馬暢駿

摘 要 本文論述了智能家居和語(yǔ)音識(shí)別的相關(guān)概念，簡(jiǎn)要介紹了語(yǔ)音識(shí)別的相關(guān)原理，并對(duì)其在具體智能家居上的應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，最后對(duì)智能家居和語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的未來(lái)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 語(yǔ)音識(shí)別；智能家居；應(yīng)用現(xiàn)狀

中圖分類(lèi)號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）203-0085-02

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們?cè)谌粘Ｉ钪泻蜋C(jī)器的交流越來(lái)越頻繁。家居作為和人們生活接觸最頻繁自然的直接交互，各類(lèi)家用電器也早已融入人們的生活。而隨著生活節(jié)奏的加快，與傳統(tǒng)的家居機(jī)器的按鍵等交流方式相比，人們更傾向于和家居進(jìn)行智能交互，于是產(chǎn)生了智能家居這一概念。而語(yǔ)言作為人與人之間最自然直接的溝通方式，自然也希望我們的語(yǔ)言也可以作為人機(jī)交互的溝通方式。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)隨著軟硬件的飛速發(fā)展與各個(gè)模型的完善建立日趨成熟，將語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到智能家居上是人們獲得更舒適生活的必然趨勢(shì)。

1 智能家居的概念和發(fā)展現(xiàn)狀

1984年，第一棟智能家居建筑在美國(guó)建成，標(biāo)志著智能家居真正走入人們的生活。智能家居這一概念，最早由美國(guó)提出，是用戶通過(guò)電腦或手機(jī)利用網(wǎng)絡(luò)將家庭信息管理平臺(tái)和家居的各個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，形成的一種相對(duì)舒適便利、安全高效的居住環(huán)境。

智能家居最早的應(yīng)用來(lái)自于房間的布線系統(tǒng)，布線系統(tǒng)通過(guò)線纜將各類(lèi)家用設(shè)備連接在一起。但通常布線需要在入住施工前布局鋪設(shè)好，一旦布設(shè)好，不易修改，也十分不方便，所以人們逐漸的使用無(wú)線連接方式來(lái)替代有線連接方式。但是由于家用的信息管理系統(tǒng)不夠完善，布線系統(tǒng)的使用情況并不理想。為了使用戶可以及時(shí)了解和處理家中的信息，人們發(fā)明了智能家居網(wǎng)關(guān)平臺(tái)。

家居信息處理平臺(tái)，又稱為智能家居網(wǎng)關(guān)平臺(tái)，是作為中間的橋梁將家居系統(tǒng)調(diào)度和控制連接起來(lái)，方便用戶同時(shí)對(duì)多個(gè)家居設(shè)備的控制的一個(gè)應(yīng)用于智能家居上的關(guān)鍵和核心技術(shù)。嵌入式家電是智能家居網(wǎng)關(guān)的典型表現(xiàn)，由于網(wǎng)絡(luò)無(wú)線技術(shù)的發(fā)展嵌入式家電可以遍布家庭的任何一個(gè)角落，而不必考慮布線的問(wèn)題，而隨著嵌入式小尺寸的服務(wù)器代替原有的PC機(jī)式的服務(wù)器，嵌入式智能家居網(wǎng)關(guān)成為主要形式，也成為人們?cè)诮鉀Q家居信息處理平臺(tái)技術(shù)研究的關(guān)鍵。

而嵌入式技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，外網(wǎng)、家居內(nèi)網(wǎng)及家居子網(wǎng)是智能家居的必須的網(wǎng)絡(luò)支持，外網(wǎng)即外部寬帶接入，提供外部的信息交互通道，如電話線等。內(nèi)網(wǎng)的作用是協(xié)調(diào)內(nèi)部設(shè)備與系統(tǒng)的交互。子網(wǎng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)家電的直接控制，通過(guò)遙控等方式進(jìn)行。智能家電是最直接的表現(xiàn)，與傳統(tǒng)家電相比，它應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)，擁有著遠(yuǎn)程控制的功能。雖然智能家電方興未艾，但是由于市場(chǎng)上的接口不同，導(dǎo)致其兼容性低，阻礙智能家電的發(fā)展。

語(yǔ)言是人類(lèi)最直接的交流方式，所以人們開(kāi)始不滿足于通過(guò)遙控或手動(dòng)來(lái)操作，于是語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用與智能家居方面，人們可以離開(kāi)電腦和手機(jī)，通過(guò)直接與家電交流來(lái)實(shí)現(xiàn)人們的需求。比如當(dāng)你想看電視的時(shí)候，只需要跟電視說(shuō)：打開(kāi)央視一套，而不是去尋找遙控器。

2 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與基本原理

2.1 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與現(xiàn)狀

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)起步于語(yǔ)音信號(hào)處理。在1939年，Dudley實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了第一個(gè)聲碼器，為語(yǔ)音產(chǎn)生模型奠定了基礎(chǔ)。1948年“語(yǔ)圖回放機(jī)”的發(fā)明則是語(yǔ)音合成技術(shù)的雛形。在1952年，貝爾研究所的Davis等人研制出第一個(gè)“說(shuō)話人孤立數(shù)字識(shí)別系統(tǒng)”，是最早的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的原型。在20世紀(jì)的60年代到80年代期間，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)飛速發(fā)展，先后提出了矢量量化模型、隱性馬爾克夫模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)來(lái)解決大量詞匯、非特定人和連續(xù)語(yǔ)音的障礙。20世紀(jì)90年代后，伴隨著處理器存儲(chǔ)器等硬件水平的提高，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)逐漸從實(shí)驗(yàn)室的研究走向大眾的生活里。從簡(jiǎn)單的智能語(yǔ)音識(shí)別輸入法發(fā)展到語(yǔ)音遙控智能家居智能駕駛等技術(shù)，極大地方便了人們的生活。

2.2 語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的基本原理

語(yǔ)音識(shí)別實(shí)際上為模式識(shí)別的一種，計(jì)算機(jī)首先對(duì)輸入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行前端信號(hào)的預(yù)處理，數(shù)字化和消除噪聲過(guò)后，則對(duì)輸入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行特征提取，建立起所需的模型庫(kù)。在實(shí)際的識(shí)別部分，計(jì)算機(jī)仍然對(duì)測(cè)試語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行相同的預(yù)處理和特征提取過(guò)程。提取過(guò)相應(yīng)的特征后，則和建立好的語(yǔ)音模板庫(kù)中的語(yǔ)音信息進(jìn)行比較，根據(jù)建立好的判別系統(tǒng)判別是否匹配，匹配則識(shí)別出相應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行輸出。

3 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

3.1 在智能電視中的應(yīng)用

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在電視中的應(yīng)用包括以下的3個(gè)方面，語(yǔ)音的輸入、處理和執(zhí)行。首先是語(yǔ)音的輸入，該過(guò)程可以通過(guò)遙控器、智能電視內(nèi)置的傳聲器或相應(yīng)的手機(jī)App進(jìn)行，但是使用手機(jī)App需要用戶使手機(jī)和電視處于同一網(wǎng)段，通過(guò)WiFi傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)。用戶可以通過(guò)對(duì)這三者說(shuō)出自己的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電視的操作，比如換臺(tái)、上網(wǎng)或者打開(kāi)已下載的App等。其次是對(duì)語(yǔ)言信號(hào)進(jìn)行處理，這里有兩種方式。一是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，在進(jìn)行特征提取、降噪處理之后，將語(yǔ)音信號(hào)送至網(wǎng)絡(luò)識(shí)別客戶端，再由網(wǎng)絡(luò)識(shí)別客戶端發(fā)送到智能電視上進(jìn)行命令的執(zhí)行。二是在本地進(jìn)行識(shí)別，該方法通過(guò)聲學(xué)模型和語(yǔ)法模型共同進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別，直接將命令傳輸至智能電視。最后是用戶命令的執(zhí)行，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別引擎對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的處理后，再將命令送至相應(yīng)的接口，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能模塊的執(zhí)行。

3.2 在空調(diào)方面的應(yīng)用

目前，由于家居中的空調(diào)大部分都是不連接網(wǎng)絡(luò)，因此語(yǔ)音信號(hào)的識(shí)別通常在本地進(jìn)行，這樣就無(wú)法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)言的輸入，所以用戶只能通過(guò)遙控器或家居空調(diào)的內(nèi)置傳聲器進(jìn)行語(yǔ)音的輸入。而且語(yǔ)言的處理也需要在本地進(jìn)行，這就需要用戶建立自己的詞庫(kù)，這是尤為重要的一步，用戶通過(guò)朗讀命令控制表中的詞匯，再經(jīng)空調(diào)的處理，將用戶自己的語(yǔ)音特征矢量?jī)?chǔ)存在詞庫(kù)中。在詞庫(kù)建立后，用戶命令的執(zhí)行就簡(jiǎn)單了，用戶只需要將命令控制詞進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合，就可以控制家居空調(diào)的全部功能。例如，用戶如果想將溫度升高到23℃，只需要說(shuō)出“空調(diào)”“升高”“2”“3”“度”這幾個(gè)關(guān)鍵詞，空調(diào)就可以正確處理并執(zhí)行用戶的命令。

3.3 在照明方面的應(yīng)用

家居照明系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別由語(yǔ)音采集設(shè)備和控制中樞構(gòu)成。與智能電視和空調(diào)不同，家居照明系統(tǒng)需要進(jìn)行布線，但是語(yǔ)音輸入的方法是一樣的，同樣可以通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)備（手機(jī)、遙控器等）或者內(nèi)置傳聲器等語(yǔ)言采集設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的采集，但是由于大部分照明系統(tǒng)都使用內(nèi)置傳聲器進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)的采集，而且室內(nèi)環(huán)境嘈雜，這就需要進(jìn)行程度更深的降噪處理。而且和家居空調(diào)一樣，家居照明系統(tǒng)同樣是一種不連接網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，因此語(yǔ)音信號(hào)的識(shí)別也必須在本地進(jìn)行，這同樣可以通過(guò)建立詞庫(kù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且該詞庫(kù)的建立比家居空調(diào)要簡(jiǎn)單得多，最后將建立好的詞庫(kù)儲(chǔ)存在控制中樞的儲(chǔ)存器中，就可以實(shí)現(xiàn)家居的智能化。

語(yǔ)音識(shí)別在智能家居中的應(yīng)用不僅限制于以上智能電視、智能空調(diào)和室內(nèi)照明中的應(yīng)用，還包括掃地機(jī)器人、智能微波爐等上的應(yīng)用。小小的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用模塊可以極大的改變未來(lái)我們的家居生活。

4 結(jié)論

本文介紹了智能家居在過(guò)去40年里的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，并詳細(xì)的介紹了語(yǔ)音識(shí)別在智能家居方面的應(yīng)用，并在智能電視、家居空調(diào)和智能家居照明系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)析。目前，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)足夠成熟，已被廣泛應(yīng)用于手機(jī)等設(shè)備，但是智能家居還處于探索階段，并未廣泛應(yīng)用于千家萬(wàn)戶，未來(lái)希望飛速發(fā)展的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)將帶動(dòng)智能家居的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]詹新明，黃南山，楊燦.語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專(zhuān)業(yè)版），2008，24（9）：43-45.

[2]陳越.基于語(yǔ)音控制的LED家居智能照明系統(tǒng)研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2016（9）.

[3]曹璇，劉訪.基于語(yǔ)音識(shí)別的家居空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].家電科技，2013（7）：62-63.

[4]秦洪花，趙霞.智能電視語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)專(zhuān)利分析[J].電視技術(shù)，2015，39（10）：52-55.

[5]黃仿元.利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)照明電路控制系統(tǒng)[J].電子制作，2013（14）：39-40.endprint