一种采用远场语音控制的分体式OLED电视系统设计　

作者 李坚 徐遥令 袁新艳 深圳创维-RGB电子有限公司全球研发中心(广东 深圳 518108)

　　*基金项目：深圳市工程中心项目，OLED显示工程技术研究中心(编号：GCZX2017041216024265)

　　李坚，硕士，高级工程师，创维集团全球研发中心国内产品院院长，研究方向：电视的研究开发及项目管理;徐遥令，硕士，高级工程师，研究方向：电视的研究开发及项目管理;袁新艳，硕士，研究方向：科技项目申报辅导及项目管理。

摘要：提出一种采用远场语音控制的分体式OLED电视系统设计方案，详细阐述了方案的设计原理及关键技术实现。OLED电视系统采用分体式设计使得OLED屏幕和主机充分分离，使得OLED屏可直接贴在墙壁上、主机容易实现智能升级;通过远场语音模块产生指令并通过无线方式传输给OLED电视系统，使得电视操控简单快捷。

0 引 言

　　OLED(Organic Light-Emitting Diode)显示采用自发光模式，具备广视角、高对比度、低功耗、响应快等众多优势，是最被广泛看好的下一代显示技术^[1-2]。电视在经历了数字和高清时代后，高品质图像、超轻薄和柔性显示成为主要发展趋势和方向，显然OLED显示符合电视的发展需求，体现在：OLED电视基于自主发光，可以呈现完美的黑色显示、对比度高，发光纯、色彩饱和度高，使得呈现的图像非常通透、色彩纯真;在可视角和响应速度方面优于LCD电视;OLED电视可以做到1 mm以内的极致超薄，还能够实现卷曲、折叠等未来柔性显示形态，极致超薄和柔性形态的优势使得OLED电视能够实现多样化的创新美感设计。而语音识别正逐步成为信息技术中人机接口的关键技术^[3]，随着人工智能的推进发展，智能电视与语音识别技术是电视产业的一大突破点^[4];基于语音识别的人机交互已开始进入人们生活中，作为家庭客厅主导的电视必然将导入语音识别技术和开展语音交互等各种创新应用。

　　本文设计出一种采用远场语音控制的分体式OLED电视系统，采用分体式设计使得OLED屏幕和主机基本分离独立，OLED屏直接贴在墙壁上可与墙壁无缝结合、超薄美观，而主机便于更换和维护、容易实现智能升级;采用独立远场语音模块采集语音并通过无线方式传输给OLED电视系统、实现电视操控，实现远场的人机语音交互，操控简洁和更加智能。该系统将科技与艺术、生活融为一体，带来了一种新的OLED电视应用新形态。

1 系统原理

　　采用远场语音控制的分体式OLED电视系统原理框图如图1所示，包括独立远场语音控制模块、电视主机、OLED屏幕及后台语音服务器组成。

　　1)独立远场语音模块包括阵列MIC、音频信号处理和蓝牙发送三个部分，通过阵列MIC接收声音、将声波转换成模拟音频电信号，然后进行模数转换、编码打包后通过无线蓝牙发送给电视主机。具体为：

　　阵列MIC采集声音(包括环境噪音、人声、电视喇叭声音等)，将声音声波转换成模拟音频电信号;音频信号处理部分对MIC输出的模拟音频信号进行降噪、幅度控制及模数转换后输出数字音频信号。蓝牙发射部分对音频信号进行编码和打包等处理，得到音频数据包，通过蓝牙天线发送给电视主机。

　　2)电视主机包括蓝牙接收、混音处理、语音提取、酷开精灵、声音信道处理、视频信号处理、CPU及喇叭等部分组成，对音频信号进行回音消除、提取语音信号和增强语音信号等处理，将语音信号传递给后台语音服务器及接收服务器返回的控制指令，实现电视的操控。具体为：

　　蓝牙接收部分接收到音频数据包后进行拆包和解码处理，得到数字音频信号;蓝牙接收部分具有数模转换功能电路，将数字音频转为模拟音频信号MIC_S，并将MIC_S发送给混音处理部分。同时，声音信道处理部分接收到外部的左右声道音频信号(L/R音频信号)，对L/R音频信号进行幅度控制、格式转换等处理后，输出L/R_SPK_S音频信号驱动电视主机的喇叭，使得电视发出声音并同步输出单路模拟音频信号SPK_S给混音处理部分。

　　混音处理部分接收到MIC_S和SPK_S后进行混音处理，将MIC_S和SPK_S音频信号混合成具有L/R标识的一路混合音频信号，例如混合音频信号的L标识为MIC_S信号、则R标识为SPK_S信号;然后对混合音频信号进行模数转换为数字混合音频信号，并进行编码为USB格式的混合音频信号MUX_S后传输给语音提取部分。混音模块接收模拟信号，并输出通用的USB格式的混合音频信号，可独立模块化，易于移植应用。

　　语音提取部分接收USB格式的MUX_S后，进行解码、通过识别L和R标识分离出MIC_S和SPK_S(此时MIC_S和SPK_S为数字格式)，然后进行回音消除，即：比较分析MIC_S和SPK_S音频信号的特征，去除混合在MIC_S中电视喇叭发出的声音，根据人声特征消除或降低环境噪音，提取到语音信号;然后提取到的语音信号进行放大增强，输出语音信号HM_S给酷开精灵部分。

　　酷开精灵部分对HM_S进行编码和打包处理后、通过网络发送给后台语音服务器;后台语音服务器对HM_S进行解码后获得用户语音数据，进行语音识别、将语音转换为“特定语义指令”后返回给酷开精灵部分。酷开精灵部分接收到后台语音服务器返回的“特定语义指令”后，进行指令判断识别，给电视主机的CPU传递操控指令;主机CPU接收操作指令，进行电视操作，以及控制或改变声音信号处理和视频信号处理部分的音视频输出，完成语音对电视的操控，通过语音实现人机交互。

　　在电视系统中，当酷开精灵部分识别到“特定语义指令”为唤醒词时，才能进行通过语音进行人机交互;例如酷开精灵识别到指令为“小维小维”唤醒词时，才会识别语义指令，并进行判断和向CPU传递操控指令，例如让CPU调用软件播放音视频、回答预设问题等。

　　3)后台语音服务器主要进行语音识别;OLED屏幕与电视主机间独立分开，电视主机的视频处理部分将图像信号通过有线或无线的方式传输给OLED屏幕，实现图像显示。

2 关键技术

　　1)OLED新型分体式壁挂设计技术

　　采用OLED新型分体式壁挂设计技术，OLED屏幕与电视主机完全分离，屏幕直接吸附在墙体上，与墙体无缝紧贴。分体式壁挂OLED屏幕装配效果示意图如图2所示，包括墙体、铁板和OLED屏幕三个部分。

　　铁板上有2个凸出的挂孔;OLED屏幕背面局部内凹，背面上自带有2个悬挂铆钉及背面均匀的贴有磁胶片。首先将铁板固定在墙体上，固定方式可采用螺钉或胶粘;然后将OLED屏幕放置在铁板上，磁胶片与铁板之间产生很强的磁吸力、屏体被吸附在墙体上，OLED屏幕与墙体间的缝隙非常小;以及OLED屏幕背面的2个悬挂铆钉卡入铁板凸出的2个挂孔内，起到定位作用、并增加OLED屏幕挂墙的可靠性和安全性。

　　2)独立远场语音模块设计技术

　　独立远场语音模块如图3所示，外部包括MIC接口、显示屏，内部由无线充电模块、锂电池、蓝牙控制板、语音信号处理板组成。独立远场语音模块设计的工作原理为：

　　无线充电模块采用电磁感应原理来为锂电池充电，锂电池为其他各个板提供供电;语音信号处理板集成了双MIC以及语音采集转换等电路，接收语音声波并转换为音频电信号，进行模数转换为数字音频信号后输出给蓝牙控制板，蓝牙控制板采用无线蓝牙的方式发出音频信号。通过独立语音模块可实现远场语音对电视的控制，无需使用传统按键遥控器，操作更加便捷智能。

　　独立远场语音模块采用电磁感应式无线充电方式为锂电池充电，符合QI标准(无线充电联盟推出的“无线充电”标准)。电视主机端内置无线充电接收电路，发射一定频率的交流电通到初级线圈上形成磁场，独立远场语音模块内置的无线充电控制板上有次级线圈;当独立远场语音模块放入电视主机内时，其次级线圈正好在电视主机端初级线圈产生磁场的特定位置，次级线圈通过电磁感应生成电动势、并通过电路转换为稳定的直流电输出为独立远场语音模块内的锂电池充电。独立远场语音模块充电防止位置如图4所示。

3 系统实现

　　新型分体式壁挂OLED电视示意图如图4所示。电视主机内置机芯、电源、喇叭音箱等，可以独立放置移动及更换升级等;电视主机对电视视频信号进行处理、通过有线或无线的方式将视频图像信号传送给OLED屏幕显示，OLED屏幕采用磁吸与机械悬挂相结合的方式直接吸附在墙体上，OLED屏幕背部无缝紧贴墙体，可做到超薄、更美观;采用独立远场语音模块产生指令并通过无线方式传输给OLED电视系统，实现电视操控，实现远场的人机语音交互，电视操控简洁和更加智能。

4 结论

　　本文提出一种采用远场语音控制的分体式OLED电视系统设计方案，OLED屏幕与电视主机完全分离，屏幕直接吸附在墙体上，与墙体无缝紧贴，主机容易实现智能升级或更换;通过独立的远场语音模块实现语音人机交互，使得电视操控简单快捷。该设计方案将科技与艺术、生活融为一体，带来了一种OLED电视产品应用的新形态，具有广泛应用价值，目前已经在创维W9产品上得到应用。

　　参考文献：

　　[1] 李琛,黄根茂,段炼,等.柔性有机发光二极管材料与器件研究进展[J].中国材料进展,2016,35(2):101-107.

　　[2] 刘彭义,唐振方,孙汪典.有机发光器件的研究进展及应用前景(综述)[J].暨南大学学报(自然科学版),2002,23(1):66-73.

　　[3] 朱淑鑫,谢忠红.浅谈语音识别技术的应用及发展[J].长春理工大学学报(高教版),2009,4(2):91-93.

　　[4] 吴进强,苏凯雄.基于智能电视的语音识别系统的设计与实现[J].电视技术,2013,37(10):27-30.

　　本文来源于《电子产品世界》2018年第6期第47页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。