在智能家居電子產(chǎn)品給人們帶來(lái)便捷生活的同時(shí)，人們的控制習(xí)慣逐漸發(fā)生改變。語(yǔ)音技術(shù)的發(fā)展也為控制入口做了一個(gè)補(bǔ)充，在拋去了傳統(tǒng)遙控器和手機(jī)APP之后，通過(guò)口令發(fā)送讓家居環(huán)境達(dá)到舒適狀態(tài)，讓生活更便捷智能，這是否會(huì)成為智能家居行業(yè)下一個(gè)階段的普遍應(yīng)用？相關(guān)文章：《電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案有哪些要求？》

遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音識(shí)別、云端語(yǔ)義辨識(shí)、人工智能應(yīng)用等等一個(gè)個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)得到新的突破，為智能家居提供了新的控制入口選擇。本文將從技術(shù)趨勢(shì)、解決方案、產(chǎn)品應(yīng)用、項(xiàng)目實(shí)施等多角度為您呈現(xiàn)語(yǔ)音控制技術(shù)在智能家居產(chǎn)品和集成項(xiàng)目中的應(yīng)用前景。
 

所謂智能語(yǔ)音產(chǎn)業(yè)，主要指通過(guò)語(yǔ)音合成技術(shù)和語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，為用戶(hù)提供各種服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。一般來(lái)說(shuō)，用戶(hù)只需要用說(shuō)話(huà)的方式給服務(wù)終端發(fā)布命令，就能得到相應(yīng)的服務(wù)。這一產(chǎn)業(yè)從上世紀(jì)六十年代就已出現(xiàn)，但并不為普通消費(fèi)者所熟知，消費(fèi)者對(duì)其認(rèn)知度也比較低。近年來(lái)，隨著蘋(píng)果、谷歌、微軟等公司先后推出Siri等智能語(yǔ)音服務(wù)，這一服務(wù)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始被普通消費(fèi)者和投資界所關(guān)注。

語(yǔ)音控制技術(shù)

與機(jī)器進(jìn)行語(yǔ)音交流，讓機(jī)器明白你說(shuō)什么，這是人們長(zhǎng)期以來(lái)夢(mèng)寐以求的事情。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)就是讓機(jī)器通過(guò)識(shí)別和理解過(guò)程把語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令的技術(shù)。

語(yǔ)音識(shí)別是一門(mén)交叉學(xué)科，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)與語(yǔ)音合成技術(shù)結(jié)合使人們能夠甩掉鍵盤(pán)，通過(guò)語(yǔ)音命令進(jìn)行操作，語(yǔ)音技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)性的新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

目前語(yǔ)音控制技術(shù)存在的問(wèn)題

目前，對(duì)于語(yǔ)音控制類(lèi)的智能硬件產(chǎn)品在很多場(chǎng)景下因語(yǔ)音交互體驗(yàn)不如人意而深受詬病，究其原因主要是受限于空間距離、背景噪音、其他人聲干擾、回聲、混響等多重復(fù)雜因素，進(jìn)而導(dǎo)致的識(shí)別距離近、識(shí)別率低等明顯痛點(diǎn)。

除此之外，單是中國(guó)語(yǔ)系、方言和口音就相當(dāng)多，加上中文的多語(yǔ)義性，所以不同地區(qū)的人使用語(yǔ)音控制識(shí)別率差異較大。同時(shí)，在語(yǔ)義識(shí)別上，也存在上下文的關(guān)聯(lián)帶來(lái)識(shí)別的學(xué)習(xí)難、定位難和建立模型難等問(wèn)題。

語(yǔ)音識(shí)別的幾種控制技術(shù)

“語(yǔ)音識(shí)別”技術(shù)相當(dāng)于給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安裝上“耳朵”，使其具備“能聽(tīng)”的功能。該技術(shù)經(jīng)過(guò)語(yǔ)音信號(hào)處理、語(yǔ)音特征處理、模型訓(xùn)練及解碼引擎等復(fù)雜步驟，使機(jī)器最終能夠?qū)⒄Z(yǔ)音中的內(nèi)容、說(shuō)話(huà)人、語(yǔ)種等信息識(shí)別出來(lái)。語(yǔ)音控制功能的實(shí)現(xiàn)，與用戶(hù)的使用習(xí)慣高度關(guān)聯(lián)。目前的語(yǔ)音控制功能實(shí)現(xiàn)方式可分為近場(chǎng)語(yǔ)音識(shí)別和遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音識(shí)別二個(gè)大類(lèi)。
 

近場(chǎng)/遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)

近場(chǎng)語(yǔ)音識(shí)別，需要用戶(hù)點(diǎn)擊啟動(dòng)，并且用戶(hù)與終端設(shè)備的距離比較近，如手機(jī)或其他終端設(shè)備，可直接借助這些終端設(shè)備的實(shí)現(xiàn)控制功能。

遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音識(shí)別，以麥克風(fēng)陣列遠(yuǎn)距離拾取的語(yǔ)音數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別的算法將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)寫(xiě)成文字的技術(shù)。雖然和近場(chǎng)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在原理上是相同的，但是由于音源和麥克風(fēng)之間的空間距離增大，在聲波傳播過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的衰減和各種噪音干擾，因此需要特殊的語(yǔ)音數(shù)據(jù)拾取和預(yù)處理技術(shù)。不同的拾取設(shè)備和預(yù)處理技術(shù)常常會(huì)使用于語(yǔ)音識(shí)別的聲波信號(hào)特征發(fā)生改變，因此針對(duì)不同的遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音拾取技術(shù)，需要對(duì)語(yǔ)音識(shí)別引擎進(jìn)行定制化適配和優(yōu)化。

當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)在傳播過(guò)程中有所衰減，影響采集信號(hào)的強(qiáng)度和分辨率，使用的靈敏度非常高的指向性麥克風(fēng)，同時(shí)將麥克風(fēng)的參數(shù)調(diào)整到適合遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音數(shù)據(jù)的模式，可以最大限度采集清晰的遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音信號(hào)。語(yǔ)音指令聲波在傳輸過(guò)程中受到周?chē)胍舻奈廴?，降低聲波信?hào)的信噪比，使用定向波速成形技術(shù)，抑制方向外的噪音，從而減少噪音對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的干擾。在一個(gè)房間里，麥克風(fēng)拾取的聲波不僅僅直接來(lái)自于音源，還有音源發(fā)出后經(jīng)過(guò)墻壁反射的遲到的聲波，形成聲音的殘留，造成混響。利用多個(gè)麥克風(fēng)采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)多通道回聲消除算法，將這些不同時(shí)間達(dá)到的聲音數(shù)據(jù)分離開(kāi)來(lái)，從而消除了混響對(duì)聲音數(shù)據(jù)的影響。

喚醒目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)

在遠(yuǎn)距離用語(yǔ)音進(jìn)行操控的時(shí)候，聲音可能來(lái)自不同方向的不同人。因此首先要確定哪些是發(fā)指令的聲音，哪些不是。使用的麥克風(fēng)陣列波速成形算法，將360度空間垂直劃分成若干區(qū)域，每個(gè)麥克風(fēng)負(fù)責(zé)檢測(cè)一個(gè)指定的區(qū)域。當(dāng)某個(gè)空間區(qū)域里面檢測(cè)到有喚醒詞出現(xiàn)時(shí)，對(duì)應(yīng)于該空間區(qū)域的麥克風(fēng)拾音功能就被增強(qiáng)，其他區(qū)域的麥克風(fēng)拾音就被抑制。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)聲音進(jìn)行有方向有角度的拾取，避免了周?chē)娨暀C(jī)里的說(shuō)話(huà)聲音、其他人交談對(duì)語(yǔ)音指令的影響。

播放狀態(tài)打斷技術(shù)

在對(duì)音箱等設(shè)備進(jìn)行語(yǔ)音控制時(shí)，往往該設(shè)備處于播放歌曲的狀態(tài)。由于麥克風(fēng)安裝在音箱上，麥克風(fēng)和說(shuō)話(huà)人之間的距離要遠(yuǎn)大于麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間的距離，在這樣的情況下，采用內(nèi)外兼顧的方法進(jìn)行解決。內(nèi)部使用特殊的回聲消除算法從內(nèi)部減小噪音對(duì)麥克風(fēng)的影響。另外對(duì)于震動(dòng)帶來(lái)的非線性干擾，傳統(tǒng)的線性回聲消除方法失效了，因此可以使用非線性回聲消除算法提高內(nèi)部噪聲消除的效果。在外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，使用精心設(shè)計(jì)的麥克風(fēng)陣列減震結(jié)構(gòu)，使多個(gè)麥克風(fēng)和它所連接的電路板之間的震動(dòng)減小到最小，從而最大程度的控制高聲強(qiáng)導(dǎo)致的音箱本體震動(dòng)對(duì)拾音的干擾。