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另辟蹊徑!利用皮膚振動開發的語音識別傳感器

發布時間:2019年11月11日


振動響應電子皮膚及其設計原理

如今,基本所有的智能手機以及智能音箱都集成了語音識別功能。不過,有時我們會遇到這樣尷尬的場景,就是我們在正常的交談或會議中,突然就會莫名其妙地激活智能手機或智能音箱的語音功能。而有時,我們有意調用語音應用,它們又毫無反應。這是因為這些智能設備采用了檢測聲壓的麥克風來識別語音,容易受到周圍噪聲和其他障礙物的影響。

據麥姆斯咨詢報道,韓國浦項科技大學(Pohang University of Science and Technology, POSTECH)化學工程教授Kilwon Cho和電子與電氣工程教授Yoonyoung Chung成功開發出了一種柔性可穿戴的振動響應傳感器。將這種振動傳感器貼敷到頸部時,它可以通過頸部皮膚的振動精確地識別聲音,并且不會受到環境噪聲或音量的影響。

傳統的振動傳感器通過空氣振動識別聲音,因此,由于機械共振及阻尼效應,會降低器件的靈敏度,無法定量地測量聲音。因而,環境聲音或口罩等障礙物會影響語音識別的準確性,不能用于安全認證。

 

 

a. 該研究開發的振動響應傳感器和參考麥克風用于語音驗證和語音控制的對比示意圖;b. 當兩位不同用戶分別發出“Siyoung登錄”的語音命令時,這款振動傳感器測量輸出的波形和頻譜顯示,每個用戶獨特的聲音波形和頻譜是可以區分的;c. 當同一位用戶發出“點亮”的語音命令時,這款振動傳感器和參考麥克風在安靜和嘈雜(62 dBSPL)環境中測量的波形和頻譜對比。

浦項科技大學研究小組在這項研究中證明,40~70 dBSPL的聲壓與頸部皮膚振動的加速度成正比,據此,他們開發了一種利用皮膚振動加速度的振動響應傳感器。這款傳感器由超薄聚合物薄膜和帶有微孔的隔膜組成,通過測量皮膚振動的加速度來定量感知聲音。

他們還成功地展示了這款傳感器即使在嘈雜的環境以及佩戴口罩造成音量較低的情況下,都可以準確識別語音,沒有振動失真。

該研究可以進一步擴展到各種語音識別應用,例如電子皮膚、人機交互、可穿戴式聲樂健康監測設備等。

Kilwon Cho教授對于這項研究評價說:“這項研究非常有意義,它開發了一種新的語音識別系統,可以不受周圍環境影響定量地感知和分析語音。它從傳統的只能定性識別語音的系統向前邁出了一大步。”

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