麦克风装置与声音处理方法

专利名称：麦克风装置与声音处理方法
技术领域：
本发明涉及麦克风装置，尤其涉及声音处理方法。
背景技术：
麦克风为一种传感器(或称为感测器)，用以将声音转换成电子信号。麦克风具有各种应用，举例而言，可应用于电话、录影机、助听器、动画制作、现场录音工程、无线电或电视广播及VoIP等场合。麦克风阵列具有任何数量的麦克风。麦克风阵列的应用之一即是麦克风阵列系统，其可用以从环境噪音中撷取出声音输入，特别适用于电话、语音辨识系统，以及助听器之中。在此方式中，可利用麦克风阵列技术以消除非静态噪音。然而，为了改善通讯品质以及麦克风的声音辨识性能，除了麦克风的位置很重要之外，采用的声音处理方法也不容忽视。

发明内容
本发明提供一种麦克风装置，包括一机体；以及一主麦克风与一参考麦克风，配置于该机体之上，用以自一音源接收一声音，并从该音源之外接收一噪音，其中该主麦克风与该参考麦克风呈垂直排列，并朝向该音源。本发明还提供一种声音处理方法，包括将一主麦克风与一参考麦克风垂直排列并朝向一音源，其中该主麦克风与该参考麦克风用以自该音源接收一声音，并从该音源之外接收一噪音。


图1为依据本发明一实施例麦克风装置100中的麦克风配置图。图2为麦克风120与130的极性图。图3为依据本发明一实施例的麦克风装置100示意图。图4为依据本发明一实施例的声束形成器320示意图。图5为依据本发明的声音处理方法流程图。图6为本发明步骤S508所包括的详细步骤。主要元件符号说明100 麦克风装置；110 机身；120 主麦克风；130 参考麦克风；Pl 第一平面；P2 第二平面；160 键盘；
140 说话者；150 直线；301 第一 ADC;302 第二 ADC ；310 麦克风灵敏度校正单元；320 声束形成器；Rl 第一接收信号；R2 第二接收信号；CO 校正信号；BO 声束形成信号；410 第一声音变化检测器；420 第二声音变化检测器；412 参考通道形成单元；422 适应性噪音消除单元；Vl 第一声音检测信号；V2 第二声音检测信号；Rl 第一接收信号；R2 第二接收信号；SO 参考通道信号；BO 声束形成信号。
具体实施例方式下文为介绍本发明的优选实施例。各实施例用以说明本发明的原理，但非用以限制本发明。本发明的范围当以所附的权利要求书为准。图1为依据本发明一实施例麦克风装置100中的麦克风配置图。本发明的麦克风装置100至少包括一机体110、一主麦克风120以及一参考麦克风130。依据本发明，主麦克风120与参考麦克风130系配置于机身110上，并呈垂直排列 (排列于直线150之上)。举例而言，麦克风装置100的机身110至少包括一第一平面Pl 与一第二平面P2，其中第一平面Pl与第二平面P2间有一夹角，举例而言，角度为90度。在一实施例中，主麦克风120与参考麦克风130可分别配置于第一平面Pl与第二平面P2之上。更详细地说，麦克风装置100可为移动电话，而键盘160通常配置于机身110的第一平面Pl之上，如图1所。因此，主麦克风120可配置于键盘160之中(即第一平面Pl)，而参考麦克风130则可配置于移动电话100的底部(第二平面P2)。熟悉本技艺人士可了解到本发明不必以此为限。配置于机身110上的主麦克风120与参考麦克风130可用以自音源(例如说话者 140)上接收声音，并从音源之外(例如周遭环境，图未示)接收噪音。在此实施例中，主麦克风120较参考麦克风130更接近说话者140。因此，主麦克风120从说话者140收集到的声音多于从环境中收集到的噪音，而参考麦克风130从环境中收集到的噪音则多于从说话者140收集到的声音。在本发明之中，主麦克风120与参考麦克风130呈垂直排列并朝向说话者140。因此可提升从说话者140接收声音的效能。在此实施例中，熟悉本技艺人士可了解到，主麦克风120与参考麦克风130系垂直排列并朝向说话者140的嘴部区域，藉此可使麦克风120与130所投射的圆锥形的声束170(如图1所示)涵盖说话者140的嘴部区域。图2为麦克风120与130的极性图(polar pattern)。在本发明中，主麦克风120 与参考麦克风130皆为全向性麦克风。如图2所示，麦克风120与130的声束呈心形，并以零部位(null)210朝向音源140。本领域技术人员可了解到，麦克风120与130在朝向音源 140方向上维持低的灵敏度，而在其他方向维持高的灵敏度。图3为依据本发明一实施例的麦克风装置100示意图。麦克风装置100还包括一第一模拟至数字转换器(analog-digital converter, ADC) 301)、一第二 ADC302、一麦克风灵敏度校正单元310以及一声束形成器320。主麦克风120接收该声音以及该噪音，并依据该声音以及该噪音提供一第一接收信号R1，参考麦克风130接收该声音与该噪音，并依据该声音以及该噪音提供一第二接收信号R2。该第一与第二 ADC301与302分别将该第一接收信号Rl与该第二接收信号R2从模拟信号转换为数字信号。麦克风灵敏度校正单元310 用以对所接收的第一接收信号Rl与第二接收信号R2进行灵敏度校正，并提供一校正信号 CO给该声束形成器320。由于校正主麦克风120与参考麦克风130的灵敏度的方法有很多， 而这些方法已为本领域所已知，因此本文为简化说明将不再赘述。声束形成器320用以依据第一接收信号Rl与校正信号CO输出声束形成信号B0。下文将详细说明该声束形成器 320。图4为依据本发明一实施例的声束形成器320示意图。声束形成器320还包括一第一声音变化检测器410、一第二声音变化检测器420、一参考通道形成单元412以及一适应性噪音消除单元422。第一声音变化检测器410用以依据该第一接收信号Rl与该校正信号CO提供第一声音检测信号Vl至该声束形成器320。该第一声音检测信号Vl用以控制该参考通道形成单元412，如图4所示。该参考通道形成单元412用以依据该第一接收信号R1、该校正信号 CO以及该第一声音检测信号Vl提供一参考通道信号SO至该参考通道形成单元412。该参考通道信号SO具有较多的噪音信息而非声音信息。该第二声音变化检测器420用以依据该第一接收信号Rl与该参考通道信号SO提供一第二声音检测信号V2至该适应性噪音消除单元422。如图4所示，第二声音检测信号V2用以控制该适应性噪音消除单元422。该适应性噪音消除单元422用以依据该第一接收信号R1、参考通道信号SO与该第二声音检测信号V2提供该声束形成信号BO至该适应性噪音消除单元422。该适应性噪音消除单元 422将该参考通道信号SO从该该第一接收信号Rl中移除，并输出该声束形成信号B0。该声束形成器320产生该声束形成信号B0，而该该声束形成信号BO可代表从该音源140所收集到的原始声音。本发明还提供一声音处理方法。图5为依据本发明的声音处理方法流程图。参照图5与图1，在步骤S502中，主麦克风120与参考麦克风130呈垂直排列，并朝向音源，例如说话者140，其中该主麦克风120与该参考麦克风130用以自该说话者140上接收声音， 并从该说话者140之外接收噪音。在步骤S504中，主麦克风120用以依据该声音与该噪音产生第一接收信号Rl ；与该参考麦克风130用以依据该声音与噪音产生第二接收信号R2。
6在步骤S506中，对所接收的该第一接收信号Rl与该第二接收信号R2进行灵敏度校正以产生一校正信号CO至该声束形成器320。在步骤S508中，依据该第一接收信号Rl与该校正信号CO将一声束形成信号BO输出至该声束形成器320。图6为本发明步骤S508所包括的详细步骤。在步骤S602中，依据该第一接收信号Rl与该校正信号CO产生一第一声音检测信号Vl。在步骤S604中，依据该第一接收信号 R1、该校正信号CO与该第一声音检测信号Vl产生参考通道信号SO。在步骤S606中，依据该第一接收信号Rl与该参考通道信号SO产生一第二声音检测信号V2，其中该参考通道信号SO具有较多关于该噪音的信息而非关于该声音的数据。在步骤S608，依据该第一接收信号R1、该参考通道信号SO与该第二声音检测信号V2产生一声束形成信号B0。如上所述， 参考通道信号SO (具有关于该噪音的信息)将从该第一接收信号Rl (具有关于该声音与该噪音的信息)中移除，以产生声束形成信号B0，而该该声束形成信号BO可代表从音源140 上所收集到的声音。本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种麦克风装置，包括一机体；以及一主麦克风与一参考麦克风，配置于该机体之上，用以自一音源接收一声音，并从该音源之外接收一噪音，其中该主麦克风与该参考麦克风呈垂直排列，并朝向该音源。
2.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该主麦克风较该参考麦克风更靠近该音源。
3.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该主麦克风配置于该机体上相对中间的位置，而该参考麦克风配置于该机体上相对底部的位置。
4.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该主麦克风依据该声音与该噪音输出一第一接收信号，而该参考麦克风依据该声音与该噪音输出一第二接收信号。
5.如权利要求4所述的麦克风装置，还包括一麦克风灵敏度校正单元用以对该第一接收信号与该第二接收信号进行灵敏度校正并输出一校正信号。
6.如权利要求5所述的麦克风装置，还包括一声束形成器用以依据该第一接收信号与该校正信号输出一声束形成信号。
7.如权利要求6所述的麦克风装置，其中该声束形成器还包括一第一声音变化检测器，用以依据该第一接收信号与该校正信号提供一第一声音检测信号。
8.如权利要求7所述的麦克风装置，其中该声束形成器还包括一参考通道形成单元， 用以依据该第一接收信号、该校正信号以及该第一声音检测信号提供一参考通道信号。
9.如权利要求8所述的麦克风装置，其中该声束形成器还包括一第二声音变化检测器，用以依据该第一接收信号与该参考通道信号提供一第二声音检测信号。
10.如权利要求9所述的麦克风装置，其中该声束形成器还包括一适应性噪音消除单元，用以依据该第一接收信号、该参考通道信号以及该第二声音检测信号提供该声束形成信号。
11.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该主麦克风与该参考麦克风皆为全向性麦克风。
12.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该机体包括交错成一角度的至少一第一平面与一第二平面，其中该主麦克风配置于该第一平面之上，而该参考麦克风配置于该第二平面之上。
13.一种声音处理方法，包括将一主麦克风与一参考麦克风垂直排列并朝向一音源，其中该主麦克风与该参考麦克风用以自该音源接收一声音，并从该音源之外接收一噪音。
14.如权利要求13所述的声音处理方法，还包括利用该主麦克风以依据该声音与该噪音产生一第一接收信号；以及利用该参考麦克风以依据该声音与该噪音产生一第二接收信号。
15.如权利要求14所述的声音处理方法，还包括对该第一接收信号以及该第二接收信号进行灵敏度校正以产生一校正信号。
16.如权利要求15所述的声音处理方法，还包括依据该第一接收信号与该校正信号输出一声束形成信号。
17.如权利要求16所述的声音处理方法，还包括依据该第一接收信号以及该校正信号提供一第一声音检测信号。
18.如权利要求17所述的声音处理方法，还包括依据该第一接收信号、该校正信号以及该第一声音检测信号提供一参考通道信号。
19.如权利要求18所述的声音处理方法，还包括依据该第一接收信号以及该参考通道信号提供一第二声音检测信号。
20.如权利要求19所述的声音处理方法，还包括依据该第一接收信号、该参考通道信号以及该第二声音检测信号提供该声束形成信号。
全文摘要
本发明涉及麦克风装置与声音处理方法，该麦克风装置包括一机体；以及一主麦克风与一参考麦克风，配置于该机体之上，用以自一音源接收一声音，并从该音源之外接收一噪音，其中该主麦克风与该参考麦克风呈垂直排列，并朝向该音源。
文档编号G10K11/34GK102456341SQ20101052777
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者张铭, 白宛杰 申请人:美商富迪科技股份有限公司