TWI823334B - 使用多個麥克風的自動噪音消除 - Google Patents

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Abstract

本發明包含一種頭戴式耳機，其包含一或多個耳機，其包含一或多個感測部件。該頭戴式耳機還包含一或多個語音麥克風，其用以錄製語音訊號以供語音傳輸。該頭戴式耳機還包含訊號處理器，其耦接到該些耳機和該些語音麥克風。該訊號處理器被配置以採用該感測部件來確定該頭戴式耳機的佩戴位置。訊號處理器接著選擇用於噪音消除的訊號模型。該訊號模型係基於所確定的佩戴位置從複數個訊號模型中選擇。該訊號處理器還施加所選擇的訊號模型以在語音傳輸之前減輕來自該語音訊號的噪音。

Description

使用多個麥克風的自動噪音消除
本發明關於使用多個麥克風的自動噪音消除。
主動噪音消除(ANC)頭戴式耳機通常被構建為在每隻耳朵中採用麥克風。由麥克風獲取的訊號與補償演算法結合使用，以降低頭戴式耳機佩戴者的環境噪音。ANC頭戴式耳機在通話時也可以使用。用於通話的ANC頭戴式耳機可能會降低耳朵中的本地噪音，但環境中的環境噪音未經修改地傳輸到遠端接收器。這種情況可能致使遠端接收機的使用者所經歷的通話品質降低。
可以採用上行鏈路噪音消除來減輕發送的環境噪音。然而，在頭戴式耳機上運行的上行鏈路噪音消除程序面臨某些挑戰。例如，可以假設使用電話的使用者將靠近他們的嘴部拿傳輸麥克風且靠近他們的耳朵拿揚聲器。採用諸如波束形成的空間濾波程序的噪音消除演算法接著可以被用來過濾來自在使用者嘴部附近錄製的訊號的噪音。相對地，頭戴式耳機可以用多種配置來佩戴。因此，頭戴式耳機的訊號處理器可能不能確定使用者嘴部相對於語音麥克風的相對方向。因此，頭戴式耳機的訊號處理器可能不能確定要使用哪些空間噪音補償演算法來消除噪音。應該注意的是，選擇錯誤的補償演算法甚至可能衰減使用者語音並放大噪音訊號。
本文揭露了一種頭戴式耳機，其被配置以確定佩戴位置並且基於佩戴位置來在語音傳輸期間選擇用於上行鏈路噪音消除的訊號模型。例如，使用者可以佩戴具有左耳中的左耳機和右耳中的右耳機的頭戴式耳機。在這種情況下，頭戴式耳機可以採用各種語音活動檢測(VAD)技術。例如，可以採用在左耳機處的前饋(FF)麥克風和在右耳機處的FF麥克風作為寬邊波束形成器來衰減來自使用者左側和使用者右側的噪音。此外，可以採用襟掛麥克風作為垂直端射波束形成器以進一步將使用者的聲音從環境噪音分離。此外，由使用者耳朵外部的FF麥克風錄製的訊號可以與位於使用者耳朵內部的反饋(FB)麥克風進行比較，以隔離來自音頻訊號的噪音。相對地，當使用者在單耳中使用耳機時，可以關閉寬邊波束形成器。再者，當一個耳機未被接合時，取決於襟掛麥克風的預期位置，端射波束形成器可以指向使用者嘴部。此外，為了ANC的目的，未被接合的耳機中的FF和FB麥克風可以被淡化和/或忽略。最後，當兩個耳機皆未被接合時，ANC可能會斷開。佩戴位置可以藉由使用可選的感測部件和/或藉由比較每隻耳朵的FF和FB訊號來確定。
圖1是在上行鏈路傳輸期間用於噪音消除的範例頭戴式耳機100的示意圖。頭戴式耳機100包含右耳機110、左耳機120和襟掛單元130。然而，應該注意的是，本文揭露的某些機制可以在包含單一耳機的範例頭戴式耳機和/或沒有襟掛單元130的範例中採用。例如，當襟掛單元130係耦接到播放音樂文件的裝置時，頭戴式耳機100可以被配置以執行區域性ANC。例如，當襟掛單元130係耦接到能夠通話的裝置(例如智慧手機)時，頭戴式耳機100也可以執行解除鏈接噪音消除。
右耳機110是能夠從遠端呼叫者播放諸如音樂和/或語音的音頻資料的裝置。右耳機110可以被製作為可被定位在使用者的耳道附近(例如，在耳朵上)的頭戴式耳機。右耳機110也可被製作為耳塞，在這種情況下右耳機110的至少一些部分可定位在使用者的耳道內(例如，在耳朵中)。右耳機110至少包含揚聲器115和FF麥克風111。右耳機110還可以包含FB麥克風113和/或感測器117。揚聲器115是能夠朝向使用者的耳道將語音訊號、音頻訊號和/或ANC訊號轉換成聲波以供通訊的任何傳感器。
ANC訊號是生成以破壞性地干擾攜帶環境噪音的波形的音頻波形，並且因此從使用者的觀點消除噪音。ANC訊號可以基於由FF麥克風111和/或FB麥克風113錄製的資料來生成。FB麥克風113和揚聲器115一起定位在右耳機110的緊鄰壁上。取決於範例，FB麥克風113和揚聲器115在接合時(例如，用於耳塞)被定位在使用者的耳道內部，或者在接合時(例如，用於耳機)被定位在聲學密封腔室中的使用者的耳道附近。FB麥克風113被配置以錄製進入使用者的耳道的聲波。因此，FB麥克風113檢測由使用者感知的環境噪音、音頻訊號、遠端語音訊號、ANC訊號和/或可以被稱為邊帶訊號的使用者語音。當FB麥克風113檢測到由使用者感知的環境噪音以及由於破壞性干擾而未被破壞的ANC訊號的任何部分，則FB麥克風113訊號可包含反饋資訊。FB麥克風113訊號可用於調整ANC訊號以適應變化的條件並更好地消除環境噪音。
取決於範例，FF麥克風111被定位在耳機的遠側壁上並被保持在使用者的耳道和/或聲學密封腔室的外部。當右耳機被接合時，FF麥克風111與ANC訊號在聲學上隔離，並且通常與遠端語音訊號和音頻訊號隔離。所述FF麥克風111錄製了周圍噪音作為使用者語音/邊帶。因此，所述FF麥克風111的訊號可以被用於生成ANC訊號。FF麥克風111的訊號比FB麥克風113的訊號能夠較佳地適應高頻噪音。然而，FF麥克風111不能檢測ANC訊號的結果，因此不能適應諸如右耳機110與耳朵之間的不良聲學密封之非理想情況。因此，FF麥克風111和FB麥克風113可以結合使用以創建有效的ANC訊號。
右耳機110還可以感測部件以支援離耳檢測(OED)。例如，ANC的訊號處理假設右耳機110(和左耳機230)正確地接合。當使用者移除一或多個耳機時，某些ANC程序可能無法運作。因此，頭戴式耳機100採用感測部件來確定耳機未正確地接合。在一些範例中，FB麥克風113和FF麥克風111被用作感測部件。在這種情況下，由於耳機之間的隔音，當右耳機110接合時，FB麥克風113訊號和FF麥克風111訊號不同。當FB麥克風113的訊號和FF麥克風111的訊號相似時，頭戴式耳機100可以確定對應的耳機110未被接合。在其它範例中，感測器117可以被用作感測部件以支援OED。例如，感測器117可以包含光感測器，其在右耳機110接合時指示低光照程度，並且在右耳機110未接合時指示更高的光照程度。在其它範例中，感測器117可採用壓力和/或電/磁電流和/或場來確定右耳機110何時接合或脫離。
左耳機120基本上類似於右耳機110，但被配置以與使用者的左耳接合。具體地，左耳機120可以包含感測器127、揚聲器125、FB麥克風123和FF麥克風121，其可以基本上類似於感測器117、揚聲器115、FB麥克風113和FF麥克風121。如上所述，左耳機120也可以基本上用與右耳機110相同的方式操作。
左耳機120和右耳機110可以分別經由左纜線142和右纜線141耦接到襟掛單元130。左電纜142和右電纜141是能夠將來自襟掛單元的音頻訊號、遠端語音訊號和/或ANC訊號分別傳導到左耳機120和右耳機110的任何電纜。
襟掛單元130是可選部件的一些範例。襟掛單元130包含一或多個語音麥克風131和訊號處理器135。語音麥克風131可以是被配置為錄製使用者語音訊號(例如，在通話期間)以供上行鏈路語音發送的任何麥克風。在一些範例中，可以採用多個麥克風來支援波束成形技術。波束形成是一種採用多個接收器來從多個實體位置錄製相同波形的空間訊號處理技術。錄製的加權平均接著可以被用作錄製的訊號。藉由對不同的麥克風施加不同的權重，語音麥克風131可以虛擬地指向特定的方向，以提高音質和/或濾除環境噪音。
訊號處理器135係經由電纜142和141耦接到左耳機120和右耳機110，並且耦接到語音麥克風131。訊號處理器135是能夠生成ANC訊號、執行數位和/或類比訊號處理功能，和/或控制頭戴式耳機100的操作的任何處理器。訊號處理器135可以包含和/或連接到記憶體，並且因此可以被程式化為特定的功能性。訊號處理器135還可以被配置以將類比訊號轉換成數位域以供處理和/或將數位訊號轉換回模擬域以供揚聲器115和125播放。訊號處理器135可以被實現為通用處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、數位訊號處理器(DSP)、現場可程式化閘陣列(FPGA)或其組合。
訊號處理器135可以被配置以基於由感測器117和127、FB麥克風113和123、FF麥克風111和121和/或語音麥克風131錄製的訊號來執行OED和VAD。具體地，訊號處理器135採用各種感測部件來確定頭戴式耳機100的佩戴位置。換句話說，訊號處理器135可以確定右耳機110和左耳機120是否被接合還是脫離。一旦確定了佩戴位置，訊號處理器135可以為VAD和對應的噪音消除選擇合適的訊號模型。所述訊號模型可以基於所確定的佩戴位置從複數個訊號模型中選擇。訊號處理器135接著在上行鏈路語音傳輸之前施加所選擇的訊號模型來執行VAD並減輕來自語音訊號的噪音。
例如，訊號處理器135可以藉由採用FF麥克風111和121與FB麥克風113和123作為感測部件來執行OED。所述頭戴式耳機100的佩戴位置接著可以分別基於FF麥克風111和121的訊號與FB麥克風113和123的訊號之間的差異來確定。換句話說，當FF麥克風111的訊號與FB麥克風113的訊號基本相似時，右耳機110被脫離。當FF麥克風111的訊號不同於FB麥克風113的訊號(例如，在特定頻帶包含不同的波)時，右耳機110被接合。左耳機120的接合或脫離可以藉由採用FF麥克風121和FB麥克風123以基本上相同的方式來確定。在另一範例中，感測部件可以包含光學感測器117和127。在這種情況下，所述頭戴式耳機100的佩戴位置係基於由光學感測器117和127檢測到的光照程度來確定。
一旦佩戴位置已經由訊號處理器135執行的OED處理來確定，則訊號處理器可以選擇合適的訊號模型以供進一步處理。在一些範例中，訊號模型包含左耳機接合模型、右耳機接合模型、雙耳機接合模型和無效耳機接合模型。當左耳機120被接合而右耳機110不被接合時，則採用左耳機接合模型。當右耳機110被接合而左耳機120不被接合時，則採用右耳機接合模型。當耳機110和120皆接合時，則採用雙耳機接合模型。當耳機110和120皆脫離時，則採用無效耳機接合模型。所述模型都關於下面圖式更詳細地個別討論。
圖2是用於執行噪音消除的範例雙耳機接合模型200的示意圖。當OED程序確定耳機110和120皆正確地接合，則採用雙耳機接合模型200。這種情況會導致所顯示的實體配置。應該注意的是，所示的部件可能不是按比例繪製的。然而，還應該注意的是，這種情況會導致經由電纜141和142連同通常指向使用者嘴部的語音麥克風131，襟掛單元130從耳機110和120懸掛的結構。此外，耳機110和120與使用者的嘴部大致等距，其位於垂直於耳機110和120之間的平面之平面上。在這種配置中，可以採用多個處理來檢測和錄製使用者的語音，並且因此從這樣的錄製中消除環境噪音。
特別地，藉由檢視FF麥克風111和121上接收到的音頻訊號之間的互相關係以及使用波束成形技術，可以從耳機110和120得到VAD。例如，在FF麥克風111和121之間的相關訊號可能起源於與兩耳等距離的一般平面，並且因此可能包含頭戴式耳機使用者的語音，或者至少在其之中。源自此位置的這些波形可以是稱為雙耳VAD。換句話說，雙耳機接合模型200可以藉由將左耳機120的FF麥克風121的訊號和右耳機110的FF麥克風111的訊號相關聯，以在左耳機120和右耳機110被接合時，將噪音訊號從語音訊號隔離。
作為另一個範例，寬邊波束形成器112可以被創建用於本地語音傳輸強化，因為兩個耳朵通常與嘴部等距。換句話說，雙耳機接合模型200可以藉由採用左耳機120的FF麥克風121和右耳機110的FF麥克風111作為寬邊波束形成器112來施加，以在左耳機120和右耳機110被接合時，將噪音訊號從語音訊號隔離。具體而言，寬邊波束形成器112是在測量波(例如，語音)在寬邊處入射到測量元件(例如，FF麥克風111和121)的陣列的任何波束形成器，並且因此在測量元件之間測量大致在一百八十度的相位差。藉由適當地加權來自FF麥克風111和121的訊號，寬邊波束形成器112可以將語音訊號與不發生在使用者耳朵之間的環境噪音(例如，來自使用者左邊或使用者右邊的噪音)隔離。一旦噪音訊號已被隔離，環境噪音可以在透過電話對於遠端使用者上行鏈路傳輸之前被濾除。
總之，當耳機110和耳機120良好地嵌入，入耳式FB麥克風113和123以及耳機110和120外側的FF麥克風111和121的訊號可以被解構成兩個訊號，即使用者的本地語音和環境噪音。環境噪音再者是右側和左側耳機110和120之間的不相關。因此，由訊號處理器135操作的OED演算法可以允許使用右側和左側耳機110和120之間的相關性，以及FB麥克風113和123與FF麥克風111和121的相關性來將本地語音識別為VAD。此外，當運行盲源分離演算法，此程序可以提供未被本地語音污染的噪音訊號。
本地語音推定值可以使用來自襟掛單元130的輸入進一步精製為垂直的端射波束形成器132。端射波束形成器132是其中測量的波(例如語音)係直接入射到測量元件(例如語音麥克風131)之陣列的任何波束形成器，並且因此在測量元件之間測量出小程度的相位差(例如，小於10度)。端射波束形成器132可藉由採用兩個或更多個語音麥克風131來創建。當耳機110和120皆被接合時，所述語音麥克風131接著可以被加權以虛擬地指向垂直朝向直接在所述垂直端射波束成形器132之上的使用者嘴部之垂直端射波束形成器132。換句話說，語音麥克風131可以位於連接到左耳機120和右耳機110的襟掛單元130中。因此，當施加雙耳機接合模型200時，語音麥克風131可以被用作垂直端射波束形成器132，以供在左耳機120和右耳機110被接合時，將噪音訊號從語音訊號隔離。
應當指出的是，當單一耳機沒有***耳朵，上文討論的許多方法並未正常運作，可能發生在使用者接聽電話，同時試圖保持本地環境的意識。因此，希望根據OED來檢測何時耳機110和120並未良好地嵌入耳朵裡。因此，一種OED機制可用於改善雙耳VAD，例如，當耳機不被接合時，藉由移除錯誤結果，並且如下述藉由關閉寬邊波束形成器112。
圖3是用於執行噪音消除的範例右耳機接合模型300的示意圖。當OED程序確定右耳機110被接合且左耳機120脫開，則採用右耳機接合模型300。如圖所示，這種情況可能導致包含經由電纜142從襟掛單元130懸掛下來的左耳機120的實體配置。如可見的，FF麥克風111和121在使用者的嘴部上方不再是等距離的。因此，將作為寬邊波束成形器112的FF麥克風111和121接合的任何嘗試將致使錯誤的資料。例如，這樣的使用實際上可能會衰減語音訊號並放大噪音。因此，右耳機接合模型300中的寬邊波束形成器112被關閉。
此外，左耳機120不再被接合，因此，比較FF麥克風121和FB麥克風123也可能致使錯誤的資料，因為麥克風不再被聲學隔離。換句話說，FF麥克風121和FB麥克風123的訊號在此配置中基本上相似，並且不再正確地區分環境噪音和使用者語音。因此，當右耳機110被接合而左耳機120不被接合時，右耳機接合模型300係藉由採用右耳機110的FF麥克風111和右耳機110的FB麥克風113來施加，以將噪音訊號從語音訊號隔離，而不考慮左耳機120的麥克風。
此外，當經由電纜141從被接合的右耳機110懸掛時，襟掛單元130可以被稱為直的垂直配置的左側。因此，所述波束形成器可以被調整以指向使用者的嘴部，以便支援準確的聲音隔離。當以這種方式調整時，波束形成器可以被稱為右向端射波束形成器133，其中右向指示向垂直波束形成器132的右側移位。右向端射波束形成器133可以藉由調整語音麥克風131的權重來創建，以強調由最右側的語音麥克風131錄製的語音訊號。因此，當右耳機110被接合而左耳機120未被接合時，右耳機接合模型300可以藉由採用語音麥克風131作為右向端射波束形成器133來施加，以將噪音訊號從語音訊號隔離。
圖4是用於執行噪音消除的範例左耳機接合模型400的示意圖。當OED程序確定左耳機120被接合而右耳機110未被接合時，則採用左耳機接合模型400。這導致經由電纜110從襟掛單元130懸掛的右耳機110，以及經由電纜142從左耳機120懸掛的襟掛單元130。左耳機接合模型400與右耳機接合模型300基本上相似，而所有方向性程序相反。換句話說，寬邊波束形成器112被關閉。此外，左耳機接合模型400係藉由採用左耳機120的FF麥克風121和左耳機120的FB麥克風123來施加以將噪音訊號從語音訊號隔離。然而，當左耳機120被接合而右耳機110未被接合時，不考慮右耳機110的麥克風。
此外，襟掛單元130的語音麥克風131被指向左耳機接合模型400中的垂直位置的右邊。因此，波束形成器可被調整為指向使用者的嘴部，以便支援精確的語音隔離。當以這種方式調整時，波束形成器可以被稱為左向端射波束形成器134，其中左向指示向垂直波束形成器132的左側移位。左向端射波束形成器134可以藉由調整語音麥克風131的權重來創建，以強調由最左側的語音麥克風131錄製的語音訊號。因此，當左耳機120被接合而右耳機110未被接合時，左側耳機接合模型400係藉由採用語音麥克風131作為左向端射波束形成器134來施加，以將語音訊號與噪音訊號隔離。
圖5是用於執行噪音消除的範例無效耳機接合模型500的示意圖。在無效接合模型500中，耳機110和120都沒有被適當地接合。在這種情況下，執行ANC的任何嘗試都可能致使語音衰減和/或噪音放大。因此，當左耳機120和右耳機110皆未被接合時，藉由中斷波束形成器的使用來施加無效耳機接合模型500，以減輕增加的噪音。此外，FB麥克風113和123分別與FF麥克風111和121的相關性也可以被中斷，以減輕語音衰減和/或放大噪音的可能性。
總之，訊號處理器135可基於佩戴位置來採用訊號處理模型200、300、400和/或500以支援在通話期間在上行鏈路傳輸之前減輕所錄製的語音訊號中的環境噪音。這些子系統可以在訊號處理器中的單獨模組(諸如，VAD模組和OED模組)中實現。這些模組可以協同工作，以提高語音檢測和噪音抑制的準確性。例如，從耳機110和120麥克風導出的VAD可以被用來改善如上所述的傳輸噪音減少。這是可以藉由多種方式來完成。可以採用VAD來指導麥克風箱/陣列中的波束形成的適應。自適應波束形成器可以藉由分析錄製的類似於語音的訊號的聲音來確定最終波束方向。需要說明的是，來自麥克風的語音偵測問題不是唯一解的，而可能是受假陰性和假陽性困擾的。改善的VAD(例如，當頭戴式耳機100的使用者說話時識別)藉由增加定向的精度來改善自適應波束形成器的效能。此外，當頭戴式耳機100的使用者不講話時，VAD可以用作用於降低發送訊號至零的智慧靜音程序的輸入。VAD也可以用作連續適應ANC系統的輸入。在連續自適應ANC系統中，FB麥克風訊號可被視為只有下行鏈路訊號，因此大多沒有噪音。當被接合時，FB麥克風還可以錄製來自使用者的本地通話的分量，當訊號處理器135確定頭戴式耳機100的使用者正在講話時可以移除所述分量。此外，通常可以觀察到，當頭戴式耳機100的使用者在適應期間講話時，FF適應不太準確。因此，當使用者在說話時，可以採用VAD來凍結適應。
OED模組可以充當用於忽略從耳機得到的資訊的輸出的機制。OED檢測可以藉由各種機制來執行，諸如將FF與FB訊號等級比較，而不影響資訊的實用性。當OED被用於確定耳機，耳機麥克風之間的相關性是用於獲得用於噪音降低或VAD中任一者的本地語音估計(例如，經由波束形成、FF-左和FF-右訊號的相關性、盲源分離或其它機制)。因此，OED成為VAD和使用FF和/或FB麥克風訊號的任何演算法的輸入。此外，如上面所指出的，如果任一耳機未被接合，則使用FF麥克風的波束形成是無效的。
圖6是用於在上行鏈路傳輸期間執行噪音消除的範例方法600的流程圖，例如藉由採用根據模型200、300、400和/或500來處理訊號的頭戴式耳機100。在一些範例中，方法600可以實現為儲存在記憶體中並由訊號處理器135和/或任何其它硬體、韌體或本文揭露的其它處理系統所執行的電腦程式產品。
在方塊601處，採用頭戴式耳機100的感測部件(諸如，FB麥克風113和123、FF麥克風111和121、感測器117和127和/或語音麥克風131)來確定頭戴式耳機的佩戴位置。所述佩戴位置可以藉由本文揭露的任何機制來確定，諸如使錄製的音頻訊號相關聯、考慮光學和/或壓力感測器等。一旦根據OED確定了佩戴位置，則在方塊603處選擇用於噪音消除的訊號模型。所述訊號模型可以基於所確定的佩戴位置從複數個訊號模型中選出。如上所述，複數個模型可以包含左耳機接合模型400、右耳機接合模型300、雙耳機接合模型200和無效耳機接合模型500。
在方塊605處，語音訊號在諸如連接到頭戴式耳機的語音麥克風131的一或多個語音麥克風被錄製。此外，在方塊607處，施加所選擇的模型以在語音傳輸之前減輕來自語音訊號的噪音。應注意的是，方塊607可以在方塊605之後施加和/或與方塊605結合施加。如上所述，當左耳機和右耳機被接合時，施加雙耳機接合模型可以包含採用左耳機FF麥克風和右耳機FF麥克風作為寬邊波束形成器，以將噪音訊號從語音訊號隔離。此外，當左耳機和右耳機被接合時，施加雙耳機接合模型還可以包含採用語音麥克風作為垂直端射波束成形器，以將噪音訊號從語音訊號隔離。在一些範例中，當左耳機和右耳機被接合時，施加雙耳機接合模型還可以包含使左耳機前饋(FF)麥克風訊號與右耳機FF麥克風訊號相關聯，以將噪音訊號從語音訊號隔離。再者，當左耳機和右耳機皆未被接合時，在方塊607處施加無效耳機接合模型包含中斷波束成形器的使用，以減輕額外的噪音。
此外，當右耳機被接合而左耳機不被接合時，在方塊607處施加右耳機接合模型包含採用右耳機FF麥克風和右耳機FB麥克風來將噪音訊號從語音訊號隔離而不考慮左耳機麥克風。當右耳機被接合而左耳機不被接合時，在方塊607處施加右耳機接合模型還可以包含採用所述語音麥克風作為右向端射波束成形器來將噪音訊號從語音訊號隔離。
此外，當左耳機被接合而右耳機不被接合時，在方塊607處施加左耳機接合模型包含採用左耳機FF麥克風和左耳機FB麥克風來將噪音訊號從語音訊號隔離而不考慮右耳機麥克風。最後，當左耳機被接合而右耳機不被接合時，在方塊607處施加左耳機接合模型還可以包含採用所述語音麥克風作為左向端射波束成形器來將噪音訊號從語音訊號隔離。
本發明的範例可以在特別創建的硬體、韌體、數位訊號處理器，或包含根據程式化的指令操作之處理器的特別程式化的通用電腦上操作。本文所使用的用語「控制器」或「處理器」意在包含微處理器、微電腦、特殊應用積體電路(ASIC)和專用硬體控制器。本發明的一或多種態樣可以體現在諸如在一或多個程式模組中由一或多個處理器(包含監視模組)或其它裝置執行之電腦可用資料和電腦可執行指令(例如電腦程式產品)中。通常，程式模組包含當由電腦或其它裝置中的處理器執行時執行特定任務或實現特定抽象資料類型之例程、程式、物件、組件、資料結構等。電腦可執行指令可以被儲存在非暫態電腦可讀媒體上，諸如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、快取記憶體、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體或其它記憶體技術和用任何技術實現的任何其它揮發性或非揮發性、可移除或不可移除媒體。電腦可讀媒體不包含訊號本身和訊號發送的暫態形式。此外，所述功能性可以整體上或部分在韌體或硬體等同物，諸如積體電路、現場可程式化閘陣列(FPGA)等中體現。可以使用特定的資料結構來更有效地實現本發明的一或多種態樣，並且這樣的資料結構預期在本文所描述的電腦可執行指令和電腦可用資料的範圍之內。
本發明的態樣以各種修改和替代形式操作。具體態樣已藉由舉例的方式在附圖中顯示並且在下文中詳細描述。然而，應該注意的是，除非有明確地限制，本文所揭露的範例是為了清楚討論的目的而呈現，而不是意在限制所揭露的一般概念的範圍於本文所描述的具體範例。因此，本發明意於涵蓋根據所附的圖式和申請專利範圍所描述的態樣的所有修改、等同物和替代物。
在說明書中對實施例、態樣、範例等的參照指示所描述的項目可以包含特定的特徵、結構或特性。然而，每一個揭露的態樣可以或可以不必包含該特定特徵、結構或特性。此外，除非特別說明，這樣的詞語不一定是指相同的態樣。此外，當特定特徵、結構或特性與特定的態樣結合描述，這樣的特徵、結構或特性可以與另一揭露的態樣結合採用，而不管這樣的特徵是否被明確地描述與這種其它揭露的態樣結合。
相關申請案的交叉參照
本申請案源自2016年10月24日提交的美國臨時專利申請號62/412,214，並且標題為「使用多個麥克風的自動噪音消除」，其藉由參照併入本文，如同再現其全部。 範例
以下提供本文揭露的技術的說明性範例。所述技術的實施例可以包含下面描述的範例中的任何一或多個，和其任意組合。
範例1包含一種頭戴式耳機，其包含：一或多個耳機，其包含一或多個感測部件；一或多個語音麥克風，其用以錄製語音訊號以供語音傳輸；以及訊號處理器，其耦接到該些耳機和該些語音麥克風，該訊號處理器被配置以：採用該感測部件來確定該頭戴式耳機的佩戴位置，選擇用於噪音消除的訊號模型，該訊號模型係基於所確定的佩戴位置從複數個訊號模型中選擇，以及施加所選擇的訊號模型以在語音傳輸之前減輕來自該語音訊號的噪音。
範例2包含範例1的頭戴式耳機，其中該些感測部件包含前饋(FF)麥克風和反饋(FB)麥克風，該頭戴式耳機的該佩戴位置係基於FF麥克風訊號和FB麥克風訊號之間的差異來確定。
範例3包含範例1至2中之任意者的頭戴式耳機，其中該些感測部件包含光學感測器，該頭戴式耳機的該佩戴位置係基於藉由該光學感測器檢測的光照程度來確定。
範例4包含範例1至3中之任意者的頭戴式耳機，其中其中該一或多個耳機包含左耳機和右耳機，而該複數個訊號模型包含左耳機接合模型、右耳機接合模型、雙耳機接合模型，以及無效耳機接合模型。
範例5包含範例1至4中之任意者的頭戴式耳機，其中當該左耳機和該右耳機接合時，該雙耳機接合模型係藉由採用左耳機前饋(FF)麥克風和右耳機FF麥克風作為寬邊波束形成器來施加，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例6包含範例1至5中之任意者的頭戴式耳機，其中當該左耳機和該右耳機接合時，該語音麥克風被定位在連接到該左耳機和該右耳機的襟掛單元中，而該雙耳機接合模型係藉由採用該語音麥克風作為垂直端射波束形成器來施加，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例7包含範例1至6中之任意者的頭戴式耳機，其中當該左耳機和該右耳機接合時，該雙耳機接合模型係藉由使左耳機前饋(FF)麥克風訊號與右耳機FF麥克風訊號關聯來施加，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例8包含範例1至7中之任意者的頭戴式耳機，其中當該左耳機和該右耳機都未接合時，該無效耳機接合模型係藉由中斷波束形成器的使用來施加以減輕額外噪音。
範例9包含範例1至8中之任意者的頭戴式耳機，其中當該左耳機接合且該右耳機未接合時，該左耳機接合模型係藉由採用左耳機前饋(FF)麥克風和左耳機反饋(FB)麥克風來施加，以將噪音訊號與該語音訊號隔離而不考慮右耳機麥克風。
範例10包含範例1至9中之任意者的頭戴式耳機，其中當該左耳機接合且該右耳機未接合時，該語音麥克風被定位在連接到該左耳機和該右耳機的襟掛單元中，而該左耳機接合模型係藉由採用該語音麥克風作為左向端射波束形成器來施加，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例11包含範例1至10中之任意者的頭戴式耳機，其中當該右耳機接合且該左耳機未接合時，該右耳機接合模型係藉由採用右耳機前饋(FF)麥克風和右耳機反饋(FB)麥克風來施加，以將噪音訊號與該語音訊號隔離而不考慮左耳機麥克風。
範例12包含範例1至11中之任意者的頭戴式耳機，其中當該右耳機接合且該左耳機未接合時，該語音麥克風被定位在連接到該左耳機和該右耳機的襟掛單元中，而該右耳機接合模型係藉由採用該語音麥克風作為右向端射波束形成器來施加，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例13包含一種方法，其包含：採用頭戴式耳機的感測部件來確定該頭戴式耳機的佩戴位置；選擇用於噪音消除的訊號模型，該訊號模型係基於所確定的佩戴位置從複數個訊號模型中選擇；錄製在連接到該頭戴式耳機的一或多個語音麥克風處的語音訊號；以及施加所選擇的訊號模型以在語音傳輸之前減輕來自該語音訊號的噪音。
範例14包含範例13的方法，其中該頭戴式耳機包含左耳機和右耳機，而該複數個訊號模型包含左耳機接合模型、右耳機接合模型、雙耳機接合模型，以及無效耳機接合模型。
範例15包含範例13至14中之任意者的方法，其中施加該雙耳機接合模型包含當該左耳機和該右耳機接合時，採用左耳機前饋(FF)麥克風和右耳機FF麥克風作為寬邊波束形成器，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例16包含範例13至15中之任意者的方法，其中當該左耳機和該右耳機接合時，該語音麥克風被定位在連接到該左耳機和該右耳機的襟掛單元中，而施加該雙耳機接合模型包含採用該語音麥克風作為垂直端射波束形成器，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例17包含範例13至16中之任意者的方法，其中當該左耳機和該右耳機接合時，施加該雙耳機接合模型包含使左耳機前饋(FF)麥克風訊號與右耳機FF麥克風訊號關聯，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例18包含範例13至17中之任意者的方法，其中當該左耳機和該右耳機都未接合時，施加該無效耳機接合模型包含中斷波束形成器的使用以減輕額外噪音。
範例19包含範例13至18中之任意者的方法，當該右耳機接合且該左耳機未接合時，施加該右耳機接合模型包含採用右耳機前饋(FF)麥克風和右耳機反饋(FB)麥克風，以將噪音訊號與該語音訊號隔離而不考慮左耳機麥克風。
範例20包含範例13至19中之任意者的方法，其中當該左耳機接合且該右耳機未接合時，該語音麥克風被定位在連接到該左耳機和該右耳機的襟掛單元中，而施加該左耳機接合模型包含採用該語音麥克風作為左向端射波束形成器，以將噪音訊號從該語音訊號隔離。
範例21包含一種電腦程式產品，當其在訊號處理器上被執行時，致使頭戴式耳機用以執行如範例13至20中之任意者的方法。
先前描述的範例的所揭露的標的物具有已描述的或對於具有通常知識者將是顯而易見的許多優點。即便如此，所有的這些優點或特徵在所揭露的設備、系統或方法的所有版本中不是必需的。
此外，此書面描述參考了特定的特徵。但是應當理解的是，本說明書中的揭露內容包含這些特定特徵的所有可能組合。其中特定的特徵是在特定的態樣或範例的上下文中揭露，該特徵也可以在可能的範圍內被使用在其它態樣和範例的上下文中。
此外，當在本申請中參考具有兩個或更多定義的步驟或操作的方法時，所述定義的步驟或操作可以用任何順序或同時進行，除非上下文排除這些可能性。
儘管本文的具體範例已經為了說明的目的而顯示和描述，但是應當理解，各種修改可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下做出。因此，本發明除了由所附申請專利範圍來限制之外，不應該被限制。
100:頭戴式耳機 110:右耳機 111:FF麥克風 112:寬邊波束形成器 113:FB麥克風 115:揚聲器 117:感測器 120:左耳機 121:FF麥克風 123:FB麥克風 125:揚聲器 127:感測器 130:襟掛單元 131:語音麥克風 132:端射波束形成器 133:端射波束形成器 134:端射波束形成器 135:訊號處理器 141:電纜 142:電纜 200:雙耳機接合模型 300:右耳機接合模型 400:右耳機接合模型 500:無效耳機接合模型 600:方法 601:方塊 603:方塊 605:方塊 607:方塊
藉由下面參考所附圖式對實施例的描述，本發明的實施例的態樣、特徵和優點將變得顯而易見，其中：
圖1是在上行鏈路傳輸期間用於噪音消除的範例頭戴式耳機的示意圖。
圖2是用於執行噪音消除的範例雙耳機接合模型的示意圖。
圖3是用於執行噪音消除的範例右耳機接合模型的示意圖。
圖4是用於執行噪音消除的範例左耳機接合模型的示意圖。
圖5是用於執行噪音消除的範例無效耳機接合模型的示意圖。
圖6是用於在上行鏈路傳輸期間執行噪音消除的範例方法的流程圖。
100:頭戴式耳機
110:右耳機
111:FF麥克風
113:FB麥克風
115:揚聲器
117:感測器
120:左耳機
121:FF麥克風
123:FB麥克風
125:揚聲器
127:感測器
130:襟掛單元
131:語音麥克風
135:訊號處理器
141:電纜
142:電纜

Claims (20)

  1. 一種主動噪音消除頭戴式耳機(headset)，其包含：一第一耳機(earphones)，其包括一第一前饋麥克風及一第一反饋麥克風；一第二耳機，其包括一第二前饋麥克風及一第二反饋麥克風；一或多個語音麥克風以錄製用於語音傳輸之一語音訊號；及一訊號處理器，其經配置以確定該第一耳機及該第二耳機之一佩戴位置，以基於經確定之配戴位置從複數個訊號模型中選擇一訊號模型及該第一前饋麥克風、該第一反饋麥克風、該第二前饋麥克風、及該第二反饋麥克風之一波束形成器配置以隔離來自該語音訊號的一噪音訊號。
  2. 如請求項1之主動噪音消除頭戴式耳機，其中該訊號處理器經配置以基於該第一前饋麥克風及該第二前饋麥克風中一者之一前饋麥克風訊號與來自該第一反饋麥克風及該第二反饋麥克風中一者之一反饋麥克風訊號之間之一差異而確定該第一耳機及該第二耳機之該配戴位置。
  3. 如請求項1之主動噪音消除頭戴式耳機，其中該第一耳機進一步包含一第一感測部件且該第二耳機進一步包含一第二感測部件。
  4. 如請求項3之主動噪音消除頭戴式耳機，其中該第一感測部件及該第二感測部件各包括一光學感測器、一電容感測器、或一紅外線感測器中至少一者或其組合。
  5. 如請求項1之主動噪音消除頭戴式耳機，其中該複數個訊號模型包括一雙耳機接合模型、一單耳機接合模型、及一無效(null)耳機接合模型。
  6. 如請求項5之主動噪音消除頭戴式耳機，其中該波束形成器配置包括一寬邊(broadside)波束形成器配置、一垂直端射(endfire)波束形成器配置、或一中斷(discontinued)波束成形器配置。
  7. 如請求項6之主動噪音消除頭戴式耳機，其中當該雙耳機接合模型被選擇時該寬邊波束形成器配置被選擇，當該單耳機接合模型被選擇時該垂直端射波束形成器配置被選擇，且當該無效耳機接合模型被選擇時該中斷波束形成器配置被選擇。
  8. 如請求項6之主動噪音消除頭戴式耳機，其中該寬邊波束形成器配置包括採用該第一前饋麥克風及該第二前饋麥克風作為寬邊波束形成器。
  9. 如請求項6之主動噪音消除頭戴式耳機，其中該垂直端射波束形成器配置包括採用該一或多個語音麥克風作為垂直端射波束形成器，並採用該第一前饋麥克風及該第一反饋麥克風而不考慮該第二前饋麥克風及該第二反饋麥克風以將該噪音訊號從該語音訊號隔離。
  10. 如請求項5之主動噪音消除頭戴式耳機，其中當該第一耳機及該第二耳機接合時該雙耳機接合模型係藉由關聯(correlating)來自該第一前饋麥 克風之一訊號與來自該第二前饋麥克風之一訊號來施加，以將該噪音訊號從該語音訊號隔離。
  11. 如請求項1之主動噪音消除頭戴式耳機，其中該一或多個語音麥克風被定位在連接到該第一耳機和該第二耳機之一襟掛單元中，且該襟掛單元被包括於該波束形成器配置中。
  12. 一種用於將一噪音訊號從一頭戴式耳機(headset)中一語音訊號隔離之方法，其包含：確定該頭戴式耳機之一佩戴位置，該佩戴位置包括一單耳機接合、一雙耳機接合、及一無效(null)耳機接合；選擇用於噪音消除之一訊號模型，該訊號模型係基於經確定之佩戴位置從複數個訊號模型中選擇；從一或多個語音麥克風接收一語音訊號；及基於該經確定之配戴位置選擇一第一耳機(earphone)之一第一前饋麥克風、該第一耳機之一第一反饋麥克風、一第二耳機之一第二前饋麥克風、及該第二耳機之一第二反饋麥克風之一波束形成器配置以隔離來自該語音訊號的一噪音訊號。
  13. 如請求項12之方法，其中基於該第一前饋麥克風及該第二前饋麥克風中一者之一前饋麥克風訊號與來自該第一反饋麥克風及該第二反饋麥克風中一者之一反饋麥克風訊號之間之一差異而確定該頭戴式耳機之一佩戴位置。
  14. 如請求項12之方法，其中基於來自一或多個感測部件之一輸出而確定該頭戴式耳機之該佩戴位置，該一或多個感測部件包括一光學感測器、一電容感測器、或一紅外線感測器中至少一者。
  15. 如請求項12之方法，其中該波束形成器配置包括一寬邊(broadside)波束形成器配置、一垂直端射(endfire)波束形成器配置、或一中斷(discontinued)波束成形器配置。
  16. 如請求項15之方法，其中當該配戴位置為一雙耳機接合時該寬邊波束形成器配置被選擇，當該配戴位置為一單耳機接合時該垂直端射波束形成器配置被選擇，且當該配戴位置為該第一耳機或該第二耳機均未接合時時該中斷波束形成器配置被選擇。
  17. 如請求項15之方法，其中該垂直端射波束形成器配置包括採用該一或多個語音麥克風作為垂直端射波束形成器，並採用該第一前饋麥克風及該第一反饋麥克風而不考慮該第二前饋麥克風及該第二反饋麥克風以將該噪音訊號從該語音訊號隔離。
  18. 如請求項15之方法，其中該寬邊波束形成器配置包括採用該第一前饋麥克風及該第二前饋麥克風作為寬邊波束形成器。
  19. 如請求項18之方法，其中採用該第一前饋麥克風及該第二前饋麥克 風作為該寬邊波束形成器包括當該第一耳機及該第二耳機接合時關聯(correlating)來自該第一前饋麥克風之一訊號與來自該第二前饋麥克風之一訊號以將該噪音訊號從該語音訊號隔離。
  20. 如請求項12之方法，其中該一或多個語音麥克風被定位在連接到該第一耳機和該第二耳機之一襟掛單元中，且該襟掛單元被包括於該波束形成器配置中。
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