專利名稱：減噪麥克風(fēng)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及麥克風(fēng)，尤其涉及提高麥克風(fēng)的性能。
技術(shù)背景電容式麥克風(fēng)典型地具有隔膜，其與下面的背板一起形成電容器。 可聽信號的接收引起隔膜振動，從而形成表示可聽信號的可變電容信 號。該可變電容信號能被放大、記錄或另外發(fā)送給其他電子設(shè)備。然而，當麥克風(fēng)經(jīng)受機械震動時，問題產(chǎn)生了。尤其是，機械震 動能引起隔膜以使麥克風(fēng)輸出信號退化的方式振動。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個實施例， 一種麥克風(fēng)系統(tǒng)具有與第一和第二麥 克風(fēng)裝置接合的基座。第一麥克風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生具有噪音分量的第一 輸出信號，而第二麥克風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生第二輸出信號。該系統(tǒng)還具有 與第一麥克風(fēng)裝置和第二麥克風(fēng)裝置可操作聯(lián)接的組合邏輯。該組合 邏輯使用第二輸出信號從第一輸出信號中去除至少部分噪音分量。其中，第二輸出信號可具有與第一麥克風(fēng)裝置的機械響應(yīng)有關(guān)的 數(shù)據(jù)。而且，第二麥克風(fēng)裝置可具有隔膜和聲學(xué)密封該隔膜的蓋子。 可選擇地，該隔膜可暴露在空間中，系統(tǒng)中的另一個隔膜也暴露在該 空間中。在一些實施例中，第二麥克風(fēng)裝置具有麥克風(fēng)和低通濾波器。第一麥克風(fēng)裝置的各種實施例具有第一麥克風(fēng)，而第二麥克風(fēng)裝 置具有第二麥克風(fēng)。第二麥克風(fēng)可被配置成具有大于第一麥克風(fēng)的低 頻截止(cut-off)的低頻截止。另外，該第一麥克風(fēng)可以具有第一隔膜和至少部分地由第一隔膜限定的第一周界(circumferential)間隙，而第二麥克風(fēng)可以具有第二隔膜和至少部分地由第二隔膜限定的第二周 界間隙。示例性地，第二周界間隙大于第一周界間隙。第二間隙有效 地減輕低頻音頻分量，而當使用濾波器時濾波器基本上消除或減輕剩 余的音頻分量。為了消除至少一部分由機械震動引起的噪音分量，第二麥克風(fēng)裝 置可以具有麥克風(fēng)和信號轉(zhuǎn)換模塊(例如自適應(yīng)濾波器)。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例， 一種麥克風(fēng)系統(tǒng)具有與第一和第二 麥克風(fēng)裝置接合的基座。第一麥克風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生第一輸出信號并且 具有第一麥克風(fēng)，該第一麥克風(fēng)具有第一機械響應(yīng)。以類似的方式， 第二麥克風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生第二輸出信號，并且具有第二麥克風(fēng)，該第 二麥克風(fēng)具有第二機械響應(yīng)。該系統(tǒng)還具有與第一麥克風(fēng)裝置和第二 麥克風(fēng)裝置可操作聯(lián)接的組合邏輯。該組合邏輯組合第一和第二輸出 信號來產(chǎn)生輸出音頻信號。示例性地，第一和第二機械響應(yīng)實際上 (effectively)相同。其中，該組合邏輯可以包括減法器，該減法器從第一輸出信號中 減去第二輸出信號。在其他實施例中，該組合邏輯可以具有加法器。根據(jù)本發(fā)明另一個實施例， 一種從麥克風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生輸出音頻信號 的方法提供基座，該基座具有第一麥克風(fēng)，該第一麥克風(fēng)響應(yīng)于輸入 音頻信號和機械信號而產(chǎn)生第一麥克風(fēng)輸出信號(具有音頻分量和機 械分量)。該基座還具有第二麥克風(fēng)，該第二麥克風(fēng)響應(yīng)于機械信號 產(chǎn)生第二麥克風(fēng)輸出信號。該方法使用來自第二麥克風(fēng)輸出信號的信 息，以從第一麥克風(fēng)輸出信號中去除至少一部分機械分量。第二麥克風(fēng)輸出信號可以具有第二音頻分量。在該情況下，該方 法可以從第二麥克風(fēng)輸出信號中去除至少部分第二音頻分量。另外，該方法可自適應(yīng)濾波第二麥克風(fēng)輸出信號。其中，該方法可以在自適 應(yīng)濾波之前從第二麥克風(fēng)輸出信號中去除至少部分第二音頻分量。本發(fā)明的示意性實施例實施為計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn) 品具有上面有計算機可讀程序代碼的計算機可用介質(zhì)。根據(jù)常規(guī)處理， 可以通過計算機系統(tǒng)讀取并使用該計算機可讀代碼。


通過以下參考附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述優(yōu)點將被更全面地 理解。附圖中圖1示意性地顯示了具有根據(jù)本發(fā)明說明性實施例配置的麥克風(fēng) 系統(tǒng)的基座。圖2示意性地顯示了可以與根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例一起使用的MEMS麥克風(fēng)的截面圖。圖3A示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的麥克風(fēng)系統(tǒng)的平 面圖。圖3B示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的麥克風(fēng)系統(tǒng)的平 面圖。圖4A示意性地顯示了本發(fā)明說明性實施例的麥克風(fēng)系統(tǒng)中的主 麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)。圖4B示意性地顯示了本發(fā)明說明性實施例的麥克風(fēng)系統(tǒng)中的校 正麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)。圖5示意性地顯示了麥克風(fēng)系統(tǒng)的說明性實施例的其他細節(jié)，包 括濾波器和組合邏輯。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例由圖1的麥克風(fēng)系統(tǒng)使用來 產(chǎn)生音頻信號的過程。
具體實施方式
在說明性實施例中，麥克風(fēng)系統(tǒng)具有接合到相同基座的主麥克風(fēng) 和校正麥克風(fēng)，以都接收相同的噪音信號(例如機械震動信號)并且以相應(yīng)的方式做出反應(yīng)。為了改善麥克風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出音頻信號的 質(zhì)量，該麥克風(fēng)系統(tǒng)使用由該校正麥克風(fēng)檢測的噪音信號來從由主麥 克風(fēng)產(chǎn)生的信號中去除大量噪音。結(jié)果，與不處理并且噪音存在的情 況相比，該1^出音頻信號會具有更少的噪音。下面描述說明性實施例 的細節(jié)。圖1示意性地示出移動電話用作基座10,用來支持根據(jù)本發(fā)明說明性實施例配置的麥克風(fēng)系統(tǒng)12。為此，該移動電話(由參考數(shù)字IO 標識)具有塑料體14，該塑料體14包含用于產(chǎn)生輸出音頻信號的麥克 風(fēng)系統(tǒng)12、耳機16和各種其他部件，該其他部件如鍵盤、發(fā)射機應(yīng)答 器邏輯和其他邏輯元件(未示出)。下面將更加詳細的討論，該麥克 風(fēng)系統(tǒng)12具有主麥克風(fēng)18A和校正麥克風(fēng)18B，兩個麥克風(fēng)都被牢固 固定在電話主體14上并且相互之間非?？拷?。 一般來說，示意性的， 兩個麥克風(fēng)18A和18B相互機械接合(例如通過基座IO或直接連接)， 以確保它們基本上接收相同的機械信號。例如，如果電話10掉落到地 上，兩個麥克風(fēng)18A和18B應(yīng)當接收基本上相同的機械/慣性信號，該 機械/慣性信號表示電話IO的移動和隨后的(多次)震動(例如如果電 話IO在撞擊地面后彈起若干次)。在可選擇實施例中，該麥克風(fēng)系統(tǒng)12沒有被牢固固定到電話主體 14上，它可被可移動地固定在電話主體14上。由于它們機械連接，如 上所述，兩個麥克風(fēng)18A和18B仍然應(yīng)當接收基本相同的機械信號。 例如，兩個麥克風(fēng)18A和18B可形成在單個管芯(die)上，該單個管 芯可移動地連接到電話主體14。可選擇地，該麥克風(fēng)18A和18B可由 一起封裝或分開封裝的分開管芯來形成。基座10可以是可以適于使用麥克風(fēng)的任何結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當理解可以使用其他結(jié)構(gòu)作為基座10，并且僅僅為了說明目的而討 論移動電話IO。例如，其中，基座IO可以是可移動的或相對小型的設(shè) 備，如汽車儀表板、計算機監(jiān)視器、視頻記錄器、攝像放像機或、帶式記錄器?；鵌O也可以是一種表面，例如單個芯片或管芯的基片，或者封裝(package)的管芯附著墊。相反的，基座10也可以是大型的 或者相對不可移動的結(jié)構(gòu)，如(例如房屋門鈴旁的)建筑物。圖2示意性地顯示了 MESM麥克風(fēng)(由參考數(shù)字18標識)的截 面圖，該MEMS麥克風(fēng)通常表示主麥克風(fēng)18A和校正麥克風(fēng)18B的一 個實施例的結(jié)構(gòu)。其中，麥克風(fēng)18包括靜態(tài)背板22，該背板22支撐 并且與柔性隔膜24—起形成電容器。在說明性實施例中，背板22由 單晶硅形成，而隔膜24由沉積的多晶硅形成。多個彈簧26(圖2中未 顯示，但在圖3A和3B中更明確顯示)通過諸如氧化物層28的多種其 他層將該隔膜24可移動地連接到背板22上。為了便利操作，該背板 22具有通向背側(cè)空腔32的多個通孔30?；谠搶嵤├约八墓δ?， 該麥克風(fēng)18可具有蓋子34。音頻信號引起該隔膜24振動，由此產(chǎn)生變化的電容。芯片上或芯 片外電路(未示出)將該變化電容轉(zhuǎn)換為能被進一步處理的電信號。 應(yīng)當注意，所討論的圖2的麥克風(fēng)僅用于說明目的。因此，其他的MEMS 或非MEMS的麥克風(fēng)可以與本發(fā)明的說明性實施例一起使用。主麥克風(fēng)18A的一個功能是產(chǎn)生具有音頻分量和(零或非零)噪 音分量的主信號。其中，該噪音分量能夠包括1)機械部分，和2) 對噪音分量的機械部分的音頻響應(yīng)。例如，該噪音分量的機械部分可 以是當麥克風(fēng)掉落到地上時(即麥克風(fēng)的隔膜24移動作為慣性響應(yīng)) 的麥克風(fēng)的響應(yīng)。作為另一實施例，對于該噪音信號的機械部分的音 頻響應(yīng)可以是最初的聲音以及當麥克風(fēng)/基座10撞擊地面時產(chǎn)生的回 聲的結(jié)果。該主麥克風(fēng)18A也可以被封裝或覆蓋，如所示(例如后加 工的蓋或原位(in-situ)的蓋)，并具有通孔以允許音頻信號進入。校正麥克風(fēng)18B的一個功能是產(chǎn)生校正信號，該校正信號可以被 用于充分減輕主信號的噪音分量的大部。該減輕可去除主信號中的噪音分量的相當大部分或相對較小部分。然而，各種實施例優(yōu)選去除基 本上所有討論的噪音分量。去除該噪音分量會增強最終輸出信號的質(zhì) 量(例如信噪比)。減輕的總量和類型可能取決于應(yīng)用。例如， 一些實施例只去除噪 音分量的機械部分。其他實施例去除機械部分和它的音頻響應(yīng)。另外 一些實施例可能只去除噪音信號的音頻響應(yīng)部分。該校正麥克風(fēng)18B可考慮用作麥克風(fēng)系統(tǒng)12中的有效的加速計。 因此，在該情況下，術(shù)語"麥克風(fēng)"可通常用于包括其他設(shè)備，如慣性傳感器。不管它的準確名稱，該校正麥克風(fēng)18B幫助減輕基于慣性的噪音(即，引起不期望的隔膜移位的信號和相關(guān)噪音)。在一些實施例中，不使用上述的校正麥克風(fēng)18B，由此該麥克風(fēng)系統(tǒng)12具有加 速計，例如一個或多個由Massachusetts的Norwood的Analog Devices 公司生產(chǎn)和銷售的一軸、兩軸或三軸IMEMS加速計。該主麥克風(fēng)18A和校正麥克風(fēng)18B優(yōu)選被形成為對在此討論的音 頻和噪音信號具有基本上相同的響應(yīng)。為此，說明性實施例使用基本 相同的制造工序和材料(例如絕緣體上硅工藝、或在硅片基板上沉積 多層的傳統(tǒng)非SOI表面微機械處理)來生產(chǎn)兩個麥克風(fēng)18A和18B。 因此，到它們能與各種討論的實施例保持一致的程度，麥克風(fēng)18A和 18B應(yīng)當具有基本相同的隔膜質(zhì)量、背板、孔大小、材料等。然而，可 選擇的實施例可使用不同的麥克風(fēng)18A和18B，這些麥克風(fēng)被校準以 執(zhí)行上面討論的功能。如下面參考圖6詳細討論的，說明性實施例將校正信號與主信號 組合以從主信號去除噪音分量。其中，說明性實施例可從主信號中減 去校正信號。因此，為了避免從主信號中減去了想要的音頻信號，校 正信號的說明性實施例基本上不包括顯著的音頻分量(例如，它可以 包括音頻分量的顯著減輕的版本)。如果該校正信號實際上具有音頻分量，它會不合希望地取消或?qū)嶋H上減輕來自主信號的該音頻分量， 因此實際上削弱了該系統(tǒng)各種實施例的一個優(yōu)點。因此，多種實施例將該校正麥克風(fēng)18B與輸入音頻信號物理地屏蔽開。這樣一來，該校正麥克風(fēng)隔膜24接收機械(或相關(guān))信號但是 不接收音頻信號。為了物理地屏蔽該隔膜24，校正麥克風(fēng)18B可以1) 具有蓋子34，蓋子34對隔膜24提供聲學(xué)密封(即屏蔽該校正麥克風(fēng) 隔膜24) ; 2)被包含在密封的封裝內(nèi)；或者3)具有一些其他物理裝 置，用于阻止輸入音頻信號接觸它的隔膜24。然而，其他實施例將該校正麥克風(fēng)18B的隔膜24與輸入音頻信號 邏輯屏蔽開。如果該隔膜24被邏輯屏蔽，則校正麥克風(fēng)18B和主麥克 風(fēng)18A兩者的隔膜24可以被暴露在共同的空間中(例如期望的音頻信 號穿過的空間)。換句話說，兩個隔膜24可接收基本相同的音頻輸入 信號。圖3A和3B示意性地顯示了提供該功能的兩個實施例。圖3A示意性地顯示了根據(jù)第一實施的麥克風(fēng)系統(tǒng)12的平面圖， 其邏輯屏蔽該校正麥克風(fēng)隔膜24。具體地，該麥克風(fēng)系統(tǒng)12包括緊固 固定在下方的印刷電路板36上的主麥克風(fēng)18A和校正麥克風(fēng)18B，和 用于改善由主麥克風(fēng)18A接收的音頻信號的質(zhì)量的邏輯38 (見圖5)。 因為是平面圖，圖3A顯示了麥克風(fēng)18A和18B各自的隔膜24和它們 的彈簧26。具有由分立彈簧26支撐的隔膜24的結(jié)構(gòu)在隔膜24的外參 數(shù)和每個彈簧26連接的結(jié)構(gòu)的內(nèi)參數(shù)之間產(chǎn)生間隙。圖3A中，對于 主麥克風(fēng)18A將該間隙標識為"間隙1"，而對于校正麥克風(fēng)18B將 該間隙標識為"間隙2"。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，通常希望將該間隙(例如間隙1)的尺寸 最小化，以確保麥克風(fēng)能響應(yīng)低頻音頻信號。換句話說，如果間隙太 大，麥克風(fēng)可能不能檢測到具有相對較低頻率的音頻信號。具體地， 關(guān)于麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)，它的低頻截止的位置(例如3dB點)是該間隙的函數(shù)。圖4A示意性地顯示了當根據(jù)本發(fā)明說明性實施例設(shè)置時的主麥克風(fēng)18A的說明性頻率響應(yīng)曲線。如所示，低頻截止是F1，其優(yōu) 選是相對低的頻率(例如50—100Hz，通過合適間隙大小的間隙如大約 1微米的間隙來產(chǎn)生)。應(yīng)當注意，希望該間隙對于麥克風(fēng)對機械信號的慣性響應(yīng)具有可 忽略的影響。因此，盡管該麥克風(fēng)基本上不檢測具有比低頻截止更低 的頻率的音頻信號，但是它仍然能檢測低頻慣性信號。例如，具有尺 寸被調(diào)節(jié)來產(chǎn)生大約350Hz的低頻截止的間隙的麥克風(fēng)仍然會檢測具 有150Hz的頻率的機械信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，(校正麥克風(fēng)18B的)間隙2大于(主 麥克風(fēng)18A的)間隙l。因此，如圖4B所示(顯示了校正麥克風(fēng)18B 的頻率響應(yīng))，校正麥克風(fēng)18B的低頻截止F2 (例如，由合適尺寸諸 如大約5-10微米的間隙所產(chǎn)生的2-2.5 KHz)遠高于主麥克風(fēng)18A的 低頻截止F1。由此，該校正麥克風(fēng)18B不能充分地檢測寬范圍的低頻 音頻信號。換句話說，增加間隙2的尺寸有效地用作校正麥克風(fēng)18B 的音頻高通濾波器。正如下面的詳細討論，說明性實施例使用該有效 的高通濾波器結(jié)合隨后的低通濾波器46以顯著減輕校正麥克風(fēng)18B對 輸入音頻信號的響應(yīng)。因此，該校正麥克風(fēng)18B不需要用來將它與輸 入音頻信號屏蔽開的一些裝置(例如蓋子34)。存在多種方式使間隙2大于間隙l，并且仍然確保兩個麥克風(fēng)18A 和18B對于噪音信號具有基本相同的響應(yīng)。其中，隔膜24可被形成為 具有基本相同的質(zhì)量。為此，校正麥克風(fēng)18B的隔膜24可以比主麥克 風(fēng)18A的隔膜24厚，而該校正麥克風(fēng)18B的隔膜24的直徑小于該主 麥克風(fēng)18A的隔膜24的直徑。在其他實施例中，該隔膜質(zhì)量可以不同。在該情況下，內(nèi)部或外 部邏輯可用于補償質(zhì)量差別。例如，如果校正麥克風(fēng)隔膜24的質(zhì)量是主麥克風(fēng)隔膜24的一半，則邏輯可將來自校正麥克風(fēng)18B的信號乘以 標量值(例如標量2)。由此，該邏輯使得兩個麥克風(fēng)的有效振動輸出 實際上相同。換句話說，兩個麥克風(fēng)的機械響應(yīng)可被認為實際上相同， 如果l)事實上它們具有相同的隔膜質(zhì)量，或者2)如果該邏輯補償隔 膜質(zhì)量差別從而有效地使得它們呈現(xiàn)相同(例如使用標量)。在其他 實施例中，兩個麥克風(fēng)可完全不同，因此，需要其他邏輯來確保與這 里討論一致的準確結(jié)果。圖3B示意性地顯示了另一實施例，其中上面討論的間隙基本相 同。盡管具有相同的間隙，校正麥克風(fēng)18B仍然被配置為具有如圖4B 所示的頻率響應(yīng)(即，具有較高的低頻截止)。為此，該校正麥克風(fēng) 18B的隔膜24具有一個或多個穿孔或通孔，其有效地增加低頻截止。 具體地，通過由間隙和通過該隔膜24的(多個)孔定義的區(qū)域總量來 確定該低頻截止。由此選擇該區(qū)域以提供期望的截止頻率。大體說來，圖3A和3B顯示的實施例是用于控制空氣泄漏通過相 應(yīng)隔膜24的廣泛多種手段中的兩種。換句話說，那些實施例控制空氣 流過該隔膜的速率，從而控制相應(yīng)的低頻截止點。本領(lǐng)域技術(shù)人員能 使用其他技術(shù)來調(diào)整麥克風(fēng)18A或18B的期望的低頻截止。如上所述，說明性實施例將校正信號與主信號組合以從主信號去 除噪音分量。為此，圖5示意性地顯示了用于實現(xiàn)這些目標的麥克風(fēng) 系統(tǒng)12的各種元件。通常，該麥克風(fēng)系統(tǒng)12包括具有主麥克風(fēng)18A 的主麥克風(fēng)裝置40和具有校正麥克風(fēng)18B的校正麥克風(fēng)裝置42，以及 兩個隨后的處理級46和48 (即邏輯38)。求和邏輯44 (也稱作"組 合邏輯44")將來自兩個麥克風(fēng)裝置的輸出組合以產(chǎn)生輸出音頻信號， 其優(yōu)選具有相對低的噪音分量。如上所述，該校正麥克風(fēng)裝置42產(chǎn)生用于減輕主信號的噪音分量 的噪音分量。為此，該校正麥克風(fēng)裝置42具有1)低通濾波器46，用于充分減輕從該校正麥克風(fēng)18B中接收的校正信號中的音頻分量； 和2)信號轉(zhuǎn)換模塊48，用于將對于噪音分量的機械部分的音頻響應(yīng) 標準化(normalize)。更具體地，盡管它們在圖示上非常相似，但是兩個麥克風(fēng)18A和 18B仍具有一些差別。例如，由于它們的制造工藝的公差和限制，麥克 風(fēng)18A和18B可能具有一些較小的差別，如隔膜厚度。實際上，如此 所述， 一些實施例使用不同類型的裝置用來提供麥克風(fēng)18A和18B的 一個或全部兩個的功能(例如，校正麥克風(fēng)18B可以是常規(guī)加速計)。 作為另一例子，麥克風(fēng)18A和18B相互分開。該校正麥克風(fēng)18B由此 可以接收音頻和/或噪音信號的稍微時延版本。除非標準化，否則這些差別會引起兩個麥克風(fēng)18A和18B的噪音 分量變化。如果變化太多，該輸出信號將被破壞或者具有較不希望的 信噪比。因此，說明性實施例補償兩個麥克風(fēng)18A和18B之間的這些 和其他差別的影響，以確保兩個麥克風(fēng)18A和18B具有基本相同的噪 音分量。如上所述，在此該過程可稱作"標準化"過程。為此，該信號轉(zhuǎn)換模塊48補償在主麥克風(fēng)18A和校正麥克風(fēng)18B 之間的差別。在說明性實施例中，該信號轉(zhuǎn)換模塊48是常規(guī)自適應(yīng)濾 波器。在可選擇實施例中，該信號轉(zhuǎn)換模塊48是固定濾波器。可以使 用其他裝置以實現(xiàn)上述結(jié)果。各濾波器可以是任何用于上述目的的常 規(guī)的已知濾波器。例如，如果使用，則自適應(yīng)濾波器可以是最小均方 自適應(yīng)濾波器，在本領(lǐng)域中也稱作"LMS"濾波器。因此，在說明性實施例中，該校正麥克風(fēng)裝置42產(chǎn)生這樣的信號， 該信號具有不大于可忽略量的音頻信號，由此充分包括噪音分量。該 噪音分量用于去除由該主麥克風(fēng)裝置40產(chǎn)生的相應(yīng)噪音分量。因此，該麥克風(fēng)系統(tǒng)12具有組合兩個信號的組合邏輯44。其中，如上所述，該組合邏輯44可包括常規(guī)減法邏輯，該常規(guī)減法邏輯從由該主麥克風(fēng)裝置40產(chǎn)生的信號中減去由該校正麥克風(fēng)裝置42產(chǎn)生的 信號。在可選擇實施例中，該組合邏輯44可包括加法器。例如，在該 實施例中，麥克風(fēng)18A和18B可位于基座IO中以產(chǎn)生相差180度的信 號。更具體地，構(gòu)思了 一個麥克風(fēng)可被定向為使得它的隔膜24的頂 部表面朝上，而另一個麥克風(fēng)可被定位為使得它的隔膜24的頂部表面 朝下。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以使用其他組合邏輯44來 便利系統(tǒng)實施。應(yīng)當注意，由該校正麥克風(fēng)裝置42產(chǎn)生的信號可被認為是上述校 正信號(即，如由濾波器處理的)。以類似方式，由該主麥克風(fēng)裝置 40產(chǎn)生的信號也可被認為是上述主信號(即，由未所示的任何中間邏 輯元件處理的)。因此，為了簡化，該主麥克風(fēng)裝置40和該校正麥克 風(fēng)裝置42的輸出信號分別被稱為主信號和校正信號。圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明說明性實施例產(chǎn)生輸出音頻信號的過程。 該過程在步驟600開始，充分減輕由該校正麥克風(fēng)18B產(chǎn)生的信號中 的音頻分量。為此，通過該低通濾波器46對該校正輸出信號迸行濾波。 如上所述，當使用圖3A、 3B的實施例或其他相關(guān)的實施例時，該校正 麥克風(fēng)18B自然對具有比低通濾波器46的低頻截止更低的頻率的信號 進行濾波。例如，如果該校正麥克風(fēng)18B的頻率響應(yīng)具有大約200Hz 的低頻截止，則該低通濾波器46應(yīng)當類似地具有大約190-200 Hz或更 高的高頻截止。因此，在執(zhí)行步驟600后，該校正輸出信號應(yīng)當基本上不具有不 可忽略的與輸入音頻信號對應(yīng)的音頻分量。然而，對于將隔膜24與輸 入音頻信號屏蔽開的實施例，可跳過該步驟。在執(zhí)行步驟600之前、同時或之后，該過程將對于該噪音分量的 機械部分的音頻響應(yīng)標準化(步驟602)。不去除該音頻響應(yīng)的實施例可跳過該步驟。然而，在通常情況下，在該系統(tǒng)中可保留信號轉(zhuǎn)換模 塊48作為選擇性激活的全通濾波器?？蛇x擇地，可去除該信號轉(zhuǎn)換模塊48。在該過程中的這一點，校正麥克風(fēng)裝置42應(yīng)已經(jīng)產(chǎn)生校正信號， 該校正信號具有與主信號中的噪音分量基本相同的噪音分量。由此， 將兩個信號轉(zhuǎn)發(fā)給求和邏輯44，以從主信號去除/減輕該噪音分量(步 驟604)，從而結(jié)束該過程。換句話說，步驟604去除噪音信號的機械 部分和與之相關(guān)的音頻響應(yīng)。如上所述，根據(jù)麥克風(fēng)18A和18B的定位，求和邏輯44可對兩 個信號進行相減或相加。當然，也可以使用其他邏輯來代替所討論的 減法和加法邏輯，或除所討論的減法和加法邏輯之外再使用其他邏輯 電路。因此，特定的減法或加法邏輯的討論只用于示意，并不意圖限 制本發(fā)明的所有實施例。因此，與發(fā)明人所了解的常規(guī)單麥克風(fēng)系統(tǒng)相比，實施例會顯著 提高信噪比。應(yīng)當重申，附圖中顯示的各個部分僅用于示意，并不意 圖限制所有實施例的范圍。例如，可以使用另外部件以最優(yōu)化操作。 作為另一例子，該麥克風(fēng)系統(tǒng)12可具有比兩個麥克風(fēng)18A和18B更多 的麥克風(fēng)或麥克風(fēng)裝置。替代的，其中該麥克風(fēng)系統(tǒng)12可具有三個或 更多的麥克風(fēng)，或三個或更多的麥克風(fēng)裝置。而且， 一個或多個麥克 風(fēng)裝置可以就包含麥克風(fēng)(例如，該校正麥克風(fēng)18B可只具有蓋子34 而沒有音頻輸入端口)。本發(fā)明的各種實施例可以至少具有這樣的部分，該部分至少部分 地以任何常規(guī)計算機編程語言來實施。例如， 一些實施例可通過過程 編程語言(例如"C")或者面向?qū)ο蟮木幊陶Z言(例如"C++")來 實施。本發(fā)明的其他實施例可實現(xiàn)為可編程硬件元件(例如專用集成 電路、FPGA和數(shù)字信號處理器)或其他相關(guān)部件。在可選擇的實施例中，公開的裝置和方法的某些部分(例如參見 上述流程圖)可被實現(xiàn)為與計算機系統(tǒng)一起使用的計算機程序產(chǎn)品。 該實現(xiàn)可包括固定在有形介質(zhì)上的或可通過調(diào)制解調(diào)器或其他接口設(shè) 備傳送給計算機系統(tǒng)的計算機指令序列，該有形介質(zhì)如計算機可讀介質(zhì)(例如，磁盤、CD-ROM、 ROM或硬盤)，其他接口設(shè)備如通過介 質(zhì)連接到網(wǎng)絡(luò)的通信適配器。該介質(zhì)可以是有形介質(zhì)(例如光或模擬 通信線路)或通過無線技術(shù)(例如WIFI、微波、紅外或其他傳輸技術(shù)) 實現(xiàn)的介質(zhì)。該計算機指令序列可實現(xiàn)與該系統(tǒng)有關(guān)的之前所述的所 有或部分功能性。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當清楚，該計算機指令可以許多編程語言書寫 從而與許多計算機體系結(jié)構(gòu)或操作系統(tǒng)一起使用。而且，該指令可存 儲在任何存儲設(shè)備中，如半導(dǎo)體、磁性存儲設(shè)備、光存儲設(shè)備或其他 存儲設(shè)備中，并且可利用諸如光、紅外、微波或其他傳輸技術(shù)的任何 通信技術(shù)來傳輸。其中，該計算機程序產(chǎn)品可作為附加有印刷的或電子的文檔(例 如收縮包裝軟件)的可移動介質(zhì)進行分發(fā)、利用計算機系統(tǒng)預(yù)加載(例 如在系統(tǒng)ROM或硬盤上)、或通過網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng)或環(huán)球網(wǎng))由服 務(wù)器或電子公告牌來發(fā)布。當然，本發(fā)明的一些實施例可被實現(xiàn)為軟 件(例如計算機程序產(chǎn)品)和硬件的組合。本發(fā)明的另外其他實施例 可完全實現(xiàn)為硬件或完全實現(xiàn)為軟件。盡管上述內(nèi)容公開了本發(fā)明的各種典型實施例，但是顯然本領(lǐng)域 技術(shù)人員可進行各種修改來獲得本發(fā)明的一些優(yōu)點而不脫離本發(fā)明的 真實范圍。
權(quán)利要求
1.一種麥克風(fēng)系統(tǒng)，包括基座；與所述基座接合的第一麥克風(fēng)裝置，所述第一麥克風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生具有噪音分量的第一輸出信號；與所述基座接合的第二麥克風(fēng)裝置，所述第二麥克風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生第二輸出信號；以及與所述第一麥克風(fēng)裝置和所述第二麥克風(fēng)裝置可操作聯(lián)接的組合邏輯，所述組合邏輯使用所述第二輸出信號從所述第一輸出信號中去除至少一部分所述噪音分量。
2. 如權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第二輸出信號包 括與所述第一麥克風(fēng)裝置的機械響應(yīng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求l所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第二麥克風(fēng)裝置 具有隔膜和聲學(xué)密封所述隔膜的蓋子。
4. 如權(quán)利要求l所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第二麥克風(fēng)裝置 包括麥克風(fēng)和低通濾波器。
5. 如權(quán)利要求l所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第一麥克風(fēng)裝置 包括第一麥克風(fēng)，所述第二麥克風(fēng)裝置包括第二麥克風(fēng)，所述第二麥 克風(fēng)被配置成其低頻截止大于所述第一麥克風(fēng)的低頻截止。
6. 如權(quán)利要求5所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第一麥克風(fēng)具有 第一隔膜以及至少部分由所述第一隔膜定義的第一周界間隙，所述第 二麥克風(fēng)具有第二隔膜以及至少部分由所述第二隔膜定義的第二周界 間隙，所述第二周界間隙大于所述第一周界間隙。
7. 如權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第一麥克風(fēng)裝置 具有包含第一隔膜的第一麥克風(fēng)，所述第二麥克風(fēng)裝置具有包含第二 隔膜的第二麥克風(fēng)，所述第一和第二隔膜暴露在共同的空間中。
8. 如權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第二麥克風(fēng)裝置 包括麥克風(fēng)和信號轉(zhuǎn)換模塊。
9. 如權(quán)利要求l所述的麥克風(fēng)，其中，所述第一麥克風(fēng)裝置包括 第一麥克風(fēng)，所述第二麥克風(fēng)裝置包括第二麥克風(fēng)，所述第一麥克風(fēng) 和第二麥克風(fēng)具有不同的空氣泄漏速率，以向所述第一和第二麥克風(fēng) 提供不同的低頻截止點。
10. —種麥克風(fēng)系統(tǒng)，包括 基座；第一麥克風(fēng)裝置，其與所述基座接合并能夠產(chǎn)生第一輸出信號， 所述第一麥克風(fēng)裝置包括具有第一機械響應(yīng)的第一麥克風(fēng)；第二麥克風(fēng)裝置，其與所述基座接合并能夠產(chǎn)生第二輸出信號， 所述第二麥克風(fēng)裝置包括具有第二機械響應(yīng)的第二麥克風(fēng)；和與所述第一麥克風(fēng)裝置和所述第二麥克風(fēng)裝置可操作聯(lián)接的組合 邏輯，所述組合邏輯將所述第一和第二輸出信號進行組合以產(chǎn)生輸出 音頻信號，所述第一和第二機械響應(yīng)實際上相同。
11. 如權(quán)利要求IO所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述組合邏輯包括 減法器，所述減法器從所述第一輸出信號中減去所述第二輸出信號。
12. 如權(quán)利要求IO所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，還包括用于從所述第一輸 出信號中去除機械震動的可聽響應(yīng)的裝置。
13. 如權(quán)利要求IO所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第二麥克風(fēng)裝置包括自適應(yīng)濾波器。
14. 如權(quán)利要求IO所述的麥克風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第一輸出信號 包括音頻分量和第一噪音分量，所述第二輸出信號包括第二噪音分量， 所述組合邏輯使用所述第二噪音分量來減輕所述第一輸出信號中的所 述第一噪音分量，從而產(chǎn)生所述輸出音頻信號。
15. —種從麥克風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生輸出音頻信號的方法，該方法包括 提供基座，該基座具有第一麥克風(fēng)，用于響應(yīng)于輸入音頻信號和機械信號生成第一麥克風(fēng)輸出信號，所述第一麥克風(fēng)輸出信號具有音 頻分量和機械分量，所述基座還具有第二麥克風(fēng)，用于響應(yīng)于所述機 械信號生成第二麥克風(fēng)輸出信號；和使用來自所述第二麥克風(fēng)輸出信號中的信息以從所述第一麥克風(fēng) 輸出信號中去除至少一部分所述機械分量。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第二麥克風(fēng)輸出信號 具有第二音頻分量，所述使用包括從所述第二麥克風(fēng)輸出信號中去除 至少一部分所述第二音頻分量。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括對所述第二麥克風(fēng)輸出信號進行固定或自適應(yīng)濾波。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述第二麥克風(fēng)輸出信號具有第二音頻分量，所述使用包括在濾波之前從所述第二麥克風(fēng)輸出 信號中去除至少一部分所述第二音頻分量。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一麥克風(fēng)具有第一 隔膜，所述第一隔膜定義第一周界間隙，所述第二麥克風(fēng)具有第二隔 膜，所述第二隔膜定義第二周界間隙，所述第二周界間隙大于所述第 一周界間隙。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一麥克風(fēng)具有第一 隔膜，所述第二麥克風(fēng)具有第二隔膜，所述方法將所述第一和第二隔 膜暴露給所述輸入音頻信號。
全文摘要
一種麥克風(fēng)系統(tǒng)具有與第一和第二麥克風(fēng)裝置接合的基座。第一麥克風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生具有噪音分量的第一輸出信號，而第二麥克風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生第二輸出信號。該系統(tǒng)還具有與第二麥克風(fēng)裝置和第二麥克風(fēng)裝置操作聯(lián)接的組合邏輯。該組合邏輯使用第二輸出信號從第一輸出信號中去除至少一部分噪音分量。
文檔編號H04M1/03GK101268714SQ200680031071
公開日2008年9月17日 申請日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者加里·埃爾科, 基蘭·P·哈尼, 賈森·W·魏戈爾德 申請人:模擬設(shè)備公司