[发明专利]梯度定向话筒系统及其方法

说明书

本发明涉及定向话筒系统，具体涉及梯度(gradient)定向话筒系统及其方法。

定向话筒系统是一种具有方向性图型的话筒系统。方向性图型说明定向话筒系统对来自不同方向的声压的敏感性。定向话筒系统的用途是接收从所希望的声源(例如话音)始发的声压，和衰减从一个不希望的声源(如噪声)发出的声压。定向话筒系统典型地用在多噪声的环境中，例如在车里或在公共场合中。定向话筒系统的优点是定向话筒系统的方向性图型可做得比通过使用单个话筒取得的方向性图型更特别。

定向话筒系统一般包括多个分散的话筒(每个话筒的特征在于它的方向性图型)和一个处理器用以产生该方向性图型。每个分散的话筒响应从所希望的和不希望的声源发出的声压，产生一个电信号。该处理器处理从每个话筒来的电信号，产生具有该定向话筒系统的方向性图型的输出信号。

一个类型的定向话筒系统的一种类型是梯度定向话筒系统。该梯度定向话筒系统除了梯度定向话筒系统的方向性图型是响应于两个分散的话筒之间的声压差之外类似于定向话筒系统因为梯度定向话筒系统响应两个分开的话筒之间的声压差，故这两个分开的话筒一般放置在与所希望声源共用的轴线上。同样，在每个分开的话筒的声压在同一时刻到达梯度定向话筒系统有利于应用在特定的应用场合其空间和处理复杂性限制了分散话筒数量的情况。

梯度定向话筒系统的特征在于规定该系统的方向性图型的梯度阶(gradient order)。梯度定向话筒系统的梯度阶规定该系统方向性的等级。总的来说，该系统的梯度阶越高，梯度定向话筒系统的方向性越强。例如，具有梯度阶为0的梯度定向话筒系统意味着它是一个无方向性的系统，具有圆形方向性图型。例如，具有梯度阶为1的梯度定向话筒系统可产生一个方向性图型在8字形与心形之间的任何地方。例如，具有梯度阶为2的梯度定向话筒系统产生一个方向性图型可表示为两个一阶梯度的方向性图型的乘积。

梯度定向话筒系统存在的一个问题是系统的大小复杂性、及其成本随着该系统梯度阶的加大而增加。系统大小因需要附加的分开的话筒而增加。复杂性因处理器处理从附加的分开的话筒来的电信号而增加。这个问题典型地发生在梯度定向话筒系统具有梯度阶为2或更大的时候。

在现有技术中，具有第二阶梯度的梯度定向话筒系统包括不少于四个话筒端口。在一个实施例中，使用四个分开的话筒构成四个话筒端口，其中每个分开的话筒具有一个零阶梯度。使用四个话筒的缺点是每个分开的话筒需要空间和相邻的分开话筒之间需要距离。

在另一个实施例中，使用两个分开的话筒构成四个话筒端口，其中每个分开的话筒具有一阶梯度并且有双话筒端口。在双话筒端口之间可放置一个隔板，以分开该双话筒端口。如果不使用隔板，两个分开话筒之间的距离就须增加，因而超过了一个隔板所需要距离。使用两个分开话筒构成四个话筒端口的缺点是隔板占用空间，或者分开的话筒之间的距离增加了。

在两个现有技术的实施例中，处理器要求为处理从四个话筒端口接收到的信号所需的复杂性。

据此，现在需要一种尺寸较小而且复杂性较低的梯度定向话筒系统。

图1示出根据本发明的梯度定向话筒系统的方框图。

图2示出图1所示的根据本发明的梯度定向话筒系统中使用的处理器的中间声频处理的方框图。

图3示出图1所示的根据本发明的梯度定向话筒系统中使用的一个处理器中处理单个话筒信号的电信号处理的方框图。

图4示出图1所示的根据本发明的梯度定向话筒系统中使用的处理器的经济的实施的方框图。

图5示出包括图1所示的根据本发明梯度定向话筒系统的一个通信系统。

根据本发明，上述的需要由于利用一个梯度定向话筒系统及其方法而基本上得以满足。根据本发明的一个实施例，梯度定向话筒系统包括三个话筒和一个处理器。每一个话筒基本上具有相同的梯度阶和频率响应。每个话筒产生一个电信号，该电信号对应于每个话筒的声压。该处理器被耦合用以接收来自每个话筒的电信号，和工作以为梯度定向话筒系统产生输出信号，该梯度定向话筒系统具有比三个话筒的每个话筒的梯度阶高至少两个梯度阶。使用本发明，梯度定向话筒系统的大小和复杂性都比现有技术显著地减少。

参照图1—5来阅读本发明的优选实施例的详细描述就能更好地理解本发明。