语音控制智能家居关键技术介绍

随着高科技的发展，社会不断进步，许多高科技智能产品横空出世。一方面在步行距离上大大减少了人们的路程，另一方面更表现在家里生活中。现在大多数居民在选择装修家具时，都会选择智能家居。现在的智能语音与智能家居的融合是大势所趋，随着国内外巨头们对语音交互领域投入的增加，语音核心技术正逐步成熟，智能家居语音控制的实现是未来可期。接下来我们一起来看看语音控制智能家居关键技术的介绍。

所谓智能语音产业，主要指通过语音合成技术和语音识别技术，为用户提供各种服务的产业。一般来说，用户只需要用说话的方式给服务终端发布命令，就能得到相应的服务。这一产业从上世纪六十年代就已出现，但并不为普通消费者所熟知，消费者对其认知度也比较低。近年来，随着苹果、谷歌、微软等公司先后推出Siri等智能语音服务，这一服务以及相关产业也开始被普通消费者和投资界所关注。

语音识别的几种控制技术

“语音识别”技术相当于给计算机系统安装上“耳朵”，使其具备“能听”的功能。该技术经过语音信号处理、语音特征处理、模型训练及解码引擎等复杂步骤，使机器最终能够将语音中的内容、说话人、语种等信息识别出来。语音控制功能的实现，与用户的使用习惯高度关联。目前的语音控制功能实现方式可分为近场语音识别和远场语音识别二个大类。

近场/远场语音识别技术

近场语音识别，需要用户点击启动，并且用户与终端设备的距离比较近，如手机或其他终端设备，可直接借助这些终端设备的实现控制功能。

远场语音识别，以麦克风阵列远距离拾取的语音数据作为输入数据，通过语音识别的算法将语音信号转写成文字的技术。虽然和近场语音识别技术在原理上是相同的，但是由于音源和麦克风之间的空间距离增大，在声波传播过程中会出现信号强度的衰减和各种噪音干扰，因此需要特殊的语音数据拾取和预处理技术。不同的拾取设备和预处理技术常常会使用于语音识别的声波信号特征发生改变，因此针对不同的远场语音拾取技术，需要对语音识别引擎进行定制化适配和优化。

当语音信号在传播过程中有所衰减，影响采集信号的强度和分辨率，使用的灵敏度非常高的指向性麦克风，同时将麦克风的参数调整到适合远场语音数据的模式，可以最大限度采集清晰的远场语音信号。语音指令声波在传输过程中受到周围噪音的污染，降低声波信号的信噪比，使用定向波速成形技术，抑制方向外的噪音，从而减少噪音对语音信号的干扰。在一个房间里，麦克风拾取的声波不仅仅直接来自于音源，还有音源发出后经过墙壁反射的迟到的声波，形成声音的残留，造成混响。利用多个麦克风采集的数据，通过多通道回声消除算法，将这些不同时间达到的声音数据分离开来，从而消除了混响对声音数据的影响。

唤醒目标检测技术

在远距离用语音进行操控的时候，声音可能来自不同方向的不同人。因此首先要确定哪些是发指令的声音，哪些不是。使用的麦克风阵列波速成形算法，将360度空间垂直划分成若干区域，每个麦克风负责检测一个指定的区域。当某个空间区域里面检测到有唤醒词出现时，对应于该空间区域的麦克风拾音功能就被增强，其他区域的麦克风拾音就被抑制。从而实现了对声音进行有方向有角度的拾取，避免了周围电视机里的说话声音、其他人交谈对语音指令的影响。

播放状态打断技术

在对音箱等设备进行语音控制时，往往该设备处于播放歌曲的状态。由于麦克风安装在音箱上，麦克风和说话人之间的距离要远大于麦克风和扬声器之间的距离，在这样的情况下，采用内外兼顾的方法进行解决。内部使用特殊的回声消除算法从内部减小噪音对麦克风的影响。另外对于震动带来的非线性干扰，传统的线性回声消除方法失效了，因此可以使用非线性回声消除算法提高内部噪声消除的效果。在外部结构设计方面，使用精心设计的麦克风阵列减震结构，使多个麦克风和它所连接的电路板之间的震动减小到最小，从而最大程度的控制高声强导致的音箱本体震动对拾音的干扰。

国内外语音控制的市场现状

随着智能家居市场的发展，国外的IT巨头们已先后以智能家居产品与语音相结合的方式进入智能家居领域：谷歌收购NEST布局智能家居，不断强化GoogleNow的语音入口；苹果HomeKit智能家居平台与Siri也不断加强融合；市场上流行的Echo智能音箱使用了亚马逊的Alexa语音技术；微软也发布语音助手Cortana，将它作为智能家庭领域扩展交互入口。从这些国外科技大佬们对语音产业的重视和投入，可以看出智能语音与智能家居的融合是大势所趋，业内普遍认为语音作为人类信息最自然、最便捷的交互方式，必将成为未来智能家居设备中的重要组成部分。

在国内，语音巨头科大讯飞也在去年8月宣布进军智能家居市场，并于今年3月携手京东成立合资公司——北京灵隆科技，推出了其生产第一个产品——DingDong智能音箱，除了具备音箱的基本功能，还可以作为语音助手，更是智能硬件的控制中枢。除此之外，百度、腾讯等都在打造自己的语音团队。

随着国内外巨头们对语音交互领域投入的增加，语音核心技术正逐步成熟。智能家居作为IT产业和制造工业向个人家居领域渗透发展的必然结果，语音技术正不断进入智能家居领域渗透，市场前景广阔。

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