[发明专利]用于音频信号处理的耳机和方法

说明书

本发明涉及用于音频信号处理的耳机和方法。被配置为处理来自多个麦克风的音频信号的耳机和方法，包括：输出第一对麦克风信号的第一对麦克风和输出第二对麦克风信号的第二对麦克风；第一近场束形成器和第二近场束形成器，均被配置为接收一对麦克风信号并且当以相应的束形成器输出的相应的束形成信号测量时适配相应的麦克风对的空间灵敏度；其中，空间灵敏度适于抑制与期望的信号有关的噪声；第三束形成器，被配置成将从第一束形成器和第二束形成器输出的信号动态地组合为组合信号；其中，信号被组合从而使得组合信号中的信号能量被最小化而同时保持期望的信号；及降噪单元，被配置为处理来自第三束形成器的组合信号并且输出组合信号，以噪声降低。

技术领域

本发明涉及束形成器的技术领域，更具体地涉及用于音频信号处理的耳机和方法。

背景技术

已经发现，使用多个麦克风和使用束形成技术提供了比单个麦克风或者非束形成系统卓越的音频信号再现。多个麦克风位于不同的位置并且允许所谓的空间采样，从而能够消除与诸如人的声音的期望的信号干涉的噪声，这也被称为束形成、空间滤波、或者噪声消除。随后的时变后置滤波器通常被应用为进一步将人的声音从(背景)噪声信号区分出来的装置。

耳机、助听器、膝上型电脑、以及其他电子消费设备中通常包含多个麦克风和束形成技术的使用。

束形成器的技术领域已经进行了大量的研究；然而，它们的质量和配置还没有被充分的开发。

相关的现有技术

US 2012/0020485公开了一种音频信号处理方法，该音频信号处理方法评估由第一对麦克风所接收的第一声音分量相对于第一对麦克风的到达方向的第一指示；并且评估由第二对麦克风所接收的第二声音分量相对于第二对麦克风的到达方向的第二指示。在使用该方法的设备的正常操作过程中，第一对麦克风和第二对麦克风被设置在人的头部的相应侧处。该方法还包括基于第一方向指示和第二方向指示控制音频信号的增益以产生输出信号。

发明内容

提供一种被配置为处理来自多个麦克风的音频信号的诸如耳机的装置，包括：第一对麦克风和第二对麦克风，第一对麦克风输出第一对麦克风信号并且第二对麦克风输出第二对麦克风信号；其中，第一对麦克风设置有第一相互距离并且第二对麦克风设置有第二相互距离，并且其中，至少在该装置处于正常操作时，第一对麦克风被设置成距所述第二对麦克风大于所述第一相互距离和第二相互距离的距离；第一束形成器和第二束形成器，均被配置为接收一对麦克风信号并且当以从相应束形成器输出的相应束形成信号测量适配相应的麦克风对的空间灵敏度；其中，空间灵敏度适于抑制与期望信号有关的噪声；第三束形成器，被配置为将从第一束形成器和第二束形成器输出的信号动态地组合成组合信号；其中，信号被组合为使得组合信号中的噪声能量被最小化而同时保持期望的信号；以及降噪单元，降噪单元被配置为处理来自第三束形成器的组合信号并且输出组合信号以使得噪声降低。

因此，在具有处理麦克风信号的第一束形成器和第二束形成器的第一束形成级和具有处理从第一阶段输出的信号的第三束形成器的第二级中提供束形成。第一束形成级用于通过适配相应的麦克风对的空间灵敏度来局部增强或者强化相对于麦克风信号的期望的信号。例如，通过调整束形成器系数来控制束形成器空值的空间配置而适配空间灵敏度，调整束形成器系数可包括调整束形成器系数以使得束形成器获得全方向特征，其有助于避免放大诸如风噪声的不相关的(麦克风之间的)噪声。第一束形成级的效力取决于每个麦克风对中的麦克风均紧紧地靠近彼此的假设(出于下列说明的原因)。

除在捕获希望信号时的这样的局部优化之外，噪声分量的等级在第一束形成信号与第二束形成信号之间可显著地变化。这可能是由于麦克风处的不同等级，例如，风湍流是高度局部现象，和来自在头戴式设备中的用户头部的音响阴影效果。而且，第一束形成器和第二束形成器可能不能够根据麦克风对的相对位置、关注的信号、以及干扰噪声等同地消除噪声。