高质量语音处理技术的实现

设计人员被迫在非优化的塑料外壳设计中使用小型扬声器，那么在扬声器路径中采用多频段均衡器也可以提升总体性能。均衡器能够减轻由于小型扬声器在低频时频率响应差而导致的较大低频失真(图2)。

图2：小型扬声器的典型频率响应。

好的声学回声消除器能够处理回声路径中的增益，同时不断跟踪回声源的变化，而不必退回到半双工方式。容许回声路径中较大的增益(至少10dB)，设计人员就可以使用更大的扬声器和更敏感的麦克风。同时好的声学回声消除器能够在耦合更大的情况下工作，因此还可以减少塑料外壳设计的限制。

2. 降低噪声

有些设计人员认为双麦克风系统是获得高性能所必需的。但为了降低总体材料清单成本和系统总成本，简化系统设计和算法调整，目前绝大多数设计都使用一个麦克风。设计人员必须找到能够提供良好噪声抑制性能并最小化失真的算法。

与传统方法相比，心理声学噪声抑制技术进一步改善了噪声抑制性能。采用这一技术，系统设计人员能够使用一个麦克风以较低的成本获得较高的性能。

传统的噪声抑制方法对整个频谱中的所有信号进行建模，然后再将不需要的信号从总信号中移除，这种方法在抑制噪声的同时也降低了信号完整性。

心理声学噪声抑制技术依赖于人类对噪声的感觉，因此仅仅抑制信号中人耳最容易注意到的噪声成份。该算法有别于纯噪声信号和混合语音信号的噪声。它尽可能地衰减远离语音频段中话音分量的噪声成份，同时对于频段中离语音分量较近的噪声分量则不进行衰减。靠近语音成份的未经衰减的噪声分量通常被语音信号所掩盖，这意味着最终用户很少注意到这部分噪声。图3给出的是心理声学噪声抑制图。

图3：心理声学噪声抑制尽可能地衰减信号中那些人耳更容易注意到的噪声分量。

设计可扩展的系统

好的家庭自动化系统是可扩展的，能够根据最终用户需求的变化进行扩展。同时设计人员只需要开发一个平台就可以获得多种变种，不需要每次重新进行硬件设计。

要设计一个可扩展的系统，设计人员需要可编程且可现场升级的语音处理解决方案。要跟上系统的快速演化，持续满足对新功能和更高性能的需要，这些都是非常关键的系统设计要求。图4给出了一个现场可升级语音处理解决方案的例子。

图4：现场可升级语音处理解决方案的例子，设计人员可以在现有硬件基础上支持更广泛的功能。

家庭网络的发展，特别是家庭网络在大众住宅市场的普及，使其越来越依赖于语音技术来提供用户友好的界面。灵活的现场可升级的语音处理解决方案支持未来系统升级，例如录音、验证、识别、信息和提示等新功能。

高级家庭自动化系统都拥有交互式界面并使用语音/话音识别和提示来方便用户操作家电产品，此外还提供更高级的家庭安防系统。

语音识别将麦克风捕捉到的声学信号转换为一组命令。语音识别系统的复杂性差别很大，可以根据讲话模式(词与连续语音)、培训(特定人员声音相关还是无关)和词汇量(大还是小)来进行区分。

有些系统需要训练来适应用户声音、语调和词汇，从而提高准确度。相比与用户声音无关的系统，此类系统能够更好地预测正确的功能。语音识别算法的折衷表现为响应时间与词汇量的大小、总体质量与存储器容量和处理器速度。支持大词汇量的算法需要较长的响应时间。高质量算法也需要更多存储器和处理器能力。

认证过程是从语音提示开始的。系统提示用户说一段预先编程在系统中的句子或短语。在验证用户声音以后，系统提示用户输入密码。认证过程在不同系统之间的差异可能很大。有些系统仅依赖语音验证技术，但这些系统更脆弱，因为语音验证本身容易被录音所欺骗。其它系统结合生物特征和用户信息验证来提供更高的安全性。

高性能语音处理对于保证系统正常工作至关重要。回声、环境噪声和失真极大地影响到语音识别和身份验证应用的性能。

支持更高集成度

随着终端功能提升、塑料外壳变得更小更精密，进一步集成的需求非常迫切。由于设计人员需要在更小的外形内实现更多的功能，节约板级空间是系统设计人员的最重要任务之一。

要设计一个好系统，集成了编码解码器并能够利用固件功能(如DTMF"0">DTMF、主叫ID、音频发生等电信信令)代替外部器件的可编程解决方案非常关键。此类解决方案能够代替目前系统设计中使用的众多独立器件。

卓联半导体公司开发的系统单芯片器件就瞄准了高性能免提通信应用，包括家庭自动化系统中的应用。

该公司最新的免提电话解决方案是一个专用的语音处理器，结合了集成双通道宽带编码解码器和多种接口。这些器件支持高级回声消除、心理声学噪声抑制、