信号的增益值调节方法、装置和声音信号的处理方法

技术领域

本申请涉及信号处理领域，特别是涉及信号的增益值调节方法、装置和声音信号的处理方法。

背景技术

随着物联网、元宇宙等新兴应用场景的发展，设备能够基于其集成的传感器，对采集的各种信号，例如生理信号、声音信号以及触摸信号等传感器信号，进行放大量化等处理，以得到用于数据处理的信号。其中，传感器所检测到的事件具有随机稀疏和幅度范围变化大的特点。图1为传感器信号的特性示意图。如图1所示，一方面，传感器信号的事件在时间维度上普遍具有随机稀疏的特点。其中，随机是指传感器检测到的事件随机发生，如图1中事件1、事件2以及事件3的分布具有随机性；而稀疏指事件发生的间隔较长，例如图1中事件1与事件2间隔时间较长。另一方面，传感器信号的事件在幅度维度具有幅度范围变化大的特点，例如图1中事件1、事件3的幅度范围较小，而事件2的幅度范围较大，因此，从事件1到事件2再到事件3，其幅度范围的变化较大。

基于信号中的事件随机稀疏的特性，需要设备中由微控制器、中央处理器、神经网络处理器、高精度数模转换器等组成的高性能系统处于常开模式，以应对随机产生的事件，从而导致高性能系统在大量时间内都在处理无效数据，进而造成设备无效能耗高，整体功耗高的问题。另外，事件的幅度范围变化大的特性，需要数模转换器的满量程覆盖到最大幅度范围，进而在信号幅度较小的情况下，对信号量化后的数据精度较低，甚至存在无法对事件进行量化的情况。

目前，往往通过自动增益控制的方式，根据信号的幅度范围实时调整用于放大信号的增益的大小，该种方式造成的能耗较高，结合上述事件所存在的随机稀疏的特性，导致设备的应用无法满足低功耗需求。因此，目前集成传感器的设备的应用中，不能兼顾低功耗和高精度需求。

针对相关技术中存在集成传感器的设备的应用中，不能兼顾低功耗和高精度需求的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

发明内容

在本实施例中提供了一种信号的增益值调节方法、装置和声音信号的处理方法，以解决相关技术中存在集成传感器的设备的应用中，不能兼顾低功耗和高精度需求的问题。

第一个方面，在本实施例中提供了一种信号的增益值调节方法，包括：

获取目标信号；

识别所述目标信号中是否存在目标事件；若是，于所述目标事件持续期间内对所述目标信号的增益值进行调节。

在其中的一些实施例中，所述识别所述目标信号中是否存在目标事件；若是，于所述目标事件持续期间内对所述目标信号的增益值进行调节，包括：

检测所述目标信号是否符合预设的事件起始条件；在检测到所述目标信号符合预设的事件起始条件的情况下，对实时读取的所述目标信号进行信号幅度统计；

在所述信号幅度统计的结果符合预设的增益调节条件的情况下，基于所述信号幅度统计的结果对所述目标信号的增益值进行调节，并在检测到所述目标信号符合预设的事件结束条件的情况下，结束对所述增益值的调节。

本实施例基于目标事件起始和结束的检测，触发增益值的调节，能够在基于增益控制提高对信号中的目标事件的量化精度的同时，降低对无效功耗和整体使用时间的平均功耗，从而兼顾信号处理过程中高精度和低功耗的需求。

在其中的一些实施例中，所述对实时读取的所述目标信号进行信号幅度统计，包括：

对实时读取的所述目标信号的幅度，在预设帧数内的触顶次数进行统计，得到次数统计值；其中，所述触顶次数为所述目标信号的幅度触及预设的幅度阈值的次数。

基于预设帧数内的信号幅度的触顶次数的统计值来调节增益值，能够实现对增益值的合理调节，从而使得增益值所作用的信号幅度范围趋于期望的预设范围，提高量化的数据精度。

在其中的一些实施例中，所述于所述目标事件持续期间内对所述目标信号的增益值进行调节，还包括：

在所述目标信号的幅度符合预设的增益放大条件的情况下，设定调节步长，在所述目标事件持续期间内，根据所述调节步长对所述目标信号的增益值进行放大；

在所述目标信号的幅度符合预设的增益减小条件的情况下，设定调节步长，在所述目标事件持续期间内，根据所述调节步长对所述目标信号的增益值进行减小。

基于信号幅度统计的结果所符合的增益调节条件的不同，对增益值进行放大或减小，能够实现对增益值更为合理的调节，使目标信号的幅度范围稳定在预设值，并提高数据精度。

在其中的一些实施例中，所述于所述目标事件持续期间内对所述目标信号的增益值进行调节，还包括：

将所述目标信号的信号幅度统计的结果与至少两种不同的统计范围进行比较，若所述信号幅度统计的结果属于所述至少两种不同的统计范围中的一种，则基于所述信号幅度统计的结果所属的统计范围，确定调节步长；

在所述目标事件持续期间内，根据所述调节步长对所述目标信号的增益值进行放大或减小。在本实施例中，基于信号幅度统计的结果所匹配的统计范围的不同，设定不同的调节步长，能够达到对增益值的合理调节，实现对信号增益更为精确的控制，进而使得增益值所作用的信号的幅度范围能够稳定在期望的预设范围内，提高后续信号处理的数据精度和稳定性。

在其中的一些实施例中，所述方法还包括：

基于调节后更新的增益值，对所述目标信号进行事件起始条件的判断，以及进行事件结束条件的判断。将更新的增益值反馈至目标信号的事件起始检测和事件结束检测，能够提高对目标事件检测的准确度，从而进一步提高数据精度，并降低功耗。

在其中的一些实施例中，所述方法还包括：

在检测到所述目标信号符合预设的事件结束条件的情况下，结束对所述目标信号的增益值的调节，得到事件结束的增益值；

基于所述事件结束的增益值，在所述目标信号的新的目标事件的持续期间内，对所述目标信号的幅度进行调整。更新的增益值将作用于下一次目标事件，能够使得每次目标事件在整个持续时间内，仅基于一种增益值调节幅度，从而能够对信号时间起到保持形貌的作用。

第二个方面，在本实施例中提供了一种声音信号的处理方法，包括：

获取声音信号；

识别所述声音信号中是否存在语音事件；若是，于所述语音事件持续期间内对所述声音信号的增益值进行调节。

上述声音信号的处理方法，能够基于语音事件的触发来进行增益值的调节，从而在基于增益控制提高语音事件的量化精度的同时，降低对无效声音信号的处理功耗，以及降低整个信号处理过程中的平均功耗，实现兼顾语音信号处理过程的高精度和低功耗的需求。此外，上述调节后的增益值作用于新检测到的语音事件，则可以在单个语音事件持续时间内，基于同样的增益值对语音事件的信号幅度进行调节，因而可以保持语音事件的信号形貌，进而提高后续语音识别结果的准确度，以及在降低硬件代价或者功耗代价的情况下达到期望的语音识别的准确度。

第三个方面，在本实施例中提供了一种信号的增益值调节装置，包括：事件检测模块和增益控制模块；其中：

所述事件检测模块的输出与所述增益控制模块的输入连接，所述事件检测模块用于获取目标信号，以及识别所述目标信号中是否存在目标事件；

所述增益控制模块用于在所述事件检测模块的触发下，在所述目标信号中存在所述目标事件的情况下，于所述目标事件持续期间内对所述目标信号的增益值进行调节，并输出更新的增益值。

所述增益值调节装置，能够实现一种基于目标事件触发的联动机制，在得益于增益控制提高目标事件的量化精度的同时，降低整体使用时间上对于信号幅度的操作次数，进而降低无效功耗以及整体使用时间的平均功耗，进而能够兼顾高精度和低功耗的需求。

在其中的一些实施例中，所述信号增益值调节装置还包括：增益放大模块和模数转换模块；其中：

所述增益放大模块的输出与所述模数转换模块的输入连接，所述增益放大模块用于基于增益值对输入信号的幅度进行调整，并向所述模数转换模块输出增益调整信号；

所述模数转换模块的输出分别与所述事件检测模块和所述增益控制模块连接；所述模数转换模块用于对所述增益调整信号进行模数转换，并向所述事件检测模块和所述增益控制模块输出目标信号；

所述增益控制模块的输出与所述增益放大模块的输入连接，所述增益控制模块还用于向所述增益放大模块输出更新的增益值。本实施例基于目标事件的触发进行增益值的调节，并将调节后的增益值输出至增益放大模块，以进行目标信号的幅度调整，从而能够将目标信号的幅度保持在期望的幅度范围内，以使处理后的目标信号符合后续信号处理的需求。

在其中的一些实施例中，所述增益控制模块的输出还与所述事件检测模块的输入连接；所述增益控制模块还用于将更新的增益值反馈至所述事件检测模块。通过将更新的增益值反馈至事件检测模块，能够将更新后的增益值与模数转换模块输出的目标信号合并到一起，表达更为丰富的信息，提高对目标事件检测的准确度。

在其中的一些实施例中，所述事件检测模块包括事件起始检测单元和事件结尾检测单元；其中：

所述事件起始检测单元与所述事件结尾检测单元连接；所述事件起始检测单元用于判断所述目标信号的幅度是否达到预设的事件起始阈值，并在所述目标信号的幅度达到所述事件起始阈值的情况下，输出事件起始信号，并触发所述事件结尾检测单元进行事件结尾检测；

所述事件结尾检测单元用于基于所述目标信号的时长和时频特征，判断所述目标信号是否符合预设的事件结束条件，并在所述目标信号符合所述事件结束条件的情况下，输出事件结束信号，并触发所述事件起始检测单元进行事件起始检测。

事件起始检测单元基于目标信号的幅度完成事件起始检测，事件结尾检测单元基于目标信号的时长和时频特征完成事件结尾的检测，能够提高对事件起始和结束检测的准确度。基于此，在目标信号产生目标事件时能够及时触发增益控制，从而在提高目标事件量化的数据精度的同时降低功耗。

在其中的一些实施例中，所述增益控制模块包括幅度统计单元、比较单元以及步长调节单元；其中：

所述幅度统计单元与所述比较单元连接，所述幅度统计单元用于基于事件起始信号的触发，在预设帧数内对所述目标信号的幅度的触顶次数进行统计，并向所述比较单元输出次数统计值；其中，所述触顶次数为所述目标信号的幅度触及预设的幅度阈值的次数；

所述比较单元与所述步长调节单元连接，所述比较单元用于将所述次数统计值与预设的次数范围进行比较，并向所述步长调节单元输出比较结果；

所述步长调节单元用于基于所述比较结果设定调节步长，并根据所述调节步长对所述目标信号的增益进行放大或减小。基于幅度统计单元和比较单元实现目标信号的幅度的触顶次数的统计，能够实现基于次数统计值的增益值调节，从而实现对信号增益的合理控制，使得经增益值作用的目标信号的幅度范围稳定在期望的预设范围内。

第四个方面，在本实施例中提供了一种语音识别芯片，应用上述第一个方面所述的信号的增益值调节方法，或，第二个方面所述的声音信号的处理方法，或，第三个方面所述的信号的增益值调节装置。上述语音识别芯片，能够在基于增益控制提高语音信号转换为数字信号的量化精度的同时，降低信号处理的无效功耗以及整体使用过程的平均功耗，从而兼顾高精度和低功耗的需求，扩大该语音识别芯片的适用范围。

第五个方面，在本实施例中提供了一种电子设备，应用上述第四个方面所述的语音识别芯片。上述电子设备，能够支持语音事件触发下的增益值调节，从而在基于增益控制提高语音信号转换为数字信号的量化精度的同时，降低该电子设备的无效功耗以及整体使用过程的平均功耗，在电子设备的使用过程中兼顾高精度和低功耗的需求。

与相关技术相比，在本实施例中提供的信号的增益值调节方法、装置和声音信号的处理方法，获取目标信号；识别目标信号中是否存在目标事件；若是，于目标事件持续期间内对目标信号的增益值进行调节。其能够实现一种基于目标事件触发的联动机制，在得益于增益控制提高目标事件的量化精度的同时，降低整体使用时间上对于信号幅度的操作次数，进而降低无效功耗以及整体使用时间的平均功耗，进而能够兼顾高精度和低功耗的需求。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是传感器信号的特性示意图；

图2是本实施例的信号的增益值调节方法的一种应用场景图；

图3是本实施例的信号的增益值调节方法的流程图；

图4a是声音采集距离与声音幅度范围的关系示意图；

图4b是幅度范围与ADC量化精度之间的关系示意图；

图5是本实施例的触顶次数统计示意图；

图6是本实施例的调节步长设置示意图；

图7是本优选实施例的增益控制方法的流程图；

图8是本实施例的信号的增益值调节装置的结构框图；

图9是本实施例的事件检测模块的结构示意图；

图10是本实施例的增益控制模块的结构示意图；

图11是本实施例的增益控制结果示意图；

图12是本实施例的声音信号的处理方法的流程图。

具体实施方式

为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本申请进行了描述和说明。

除另作定义外，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。

图2为本实施例的信号的增益值调节方法的一种应用场景图。如图2所示，增益放大器201用于基于其设定的增益值，对输入的模拟信号的幅度进行放大，并将处理后的模拟信号输入模数转换器202中进行模数转换。模数转换器202输出模数转换后的目标信号至事件检测电路203，以对目标信号中的目标事件进行检测。事件检测电路203识别目标信号中是否存在目标事件，并在确定目标信号中存在目标事件时触发增益控制电路204进行增益值的调节。增益控制电路204在事件检测电路203检测到目标信号中存在目标事件的情况下，在该目标事件持续期间内对目标信号的增益值进行调节。增益控制电路204再将调节后的增益值反馈至增益放大器201，以使增益放大器201基于调节后的增益值对输入的模拟信号的幅度进行放大处理。

示例性地，该增益放大器201具体可以为可编程增益放大器；该事件检测电路203具体可以为包括若干比较器、计数器、时频特征判断电路以及与门逻辑电路等结构的电路；该增益控制电路204具体可以为包括分帧器、比较器、缓存器以及累加器等结构的电路。另外，上述输入的模拟信号具体可以为由传感器采集到的生理信号、声音信号以及触摸信号等传感器信号。

在本实施例中提供了一种信号的增益调节方法，图3是本实施例的信号的增益值调节方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S310，获取目标信号；

步骤S320，识别目标信号中是否存在目标事件；若是，于目标事件持续期间内对目标信号的增益值进行调节。

该目标信号，可以为由传感器采集并经过增益放大和模数转换处理后的数字信号。为了降低传统的增益控制方案，通过对信号幅度进行实时检测和处理，所造成的较高能耗，本实施例的增益值调节过程，是由目标事件产生而触发，并由目标事件的结束而中止。该目标事件指的是从目标信号中检测到的，幅度、波形、时频特征等信号特征与目标信号中的其他部分信号存在区别，或者满足预设条件的特定信号。其中，该信号特征和预设条件可以根据应用场景进行确定，应当理解地，本实施例对目标事件的具体识别，其所提取的信号特征，以及所依据的预设条件均不作具体限定。例如，在语音识别场景下，由麦克风采集到的声音信号中，信号幅度区别于环境中的背景白噪声、汽车鸣笛声及其他声响的语音信号即为该语音识别场景下的目标事件，也可以称为语音事件。

更进一步地，具备语音识别功能的智能设备支持由特定的语音关键词来触发启动，其在语音识别之前，需要对接收到的语音信号进行一系列前置处理，其中包括对语音信号的放大处理。在未采集到语音事件的情况下，其所接收到的为环境中的噪声，主要包括白噪声。在该种情况下，其所接收的目标信号中并未包含目标事件，因此无需对当前的目标信号的增益值进行调节，以及无需基于增益值放大目标信号。但是，在该智能音响接收到符合预设识别条件的语音信号的情况下，例如环境中出现的谈话人声，或者出现对该智能音响进行唤醒的语音指令，其将该语音信号识别为上述目标事件，并触发增益调节功能，以便后续对该语音事件进行处理和识别。

如上，可以基于实际应用场景，判断相应的信号特征是否满足预设的条件以确定目标信号中是否存在目标事件。优选地，可以将目标事件的检测划分为事件起始检测和事件结束检测两部分。当目标信号的幅度、波形、时频特征、持续时长或者上述特征的组合等信号特征，符合预设的事件起始条件，则可以确认检测到了目标事件的起始。由此，开启对目标事件的结尾的检测，直至检测到目标信号的信号特征符合预设的事件结束条件，则完成对当前的目标事件的检测。示例性地，可以通过对目标信号的信号幅度进行分析，当目标信号的信号幅度大于预设的事件发生阈值时，可以确认检测到了目标事件的起始。也即，该事件起始条件可以为目标信号的信号幅度是否达到预设的事件发生阈值。

另外地，图4a为声音采集距离与声音幅度范围的关系示意图。由图4a可知，当声音源距离话筒较近时，所采集的声音信号的幅度范围较大，而当声音源距离话筒较远时，所采集的声音信号的幅度范围较小。图4b为幅度范围与ADC量化精度之间的关系示意图。由于信号的分辨率(LSB)与ADC量程(FSR)之间的关系为LSB＝FSR/2

进一步地，本实施例在检测到目标事件的情况下，可以再继续对目标信号的信号特征进行分析，以判断其是否符合预设的增益调节条件。其中，该增益调节条件可以为一个或多个。以信号特征为信号幅度为例进行说明，可以将对目标信号的信号幅度统计的结果与预设的统计阈值或者统计范围进行比较，基于比较结果来对增益值进行减小或放大处理。其中，对增益值进行减小或放大处理的具体调节步长，也可以基于上述比较结果来设定。另外地，还可以为信号幅度统计的结果所属的统计范围的不同，或者超出预设的统计阈值的不同，设定不同的调节步长。例如，若信号幅度的触及预设的幅度阈值的次数，达到较大的次数阈值，则基于较大的调节步长，对增益值进行减小；若达到较小的次数阈值，则基于较小的调节步长，对增益值进行减小。在本实施例中，通过基于信号幅度统计的结果，设定相应的调节步长对增益值进行调节，能够使得调节后的增益值所作用的信号，其信号幅度统计的结果趋于预设的统计范围，将信号幅度稳定在预设的范围内，从而实现对目标信号的信号幅度的合理控制，进而提高后续信号处理的数据精度和稳定性。可以理解地，上述具体的调节方式可以基于实际应用场景进行设定，本实施例在此不作具体限定。

此外，还可以通过变更对信号特征进行分析的帧数或者时间范围，来获得不同帧数内，或者不同时间范围内的信号特征的分析结果，再基于该分析结果随着帧数或时间推进的改变，而变更对增益值的调节，从而实现对增益值的不断更新。其中，调节后的增益值，既可以作用于在当前的信号特征分析的帧数范围外的下一帧目标信号，也可以作用于下一次检测到的目标事件。通过对增益值进行更新，能够更为合理地基于目标信号自身的变化来设定增益值。在更新后的增益值的作用下，能够提高对目标信号进行处理的数据精度，以及提高针对目标事件的起始和结束检测的准确度。

此外，在检测到目标事件的结尾时，也即检测到目标信号符合预设的事件结束条件时，为了降低调节增益所带来的能耗，避免无效能耗的增加，本实施例将结束当前的增益值的调节，并开启对事件起始的检测。优选地，当前调节后的增益值还可以反馈至目标事件的起始检测和结束检测，以提高信号检测的准确度。

相比于相关技术中，因目标事件随机稀疏的特性，导致增益调整过程长时间作用于无效数据，而存在无效能耗较高的问题，本实施例基于目标事件起始和结束的检测，能够仅在目标事件发生的情况下进行增益值的调节，从而能够避免处理无效数据，降低增益控制的无效能耗，进而降低信号增益调节的整体能耗。

接下来以语音识别场景为例，对上述增益值的调节方法进行说明。在对信号进行语音识别处理之前，需要由麦克风等声音采集设备采集声音信号，而为了将微弱的信号处理成较为饱满的信号以用于后续的语音识别，本实施例基于调节后的增益值对采集的声音信号进行放大处理。具体地，本实施例利用事件触发的机制，只有在检测到声音信号里产生了区别于白噪声或者其他环境噪声的语音信号的情况下，也即，当检测到人声的语音变化的情况下，再基于该采集的语音事件的信号幅度统计的结果，对增益值进行调节。之后，将调节后的增益值作用于声音信号进行放大处理，经模数转换器进行数模转换后，可以送入后续的语音识别模块进行语音识别处理。可以理解地，本实施例在未采集到期望的语音事件时，无需对白噪声或汽车鸣笛等无效信号进行放大处理和增益值的调节，因此本实施例能够在基于调节的增益值，提高语音事件的量化处理的数据精度的同时，还能够降低整个语音识别过程的功耗。

更进一步地，结合图4a、图4b以及上述分析可知，麦克风与声音源之间距离的不同，其所采集到的声音信号的幅度不同。在进行语音识别过程中，若发声的人员相对于麦克风的距离产生了变化，将导致麦克风所采集的语音事件在发声时间内的幅度是不一致的。也即，一段待识别的语音事件的形貌是存在变形的。考虑到语音事件需要基于信号的形貌进行识别，该种情况下，存在因人声距离的远近对识别准确率的干扰。

对于语音识别中声音信号的增益调节，相关技术往往是采用固定的增益值对声音信号进行放大处理，该种方式无法解决上述语音事件的形貌变形的问题，因此经增益放大的信号依旧存在失真变形的问题，从而影响语音识别的准确率。

可选地，在诸如语音识别等需要基于信号本身的形貌进行分析的应用场景下，本实施例在将检测到目标事件结尾的信号帧作为计算上述信号幅度统计的结果的最后一帧时，可以将基于该信号幅度统计的结果调节的增益值，作用于下一次的目标事件，从而使得每次事件在整个持续事件内，仅基于一种增益值进行信号放大，进而保持信号的形貌。具体地，本实施例将基于当前检测到的语音事件的信号幅度调节得到的增益值，作用于下一次语音事件。也即，在当前检测到语音事件的情况下，在当前语音事件发生的时间内，基于当前语音事件的信号幅度的统计结果，对增益值进行调节，直至检测到当前语音事件的结尾，结束对当前阶段的增益值的调节。之后，在检测到新的待识别的语音事件的情况下，将最新更新的增益值作用于该新的语音事件。

因此，本实施例能够在对语音事件进行信号放大后，使得同一语音事件形成统一的信号形貌，避免受到语音的幅度变形失真的干扰，一方面能够提高语音识别的准确度，另一方面，也能够利用更少的硬件代价或者功耗代价完成达到期望的语音识别的准确度。

值得注意的是，对于需要基于信号的形貌进行分析识别的应用场景，例如上述语音识别场景，或者基于电子设备的心电图采集诊断场景，本实施例可以通过设置信号幅度统计的时间或者帧数，保持单个目标事件的持续时间内基于同一增益值对信号的幅度进行调节。然而，对于其他无需关注信号形貌的应用场景，本实施例还可以采用其他方式实现信号的增益控制。例如，对于对每帧信号本身的信号质量有要求的心率统计的应用场景，或是频域信号处理的应用场景，则无需保持信号的形貌。在应用于无需保持信号的形貌的应用场景时，本实施例可以针对每帧信号或是每预设数量帧的信号去独立设置不同的增益值，对相应帧的信号的幅度进行放大，以得到满足预设的识别要求的信号。

上述步骤S310至步骤S320，获取目标信号；识别目标信号中是否存在目标事件；若是，于目标事件持续期间内对目标信号的增益值进行调节。其能够实现一种基于目标事件触发的联动机制，在得益于增益控制提高目标事件的量化精度的同时，降低整体使用时间上对于信号幅度的操作次数，进而降低无效功耗以及整体使用时间的平均功耗，进而能够兼顾高精度和低功耗的需求。

在一个实施例中，基于上述步骤S320，识别目标信号中是否存在目标事件；若是，于目标事件持续期间内对目标信号的增益值进行调节，还包括：

步骤S321，检测目标信号是否符合预设的事件起始条件；在检测到目标信号符合预设的事件起始条件的情况下，对实时读取的目标信号进行信号幅度统计。

上述事件起始条件，可以基于实际应用场景设置。例如可以为信号的幅度是否达到预设的幅度要求，或是信号的波形变化是否符合预设的变化规则等。本实施例在此不作具体限定。本实施例对目标信号进行信号幅度统计，具体可以为基于预设的统计规则，对预设时段或者预设帧数内的信号幅度进行统计。其中，可以先对目标信号进行分帧处理，再统计预设帧数内信号幅度超出预设的幅度阈值的情况，得到上述信号幅度统计的结果。优选地，可以统计预设帧数内每帧信号幅度触及预设的幅度阈值的平均次数，也即目标信号触顶的平均次数，从而得到信号幅度统计的结果。另外地，也可以对目标信号在预设帧数内触顶次数进行最大值统计、最小值统计、中位值统计或者其他统计学处理，本实施例在此不作具体限定。

步骤S322，在信号幅度统计的结果符合预设的增益调节条件的情况下，基于信号幅度统计的结果对目标信号的增益值进行调节，并在检测到目标信号符合预设的事件结束条件的情况下，结束对增益值的调节。

其中，上述预设的增益调节条件，可以包括预设的增益放大条件，或者预设的增益减小条件。在信号幅度统计的结果符合预设的增益放大条件的情况下，可以基于信号幅度统计的结果放大上述增益值；在信号幅度统计的结果符合预设的增益减小条件的情况下，可以减小增益值。

步骤S321至步骤S322，基于目标事件起始和结束的检测，触发增益值的调节，能够在基于增益控制提高对信号中的目标事件的量化精度的同时，降低对无效功耗和整体使用时间的平均功耗，从而兼顾信号处理过程中高精度和低功耗的需求。

在一个实施例中，基于上述步骤S321，对实时读取的目标信号进行信号幅度统计，具体可以包括：对实时读取的目标信号的幅度，在预设帧数内的触顶次数进行统计，得到次数统计值；其中，触顶次数为目标信号的幅度触及预设的幅度阈值的次数。

具体地，该次数统计值可以为预设帧数内每帧或每预设帧的触顶次数的平均值、最大值、最小值或者其他统计值。接下来以次数统计值为第1帧至第M帧内，每帧触顶次数的平均值为例进行说明。图5为本实施例的触顶次数统计示意图。如图5所示，在对目标信号分帧后，依次统计第1帧至第M帧内，各帧中信号幅度的触顶次数。其中，M的取值范围为[1,N]。图5中两条横线分别为ADC的最大输入范围以及触顶检测的阈值，也即上述幅度阈值。N可以为当前读取的总帧数。例如，若一帧内信号幅度达到或者超出幅度阈值的次数为0，则该帧的触顶次数为0；若一帧内信号幅度达到或超出幅度阈值的次数为m，则该帧的触顶次数为m；若一帧内信号幅度达到或超出幅度阈值的次数为n，则该帧的触顶次数为n。以此类推，结合图5，对M帧内的各帧信号幅度的触顶次数按帧求平均，则得到M帧内信号幅度的触顶次数的平均值如下式所示：

Overhedad_Avg＝(0+…+m+…+n+…+0)/M (1)

其中，Overhedad_Avg为M帧内信号幅度的触顶次数平均值，其还可以表示为：

其中，Overhead_Cnt

进一步地，可以在次数统计值达到预设的次数范围的情况下，对目标信号的增益值进行调节。例如，当上述触顶次数的平均值属于预设的次数范围，则确定信号幅度统计的结果符合预设的增益调节条件，从而对增益值进行放大或减小。本实施例基于信号幅度统计的结果对增益值进行放大或减小的调节，之后再将调节后的增益值作用于后续的目标信号，能够在增益值的作用下，将目标信号的幅度范围稳定在预设值，并提高信号量化处理的数据精度。此外，本实施例在次数统计值达到预设的次数范围的情况下，才对增益值进行调节，能够避免对增益值的无效调节或过度调节，在实现对信号的合理的增益控制的同时，提高增益值调节的效率。

在一个实施例中，基于上述步骤S320，于目标事件持续期间内对目标信号的增益值进行调节，还可以包括以下步骤：

步骤S323，在目标信号的幅度符合预设的增益放大条件的情况下，设定调节步长，在目标事件持续期间内，根据调节步长对目标信号的增益值进行放大；

步骤S324，在目标信号的幅度符合预设的增益减小条件的情况下，设定调节步长，在目标事件持续期间内，根据调节步长对目标信号的增益值进行减小。

继续以上述求解触顶次数的平均值作为信号幅度统计的结果为例进行说明。若预设帧数内统计的触顶次数的平均值为0，或者大于0但低于预设的最低次数阈值，则确认目标信号的增益值需要增大，也即，信号幅度统计的结果符合预设的增益放大条件。在该种情况下，通过设定调节步长，对该增益值进行放大。在预设帧数内触顶次数的平均值大于预设的最低次数阈值，或者高于预设的最高次数阈值时，确认目标信号的增益值需要减小，也即，信号幅度统计的结果符合预设的增益减小条件。可以理解地，上述增益减小条件和增益放大条件也可以基于其他方式进行判断，本实施例在此不作具体限定。

本实施例在信号幅度统计的结果符合预设的增益放大条件的情况下，对增益值进行放大，在信号幅度统计的结果符合预设的增益减小条件的情况下，对增益值进行减小，能够使目标信号的幅度范围稳定在预设值，并提高数据精度。

另外地，在一个实施例中，基于上述步骤S320，于目标事件持续期间内对目标信号的增益值进行调节，还可以包括以下步骤：

步骤S325，将目标信号的信号幅度统计的结果与至少两种不同的统计范围进行比较，若信号幅度统计的结果属于至少两种不同的统计范围中的一种，则基于信号幅度统计的结果所属的统计范围，确定调节步长；

步骤S326，在目标事件持续期间内，根据调节步长对目标信号的增益值进行放大或减小。

例如，可以进一步对上述增益减小条件和增益放大条件进行细分。图6为本实施例的调节步长设置示意图。如图6所示，设置两个触顶次数阈值，其中，较大的次数阈值为第一次数阈值，较小的次数阈值为第二次数阈值。将上述触顶次数平均值与这两个阈值比较；若比较结果为触顶次数平均值大于第一次数阈值时，则增益值以较大的调节步长，也即第二调节步长减小，如图6中方向朝下的双尖号；若触顶次数平均值大于第二次数阈值，且小于第一次数阈值，则增益值以较小调节步长，也即第一调节步长减小，如图6中方向朝下的单尖号；若触顶次数平均值等于0，即未发生触顶，则增益以较大的第二调节步长增大，如图6中方向朝上的双尖号；若触顶次数平均值大于0，且小于第二次数阈值，则增益值以较小的第一调节步长增大，如图6中方向朝上的单尖号。基于此，对增益值的调节，可以是为增益值加上或减去第一调节步长，或者为增益值加上或减去第二调节步长。

可以理解地，还可以基于实际应用场景的需求，为统计结果设置更多的统计范围，基于信号幅度统计的结果所匹配的范围，设定相应的调节步长以对增益值进行放大或减小，本实施例在此不再赘述。在本实施例中，基于信号幅度统计的结果所匹配的范围的不同，设定不同的调节步长，能够实现对信号增益更为精确的控制，进而使得增益值所作用的信号的幅度范围能够稳定在期望的预设范围内，提高后续信号处理的数据精度和稳定性。

在一个实施例中，上述信号的增益值调节方法还可以包括以下步骤：

步骤S330，基于调节后更新的增益值，对目标信号进行事件起始条件的判断，以及进行事件结束条件的判断。具体地，将更新的增益值反馈至目标信号的事件起始检测和事件结束检测，以提高对目标事件检测的准确度，进而进一步提高数据精度。

另外，在一个实施例中，上述信号的增益调节方法还可以包括以下步骤：

步骤S341，在检测到目标信号符合预设的事件结束条件的情况下，结束对目标信号的增益值的调节，得到事件结束的增益值；

步骤S342，基于事件结束的增益值，在目标信号的新的目标事件的持续期间内，对目标信号的幅度进行调整。

例如，对于需要基于信号形貌进行信号识别的应用场景而言，本实施例以检测到事件结尾的信号帧作为信号幅度统计的最后一帧，将更新的增益值将作用于下一次目标事件，能够使得每次目标事件在整个持续事件内，仅基于一种增益值调节幅度，从而能够对信号时间起到保持形貌的作用，进而能够提高信号识别的准确度。

下面通过优选实施例对本实施例进行描述和说明。

图7是本优选实施例的增益控制方法的流程图。如图7所示，该增益控制方法包括如下步骤：

步骤S701，检测目标事件的起始；

步骤S702，判断是否检测到目标事件的起始；若是，则执行步骤S703，并触发步骤S709开始执行；否则，返回执行步骤S701；

步骤S703，对目标事件进行分帧；其中，从事件起始时刻开始，对目标事件进行分帧；

步骤S704，统计各帧的信号幅度触顶次数；

步骤S705，对第1帧至第M帧内各帧触顶次数求平均，得到触顶次数平均值；

步骤S706，将触顶次数平均值与预设的次数阈值进行比较；

步骤S707，根据比较结果以预设调节步长调整增益值；

步骤S708，更改取帧的范围，并求新的触顶次数平均值；例如，取第2帧至第(M+1)帧，并求新的触顶次数平均值，并返回执行步骤S706至步骤S707；

步骤S709，检测目标事件的结尾；

步骤S710，判断是否检测到目标事件的结尾；若是，则执行步骤S711；否则，返回执行步骤S709。

步骤S711，停止执行增益控制过程，并触发步骤S701执行；其中，增益控制过程包括步骤S703至步骤S708。

图8是本实施例的信号的增益值调节装置80的结构框图，如图8所示，该信号的增益值调节装置80包括：事件检测模块86以及增益控制模块88；其中：事件检测模块86的输出与增益控制模块88的输入连接，事件检测模块86用于获取目标信号，以及识别目标信号中是否存在目标事件；增益控制模块88用于在事件检测模块86的触发下，在目标信号中存在目标事件的情况下，于目标事件持续期间内对目标信号的增益值进行调节，并输出更新的增益值。

由图8可知，该增益值调节装置80中还包括增益放大模块82和模数转换模块84。其中，上述增益放大模块82具体可以为可编程增益放大器，其中设置有用于对模拟信号进行放大的增益值。在增益值未被调节时，增益放大模块82以初始增益值对输入的模拟信号进行放大，并将放大后的模拟信号送入模数转换模块84进行处理。模数转换模块84具体可以为模数转换器，其将模拟信号进行模数转换，向事件检测模块86输出数字信号，也即上述目标信号。

事件检测模块86具体可以为包含了事件起始检测和事件结尾检测的电路结构。其中，事件检测模块86可以将目标信号的幅度与预设的事件发生阈值进行比较，若信号幅度大于该事件发生阈值，则确认检测到了目标事件的起始，从而触发增益控制模块88开始运行。另外，在事件检测模块86检测到目标事件的起始后，也将开启事件结尾检测的功能。事件检测模块86基于事件时长分析和时频域特征判断，检测目标事件是否结束。在检测到目标事件的结尾的情况下，中止增益控制模块88的增益值调节工作，并开启事件起始检测的功能。

增益控制模块88具体可以为增益控制电路，其在对增益值进行调节后，可以将调节后的增益值送往上述增益放大模块82，以使增益放大模块82基于调节后的增益值对输入的模拟信号进行放大处理。进一步地，增益控制模块88还可以将调节后的增益值反馈至事件检测模块86，以使事件检测模块86基于调节后的增益值进行事件的起始和结尾检测。

上述信号的增益值调节装置80，其能够实现一种基于目标事件触发的联动机制，在得益于增益控制提高目标事件的量化精度的同时，降低整体使用时间上对于信号幅度的操作次数，进而降低无效功耗以及整体使用时间的平均功耗，进而能够兼顾高精度和低功耗的需求。

进一步地，在一个实施例中，上述信号的增益值调节装置80还包括：增益放大模块82和模数转换模块84；其中：增益放大模块82的输出与模数转换模块84的输入连接，增益放大模块82用于基于增益值对输入信号的幅度进行调整，并向模数转换模块84输出增益调整信号；模数转换模块84的输出分别与事件检测模块86和增益控制模块88连接；模数转换模块84用于对增益调整信号进行模数转换，并向事件检测模块86和增益控制模块88输出目标信号；增益控制模块88的输出与增益放大模块82的输入连接，增益控制模块88还用于向增益放大模块82输出更新的增益值。

进一步地，在一个实施例中，增益控制模块88的输出还与事件检测模块86的输入连接；增益控制模块88还用于将更新的增益值反馈至事件检测模块86。通过将调节后的增益值反馈至事件检测模块进行目标事件的检测，能够提高目标事件检测的准确度和数据精度。

另外，在一个实施例中，事件检测模块86包括事件起始检测单元和事件结尾检测单元；其中：事件起始检测单元与事件结尾检测单元连接；事件起始检测单元用于判断目标信号的幅度是否达到预设的事件起始阈值，并在目标信号的幅度达到事件起始阈值的情况下，输出事件起始信号，并触发事件结尾检测单元进行事件结尾检测；事件结尾检测单元用于基于目标信号的时长和时频特征，判断目标信号是否符合预设的事件结束条件，并在目标信号符合事件结束条件的情况下，输出事件结束信号，并触发事件起始检测单元进行事件起始检测。

图9为本实施例的事件检测模块86的结构示意图。如图9所示，该事件检测模块86可以包括：第一比较器、计数器、第二比较器、第三比较器、时频特征判断电路以及与门逻辑电路。其中，上述事件起始检测单元包括第一比较器，第一比较器将输入的目标信号的幅度与预设的事件发生阈值进行比较，若信号幅度大于该事件发生阈值，则触发计数器和第二比较器运行。

事件结尾检测单元包括计数器、第二比较器、第三比较器、时频特征判断电路以及与门逻辑电路。其中，计数器用于计算目标事件的持续时长，并将计算的事件时长输入第三比较器。第三比较器将事件时长与预设的时长阈值进行对比，以进行事件时长判断，在事件时长达到预设的时长阈值后，向与门逻辑电路输出信号1，并向增益控制模块88发送事件起始的触发信号。第二比较器将目标信号与另一预设幅度阈值进行比较，若信号幅度小于该预设的幅度阈值，则触发时频特征判断。在目标信号满足预设的时频特征时，时频特征判断电路向与门逻辑电路输出信号1。与门逻辑电路在输入均为信号1的情况下，输出信号1，表明检测到目标事件的结尾，向增益控制模块88发送事件结束的触发信号。

另外，在一个实施例中，增益控制模块88包括幅度统计单元、比较单元以及步长调节单元；其中：幅度统计单元与比较单元连接，幅度统计单元用于基于事件起始信号的触发，在预设帧数内对目标信号的幅度的触顶次数进行统计，并向比较单元输出次数统计值；其中，触顶次数为目标信号的幅度触及预设的幅度阈值的次数；比较单元与步长调节单元连接，比较单元用于将次数统计值与预设的次数范围进行比较，并向步长调节单元输出比较结果；步长调节单元用于基于比较结果设定调节步长，并根据调节步长对目标信号的增益进行放大或减小。

图10为本实施例的增益控制模块88的结构示意图。如图10所示，该增益控制模块88包括：分帧器、第四比较器、触顶次数累加器、缓存器、求平均电路、第五比较器、参数存储器以及增益控制值调整电路。其中，上述幅度统计单元可以包括分帧器、第四比较器、触顶次数累加器、缓存器以及求平均电路；上述比较单元可以包括第五比较器；上述步长调节单元可以包括增益控制值调节电路。

具体地，分帧器在事件起始信号的触发下，对目标信号进行分帧，并将分帧后的信号送入触顶次数累加器和缓存器中。第四比较器将目标信号与从参数存储器中读取的幅度阈值进行比较，若信号幅度大于该幅度阈值，则确认信号幅度发生了触顶，此时触顶次数累加器将会对累加值加1，而分帧信号将控制触顶次数累加器在每帧末尾将累加值缓存入缓存器中，然后清零累加值。缓存器中保存了各帧的触顶次数。求平均电路对各帧的触顶次数进行求平均，进而得到预设帧数内的触顶次数平均值。

之后，第五比较器将求平均电路计算得到的触顶次数平均值与从参数存储器中的触顶次数阈值进行比较，将比较结果发送至增益控制值调整电路。增益控制值调整电路以参数存储器中的调节步长对增益值进行增减，并输出调节后的增益值，实现增益控制。在增益控制模块88接收到事件结束信号的情况下，将中止上述增益控制过程，并复位整个增益控制模块。

图11为本实施例的增益控制结果示意图。如图11所示，在基于上述实施例提供的信号的增益值调节装置进行增益值调节，并将调节后的增益值作用于信号幅度后，能够使得目标信号的平均触顶次数较少，并趋近于预设的最低次数阈值。因此，通过合理设置最低次数阈值，能够使得目标信号的幅度保持在期望范围内。

在本实施例中还提供了一种声音信号的处理方法，图12为本实施例的声音信号的处理方法的流程图。如图12所示，该声音信号的处理方法包括如下步骤：

步骤S121，获取声音信号；

步骤S122，识别声音信号中是否存在语音事件，若是，于语音事件持续期间内对声音信号的增益值进行调节。

其中，上述语音事件为从声音信号中检测到的语音信号，例如谈话声、语音指令或者笑声等语音信号。在完成对上述语音事件的增益控制后，可以将其输入关联的模数转换器中进行处理得到相应的数字信号，再由关联的语音识别系统对其进行语音识别，进而得到相应应用场景下的识别结果，例如判断该语音事件是否包括预设的语音关键词，或者是否包含预设的指令信息等识别结果。上述声音信号的处理方法，能够基于语音事件的触发来进行增益值的调节，从而在基于增益控制提高语音事件的量化精度的同时，降低对无效声音信号的处理功耗，以及降低整个信号处理过程中的平均功耗，从而兼顾语音信号处理过程的高精度和低功耗的需求。此外，上述调节后的增益值作用于新检测到的语音事件，则可以在单个语音事件持续时间内，基于同样的增益值对语音事件的信号幅度进行调节，因而可以保持语音事件的信号形貌，进而提高后续语音识别结果的准确度。

在本实施例中，还提供了一种语音识别芯片，应用于上述实施例所提供的信号的增益值调节方法，或，声音信号的处理方法，或信号的增益值调节装置。上述语音识别芯片，能够在基于增益控制提高语音信号转换为数字信号的量化精度的同时，降低信号处理的无效功耗以及整体使用过程的平均功耗，从而兼顾高精度和低功耗的需求，扩大该语音识别芯片的适用范围。

在本实施例中，还提供了一种电子设备，应用上述实施例提供的语音识别芯片。具体地，该电子设备可以为基于语音命令交互进行音频播放的智能音箱；或是支持语音控制的移动服务机器人；再或是支持语音对话、语音文字转换功能的移动设备。本实施例所提供的电子设备，能够支持语音事件触发下的增益值调节，从而在基于增益控制提高语音信号转换为数字信号的量化精度的同时，降低该电子设备的无效功耗以及整体使用过程的平均功耗，兼顾高精度和低功耗的需求。

应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本申请保护范围。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。

显然，附图只是本申请的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本申请适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本申请披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本申请公开的内容不足。

“实施例”一词在本申请中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本申请中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。