一種采用遠場(chǎng)語(yǔ)音控制的分體式OLED電視系統設計　

作者 李堅 徐遙令 袁新艷 深圳創(chuàng )維-RGB電子有限公司全球研發(fā)中心(廣東 深圳 518108)

　　*基金項目：深圳市工程中心項目，OLED顯示工程技術(shù)研究中心(編號：GCZX2017041216024265)

　　李堅，碩士，高級工程師，創(chuàng )維集團全球研發(fā)中心國內產(chǎn)品院院長(cháng)，研究方向：電視的研究開(kāi)發(fā)及項目管理;徐遙令，碩士，高級工程師，研究方向：電視的研究開(kāi)發(fā)及項目管理;袁新艷，碩士，研究方向：科技項目申報輔導及項目管理。

摘要：提出一種采用遠場(chǎng)語(yǔ)音控制的分體式OLED電視系統設計方案，詳細闡述了方案的設計原理及關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現。OLED電視系統采用分體式設計使得OLED屏幕和主機充分分離，使得OLED屏可直接貼在墻壁上、主機容易實(shí)現智能升級;通過(guò)遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊產(chǎn)生指令并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸給OLED電視系統，使得電視操控簡(jiǎn)單快捷。

0 引 言

　　OLED(Organic Light-Emitting Diode)顯示采用自發(fā)光模式，具備廣視角、高對比度、低功耗、響應快等眾多優(yōu)勢，是最被廣泛看好的下一代顯示技術(shù)^[1-2]。電視在經(jīng)歷了數字和高清時(shí)代后，高品質(zhì)圖像、超輕薄和柔性顯示成為主要發(fā)展趨勢和方向，顯然OLED顯示符合電視的發(fā)展需求，體現在：OLED電視基于自主發(fā)光，可以呈現完美的黑色顯示、對比度高，發(fā)光純、色彩飽和度高，使得呈現的圖像非常通透、色彩純真;在可視角和響應速度方面優(yōu)于LCD電視;OLED電視可以做到1 mm以?xún)鹊臉O致超薄，還能夠實(shí)現卷曲、折疊等未來(lái)柔性顯示形態(tài)，極致超薄和柔性形態(tài)的優(yōu)勢使得OLED電視能夠實(shí)現多樣化的創(chuàng )新美感設計。而語(yǔ)音識別正逐步成為信息技術(shù)中人機接口的關(guān)鍵技術(shù)^[3]，隨著(zhù)人工智能的推進(jìn)發(fā)展，智能電視與語(yǔ)音識別技術(shù)是電視產(chǎn)業(yè)的一大突破點(diǎn)^[4];基于語(yǔ)音識別的人機交互已開(kāi)始進(jìn)入人們生活中，作為家庭客廳主導的電視必然將導入語(yǔ)音識別技術(shù)和開(kāi)展語(yǔ)音交互等各種創(chuàng )新應用。

　　本文設計出一種采用遠場(chǎng)語(yǔ)音控制的分體式OLED電視系統，采用分體式設計使得OLED屏幕和主機基本分離獨立，OLED屏直接貼在墻壁上可與墻壁無(wú)縫結合、超薄美觀(guān)，而主機便于更換和維護、容易實(shí)現智能升級;采用獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊采集語(yǔ)音并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸給OLED電視系統、實(shí)現電視操控，實(shí)現遠場(chǎng)的人機語(yǔ)音交互，操控簡(jiǎn)潔和更加智能。該系統將科技與藝術(shù)、生活融為一體，帶來(lái)了一種新的OLED電視應用新形態(tài)。

1 系統原理

　　采用遠場(chǎng)語(yǔ)音控制的分體式OLED電視系統原理框圖如圖1所示，包括獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音控制模塊、電視主機、OLED屏幕及后臺語(yǔ)音服務(wù)器組成。

　　1)獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊包括陣列MIC、音頻信號處理和藍牙發(fā)送三個(gè)部分，通過(guò)陣列MIC接收聲音、將聲波轉換成模擬音頻電信號，然后進(jìn)行模數轉換、編碼打包后通過(guò)無(wú)線(xiàn)藍牙發(fā)送給電視主機。具體為：

　　陣列MIC采集聲音(包括環(huán)境噪音、人聲、電視喇叭聲音等)，將聲音聲波轉換成模擬音頻電信號;音頻信號處理部分對MIC輸出的模擬音頻信號進(jìn)行降噪、幅度控制及模數轉換后輸出數字音頻信號。藍牙發(fā)射部分對音頻信號進(jìn)行編碼和打包等處理，得到音頻數據包，通過(guò)藍牙天線(xiàn)發(fā)送給電視主機。

　　2)電視主機包括藍牙接收、混音處理、語(yǔ)音提取、酷開(kāi)精靈、聲音信道處理、視頻信號處理、CPU及喇叭等部分組成，對音頻信號進(jìn)行回音消除、提取語(yǔ)音信號和增強語(yǔ)音信號等處理，將語(yǔ)音信號傳遞給后臺語(yǔ)音服務(wù)器及接收服務(wù)器返回的控制指令，實(shí)現電視的操控。具體為：

　　藍牙接收部分接收到音頻數據包后進(jìn)行拆包和解碼處理，得到數字音頻信號;藍牙接收部分具有數模轉換功能電路，將數字音頻轉為模擬音頻信號MIC_S，并將MIC_S發(fā)送給混音處理部分。同時(shí)，聲音信道處理部分接收到外部的左右聲道音頻信號(L/R音頻信號)，對L/R音頻信號進(jìn)行幅度控制、格式轉換等處理后，輸出L/R_SPK_S音頻信號驅動(dòng)電視主機的喇叭，使得電視發(fā)出聲音并同步輸出單路模擬音頻信號SPK_S給混音處理部分。

　　混音處理部分接收到MIC_S和SPK_S后進(jìn)行混音處理，將MIC_S和SPK_S音頻信號混合成具有L/R標識的一路混合音頻信號，例如混合音頻信號的L標識為MIC_S信號、則R標識為SPK_S信號;然后對混合音頻信號進(jìn)行模數轉換為數字混合音頻信號，并進(jìn)行編碼為USB格式的混合音頻信號MUX_S后傳輸給語(yǔ)音提取部分?；煲裟K接收模擬信號，并輸出通用的USB格式的混合音頻信號，可獨立模塊化，易于移植應用。

　　語(yǔ)音提取部分接收USB格式的MUX_S后，進(jìn)行解碼、通過(guò)識別L和R標識分離出MIC_S和SPK_S(此時(shí)MIC_S和SPK_S為數字格式)，然后進(jìn)行回音消除，即：比較分析MIC_S和SPK_S音頻信號的特征，去除混合在MIC_S中電視喇叭發(fā)出的聲音，根據人聲特征消除或降低環(huán)境噪音，提取到語(yǔ)音信號;然后提取到的語(yǔ)音信號進(jìn)行放大增強，輸出語(yǔ)音信號HM_S給酷開(kāi)精靈部分。

　　酷開(kāi)精靈部分對HM_S進(jìn)行編碼和打包處理后、通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給后臺語(yǔ)音服務(wù)器;后臺語(yǔ)音服務(wù)器對HM_S進(jìn)行解碼后獲得用戶(hù)語(yǔ)音數據，進(jìn)行語(yǔ)音識別、將語(yǔ)音轉換為“特定語(yǔ)義指令”后返回給酷開(kāi)精靈部分?？衢_(kāi)精靈部分接收到后臺語(yǔ)音服務(wù)器返回的“特定語(yǔ)義指令”后，進(jìn)行指令判斷識別，給電視主機的CPU傳遞操控指令;主機CPU接收操作指令，進(jìn)行電視操作，以及控制或改變聲音信號處理和視頻信號處理部分的音視頻輸出，完成語(yǔ)音對電視的操控，通過(guò)語(yǔ)音實(shí)現人機交互。

　　在電視系統中，當酷開(kāi)精靈部分識別到“特定語(yǔ)義指令”為喚醒詞時(shí)，才能進(jìn)行通過(guò)語(yǔ)音進(jìn)行人機交互;例如酷開(kāi)精靈識別到指令為“小維小維”喚醒詞時(shí)，才會(huì )識別語(yǔ)義指令，并進(jìn)行判斷和向CPU傳遞操控指令，例如讓CPU調用軟件播放音視頻、回答預設問(wèn)題等。

　　3)后臺語(yǔ)音服務(wù)器主要進(jìn)行語(yǔ)音識別;OLED屏幕與電視主機間獨立分開(kāi)，電視主機的視頻處理部分將圖像信號通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的方式傳輸給OLED屏幕，實(shí)現圖像顯示。

2 關(guān)鍵技術(shù)

　　1)OLED新型分體式壁掛設計技術(shù)

　　采用OLED新型分體式壁掛設計技術(shù)，OLED屏幕與電視主機完全分離，屏幕直接吸附在墻體上，與墻體無(wú)縫緊貼。分體式壁掛OLED屏幕裝配效果示意圖如圖2所示，包括墻體、鐵板和OLED屏幕三個(gè)部分。

　　鐵板上有2個(gè)凸出的掛孔;OLED屏幕背面局部?jì)劝?，背面上自帶?個(gè)懸掛鉚釘及背面均勻的貼有磁膠片。首先將鐵板固定在墻體上，固定方式可采用螺釘或膠粘;然后將OLED屏幕放置在鐵板上，磁膠片與鐵板之間產(chǎn)生很強的磁吸力、屏體被吸附在墻體上，OLED屏幕與墻體間的縫隙非常小;以及OLED屏幕背面的2個(gè)懸掛鉚釘卡入鐵板凸出的2個(gè)掛孔內，起到定位作用、并增加OLED屏幕掛墻的可靠性和安全性。

　　2)獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊設計技術(shù)

　　獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊如圖3所示，外部包括MIC接口、顯示屏，內部由無(wú)線(xiàn)充電模塊、鋰電池、藍牙控制板、語(yǔ)音信號處理板組成。獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊設計的工作原理為：

　　無(wú)線(xiàn)充電模塊采用電磁感應原理來(lái)為鋰電池充電，鋰電池為其他各個(gè)板提供供電;語(yǔ)音信號處理板集成了雙MIC以及語(yǔ)音采集轉換等電路，接收語(yǔ)音聲波并轉換為音頻電信號，進(jìn)行模數轉換為數字音頻信號后輸出給藍牙控制板，藍牙控制板采用無(wú)線(xiàn)藍牙的方式發(fā)出音頻信號。通過(guò)獨立語(yǔ)音模塊可實(shí)現遠場(chǎng)語(yǔ)音對電視的控制，無(wú)需使用傳統按鍵遙控器，操作更加便捷智能。

　　獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊采用電磁感應式無(wú)線(xiàn)充電方式為鋰電池充電，符合QI標準(無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟推出的“無(wú)線(xiàn)充電”標準)。電視主機端內置無(wú)線(xiàn)充電接收電路，發(fā)射一定頻率的交流電通到初級線(xiàn)圈上形成磁場(chǎng)，獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊內置的無(wú)線(xiàn)充電控制板上有次級線(xiàn)圈;當獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊放入電視主機內時(shí)，其次級線(xiàn)圈正好在電視主機端初級線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的特定位置，次級線(xiàn)圈通過(guò)電磁感應生成電動(dòng)勢、并通過(guò)電路轉換為穩定的直流電輸出為獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊內的鋰電池充電。獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊充電防止位置如圖4所示。

3 系統實(shí)現

　　新型分體式壁掛OLED電視示意圖如圖4所示。電視主機內置機芯、電源、喇叭音箱等，可以獨立放置移動(dòng)及更換升級等;電視主機對電視視頻信號進(jìn)行處理、通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的方式將視頻圖像信號傳送給OLED屏幕顯示，OLED屏幕采用磁吸與機械懸掛相結合的方式直接吸附在墻體上，OLED屏幕背部無(wú)縫緊貼墻體，可做到超薄、更美觀(guān);采用獨立遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊產(chǎn)生指令并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸給OLED電視系統，實(shí)現電視操控，實(shí)現遠場(chǎng)的人機語(yǔ)音交互，電視操控簡(jiǎn)潔和更加智能。

4 結論

　　本文提出一種采用遠場(chǎng)語(yǔ)音控制的分體式OLED電視系統設計方案，OLED屏幕與電視主機完全分離，屏幕直接吸附在墻體上，與墻體無(wú)縫緊貼，主機容易實(shí)現智能升級或更換;通過(guò)獨立的遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊實(shí)現語(yǔ)音人機交互，使得電視操控簡(jiǎn)單快捷。該設計方案將科技與藝術(shù)、生活融為一體，帶來(lái)了一種OLED電視產(chǎn)品應用的新形態(tài)，具有廣泛應用價(jià)值，目前已經(jīng)在創(chuàng )維W9產(chǎn)品上得到應用。

　　參考文獻：

　　[1] 李琛,黃根茂,段煉,等.柔性有機發(fā)光二極管材料與器件研究進(jìn)展[J].中國材料進(jìn)展,2016,35(2):101-107.

　　[2] 劉彭義,唐振方,孫汪典.有機發(fā)光器件的研究進(jìn)展及應用前景(綜述)[J].暨南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2002,23(1):66-73.

　　[3] 朱淑鑫,謝忠紅.淺談?wù)Z(yǔ)音識別技術(shù)的應用及發(fā)展[J].長(cháng)春理工大學(xué)學(xué)報(高教版),2009,4(2):91-93.

　　[4] 吳進(jìn)強,蘇凱雄.基于智能電視的語(yǔ)音識別系統的設計與實(shí)現[J].電視技術(shù),2013,37(10):27-30.

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第6期第47頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。