噪聲消除麥克風(fēng)裝置的制造方法
【專利說明】噪聲消除麥克風(fēng)裝置
[0001]相關(guān)串請
[0002]本申請要求2013年3月13日提交的美國臨時(shí)申請第61/780，108號的權(quán)益。本申請還要求2013年6月25日提交的美國臨時(shí)申請第61/839，211號的權(quán)益。本申請還要求2013年6月25日提交的美國臨時(shí)申請第61/839，227號的權(quán)益。本申請還要求2013年12月6日提交的美國臨時(shí)申請第61/912，844號的權(quán)益。
[0003]本申請與代理人案號為第0717.2220-001 號的 Dashen Fan 的“Eye Glasses WithMicrophone Array”在同一天(2014年2月14日)被共同提交。本申請與代理人案號為第0717.2221-001 號的 Dashen Fan 的“Sound Induct1n Ear Speaker For Eye Glasses”在同一天(2014年2月14日)被共同提交。本申請與代理人案號為第0717.2229-001號的Kenny Chow 等人的 “Eyewear Spectacle With Aud1 Speaker In The Temple，，在同一天(2014年2月14日)被共同提交。
[0004]以上申請的整個(gè)教示通過引用合并于此。
【背景技術(shù)】
[0005]在很多記錄聲音的計(jì)算機(jī)和電子系統(tǒng)中，理想的是降低背景噪聲。降低背景噪聲可以向用戶提供諸如輸出更清楚的音頻信號之類的優(yōu)點(diǎn)。降低背景噪聲還可以向諸如自動語音識別之類的過程提供優(yōu)點(diǎn)。
[0006]噪聲消除近距離通話麥克風(fēng)的聲學(xué)特性通常非常有用。這樣的麥克風(fēng)(本文中也稱為“mic”)通常具有長吊桿形狀因子，其將麥克風(fēng)定位在用戶的嘴巴前面。然而，這樣的形狀因子具有缺點(diǎn)，包括由于來自用戶的嘴巴的不間斷的濕度在麥克風(fēng)隔膜(ECM麥克風(fēng))的表面上累積而產(chǎn)生的惡化的性能以及多數(shù)用戶感受到的由于形狀因子而產(chǎn)生的不便和煩惱。
[0007]因此，需要一種克服或者最小化以上提及的問題的噪聲消除麥克風(fēng)裝置及其使用方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]更具體地，一些實(shí)施例包括:縮短吊桿，從用戶的嘴巴移走麥克風(fēng)，使用諸如聚合物或橡膠延伸部或套之類的聲學(xué)外殼以延伸麥克風(fēng)的聲學(xué)端口，因此延伸有效的近距離通話范圍同時(shí)維持用于遠(yuǎn)距離噪聲的噪聲消除屬性。
[0009]本發(fā)明的示例實(shí)施例包括短吊桿頭戴式耳麥(諸如用于合適用于企業(yè)電話中心、工業(yè)和一般移動使用的電話的音頻頭戴式耳麥)、安裝在眼鏡框架上或者內(nèi)的具有輸入線(導(dǎo)線、線纜或者其他連接器)的內(nèi)嵌式“耳塞”頭戴式耳麥、近眼(NTE)頭戴式耳麥顯示器或者頭戴式耳麥計(jì)算設(shè)備、用于非常嘈雜的環(huán)境的長吊桿頭戴式耳麥(諸如工業(yè)、軍事和航空應(yīng)用)、以及可以用于提供影院或交響樂廳類型品質(zhì)聲學(xué)而沒有結(jié)構(gòu)成本的鵝頸式桌面風(fēng)格麥克風(fēng)。
[0010]示例實(shí)施例以及本發(fā)明的另外的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)按照權(quán)利要求更詳細(xì)地被呈現(xiàn)。本文中所呈現(xiàn)的本發(fā)明的耦合的特征可以在物理上和/或在通信上耦合(例如使用有線連接或者無線地)。
[0011]示例實(shí)施例包括一種降低噪聲的方法，該方法包括:基于至少兩個(gè)接收到的音頻信號在波束形成器處形成主信號以及一個(gè)或多個(gè)參考信號；在語音活動檢測器處檢測語音活動，其中語音活動檢測器接收主信號和參考信號并且輸出期望的語音活動信號；在自適應(yīng)噪聲消除器處自適應(yīng)地消除噪聲，其中自適應(yīng)噪聲消除器接收主信號、參考信號和期望的語音活動信號并且輸出自適應(yīng)噪聲消除信號；以及在接收所述期望的語音活動信號和自適應(yīng)噪聲消除信號并且輸出期望的語音信號的降噪器處降低噪聲。
[0012]本發(fā)明的另外的示例實(shí)施例可以包括一種噪聲消除數(shù)字信號處理器(DSP)，該噪聲消除DSP包括:波束形成器，被配置成或者在通信上耦合以接收至少兩個(gè)音頻信號并且基于該至少兩個(gè)音頻信號輸出主信號以及一個(gè)或多個(gè)參考信號；語音活動檢測器，被配置成或者在通信上耦合以接收主信號和參考信號并且輸出或者產(chǎn)生期望的語音活動信號；以及自適應(yīng)噪聲消除器，被配置成或者在通信上耦合以接收主信號、參考信號和期望的語音活動信號并且輸出或者產(chǎn)生自適應(yīng)噪聲消除信號；以及降噪器，被配置成或者在通信上耦合以接收期望的語音活動信號和自適應(yīng)噪聲消除信號并且輸出或者產(chǎn)生期望的語音信號。
[0013]本發(fā)明的另外的示例實(shí)施例可以包括被配置成或者在通信上耦合以控制自適應(yīng)噪聲消除器和降噪器的期望的語音活動信號。語音活動檢測器還可以包括:一個(gè)或多個(gè)短時(shí)檢測器，在通信上耦合以或者被配置成分別檢測所接收的主信號和參考信號中的每個(gè)信號的短時(shí)功率；一個(gè)或多個(gè)對數(shù)定標(biāo)器或者放大器，在通信上耦合以或者被配置成分別變換每個(gè)短時(shí)檢測器的短時(shí)功率檢測為對數(shù)刻度(例如以dB為單位)；以及一個(gè)或多個(gè)組合器，在通信上耦合以或者被配置成接收主信號和參考信號中的一個(gè)參考信號的放大的短時(shí)功率檢測，并且基于主信號檢測和參考信號檢測之間的差值產(chǎn)生或者輸出語音活動差值信號(例如以dB為單位)。短時(shí)檢測器可以耦合以接收參考信號或者主信號作為輸入并且向級聯(lián)放大器輸出所檢測的短時(shí)功率。短時(shí)檢測器和放大器可以對于每個(gè)相應(yīng)的信號而言是串聯(lián)的。放大器可以是對數(shù)變換器(也被稱為對數(shù)放大器或者對數(shù)定標(biāo)器)。組合器可以組合相鄰信號(諸如主信號與至少一個(gè)參考信號中的一個(gè)參考信號)以通過從主信號中減去參考信號的檢測來產(chǎn)生語音活動差值信號(反之亦然)。
[0014]在另外的示例實(shí)施例中，語音活動差值信號可以在通信上耦合到輸出期望的語音活動信號的單信號通道語音活動檢測器。語音活動檢測器還可以包括一個(gè)或多個(gè)或門或者與門，或門或者與門的選擇基于麥克風(fēng)配置，或門或者與門被布置成接收多個(gè)期望的語音活動信號并且基于或門真值(或者邏輯)表輸出多個(gè)期望的語音活動信號之一。多個(gè)期望的語音活動信號還可以是最終合并的期望的語音活動信號。短時(shí)檢測器可以是均方根(RMS)檢測器、功率檢測器、能量檢測器等。
[0015]在另外的示例實(shí)施例中，波束形成器可以包括一個(gè)或多個(gè)低通濾波器(LPF)(例如去加重濾波器)。LPF可以被布置成在由語音活動檢測器接收之前對主信號和參考信號中的每個(gè)信號進(jìn)行濾波?？梢允褂脝我坏亩嘈盘朙PF或者可以使用用于每個(gè)信號的各個(gè)LPF0 LPF可以具有相同的頻率響應(yīng)或者傳輸函數(shù)特性。替選地，LPF可以具有用于每個(gè)信號的不同的頻率響應(yīng)和傳輸函數(shù)特性。LPF可以具有從大致在IkHz與4kHz之間的頻率處開始并且繼續(xù)到奈奎斯特頻率的漸進(jìn)式滾降斜坡。波束形成器還可以包括被布置成對參考信號和/或主信號進(jìn)行濾波的頻率響應(yīng)匹配濾波器。頻率響應(yīng)匹配濾波器可以用于調(diào)節(jié)增益、相位和/或?qū)π盘柕念l率響應(yīng)定形狀。頻率響應(yīng)匹配濾波器可以用于匹配參考信號和/或主信號的頻率響應(yīng)。
[0016]在另外的示例實(shí)施例中，雙向壓力梯度麥克風(fēng)元件可以向VAD模塊和通道噪聲降低模塊提供或者輸出至少兩個(gè)音頻信號。雙向壓力梯度麥克風(fēng)元件可以具有兩個(gè)聲學(xué)端口。壓力梯度麥克風(fēng)元件可以被密封在聲學(xué)外殼或者聲學(xué)延伸部或者橡膠套(諸如聚合物或橡膠延伸部或套)內(nèi)。本文中所使用的術(shù)語“密封”或者“被密封”通常指代氣密性或者密閉性密封。聲學(xué)延伸部可以包括用于每個(gè)聲學(xué)端口的聲學(xué)導(dǎo)管。聲學(xué)導(dǎo)管可以延伸每個(gè)聲學(xué)端口的范圍。因此，可以增加麥克風(fēng)的近場通話范圍。壓力梯度麥克風(fēng)元件或者用聲學(xué)外殼可以進(jìn)一步被氣密性地安裝在管子內(nèi)。管子可以是圓柱形、方形或者任何其他形狀。管子可以包括至少一對聲學(xué)開口和擋風(fēng)板材料。聲學(xué)開口以等于或大于每個(gè)聲學(xué)端口的范圍的距離沿著管子被縱向等距間隔。擋風(fēng)板材料可以是泡沫或者擋風(fēng)材料并且可以用于填充在聲學(xué)開口與聲學(xué)端口之間的管子的內(nèi)部。圓柱形管子可以是耦合到頭戴式耳麥設(shè)備的短吊桿。
[0017]在另外的示例實(shí)施例中，麥克風(fēng)陣列可以生成至少兩個(gè)音頻信號。至少兩個(gè)音頻信號可以在波束形成器處被接收?？梢詫σ纛l信號進(jìn)行數(shù)字化。麥克風(fēng)陣列可以包括至少兩個(gè)壓力梯度麥克風(fēng)元件，每個(gè)壓力梯度麥克風(fēng)元件具有兩個(gè)聲學(xué)端口。聲學(xué)端口可以是用于聲波的進(jìn)入點(diǎn)(輸入)。兩個(gè)壓力梯度麥克風(fēng)元件可以是雙向的和相同的。兩個(gè)壓力梯度麥克風(fēng)元件還可以被密封在聲學(xué)外殼、聲學(xué)延伸部或者氣密性橡膠套內(nèi)。聲學(xué)外殼、延伸部或者橡膠套可以包括用于每個(gè)聲學(xué)端口的聲學(xué)導(dǎo)管。聲學(xué)導(dǎo)管可以延伸每個(gè)聲學(xué)端口的范圍。因此，可以增加麥克風(fēng)的近場通話范圍。壓力梯度麥克風(fēng)元件還可以被氣密性地串聯(lián)安裝在基本上圓柱形的管子內(nèi)。圓柱形管子可以包括至少三個(gè)聲學(xué)開口和擋風(fēng)板材料或者泡沫填充材料。聲學(xué)開口可以以等于或大于每個(gè)聲學(xué)端口的范圍的距離沿著管子被縱向等距間隔。擋風(fēng)板材料或者泡沫填充材料可以用于填充在聲學(xué)開口與聲學(xué)端口之間的管子內(nèi)部空間，從而阻擋風(fēng)和風(fēng)噪聲。擋風(fēng)板可以是泡沫材料或者其他材料(例如橡膠套上的擋風(fēng)套筒)。圓柱狀的管子可以是耦合到頭戴式耳麥設(shè)備的短吊桿。圓柱狀的管子還可以耦合到鵝頸式桌面麥克風(fēng)設(shè)備。
[0018]在另外的實(shí)施例中，兩個(gè)全向麥克風(fēng)和附加的波束形成可以替代具有聲學(xué)延伸部的壓力梯度麥克風(fēng)。例如，每個(gè)壓力梯度麥克風(fēng)元件可以被兩個(gè)全向麥克風(fēng)元件代替，其中一個(gè)全向麥克風(fēng)元件大致被定位在每個(gè)聲學(xué)端口的位置處(在每個(gè)聲學(xué)擴(kuò)展導(dǎo)管的端部處)。由兩個(gè)全向麥克風(fēng)元件產(chǎn)生的輸出或輸出音頻信號可以被波束形成器接收并且被處理以產(chǎn)生等同于壓力梯度麥克風(fēng)波束圖案的波束圖案。波束形成器可以是模擬波束形成器或者數(shù)字波束形成器(其電子地形成波束)。具有聲學(xué)端口延伸部的雙向麥克風(fēng)可以被兩個(gè)全向麥克風(fēng)代替，每個(gè)全向麥克風(fēng)在聲學(xué)延伸部導(dǎo)管的端部和附加波束形成器電路處大致被定位在聲學(xué)端口的位置處。
[0019]在另外的示例實(shí)施例中，麥克風(fēng)陣列可以耦合到長吊桿頭戴式耳麥設(shè)備。這樣的長吊桿頭戴式耳麥可以呈現(xiàn)為常規(guī)的近距離通話麥克風(fēng)；然而，其是具有兩個(gè)并聯(lián)的麥克風(fēng)的大吊桿麥克風(fēng)。麥克風(fēng)吊桿的端部可以被布置用于在用戶的嘴巴前面定位，而其余麥克風(fēng)元件被布置用于在用戶的嘴巴側(cè)面定位。麥克風(fēng)的端部因此保持距用戶的嘴巴很短的距離。這樣的近距離通話長吊桿設(shè)計(jì)可以在非常嚴(yán)重的噪聲環(huán)境中使用，包括軍事、航空和工業(yè)環(huán)境。這樣的設(shè)備可以提供有用的噪聲消除性能。麥克風(fēng)陣列可以包括兩個(gè)壓力梯度噪聲消除麥克風(fēng)，其中麥克風(fēng)之一被直接定位在用戶的嘴巴的前面，而另一個(gè)麥克風(fēng)被定位在用戶的嘴巴的側(cè)面。兩個(gè)麥克風(fēng)在單個(gè)外殼(殼體)或者相同的殼體中可以相同。麥克風(fēng)圖案可以在方向上彼此平行并且垂直于吊桿。外殼內(nèi)的每個(gè)麥克風(fēng)可以具有前開口和后開口。數(shù)字信號處理電路可以位于外殼內(nèi)并且在麥克風(fēng)之間。陣列可以包括取代壓力梯度噪聲消除麥克風(fēng)的雙向麥