[发明专利]合成麦克风信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成来自一致性麦克风装置的麦克风信号的方法，其中，麦克风装置包括至少两个压力梯度换能器，压力梯度换能器的方向特性包括全方向部分和8字形部分，并且其具有最大敏感度方向，即，主方向，其中，压力梯度换能器的主方向相对于彼此相互倾斜。本发明还涉及一种麦克风装置，包括至少两个压力梯度换能器，每个压力梯度换能器具有振膜，每个压力梯度换能器具有通向振膜的前面的第一声音入口，以及通向振膜的背面的第二声音入口，并且其中，每个压力梯度换能器的方向特性包括全方向部分和8字形部分，其具有最大敏感度方向，即，主方向。

背景技术

US 4,262,170中公开了一种前文所述的麦克风装置。麦克风被布置成尽可能彼此接近，其方向特性符合公式E＝K+(1-k)cosθ，使得最大敏感度方向指向方位角周围的不同方向。这样的布置被用于记录周围的声音，但也有缺陷，即，不能最优地满足一致性条件。

在声场麦克风(有时候也称为B格式麦克风)中也会出现类似的问题，这在US 4,042,779A(或者对应的DE 2531161C1)中进行了描述，此说明书的全部内容通过引用结合在本文中。这种麦克风由四个压力梯度换能器组成，其中，各个换能器被布置在四面体中，使得各个换能器的振膜大致并行于假想四面体表面。通过扩展各个换能器，在振膜和四面体中心之间总是会必然存在间隙，从而严重削弱了一致性。另一个缺陷在于各个换能器对彼此施加的遮蔽效应(shadowing effects)。

DE 4498516C2公开了一种三个麦克风沿着直线排列的麦克风阵列，其中，三个麦克风彼此的间隙超过2.5cm。这种排列不存在一致性，并且，也没有希望得到一致性。

EP 1643798A1公开了一种在外壳中容纳了两个边界麦克风的麦克风。边界麦克风的特征在于，通向振膜前部的声音入口以及通向振膜后部的声音入口都位于换能器的同一个表面内，即，所谓的边界。通过将两个声音入口a和b都布置在换能器的同一侧，实现了相对于振膜的轴不对称的方向特性，例如，心型曲线、超心型曲线等。EP 1351549A2和对应的US 6,885,751A中详细描述了这样的换能器，其全部内容以引用方式结合在本文中。

EP 1643798A1描述了一种布置，其中，一个换能器被布置在另一个换能器之上，其声音入口或者彼此相对或者彼此偏离。此系统用于噪声抑制，但是不能适当地合成有用的声音方向，从而，包含在总信号中的非期望的干扰噪声是不可接受的。

在诸如车辆、驾驶舱等具有高强度背景噪声的环境中，通常难以用足够高的质量来记录有用的信号。在很多情况下，信噪比(SNR)太低，不能在处于高声环境中的对话各方之间实现可靠的通信。另一方面，有些系统尝试记录或估计背景噪声的质量和幅度，并相应地从全部的接收信号中将其减去，从而剩下的大致是有用信号。另一种方法利用麦克风或多个麦克风装置可以为最终形成的信号形成方向特性，从而仅记录了语音端或所接收的(有用的)声源。然而，噪声环境中的语音传输质量仍然不够好，导致了干扰背景散射、不真实的语音和音乐及诸如时间延迟、损失、回声等其它典型产物的不真实的声音，从而，急切需要对该问题的更好的解决方案。

WO 2006/125869A1公开了一种利用具有8字形方向特性的双振膜声学换能器来记录并回放声学信号的方法。单个振膜A和B的信号彼此相减，并在并行的步骤中彼此相加。和信号A+B具有全方向的方向特性，并且同时存在具有“8字形”特性的信号。利用FFT(快速复里叶变换)将这样组合的两个信号变换至频域，并经过频谱减法后将其馈送到输出信号。现在，输出信号的方向特性具有平坦圆盘的形式，就像窄圆环一样，中心处凹进。这样合成的方向特性将可以消除圆盘外部的背景噪声，即，将要被消除的来自向圆盘平面倾斜更强的方向的噪声，但是，其具有2π敏感度，将记录来自圆盘平面方向的未经弱化的任何干扰噪声。利用此方法不能实现专门用于单个人员或者其它有用的声源的调整。

在一种变化(图18b)中，第二双振膜换能器用于在作为方向特性的平面中形成圆盘，此平面与利用第一换能器所记录的平面正交。利用此几何布置将第二或第三振膜换能器系统相关联，然而，却丢失了整个换能器布置的一致性，这在严格受限的频率范围内将变得很明显。通过利用频谱减法结合这两个信号，产生哑铃形状的信号，其在空间上更强烈地限制了敏感度方向，但同时仍然记录来自有用方向的相反方向的噪声(干扰噪声)。