專利名稱:雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此的公開通常涉及噪聲抑制系統(tǒng)。尤其是，本公開涉及用于在聲學(xué)應(yīng)用中使用的噪聲抑制系統(tǒng)、裝置以及方法的校準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的自適應(yīng)噪聲抑制算法已經(jīng)存在一段時(shí)間。這些傳統(tǒng)的算法已經(jīng)使用兩個(gè)以上的傳聲器來對(duì)(干擾的)噪聲區(qū)域以及(希望的)用戶的語音兩者進(jìn)行采樣。然后，使用自適應(yīng)濾波器(諸如Haykin&Widrow，ISBN#0471215708, Wiley, 2002中描述的最小均方(Least-Mean-Squares ),還可以使用任何自適應(yīng)或者固定的系統(tǒng)識(shí)別算法)以及用于過濾來自有用信號(hào)的噪聲的關(guān)系來確定傳聲器之間的噪聲關(guān)系。
當(dāng)前用于語音通信系統(tǒng)的最傳統(tǒng)的噪聲抑制系統(tǒng)是基于首先在1970年代開發(fā)的單個(gè)傳聲器頻譜相減技術(shù)，并且該技術(shù)例如由S.F.博耳(S.F.Boll)在1979年，第113-120頁，IEEETrans.0n ASSP,“使用頻譜相減的語音中的噪聲的抑制(Suppression of AcousticNoise inSpeech using Spectral Subtraction”中所描述。這些技術(shù)已經(jīng)在過去數(shù)年里被改良，但是操作的基本原理保持相同。例如，參見麥克勞林(McLaughlin)等人的美國專利第5，687，243號(hào)，以及Vilmur等人的美國專利第4，811，404號(hào)。還有對(duì)多傳聲器噪聲抑制系統(tǒng)的許多努力，諸如西爾弗伯格(SiIverberg)等人的美國專利第5，406，622號(hào)以及布拉德利(Bradley)等人的美國專利第5，463，694號(hào)中概述的那些。多傳聲器系統(tǒng)因種種原因沒有非常成功，最引人注目的是不良的噪聲消除性能和/或顯著的語音失真。起初，傳統(tǒng)的多傳聲器系統(tǒng)試圖通過將系統(tǒng)的零訊號(hào)“引導(dǎo)”到最強(qiáng)的噪聲源來增加用戶的語音的信噪比(SNR)。這個(gè)方法被限制在由可用零訊號(hào)的數(shù)目去除的噪聲源的數(shù)目中。
由加利福尼亞州舊金山的AliphCom在2006年12月介紹的Jawbone耳機(jī)(稱為“Jawbone”)是使用一對(duì)物理定向傳聲器(而不是全向傳聲器)來減少環(huán)境噪音的第一個(gè)已知的商品。支持Jawbone的技術(shù)當(dāng)前在伯內(nèi)特(Burnett)的美國專利第7，246，058號(hào)和/或美國專利申請第10/400，282、10/667，207和/或10/769，302號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)中被描述。
通常，多傳聲器技術(shù)利用基于聲學(xué)的語音活動(dòng)檢測器(VAD)來確定背景噪聲特性，其中，“聲音”通常被理 解為包含人的濁音、清音、或者濁音和清音的組合。Jawbone通過使用基于傳感器的傳聲器改進(jìn)了這個(gè)，以構(gòu)造使用直接檢測的用戶的面頰中的語音振動(dòng)的VAD信號(hào)。這允許Jawbone在用戶沒有產(chǎn)生語音時(shí)積極地去除噪聲。Jawbone應(yīng)用例如還使用一對(duì)全向傳聲器來構(gòu)造兩種虛擬的傳聲器，這兩種虛擬的傳聲器被用于去除語音中的噪聲。這個(gè)結(jié)構(gòu)需要校準(zhǔn)全向傳聲器，也就是說，當(dāng)暴露于相同的聲學(xué)的區(qū)域時(shí)，它們兩者都盡可能同樣的響應(yīng)。此外，為了在有風(fēng)的環(huán)境中更好地起作用，全向傳聲器并入機(jī)械的高通濾波器，具有在大約100赫茲和大約400赫茲之間變化的3-dB頻率。
引用結(jié)合
這個(gè)說明書中提及的每個(gè)專利、專利申請和/或公報(bào)通過引用其內(nèi)容到相同的程度被結(jié)合在此，就好像每個(gè)單獨(dú)的專利、專利申請和/或公報(bào)被具體地和個(gè)別地表明以通過引用被結(jié)合。


圖1a和圖1b顯示實(shí)施例中用于最差情況的350Hz的3_dB頻率的連續(xù)時(shí)間RC濾波器響應(yīng)以及離散時(shí)間模型。
圖2顯示實(shí)施例中用于測試這個(gè)技術(shù)的三個(gè)頭戴式耳機(jī)的校準(zhǔn)濾波器阿爾法(α )的幅度響應(yīng)。
圖3顯示實(shí)施例中用于測試這個(gè)技術(shù)的三個(gè)頭戴式耳機(jī)的校準(zhǔn)濾波器阿爾法的相位響應(yīng)。峰值位置以及幅度被顯示在表I中。
圖4顯示實(shí)施例中來自圖2的校準(zhǔn)濾波器的幅度響應(yīng)(實(shí)線)以及RC濾波器差異模型結(jié)果(虛線)。RC濾波器響應(yīng)已經(jīng)被偏移恒定增益(對(duì)6AB5、6C93和90B9分別是+1.75、+0.25和-3.25dB)并且非常好地與觀察的響應(yīng)匹配。
圖5顯示實(shí)施例中來自圖3的校準(zhǔn)濾波器的相位響應(yīng)(實(shí)線)以及RC濾波器差異模型結(jié)果(虛線)。在IOOOHz以下的一些范圍內(nèi)，RC濾波器的相位響應(yīng)非常類似。注意，在IkHz以上具有極小幅度響應(yīng)差異的頭戴式耳機(jī)6C83具有非常大的相位差。正如所料，頭戴式耳機(jī)6AB5和90B9具有趨向于零度的相位響應(yīng)，但是由于未知的原因，90B9卻不會(huì)趨向于零度。
圖6顯示實(shí)施例中使用用于每個(gè)支路的標(biāo)準(zhǔn)增益目標(biāo)的校準(zhǔn)流程。延遲“d”是阿爾法濾波器的采樣中的線性相位延遲。阿爾法濾波器可以是線性相位或者最小相位。
圖7顯示實(shí)施例中用于頭戴式耳機(jī)90B9的最初的OpO2以及補(bǔ)償模型響應(yīng)。損失是在IOOHz處的3.3dB，在200Hz處的1.1dB以及在300Hz處的0.4dB。
圖8顯示實(shí)施例中用于頭戴式耳機(jī)6AB5的最初的OpO2以及補(bǔ)償模型響應(yīng)。損失是在IOOHz處的6.4dB，在200Hz處的2.7dB以及在300Hz處的1.3dB。
圖9顯示實(shí)施例中用于頭戴式耳機(jī)6C83的最初的OpO2以及補(bǔ)償模型響應(yīng)。損失是在IOOHz處的9.4dB，在200Hz處的4.7dB以及在300Hz處的2.6dB。
圖10顯示實(shí)施例中用于三個(gè)不同的頭戴式耳機(jī)的補(bǔ)償O1以及O2響應(yīng)。在IOOHz處，在頭戴式耳機(jī)90B9和6C83之間有7.0dB差異。
圖11顯示實(shí)施例中，在補(bǔ)償之前采用工廠校準(zhǔn)(實(shí)線)和補(bǔ)償之后(虛線)，對(duì)于三個(gè)頭戴式耳機(jī)的校準(zhǔn) 濾波器的幅度響應(yīng)。除了 DC附近以外，有少許改變，其中，響應(yīng)如預(yù)期地被降低。[0024]圖12顯示實(shí)施例中，使用工廠校準(zhǔn)(實(shí)線)和補(bǔ)償?shù)陌?Aliph)校準(zhǔn)(虛線)，對(duì)于三個(gè)頭戴式耳機(jī)的校準(zhǔn)相位響應(yīng)。僅僅低于500Hz的相位是這個(gè)測試所關(guān)心的；似乎與頻率成正比的相位的添加用于所有補(bǔ)償波形。作為最差的執(zhí)行者的頭戴式耳機(jī)90B9的最大值已經(jīng)顯著地從12+度減少到5度以下。在500Hz以下具有極小相位的頭戴式耳機(jī)6AB5已經(jīng)被增加，并且因而主張低于5度的相位響應(yīng)應(yīng)當(dāng)沒有被調(diào)節(jié)。頭戴式耳機(jī)6C83中的最大值已經(jīng)從-12.5度下跌到-8度。
圖13顯示實(shí)施例中，使用工廠校準(zhǔn)(實(shí)線)、艾利佛(Aliph)校準(zhǔn)(點(diǎn)線)以及補(bǔ)償艾利佛校準(zhǔn)(虛線)，對(duì)于三個(gè)頭戴式耳機(jī)的校準(zhǔn)相位響應(yīng)。在IkHz以下，頭戴式耳機(jī)6AB5和6C83在工廠校準(zhǔn)以及艾利佛校準(zhǔn)中有顯著的不一致一這很可能是6AB5的相位增加以及6C83的相位較少地減少的原因。不清楚為什么在工廠和艾利佛的校準(zhǔn)對(duì)于這兩種傳聲器變化——可以是在工廠或者艾利佛或者兩者的傳聲器位移或者校準(zhǔn)誤差。對(duì)于頭戴式耳機(jī)90B9的校準(zhǔn)很好地適合，并且導(dǎo)致相位差顯著地下跌一強(qiáng)調(diào)對(duì)準(zhǔn)確的和可重復(fù)的校準(zhǔn)的需要。
圖14是實(shí)施例中校準(zhǔn)算法的流程圖。頂部流程在第一個(gè)三秒激勵(lì)(three-secondexcitation)上被執(zhí)行并且產(chǎn)生用于每個(gè)傳聲器HP濾波器的模型。中間流程計(jì)算校正Oihat和O2hat的組合的振幅響應(yīng)所需的低通濾波器。最終流程計(jì)算阿爾法濾波器。
圖15是實(shí)施例中在正常操作期間的校準(zhǔn)濾波器的流程圖。
圖16顯示實(shí)施例中使用v4 (實(shí)線)和v5 (虛線)的六個(gè)測試頭戴式耳機(jī)的幅度響應(yīng)。在DC處的“閃光”已經(jīng)被排除，通過響應(yīng)，將IkHz的標(biāo)準(zhǔn)化差異從8dB以上減少到2dB以下。
圖17顯示實(shí)施例中使用v4 (實(shí)線)和v5 (虛線)的六個(gè)測試頭戴式耳機(jī)的相位響應(yīng)。500Hz以下的大的峰值已經(jīng)被排除，將相位差從34度減少到7度以下。
圖18顯示實(shí)施例中使用v4校準(zhǔn)的99個(gè)頭戴式耳機(jī)的相位響應(yīng)。最大相位中的擴(kuò)展從-21到+17度，導(dǎo)致顯著的性能差異。
圖19顯示實(shí)施例中使用v5校準(zhǔn)的99個(gè)頭戴式耳機(jī)的相位響應(yīng)。離群值的黃色圖很可能歸因于操作者過失。低于500Hz，最大相位中的擴(kuò)展已經(jīng)從-21到+17度改變到+-5度。DC附近的幅度變化同樣地被排除。這些頭戴式耳機(jī)應(yīng)當(dāng)在性能上是難區(qū)分的。
圖20a和圖20b顯示實(shí)施例中使用v4校準(zhǔn)的99個(gè)頭戴式耳機(jī)的幅度(頂部)和相位(底部)響應(yīng)的平均+-1 σ、+-2 σ。在DC處的幅度中的2 σ擴(kuò)展是差不多13dB，并且對(duì)于相位是31度。如果 采用+5和-10度作為用于良好性能的截止值，那么這些頭戴式耳機(jī)中的大約40%的頭戴式耳機(jī)將比其他頭戴式耳機(jī)具有顯著地不良的性能。
圖21a和圖21b顯示實(shí)施例中使用v5校準(zhǔn)的99個(gè)頭戴式耳機(jī)的幅度(頂部)和相位(底部)的平均+-1 σ和+-2 σ。在DC處的幅度中的2 σ擴(kuò)展現(xiàn)在僅僅是6dB (規(guī)格以內(nèi))，具有較少的波動(dòng)，以及對(duì)于相位是少于7度，具有顯著地較少的波動(dòng)。這些頭戴式耳機(jī)應(yīng)當(dāng)在性能上是難區(qū)分的。
圖22顯示實(shí)施例中Olhat、02hat以及Hac的組合的幅度響應(yīng)。這將通過O1的自然響應(yīng)被調(diào)制以達(dá)到響應(yīng)該系統(tǒng)的最終輸入。注釋線顯示當(dāng)不需要相位校正時(shí)，當(dāng)前系統(tǒng)在做什么；目前這已經(jīng)被改變成統(tǒng)一濾波器以及將被更新為用于v6的150Hz的HP。所有補(bǔ)償響應(yīng)都在+-1dB以內(nèi)以及它們的3dB點(diǎn)在+-25Hz以內(nèi)。
圖23是實(shí)施例中v6算法的流程圖，在v6算法中，沒有顯著的相位差的頭戴式耳機(jī)，還受到歸一化成為標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)。
圖24a和圖24b顯示實(shí)施例中，使用fflOOHz以及f2=300Hz，對(duì)于α。(ζ)的頻率響應(yīng)。
圖25顯示實(shí)施例中ν4.1校準(zhǔn)算法的流程。由于可以沒有新信息，所以對(duì)于具有充足的α相位的單元，益處局限于01HAT、O2hat以及Hac (Z)0
圖26顯示實(shí)施例中在DOMA以及AVAD算法之前的實(shí)施例的濾波器的使用。
圖27是實(shí)施例中雙重傳聲器自適應(yīng)噪聲抑制系統(tǒng)。
圖28是實(shí)施例中陣列以及語音源(S)結(jié)構(gòu)。傳聲器被分開近似等于2d。的距離，并且語音源被定位成以角度Θ遠(yuǎn)離陣列的中點(diǎn)一距離ds。系統(tǒng)是軸向?qū)ΨQ的，所以僅僅需要指定ds和Θ。
圖29是實(shí)施例中使用兩個(gè)全向兀件O1和O2的第一級(jí)壓差傳聲器的方框圖。
圖30是實(shí)施例 中用于DOMA的方框圖，DOMA包括配置為形成兩個(gè)虛擬傳聲器V1和V2的兩個(gè)物理傳聲器。
圖31是實(shí)施例中用于DOMA的方框圖，DOMA包括配置為形成N個(gè)虛擬傳聲器V1到Vn的兩個(gè)物理傳聲器，其中N是大于I的任何數(shù)。
圖32是實(shí)施例中在此描述的包括DOMA的頭戴式耳機(jī)或者頭戴式裝置的實(shí)例。
圖33是實(shí)施例中使用DOMA的對(duì)聲信號(hào)降噪的流程圖。
圖34是實(shí)施例中用于形成DOMA的流程圖。
圖35是實(shí)施例中虛擬傳聲器V2相對(duì)于在0.1m的距離處的IkHz語音源的線性響應(yīng)圖。零訊號(hào)是在O度，其中語音被正常定位。
圖36是實(shí)施例中虛擬傳聲器V2相對(duì)于在1.0m的距離處的IkHz噪聲源的線性響應(yīng)的圖。沒有零訊號(hào)并且檢測所有噪聲源。
圖37是實(shí)施例中虛擬傳聲器V1相對(duì)于在0.1m的距離處的IkHz語音源的線性響應(yīng)的圖。沒有零訊號(hào)，并且對(duì)語音的響應(yīng)大于圖9所示的響應(yīng)。
圖38是實(shí)施例中虛擬傳聲器V1相對(duì)于在1.0m的距離處的IkHz噪聲源的線性響應(yīng)的圖。沒有零訊號(hào)，并且響應(yīng)非常類似于圖10所示的v2。
圖39是實(shí)施例中，對(duì)于100、500、1000、2000、3000以及4000Hz的頻率，虛擬傳聲
器V1相對(duì)于在0.1m的距離處的語音源的線性響應(yīng)的圖。
圖40是顯示對(duì)于實(shí)施例的陣列以及對(duì)于傳統(tǒng)的心形傳聲器，對(duì)于語音的頻率響應(yīng)的比較的圖。
圖41是實(shí)施例中，顯示V1 (頂部，虛線)和％ (底部，實(shí)線)對(duì)比尤被假定為0.1m的B的語音響應(yīng)的圖。V2中的空間零訊號(hào)是相對(duì)寬的。
圖42是顯示實(shí)施例中，圖10中顯示的V1/V2語音響應(yīng)對(duì)比B的比率的圖。對(duì)于所有0.8〈B〈1.1，比率在IOdB以上。這意味著系統(tǒng)的物理β不需要為了良好性能而被精確地模擬。
圖43是實(shí)施例中假定ds=10cm以及Θ =0，B對(duì)比實(shí)際的ds的圖。
圖44是實(shí)施例中隨著ds=10cm并且假定ds=10cm, B對(duì)比Θ的圖。[0057]圖45a和圖45b是實(shí)施例中，隨著B=I并且D=_7.2微秒，N Cs)的振幅(頂部)和相位(底部)響應(yīng)的圖。結(jié)果的相位差明顯的比低頻更多地影響高頻。
圖46a和圖46b是實(shí)施例中，隨著B=L 2并且D=_7.2微秒，N Cs)的振幅(頂部)和相位(底部)響應(yīng)的圖。非整數(shù)的B影響整個(gè)頻率范圍。
圖47a和圖47b是實(shí)施例中，歸因于以ql=0度以及q2=30度弄錯(cuò)語音源的位置，影響V2中的語音取消的振幅(頂部)和相位(底部)響應(yīng)的圖。對(duì)于頻率低于6kHz，取消保持低于-10dB。
圖48a和圖48b是實(shí)施例中，歸因于以ql=0度以及q2=45度弄錯(cuò)語音源的位置，影響V2中的語音取消的振幅(頂部)和相位(底部)響應(yīng)的圖。僅僅對(duì)于頻率低于大約2.8kHz,取消是低于-10dB，并且性能減少是預(yù)期的。
圖49a和圖49b顯不實(shí)施例中，在非常大聲的( 85dBA)音樂/語音噪聲環(huán)境中，在Bruel和Kjaer的頭和軀干模擬器(Head and Torso Simulator, HATS)上使用0.83的線性β，對(duì)于2屯=19毫米陣列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。噪聲已經(jīng)被減少大約25dB，并且語音難以 被影響，沒有值得注意的失真。
具體實(shí)施方式
本申請描述了系統(tǒng)和方法，通過該系統(tǒng)和方法，包括機(jī)械濾波器的傳聲器可以相對(duì)于彼此在振幅和相位兩者上被準(zhǔn)確地校準(zhǔn)。除非另有說明，除它們可以傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員的意思或者理解之外，以下術(shù)語具有相應(yīng)的含義。
術(shù)語“滲透”意指在語音期間不希望存在噪聲。
術(shù)語“降噪”意指從所關(guān)心的信號(hào)去除不需要的噪聲，并且還涉及分貝(dB)信號(hào)中的噪聲能量的減少量。
術(shù)語“清音化”意指從所關(guān)心的信號(hào)去除希望的語音和/或使希望的語音失真。
術(shù)語DOMA涉及用于本發(fā)明的實(shí)施例的艾利佛雙重全向傳聲器陣列。在此描述的技術(shù)不局限于使用DOMA ;可以使用受益于更準(zhǔn)確的傳聲器校準(zhǔn)的任何陣列技術(shù)。
術(shù)語“全向傳聲器”意指相等地響應(yīng)來源于任何方向的聲波的物理傳聲器。
術(shù)語“01 “或者“0廣涉及陣列的第一全向傳聲器，通常比第二全向傳聲器更靠近用戶。同樣，可以根據(jù)上下文，參考第一全向傳聲器的時(shí)間采樣的輸出或者第一全向傳聲器的頻率響應(yīng)。
術(shù)語“02 “或者“02”涉及陣列的第二全向傳聲器，通常比第一全向傳聲器更遠(yuǎn)離用戶。同樣，可以根據(jù)上下文，參考第二全向傳聲器的時(shí)間米樣的輸出或者第二全向傳聲器的頻率響應(yīng)。
術(shù)語“0lhat”或者“ O⑵”指的是O1的響應(yīng)的RC濾波器模型。
術(shù)語“02hat” “ Q㈡”指的是O2的響應(yīng)的RC濾波器模型。
術(shù)語“噪聲”意指不需要的環(huán)境噪音。
術(shù)語“零訊號(hào)”意指物理或者虛擬定向傳聲器的空間響應(yīng)中的零或者最小值。
術(shù)語“語音”意指希望的用戶的語音。
術(shù)語“皮膚表面?zhèn)髀暺?SSM)”是耳機(jī)(例如，從加利福尼亞州，舊金山的艾利佛可得到的Jawbone耳機(jī))中使用的傳聲器，以檢測用戶的皮膚上的語音振動(dòng)。
術(shù)語“V/’意指DOMA的虛擬定向“語音”傳聲器。
術(shù)語“V2”意指DOMA的虛擬定向“噪聲”傳聲器，具有用于用戶的語音的零訊號(hào)。
術(shù)語“語音活動(dòng)檢測(VAD)信號(hào)”意指表示當(dāng)用戶語音被檢測時(shí)的信號(hào)。
術(shù)語“虛擬傳聲器(VM)”或者“虛擬定向傳聲器”意指使用兩個(gè)以上的全向傳聲器構(gòu)成的并且與信號(hào)處理相關(guān)的傳聲器。
在高通(HP)傳聲器的機(jī)械濾波器中對(duì)非均勻的3-dB頻率的補(bǔ)償
以下描述用于具有機(jī)械的高通濾波器的兩個(gè)全向傳聲器的校準(zhǔn)方法。通過選擇一個(gè)全向傳聲器用作標(biāo)準(zhǔn)并將所有其它傳聲器校準(zhǔn)成選擇的標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，使用該技術(shù)可以校準(zhǔn)兩個(gè)以上的傳聲器。需要準(zhǔn)確地校準(zhǔn)具有機(jī)械的高通濾波器的全向傳聲器的任何應(yīng)用可以受益于該技術(shù)。以下實(shí)施例使用DOMA傳聲器陣列，但是該技術(shù)不被如此限制。與設(shè)法通過使外面的噪聲源無效來減少噪聲的傳統(tǒng)的陣列以及算法相比較，實(shí)施例的陣列被用于形成兩個(gè)截然不同的虛擬定向傳聲器，它們被配置為具有非常類似的噪聲響應(yīng)以及非常 不同的語音響應(yīng)。由DOMA形成的唯一的零訊號(hào)是用于WV2中去除用戶的語音的一個(gè)零訊號(hào)。當(dāng)被適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)時(shí)，全向傳聲器可以被組合以形成兩個(gè)以上的虛擬傳聲器，然后，利用自適應(yīng)濾波器算法和/或VAD算法可以使它們被配對(duì)以顯著地減少噪聲，而不使語音失真，超過傳統(tǒng)的噪聲抑制系統(tǒng)，顯著地改進(jìn)希望的語音的SNR。在此描述的實(shí)施例在操作中是穩(wěn)定的，相對(duì)于虛擬傳聲器的模式選擇是靈活的，并且已經(jīng)證實(shí)相對(duì)于語音源到陣列距離和定位以及溫度和校準(zhǔn)技術(shù)是耐用的，如在此顯示的。
在下面的描述中，很多具體細(xì)節(jié)被介紹以提供對(duì)校準(zhǔn)方法的實(shí)施例的徹底了解，以及能夠?qū)τ谛?zhǔn)方法的實(shí)施例進(jìn)行描述。然而，相關(guān)領(lǐng)域中的一個(gè)技術(shù)人員將承認(rèn)，在沒有一個(gè)以上的具體細(xì)節(jié)，或者利用其它部件、系統(tǒng)等等的情況下，可以實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例。在其它實(shí)例中，已知結(jié)構(gòu)或操作未顯示，或者沒有詳細(xì)地描述，以避免揭示的實(shí)施例的不清楚的方面。
實(shí)施例的噪聲抑制系統(tǒng)(DOMA)使用兩個(gè)全向傳聲器的輸出的兩個(gè)組合來形成兩個(gè)虛擬傳聲器。為了構(gòu)造這些虛擬傳聲器，全向傳聲器在振幅以及相位兩者中必須被準(zhǔn)確地校準(zhǔn)，以使它們盡可能與聲學(xué)輸入同樣響應(yīng)振幅以及相位兩者。許多全向傳聲器使用機(jī)械的高通(HP)濾波器(通常使用傳聲器的薄膜中的一個(gè)以上的孔來實(shí)施)以減少風(fēng)噪聲響應(yīng)。這些機(jī)械濾波器通常具有類似于電子RC濾波器的響應(yīng)，但是孔的大小與形狀中的少量的差異能夠?qū)е聫腎OOHz以下到400Hz以上范圍的3-dB頻率。這個(gè)差異能夠?qū)е略诘皖l的傳聲器之間的相對(duì)的相位響應(yīng)從-15度變化到+15度以上。在低頻處，這尤其損傷，因?yàn)镈OMA伽馬濾波器的相位響應(yīng)通常在500Hz以下少于20-30度。結(jié)果，在500Hz以下使用DOMA降噪能夠變化20dB以上。一種新的、基于DSP的校準(zhǔn)補(bǔ)償方法在此呈現(xiàn)，其中，O1和O2的白噪聲響應(yīng)被用于構(gòu)造系統(tǒng)的模型，然后每個(gè)傳聲器被另一個(gè)的模型過濾。然后，結(jié)果的響應(yīng)被歸一化為“標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)”——在這種情況下，具有200Hz的3-dB頻率的高通RC濾波器。
RC濾波器模型
RC濾波器具有實(shí)時(shí)響應(yīng)[0086]
權(quán)利要求
1.一種雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 包括第一傳聲器和第二傳聲器的傳聲器陣列； 耦接到所述第二傳聲器的輸出的第一濾波器，其中，所述第一濾波器模擬所述第一傳聲器對(duì)噪聲信號(hào)的響應(yīng)； 耦接到所述第一傳聲器的輸出的第二濾波器，其中，所述第二濾波器模擬所述第二傳聲器對(duì)所述噪聲信號(hào)的響應(yīng)；以及 耦接到所述第一濾波器和所述第二濾波器的處理器。
2.如權(quán)利要求
1所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括耦接到所述第一濾波器和所述第二濾波器中的至少一個(gè)的輸 出的第三濾波器。
3.如權(quán)利要求
2所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三濾波器是線性相位有限脈沖響應(yīng)濾波器。
4.如權(quán)利要求
2所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括將所述第三濾波器耦接到所述第二濾波器的輸出。
5.如權(quán)利要求
4所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括將所述第三濾波器耦接到所述第一濾波器的輸出。
6.如權(quán)利要求
4所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括耦接到所述第三濾波器的輸出的第四濾波器，所述第三濾波器被耦接到所述第二傳聲器。
7.如權(quán)利要求
6所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第四濾波器模型是最小相位濾波器。
8.如權(quán)利要求
6所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，通過以下生成所述第四濾波器: 通過將所述第二濾波器的響應(yīng)和所述第三濾波器的響應(yīng)應(yīng)用到由第二信號(hào)所產(chǎn)生的所述第一傳聲器的輸出來確定所述第一傳聲器的第三響應(yīng)； 通過將所述第一濾波器的響應(yīng)和所述第三濾波器的響應(yīng)應(yīng)用到由第二信號(hào)所產(chǎn)生的所述第二傳聲器的輸出來確定所述第二傳聲器的第四響應(yīng)；以及 從所述第三響應(yīng)和所述第四響應(yīng)的組合生成所述第四濾波器。
9.如權(quán)利要求
6所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括是線性相位濾波器的第五濾波器。
10.如權(quán)利要求
9所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，從所述第四濾波器生成所述第五濾波器。
11.如權(quán)利要求
9所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括所述第四濾波器和所述第五濾波器中的至少一個(gè)被耦接到所述第三濾波器的輸出，所述第三濾波器被耦接到所述第一濾波器和所述第二傳聲器。
12.如權(quán)利要求
9所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 從信號(hào)通道輸出第一傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第二濾波器和所述第三濾波器的所述第一傳聲器； 通過將第一延遲濾波器應(yīng)用到所述第一傳聲器信號(hào)來生成第一延遲的第一傳聲器信號(hào)；以及 將所述第一延遲的第一傳聲器信號(hào)輸入到所述處理器，其中，所述處理器生成包括第一虛擬傳聲器和第二虛擬傳聲器的虛擬傳聲器陣列。
13.如權(quán)利要求
12所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 從信號(hào)通道輸出第二傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第一濾波器、所述第三濾波器和所述第五濾波器的所述第二傳聲器；以及將所述第二傳聲器信號(hào)輸入到所述處理器。
14.如權(quán)利要求
13 所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 通過將第二延遲濾波器應(yīng)用到所述第一傳聲器信號(hào)來生成第二延遲的第一傳聲器信號(hào)；以及 將所述第二延遲的第一傳聲器信號(hào)輸入到聲學(xué)的語音活動(dòng)檢測器。
15.如權(quán)利要求
14所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 從信號(hào)通道輸出第三傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第一濾波器、所述第三濾波器和所述第四濾波器的所述第二傳聲器；以及 將所述第三傳聲器信號(hào)輸入到所述聲學(xué)的語音活動(dòng)檢測器。
16.如權(quán)利要求
9所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 從信號(hào)通道輸出第一傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第二濾波器和所述第三濾波器的所述第一傳聲器；以及 從信號(hào)通道輸出第二傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第一濾波器、所述第三濾波器和所述第五濾波器的所述第二傳聲器。
17.如權(quán)利要求
16所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一虛擬傳聲器，其中，通過生成所述第一傳聲器信號(hào)和所述第二傳聲器信號(hào)的第一組合來形成所述第一虛擬傳聲器；以及 第二虛擬傳聲器，其中，通過生成所述第一傳聲器信號(hào)和所述第二傳聲器信號(hào)的第二組合來形成所述第二虛擬傳聲器，其中所述第二組合與所述第一組合不同，其中，所述第一虛擬傳聲器和所述第二虛擬傳聲器是截然不同的虛擬定向傳聲器，具有對(duì)于噪聲實(shí)質(zhì)上相似的響應(yīng)和對(duì)于語音實(shí)質(zhì)上不同的響應(yīng)。
18.如權(quán)利要求
1所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一濾波器是無限脈沖響應(yīng)濾波器。
19.如權(quán)利要求
1所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二濾波器是無限脈沖響應(yīng)濾波器。
20.如權(quán)利要求
1所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)是白噪聲信號(hào)。
21.如權(quán)利要求
1所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳聲器陣列包括振幅響應(yīng)校準(zhǔn)和相位響應(yīng)校準(zhǔn)。
22.—種雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng),其特征在于,包括: 包括第一傳聲器和第二傳聲器的傳聲器陣列； 耦接到所述第二傳聲器的輸出的第一濾波器，其中，所述第一濾波器模擬所述第一傳聲器對(duì)噪聲信號(hào)的響應(yīng)，并且輸出第二傳聲器信號(hào)； 耦接到所述第一傳聲器的輸出的第二濾波器，其中，所述第二濾波器模擬所述第二傳聲器對(duì)所述噪聲信號(hào)的響應(yīng)，并且輸出第一傳聲器信號(hào)，其中，利用所述第二傳聲器信號(hào)校準(zhǔn)所述第一傳聲器信號(hào)；以及 處理器，耦接到所述傳聲器陣列，并且從所述第一傳聲器信號(hào)和所述第二傳聲器信號(hào)生成包括第一虛擬傳聲器和第二虛擬傳聲器的虛擬傳聲器陣列。
23.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括耦接到所述第一濾波器和所述第二濾波器中的至少一個(gè)的輸出的第三濾波器。
24.如權(quán)利要求
23所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三濾波器是線性相位有限脈沖響應(yīng)濾 波器。
25.如權(quán)利要求
23所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三濾波器被耦接到所述第二濾波器的輸出。
26.如權(quán)利要求
25所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三濾波器被耦接到所述第一濾波器的輸出。
27.如權(quán)利要求
26所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括耦接到信號(hào)通道的輸出的第四濾波器，所述信號(hào)通道包括所述第三濾波器和所述第二傳聲器。
28.如權(quán)利要求
27所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第四濾波器是最小相位濾波器。
29.如權(quán)利要求
27所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括耦接到信號(hào)通道的輸出的第五濾波器，所述信號(hào)通道包括所述第三濾波器和所述第二傳聲器。
30.如權(quán)利要求
29所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第五濾波器是線性相位濾波器。
31.如權(quán)利要求
30所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，從所述第五濾波器來源于所述第四濾波器。
32.如權(quán)利要求
29所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括耦接到信號(hào)通道的輸出的所述第四濾波器和所述第五濾波器中的至少一個(gè)，所述信號(hào)通道包括所述第三濾波器、所述第一濾波器和所述第二傳聲器。
33.如權(quán)利要求
29所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 從信號(hào)通道輸出第一傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第二濾波器和所述第三濾波器的所述第一傳聲器； 通過將第一延遲濾波器應(yīng)用到所述第一傳聲器信號(hào)來生成第一延遲的第一傳聲器信號(hào)；以及 將所述第一延遲的第一傳聲器信號(hào)輸入到所述處理器，其中，所述處理器生成包括第一虛擬傳聲器和第二虛擬傳聲器的虛擬傳聲器陣列。
34.如權(quán)利要求
33所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 從信號(hào)通道輸出第二傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第一濾波器、所述第三濾波器和所述第五濾波器的所述第二傳聲器；以及 將所述第二傳聲器信號(hào)輸入到所述處理器。
35.如權(quán)利要求
34所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 通過將第二延遲濾波器應(yīng)用到所述第一傳聲器信號(hào)來生成第二延遲的第一傳聲器信號(hào)；以及 將所述第二延遲的第一傳聲器信號(hào)輸入到語音活動(dòng)檢測器。
36.如權(quán)利要求
35所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng),其特征在于,包括: 從信號(hào)通道輸出第三傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第一濾波器、所述第三濾波器和所述第四濾波器的所述第二傳聲器；以及 將所述第三傳聲器信號(hào)輸入到所述語音活動(dòng)檢測器。
37.如權(quán)利要求
29所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 從信號(hào)通道輸出所述第一傳聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第二濾波器和所述第三濾波器的所述第一傳聲器；以及 從信號(hào)通道輸出所述第二傳 聲器信號(hào)，所述信號(hào)通道包括耦接到所述第一濾波器、所述第三濾波器和所述第五濾波器的所述第二傳聲器。
38.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一濾波器是無限脈沖響應(yīng)濾波器。
39.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二濾波器是無限脈沖響應(yīng)濾波器。
40.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)是白噪聲信號(hào)。
41.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳聲器陣列包括振幅響應(yīng)校準(zhǔn)和相位響應(yīng)校準(zhǔn)。
42.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二傳聲器是全向的。
43.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng),其特征在于,所述第一傳聲器和所述第二傳聲器沿著軸被安置，并且分開第一距離。
44.如權(quán)利要求
43所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述軸的中點(diǎn)距離生成所述語音的語音源第二距離，其中所述語音源位于由相對(duì)于所述中點(diǎn)的角度所限定的方向上。
45.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括耦接到所述處理器的語音活動(dòng)檢測器，所述語音活動(dòng)檢測器生成語音活動(dòng)信號(hào)。
46.如權(quán)利要求
22所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括耦接到所述處理器的通信信道，所述通信信道包括無線信道、有線通道和混合式無線/有線信道中的至少一個(gè)。
47.如權(quán)利要求
46所述的雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括經(jīng)由所述通信信道耦接到所述處理器的通信裝置，所述通信裝置包括蜂窩式移動(dòng)電話、衛(wèi)星電話、攜帶式電話、有線線路電話、因特網(wǎng)電話、無線收發(fā)器、無線通信收音機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理和個(gè)人計(jì)算機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)。
專利摘要
本申請涉及一種雙重全向傳聲器陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括第一傳聲器和第二傳聲器的傳聲器陣列；耦接到所述第二傳聲器的輸出的第一濾波器，其中，所述第一濾波器模擬所述第一傳聲器對(duì)噪聲信號(hào)的響應(yīng)；耦接到所述第一傳聲器的輸出的第二濾波器，其中，所述第二濾波器模擬所述第二傳聲器對(duì)所述噪聲信號(hào)的響應(yīng)；以及耦接到所述第一濾波器和所述第二濾波器的處理器。通過該系統(tǒng)，包括機(jī)械濾波器的傳聲器可以相對(duì)于彼此在振幅和相位兩者上被準(zhǔn)確地校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)H04R3/00GKCN203086710SQ201090001122
公開日2013年7月24日 申請日期2010年6月29日
發(fā)明者格雷戈里·C·伯內(nèi)特 申請人:艾利佛有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan