寶或基于手表的計算機等）來支持免提和/或免提模式。在這樣的應用中，增強的音頻 質(zhì)量可以通過關注的從該用戶說話的方向和/或降低背景噪聲的效果得以實現(xiàn)。在這樣的 應用中，因為由用戶使用以持有或佩帶聊天時設備的常規(guī)取向，可以使用到達和/或干擾 源的方向上的現(xiàn)有模型。這種傳聲器也可以通過增強到語音理解系統(tǒng)的輸入而改進人機交 流。另一個示例是在汽車中用于人人和/或人機通信的音頻捕獲。同樣地，在消費設備（例 如，在電視機，或微波爐）中的傳聲器可以提供增強的音頻輸入用于語音控制。其它應用包 括助聽器，例如在一只耳朵具有單一傳聲器和提供增強信號給用戶。
[0157] 在從干擾信號分離出所希望的語音信號的一些例子中，至少某些干擾信號的位置 和/或結(jié)構(gòu)是已知的。例如，當講話者在輸入時計算機的免提語音輸入中，可使用相對于傳 聲器鍵盤的兩個位置，以從不希望的鍵盤信號分離所需的語音信號，以及公知的鍵盤聲結(jié) 構(gòu)。當用戶正在拍照期間，類似的方法可用于減輕相機中攝像頭的影響（例如，快門），其記 錄用戶的評論。
[0158] 多元件的傳聲器可以用于其中可以使用通過聲音結(jié)構(gòu)和到達方向的組合的信號 分離的其它應用領域。例如，機械音響檢測（例如，車輛發(fā)動機、工廠機器）可以確定缺陷， 諸如不僅通過這種故障的聲音簽名的軸承故障，但也通過到達方向聲音與簽名。在某些情 況下，關于機器部件的方向和可能破壞（即，噪音制造）模式的現(xiàn)有信息用于增強故障或失 效檢測過程。在相關申請中，例如在安全系統(tǒng)中，常規(guī)的安靜環(huán)境可對于聲事件基于他們的 方向和結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測。例如，基于房間的聲學傳感器可被配置為檢測從房間窗戶方向的玻 璃破碎，但忽略不同方向和/或不同結(jié)構(gòu)的其他噪聲。
[0159] 定向聲波傳感也用于可聽聲波范圍之外。例如，超聲傳感器可具有基本上如上所 述的多單元傳聲器的相同結(jié)構(gòu)。在一些示例中，設備附近的超聲信標發(fā)射已知信號。除了 能夠使用不同參考位置的多個信標傳播時間進行三角，多單元超聲波傳感器還可為個人信 標確定方向或到達信息。該到達方向的信息可用于改善設備的估計位置（或任選取向）， 其超出使用常規(guī)超聲跟蹤的范圍。此外，測距設備（其發(fā)射超聲波信號，然后處理接收的回 波）可能夠利用回聲的到達，以從其它干擾回波分離期望的回聲，或者構(gòu)造范圍的地圖作 為方向的函數(shù)，所有這些都不需要多個分開的傳感器。當然這些本地化和測距技術也可用 于可聽頻率范圍內(nèi)的信號。
[0160] 應當理解，上面描述的傳聲器單元上緊密間隔的端口的共平面矩形排列僅是一個 示例。在一些情況下，端口是不共面（例如，在單元上的多個面，一面上的組裝結(jié)構(gòu)，等等）， 并且不必布置在矩形排列。
[0161] 以上描述的某些模塊可以以邏輯電路和/或軟件（存儲在非臨時性計算機可讀介 質(zhì)）來實現(xiàn)，其包括用于控制處理器的指令（例如，微處理器、控制器、推理處理器等）。在 一些實現(xiàn)方式中，計算機可訪問存儲介質(zhì)包括該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表示。一般而言，計算機可訪 問存儲介質(zhì)可以包括可由計算機使用期間訪問的任何非臨時性存儲介質(zhì)，以提供指令和/ 或數(shù)據(jù)到計算機。例如，計算機可訪問存儲介質(zhì)可以包括存儲介質(zhì)，諸如磁盤或光盤和半導 體存儲器。一般地，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表示可以是數(shù)據(jù)庫或其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由程序直接或 間接地讀取和使用，以制造包括該系統(tǒng)的硬件。該數(shù)據(jù)庫可以包括要施加到掩模的幾何形 狀，然后可用于各種MEMS和/或半導體的制造步驟，以產(chǎn)生對應于該系統(tǒng)中的MEMS裝置和 /或半導體電路或電路。
[0162] 但是應當理解，前述描述旨在說明而不是限制本發(fā)明，它由所附的權利要求書的 范圍限定。其它實施例在以下的權利要求的范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種根據(jù)聲音信號中的源用于信號分離的音頻信號分離系統(tǒng)，包括： 微-電-機械系統(tǒng)（MEMS)傳聲器單元，包括： 多個聲端口，每個端口用于感測在相對于傳聲器單元的空間位置的聲環(huán)境，所述空間 位置之間的最小間隔小于3毫米， 多個傳聲器元件，每一個都耦合到所述多個聲端口的聲端口，以基于聲環(huán)境在所述聲 端口的空間位置而獲取信號，和 耦合到傳聲器元件的電路，配置為提供一個或多個傳聲器信號，一起表示代表性獲取 信號和由傳聲器元件獲得的信號中的變化。2. 根據(jù)權利要求1所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述一個或多個傳聲器信號包括 多個傳聲器信號，每個傳聲器信號對應于所述多個傳聲器元件的不同的傳聲器元件。3. 根據(jù)權利要求2所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述傳聲器單元還包括多個模擬 接口，每個模擬接口被配置為提供所述多個傳聲器信號中的一個模擬傳聲器信號。4. 根據(jù)權利要求1所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述一個或多個傳聲器信號包括 在所述傳聲器單元的電路中形成的數(shù)字信號。5. 根據(jù)權利要求1所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述一個或多個獲取信號中的變 化表示在所獲取的信號中多個光譜分量的每個的相對相位變化和相對延遲變化的至少一 個。6. 根據(jù)權利要求1所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，傳聲器元件的空間位置是共面位 置。7. 根據(jù)權利要求6所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，共面位置包括位置的規(guī)則柵格。8. 根據(jù)權利要求1所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述MEMS傳聲器單元具有包括多 個面的封裝，并且其中聲端口在所述封裝的的多個面上。9. 根據(jù)權利要求1所述的音頻信號分離系統(tǒng)，包括多個MEMS傳聲器單位。10. 根據(jù)權利要求1所述的音頻信號分離系統(tǒng)，進一步包括： 耦合到傳聲器單元的音頻處理器，所述音頻處理器被配置為使用從所獲取信號中變化 確定的信息以及一個或多個源的信號結(jié)構(gòu)，處理來自傳聲器單元的一個或多個傳聲器信號 并輸出根據(jù)所述信號的對應一個或多個源從代表性獲取信號分離的一個或多個信號。11. 根據(jù)權利要求10所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，實現(xiàn)音頻處理器的至少一些電 路集成所述傳聲器單元的微機電系統(tǒng)。12. 根據(jù)權利要求10所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述傳聲器單元和所述音頻處 理器一起形成工具箱，每個被實施為經(jīng)配置在音頻信號分離系統(tǒng)的操作中互相通信的集成 設備。13. 根據(jù)權利要求10所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，一個或多個源的信號結(jié)構(gòu)包括 語音信號結(jié)構(gòu)。14. 根據(jù)權利要求10所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，音頻處理器被配置為通過計算 表示所獲取信號中特征性變化的數(shù)據(jù)并根據(jù)特征性變化選擇代表性所獲取信號的組件而 處理信號。15. 根據(jù)權利要求14所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，信號的所選擇分量的特征在于 所述組件的時間和頻率。16. 根據(jù)權利要求14所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述音頻處理器被配置為計算 具有以時間和頻率索引的值的掩模，其中選擇所述組件包括：結(jié)合掩碼值和代表性的所獲 取信號，以形成由音頻處理器輸出的至少一個信號。17. 根據(jù)權利要求14所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，表示所獲取信號之間特征性變 化的數(shù)據(jù)包括到達信息的方向。18. 根據(jù)權利要求10所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述音頻處理器包括被配置為 使用所述源的信號結(jié)構(gòu)識別和一個或多個源中的至少一個相關聯(lián)的分量的模塊。19. 根據(jù)權利要求18所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，被配置為識別分量的模塊實現(xiàn) 概率推理方法。20. 根據(jù)權利要求19所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述概率推理方法包括置信傳 播方法。21. 根據(jù)權利要求18所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，配置為識別分量的模塊被配置 為組合來自傳聲器的信號的多個分量的到達估計的方向以選擇分量，用于形成從音頻處理 器輸出的信號。22. 根據(jù)權利要求21所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，配置為標識所述組件的模塊被 進一步配置為使用與到達估計的方向相關聯(lián)的置信度值。23. 根據(jù)權利要求18所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，配置為標識的組件的模塊包括： 用于接收外部信息的輸入，用于識別信號的所需分量。24. 根據(jù)權利要求23所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述外部信息包括用戶提供的 信息。25. 根據(jù)權利要求10所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述音頻處理器包括信號重建 模塊，用于根據(jù)以時間和頻率表征的所識別分量處理來自傳聲器的一個或者多個信號，以 形成增強信號。26. 根據(jù)權利要求25所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，所述信號重建模塊包括可控濾 波器組。27. 根據(jù)權利要求1所述的音頻信號分離系統(tǒng)，其中，信號分離包括降噪。28. -種微機電系統(tǒng)（MEMS)傳聲器單元，包括多個獨立傳聲器元件以及對應的多個端 口，端口之間最小間距小于3毫米，其中每個傳聲器元件產(chǎn)生從傳聲器單元所提供的單獨 訪問信號。29. 根據(jù)權利要求28所述的MEMS傳聲器單元，其中，每個傳聲器元件與相應的聲端口 相關聯(lián)。30. 根據(jù)權利要求29所述的MEMS傳聲器單元，其中，至少一些傳聲器元件共享單元內(nèi) 的后腔。31. 根據(jù)權利要求29所述的MEMS傳聲器單元，進一步包括連接到傳聲器元件的信號處 理電路，用于提供表示在該單元的聲端口接收的聲學信號的電信號。32. -種音頻源分離系統(tǒng)，被配置為使用聲學端口的不同空間位置和聲端口之間音頻 源到達的相對時間以分離出不同的音頻源，所述音頻源分離系統(tǒng)包括： 傳聲器單元，包括： 多個聲端口，每個端口用于感測在相對于傳聲器單元的空間位置的聲環(huán)境，所述空間 位置之間的最小間隔小于3毫米， 多個傳聲器元件，每一個都耦合到所述多個聲端口的聲端口，以基于聲環(huán)境在所述聲 端口的空間位置而獲取信號，和 耦合到傳聲器元件的電路，配置為提供一個或多個傳聲器信號，一起表示代表性獲取 信號和由傳聲器元件獲得的信號中的變化。33.根據(jù)權利要求32所述的音頻源分離系統(tǒng)，其中，音頻源分離包括降噪。
【專利摘要】具有緊密間隔元件的傳聲器用于獲取多個信號，從其分離來自希望源的信號。該信號分離方法使用到達方向的信息或從獲取信號之間諸如相位、延遲和振幅的變化確定的其他信息，以及關注源的信號和/或干擾信號的結(jié)構(gòu)信息的組合。和常規(guī)的波束形成方法的有效性相比，通過這個信息組合，所述元件可以被更緊密間隔。在一些示例中，所有的傳聲器元件被集成到單個微電機械系統(tǒng)(MEMS)。
【IPC分類】G10L21/0272
【公開號】CN104995679
【申請?zhí)枴緾N201480008245
【發(fā)明人】D·溫格特, N·斯特因
【申請人】美國亞德諾半導體公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2014年2月13日
【公告號】EP2956938A1, US20140226838, WO2014127080A1