小數組麥克風裝置及其噪聲抑制方法制造方法及圖紙

一種小數組麥克風裝置包括第一與第二全向麥克風、麥克風校準單元以 及定向麥克風生成單元。第一與第二全向麥克風分別將聲音從期望近端揚聲 器轉換為第一與第二信號，其中第二、第一全向麥克風以及期望近端揚聲器 呈直線排列。麥克風校準單元接收第一以及第二信號并且校正其增益而分別 輸出第一以及第二校準信號。定向麥克風生成單元接收第一與第二校準信號， 根據控制信號輸出具有預定方向性的第一定向麥克風信號以及具有固定方向 性的第二定向麥克風信號來檢測噪聲，其中不論由環境檢測單元所產生的環 境噪聲能量是否超過預定臨界值都決定控制信號。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術有關于小數組麥克風，特別是有關于小數組麥克風的噪聲抑制。
技術介紹
在許多通信系統以及語音識別裝置中通常需要通過抑制噪聲來改善通信品質以及語音識別效能。噪聲抑制可通過許多不同的技術來達成，這些技術被分類為單麥克風技術以及數組麥克風技術。數組麥克風噪聲降低技術是使用設置于不同位置并且彼此分隔最小距離的多麥克風來形成聲束。 一般來說，該聲束是被拾波以用來降低聲束外部拾波噪聲的語音。因此，數組麥克風技術可抑制非定性噪聲。然而，多麥克風本身也會產生更多的噪聲。因此，期望發展出 一種可有效抑制通信系統與語音識別裝置中噪聲的方法。
技術實現思路
本專利技術將于下述實施例及參照附圖中進行詳述。本專利技術實施例提供一種小數組麥克風裝置，包括第一與第二全向麥克風、麥克風校準單元以及定向麥克風生成單元。第一與第二全向麥克風分別將聲音從期望近端揚聲器轉換為第一與第二信號，其中聲音、第一全向麥克風以及期望近端揚聲器呈直線排列。麥克風校準單元接收第一以及第二信號并且校正其增益而分別輸出第一以及第二校準信號。定向麥克風生成單元接收第一與第二校準信號，根據控制信號輸出具有預定方向性的第一定向麥克風信號以及具有固定方向性的第二定向麥克風信號來檢測噪聲，其中控制信號是由環境檢測單元所產生的環境噪聲能量是否超過預定臨界值來決定的。本專利技術另 一實施例提供一種噪聲抑制方法，包括將第 一與第二全向麥克風以及期望近端揚聲器設置為一直線；校準來自第 一與第二全向麥克風的第一信號以及第二信號的每個頻帶而分別產生第 一以及第二校準信號；根據第一校準信號、第二校準信號以及控制信號產生具有預定方向性的第一定向麥克風信號，其中不論環境噪聲是否超過預定臨界值都決定該控制信號；以及根據第一與第二校準信號產生具有固定方向性的第二定向麥克風信號來檢測噪聲。附圖說明通過閱讀隨后的詳細說明以及參照其附圖的范例，將可完全了解本專利技術，其中附圖包括圖1顯示根據本專利技術實施例所述的小數組麥克風裝置的示意圖。圖2顯示根據本專利技術另 一實施例所述的麥克風校準單元的示意圖。圖3顯示根據本專利技術另一實施例所述的定向麥克風生成單元的示意圖。圖4顯示根據本專利技術另 一實施例所述的檢測單元的示意圖。圖5顯示根據本專利技術另一實施例所述的小數組麥克風裝置的示意圖。圖6顯示根據本專利技術另一實施例所述的定向麥克風生成單元的示意圖。具體實施例方式下文為介紹本專利技術的優選實施例。各實施例用以說明本專利技術的原理，但非用以限制本專利技術。本專利技術的范圍應當以所附的權利要求為準。圖1顯示根據本專利技術實施例所述的小數組麥克風裝置100的示意圖。小數組麥克風裝置100包括全向(omni-directional)麥克風Micl與Mic2、麥克風校準單元110、定向麥克風生成單元120、時域噪聲抑制單元130、適應性信道生成單元140、轉換器150、檢測單元155、頻域噪聲抑制單元180、以SNR為基礎的均衡器185以及反相轉換器190。小數組麥克風裝置100通過檢測環境噪聲調整方向性定向麥克風信號dml與dm2來抑制噪聲。再者，檢測單元155包括環境噪聲估測單元(ambient noise estimate unit) 160以及環境檢測單元170。如圖1所示，期望近端揚聲器10以及全向麥克風Micl以及Mic2呈直線排列，又叫做端射途徑(end-fire way)。全向麥克風Micl以及Mic2分別將來自期望近端揚聲器10的聲音轉換為信號Sl與S2。麥克風校準單元110接收信號Sl與S2,校準其增益并分別輸出校準信號Cl與C2。定向麥克風生成單元120接收校準信號Cl與C2，并且根據控制信號Ctrl輸出具有預定方向性的定向麥克風信號dml以及具有固定方向性的定向麥克風信號dm2來檢測噪聲?？刂菩盘朇trl是由環境檢測單元170所測得的環境噪聲能量是否超過預定臨界值來決定的。根據本專利技術另一實施例，具有固定方向性的定向麥克風信號dm2為具有心型指向、超心型指向或廣角心型指向的并且用來檢測噪聲的信號。當環境噪聲能量低于該預定臨界值時，具有預定方向性的定向麥克風信號dml為具有近全指向的信號。當環境噪聲能量超過該預定臨界值時，具有預定方向性的定向麥克風信號dml為具有心型指向、超心型指向或是廣角心型指向的信號。時域噪聲抑制單元130接收定向麥克風信號dml與dm2以及校準信號C2來抑制噪聲并分別輸出定向信號dl與d2以及校準信號C3至適應性信道生成單元140。適應性信道生成單元140接收定向信號dl與d2以及校準信號C3并分別產生第一主要信道信號ml、第二主要信道信號m2以及參考信道信號rl。將第二主要信道信號m2間接地提供至環境噪聲估測單元160來檢測環境。轉換器150將第一主要信道信號ml、第二主要信道信號m2以及參考信號rl從時域轉換為頻域，并分別輸出主要信道信號Ml與M2以及參考信道信號Rl。將主要信道信號M2、參考信道R1以及頻域信號提供至檢測單元155的環境噪聲估測單元160。環境噪聲估測單元160接收參考信道信號Rl以及主要信道信號M2并且執行比較以輸出控制信號Col與Co2以及噪聲估測信號Nl至環境檢測單元170。環境檢測單元170根據控制信號Col與Co2以及噪聲估測信號Nl產生控制信號Ctrl，控制信號Ctrl用來控制具有預定方向性的定向麥克風信號dml。頻域噪聲抑制單元180接收主要信道信號Ml以及噪聲估測信號Nl，根據噪聲估測信號Nl抑制主要信道信號Ml的噪聲并產生清楚的語音信號VI 。以SNR為基礎的均衡器185對清楚的語音信號VI執行均衡以產生清楚的語音信號V2。反相轉換器190將清楚的語音信號V2從頻域轉換為時域以產生清楚的語音信號v2。圖2顯示根據本專利技術另一實施例所述的麥克風校準單元110的示意圖。麥克風校準單元110包括能量檢測單元112、能量平滑單元114、校準單元116以及次頻帶合成單元118。能量檢測單元112包括次頻帶分析單元1121、所有頻帶單元中的能量計算1122以及語音活動性檢測單元1123。能量檢測單元112檢測信號Sl與S2中每個頻帶的能量。能量平滑單元114使信號Sl與S2的每個頻帶平滑。校準單元116包括校準所有頻帶增益的單元1161和將麥克風增益應用至所有頻帶單元1162。校準所有頻帶增益的單元1161通過將校準增益與信號Sl的每個頻帶相乘來校準信號Sl與S2的每個頻帶，其中所產生的校準增益是通過將信號S2的每個頻帶除以信號Sl的每個頻帶而得到的。應用至所有頻帶單元1162的麥克風增益可包括對信號Sl與S2的所有頻帶相乘的預定增益。次頻帶合成單元118將信號Sl與S2的每個頻帶進行合成以產生校準信號X1與X2。圖3顯示根據本專利技術另一實施例所述的定向麥克風生成單元120的示意圖。定向麥克風生成單元120包括第一相位調整單元121、第二相位調整單元122、固定相位調整單元123以及減法器124與125。第一相位調整單元121才艮據控制信號Ctrl將校準信號XI偏移第一相位P1而產生信號XP1。當環境噪聲能量低于預定臨界值時，第一相位P1為正值P0以用來補償從全向麥克風Micl至全向麥克風Mic2的聲波傳播。當環境噪聲能量超過預定臨界值時，相位P1小于正值P0。環境噪聲能量是由檢測本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種小數組麥克風裝置，包括：　第一與第二全向麥克風，分別將聲音從期望近端揚聲器轉換為第一與第二信號，其中所述第二、第一全向麥克風以及上述期望近端揚聲器呈直線排列；　麥克風校準單元，接收所述第一以及第二信號并且校正其增益而分別輸出 第一以及第二校準信號；以及　定向麥克風生成單元，接收所述第一與第二校準信號，根據控制信號輸出具有預定方向性的第一定向麥克風信號以及具有固定方向性的第二定向麥克風信號來檢測噪聲，其中上述控制信號是由環境檢測單元所產生的環境噪聲能量是否超 過預定臨界值來決定的。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2006.9.14 US 60/825,586;2007.4.20 US 11/737,7801.一種小數組麥克風裝置，包括第一與第二全向麥克風，分別將聲音從期望近端揚聲器轉換為第一與第二信號，其中所述第二、第一全向麥克風以及上述期望近端揚聲器呈直線排列；麥克風校準單元，接收所述第一以及第二信號并且校正其增益而分別輸出第一以及第二校準信號；以及定向麥克風生成單元，接收所述第一與第二校準信號，根據控制信號輸出具有預定方向性的第一定向麥克風信號以及具有固定方向性的第二定向麥克風信號來檢測噪聲，其中上述控制信號是由環境檢測單元所產生的環境噪聲能量是否超過預定臨界值來決定的。2. 如權利要求1所述的小數組麥克風裝置，其中，具有固定方向性的所 述第二定向麥克風信號是具有心型、超心型或是廣角心型指向并用來檢測噪 聲的信號。3. 如權利要求1所述的小數組麥克風裝置，其中，當所述環境噪聲能量 低于所述預定臨界值時，具有預定方向性的所述第一定向麥克風信號具有近 全指向的信號，當所述環境噪聲能量超過所述預定臨界值時，具有預定方向性的所述第一定向麥克風信號是具有心型指向的信號。4. 如權利要求1所述的小數組麥克風裝置，其中，所述麥克風校準單元 進一步包括能量^^測單元，檢測所述第一與第二信號的每個頻帶的能量； 能量平滑單元，使所述第一與第二信號的每個頻帶平滑；校準單元，通過將校準增益與所述第一信號的每個頻帶相乘來校準所述 第一信號與第二信號的每個頻帶，其中所述校準增益是通過將所述第二信號的每個頻帶除以所述第一信號的每個頻帶而產生的；以及次頻帶合成單元，合成所述第一與第二信號的每個頻帶而產生所述第一 與第二校準信號。5. 如權利要求1所述的小數組麥克風裝置，其中，所述定向麥克風生成 單元進一步包括第一相位調整單元，根據所述控制信號將所述第一校準信號偏移第一相位而產生第一偏移信號，當所述環境噪聲能量低于所述預定臨界值時，所述 第 一相位為用來補償從所述第 一全向麥克風至所述第二全向麥克風的聲波傳 播的第一值，而當所述環境噪聲能量超過所述預定臨界值時，所述第一相位小于所述第一值；第二相位調整單元，根據所述控制信號將所述第二校準信號偏移第二相 位而產生第二偏移信號，其中當所述環境噪聲能量低于所述預定臨界值時所述第二相位為180度，而當所述環境噪聲能量超過所述預定臨界值時所述第 二相位為0度；第三相位調整單元，將所述第二校準信號偏移固定相位而產生第三信號； 第一減法器，將所述第一偏移信號減去所述第二偏移信號而產生所述第一定向麥克風信號；以及第二減法器，將所述第一偏移信號減去所述第三信號而產生所述第二定向麥克風信號。6. 如權利要求1所述的小數組麥克風裝置，進一步包括噪聲抑制單元，接收所述第 一與第二定向麥克風信號以及所述第二校準 信號，抑制時域的噪聲，并分別輸出第一定向信號、第二定向信號以及第三 校準信號；適應性信道生成單元，接收所述第一與第二定向信號以及所述第三校準 信號而產生第一主要信道信號、第二主要信道信號以及第一參考信道信號； 以及轉換器，將所述第一主要信道信號、第二主要信道信號以及第一參考信 號從時域轉換為頻域并分別輸出第三主要信道信號、第四主要信道信號以及 第二參考信道信號。7. 如權利要求6所述的小數組麥克風裝置，進一步包括檢測單元，接收 并比較所述第二參考信道信號以及第四主要信道信號而輸出所述控制信號來 控制具有預定方向性的所述第一定向麥克風信號。8. 如權利要求7所述的小數組麥克風裝置，其中所述檢測單元進一步包括環境噪聲估測單元，接收并比較所述第二參考信道信號以及所述第四主 要信道信號而輸出噪聲估測信號、第一比較信號以及第二比較信號；以及 所述環境檢測單元檢測所述噪聲估測信號、第一比較信號以及第二比較信號并根據所述環境噪聲能量產生所述控制信號，其中所述環境噪聲能量是 根據所述噪聲估測信號、第 一比較信號以及第二比較信號而產生的。9. 如權利要求8所述的小數組麥克風裝置，進一步包括頻域噪聲抑制單元，接收所述第三主要信道信號以及所述第二參考信道信號，抑制所述第三主要信道信號的噪聲并且產生第一清楚的語音信號；均衡器，所述均衡器以信噪比為基礎，對所述第一清楚的語音信號進行均衡而產生第二清楚的語音信號；以及反相轉換器，將所述第二清楚的語音信號從頻域轉換為時域而產生第三 清楚的語音信號。10. —種噪聲抑制方法，包括將第一與第二全向麥克風以及期望近端揚聲器設置為一直線； 校準來自所述第一與第二全向麥克風的第一信號以及第二信號的每個頻帶而分別產生第一以及第二校準信號；根據所述第一校準信號、第二校準信號以及控制信號產生具有預定方向 性的第一定向麥克風信號，其中所述控制信號是由環境噪聲是否超過預定臨 界值來決定的；以及根據所述第一與第二校準信號產生具有固定方向性的第二定向麥克風信 號來檢測噪聲。11. 如權利要求IO所述的噪聲抑制方法，進一步包括 抑制所述第一定向麥克風信號、第二定向麥克風信號以及第二校準信號的噪聲而分別產生第一定向信號、第二定向信號以及第三校準信號；通過...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張銘，
申請(專利權)人：張銘，
類型：發明
國別省市：US