处理技术来进一步减少噪音并增强信号质量。波束成型的实现取决于麦克风的布局。真正实现360度识别则需要一个非线性麦克风阵列（通常是圆形）。对于壁挂式设备而言，仅需两个麦克风就能启用180度的空间辨别。

语音助手的最后一招是采用自动回波消除（AEC）。AEC在某种程度上类似于噪音消除耳机，但应用恰好相反。该算法是利用已知的音乐等输出音频信号来实现的。在噪音消除耳机利用这点来消除外部杂音，AEC消除了输出信号对输入信号在麦克风上的影响。该设备能忽略自身产生的音频，且无论扬声器播放何种内容，其都仍然能接收。实现AEC需要大量的计算，其中在DSP中效果最佳。

结论

语音接口似乎已收获了超高的人气，并且将在未来很长一段时间内以不同形式出现在我们的生活中。尽管有多种不同的处理方式可以实现语音接口服务，但无论你的应用需要何种装置，TI都可以为你提供理想的选择。

使用针对语音应用、采用66AK2G02的语音预处理系统参考设计来实现音频设计。

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