优点。所公开的校准技术可W估算麦克风在线的校准轮廓线，例如，当麦克风在实际操 作中部署时。因此，所公开的校准技术不需要在测试环境中部署，运可能是耗时和昂贵的。 所公开的校准技术也可W部署在脱机会话中，例如单独的校准会话期间。所公开的校准技 术可估计用于补偿幅度灵敏度的变化的幅度校准因子和相对相位误差补偿的相位误差变 化。此外，所公开的校准技术可甚至当多个声源存在时使用。如下所述，所公开的校准技术 可W系统消除由多个声源引入的任何偏差，而不主动从多个声源丢弃信号。
[0037] 因此已经相当广泛地概述所公开主题的特征，W便更好地理解如下的详细说明， W及为了更好地理解对现有技术的贡献。当然，运将在下文中描述并且将构成所附权利要 求书的主题内容。
【附图说明】
[0038] 结合下面的附图，参考所公开主题的如下详细描述，可W更好理解所公开主题的 各种目的、特征和优点，其中相同的参考数字表示相同的元件。
[0039] 图1示出根据一些实施例的输入声音信号和检测的电信号之间的关系。
[0040] 图2示出根据一些实施例，其中可使用校准装置或系统的安装。
[0041] 图3示出根据一些实施例，检测到的信号如何被进一步处理W校准麦克风。
[0042] 图4示出根据一些实施例的数据准备模块的数据准备过程。
[0043] 图5示出了根据一些实施例校准麦克风的幅度灵敏度的幅度校准模块的幅度校 准过程。 W44] 图6A-她示出根据一些实施例的幅度比例直方图hi(CO，r)。 W45] 图7示出了麦克风的到达方向0和相位误差^i(CO)如何引起观测信号之间的 相位差。
[0046] 图8A-8B示出根据一些实施例用于求解线性方程系统的过程。
[0047] 图9A-9C示出根据一些实施例的幅度和相位校准过程的进展。
[0048] 图10A-10D示出了根据一些实施例使用所公开的校准机构校准麦克风的优势。
[0049] 图11示出了根据一些实施例，使用自适应滤波技术来估计校准轮廓的方法。
[0050] 图12是根据一些实施例的计算设备的框图。
[0051] 图13A-13B示出根据一些实施例用于结合所公开的校准过程的一组麦克风。
[0052] 图14示出根据一些实施例，通过估计在多个时间帖接收的输入声信号的时频表 示之间的关系而确定幅度校正因子的过程。
[0053] 图15示出根据一些实施例，设及对应于同一时间帖的时频表示采样的示例性散 点图。
【具体实施方式】
[0054] 在下面的描述中，有关系统和所公开主题的方法和其中运样的系统和方法可W操 作的环境的许多具体细节被阐述，为了提供透彻理解所公开的主题。然而，对于本领域技术 人员明显的是，公开的主题可W没有运些具体细节的情况下实践，并且，本领域中公知的某 些特征不再详细描述，为了避免复杂化描述所公开的主题。此外，应该理解，下面提供的实 施例是示范性的，并且可W预期的是还有其他的系统和方法在所公开的主题的范围之内。 阳化5] 麦克风包括被配置成接收声音信号S(t)，并将其转换成电信号m(t)的换能器，其 中t表示时间变量。理想的情况下，麦克风具有平坦的频域传递函数： |；0056]H(W)=A
[0057] 其中A是转换增益系数。因此，对于关注的所有频率，理想的麦克风接收声音信 号，并将其转换成电信号而没有任何延迟。
[0058] 不幸的是，典型的麦克风表现出一定的非理想特性。例如，麦克风可W相对于所述 输入声音信号s(t)添加延迟到转换的声音信号m(t)。图1示出根据一些实施例在输入声 信号S(t)和所检测的电信号m(t) 104之间的关系。因为麦克风的非理想特性，检测出的电 信号m(t)相对于所述输入声音信号S(t) 102延迟W延迟At。
[0059] 另外，麦克风的特性（诸如，转换增益因子A和/或延迟At可W是频率相关的。 例如，当麦克风W0. 8的转换增益因子衰减10千赫的声信号，相同麦克风可通过0. 7的转 换增益因子衰减15千赫的声信号。同样，虽然麦克风延迟10千赫声波信号W0. 1毫秒，同 一个麦克风可W延迟15千赫声波信号W0. 1毫秒。因此，具有频率相关转换增益因数和频 率相关延迟的非理想麦克风的传递函数可如下建模：
[0060] H(W) =A(O)exp(i4 (W))
[006U其中A(W)指示频率依赖转换增益因子；中(0))指示对应于时间延迟At的频率 依赖相位误差；W及i=同&
[0062] 如果所有麦克风具有相同的非理想的特性，麦克风的非理想特性并不成问题，因 为多个麦克风的大多数应用假定麦克风非理想，但非理想的方式相同。但是，因为在制造过 程中不受控制的变化，不同的麦克风具有不同的特性，其可W引起依赖于麦克风的相同特 征的应用的错误。
[0063] 为了解决制造变化，各种校准技术已经被开发来估计变换增益因子A(CO)和麦克 风的相位误差4 (?)。所估计的转换增益因子和所估计的相位误差可用于传递通过具有频 域中的如下传递函数的补偿滤波器c(t)而从所检测的信号m(t)去除麦克风的传递函数的 影响：
阳0化]运样，在麦克风和补偿滤波器的总传递函数对于所有频率是常数，从而逼近理想 麦克风：
[0067] 一类校准技术被称为脱机校准技术。脱机校准技术测试使用已知频率的校准声源 在消声室中测试麦克风和测量麦克风对校准声源的响应。运个步骤可W迭代为具有不同频 率的不同声源，W确定校准轮廓C(CO)，对于每个关注的频率。脱机校准技术的优势在于： 它可W提供麦克风的精确校准轮廓。然而，离线校准技术可是耗时和非经济的，因为每个麦 克风必须对于每个关注的频率进行测试。此外，离线校准技术不能解释由于时间或使用的 麦克风老化和麦克风特性的其他类似变型，因为校准通常在初始使用之前仅执行一次。
[0068] 另一类校准技术被称为在线校准技术。当麦克风被部署在真实环境时，在线校准 技术可W提供使用检测的信号的麦克风的校准轮廓。为了减少问题的维数，在线校准技术 通常估计相对变换增益系数（而不是转换增益因子A(CO))或相对相位误差（代替相位 误差(6(0))。即使具有维数的减少，大多数在线校准技术只能估计相对转换增益因子， 而不是相对相位误差。另外，可估计相对转换增益因子和相对相位误差的少量在线校准 技术进行关于声源特别严格的假设。例如，由化ormundsson、标题为"MicrophoneArray CalibrationMethodandApparatus"的美国专利号8243952示出用于估计两个麦克风（或 更多）之间的相对相位误差的方法，通过只有当声源完全在两个麦克风的前方时更新相对 相位误差。如果不是不可能的，因为难W估计当声源是完全在两个麦克风的前面，所估计的 相对相位误差可W是不准确的。
[0069] 所公开的装置、系统和方法提供用于校准麦克风组的校准技术。因为只要麦克风 具有基本上相同的特征，多麦克风系统的大多数应用可容纳非理想麦克风，所公开的校准 技术被配置为相对基准麦克风校准话筒。所公开的技术特别适用于校准全向和充分接近彼 此的一组麦克风。相对于基准麦克风的麦克风的校准结果可W被表示频域中的校准轮廓：
[0070] 6 (树)二 /!,.(份)exp(/巧(似))，
[0071] 其中
表示对应于第i个麦克风的转换增益因子Ai(CO)和对应于 基准麦克风的转换增益因子Au(CO)之间的比例；W及鸦(的-知病(的，.表示两个麦克 风之间的相对相位误差，Ai(O)也被称为第i个麦克风的幅度校准因子。
[0072] 所公开的校准机构可W包括或使用两个模块：幅度校准模块和相位校准模块。 幅度校准模块被配置为确定相对于每个频率的基准麦克风的麦克风的幅度校正因子 入1(?)。当麦克风充分接近彼此时，由麦克风接收的声音信号将是足够相同的。因此，在 由麦克风检测到的信号的任何差别可W归因于麦克风的幅度校正因子。
[0073] 因此，幅度校准模块被配置为确定由麦克风检测到的信号的时间-频率表示 灯FR)和计算它们的TFR在关注频率的比例，运在理论上是麦克风在关注频率之间的幅度 校准因子Ai(?)。然而，由于麦克风的噪声和其他非理想特征，TFR比例的一个样本可能 不够准确，因为幅度校准因子A1 (O)的估计。因此，为了平均掉噪声和其他非理想特性，幅 度校准模块被配置为收集在关注频率的许多TFR样本，并从TFR样本估计幅度校准因子。
[0074] 在一些实施例中，幅度校准模块被配置为创建所述TFR比例在感兴趣的频率的样 本的直方图，并从直方图估计幅度校准因子。当麦克风接收由麦克风检测到的信号附加采 样，幅度校准模块可W使用另外的样本来计算TFR比的另外样本，包括TFR比的另外样本到 TFR比的现有样本，并重新估计基于更新后的组中的TFR比例的样本的幅度校准因子。因为 幅度校正因子可W被重新估计为接收信号附加采样，幅度校准模块可W跟踪麦克风的时变 特性，由于老化和/或延长使用。
[00巧]在一些实施例中，幅度校准模块配置成通过确定对应于同一时间帖的TFR样本之 间的关系来估计幅度校准因子。例如，幅度校准模块可W假设TFR样本之间的关系是线性 的。因此，幅度校准模块可W通过识别表示TFR样本之间的关系的线而估算幅度校准因子。
[0076] 在一些实施例中，相位校准模块被配置为相对于每个频率的基准传声器确定第i 个麦克风的相对的相位误差巧(W)。由两个麦克风检测的信号之间的观察相位差可W取决 于（1)输入声音信号的到达方向与（2)麦克风的相对相位误差矜(W)。因此，相位校准模 块被配置来由两个麦克风检测到的信号之间的观察到的相位差估计到达方向和相对相位 误差。在一些情况下，相位校准模块配置为反复一个接一个估计到达方向和相对相位误差。 当相位校准模块随时间接收所观察的相位差的另外样本时，相位校准模块可W进一步更新 到达方向和相对相位误差的估计值。因为当接收所检测声音信号的附加采样时可W重新估 算相对相位误差，相位校准模块也可W跟踪麦克风的时变特性。由于老化和/或延长使用。
[0077] 甚至当多个声源存在时，可使用所公开的校准技术。如下所述，所公开的校准技术 可W系统消除叠加源和近场源引入的任何偏差，减少丢弃的数据样本的数量。
[0078] 在一些实施例中，所公开的校准技术可W作为离线校准机构。例如，用户可在电子 设备中使用集成麦克风测试安静环境的麦克风，诸如蜂窝电话，并使用幅度校准模块和相 位校准模块来估计麦克风的校准轮廓。
[0079] 在一些实施例中，麦克风的校准轮廓可W被表示为离散值。在校准轮廓的该离散 表示中，Q可W表示在频域中的频段。在一些实施例中，基准传声器可W是受到校准的麦 克风之一。在一些情况下，所公开的校准技术可用于从受到校准的一组麦克风选择来自基 准麦克风。在一些实施例中，校准轮廓可W表示为麦克风在时域中的脉冲响应。
[0080] 图2示出根据一些实施例可W使用公开的校准机构的场景。图2包括产生声信号 s(t)的声源202。声信号s(t)可W通过传播介质向（i+1)麦克风204A-204E传播，其中i 可为大于或等于I的任何值。
[0081] 如果麦克风和所述声源202(表示为1)之间的最小距离实质上大于麦克风之间的 最大距离d，那么声信号s(t)大可W近似为基本上单向平面波206。例如，麦克风之间的距 离可W被限制在2-3mm，它可W显著小于输入声音信号S(t)的波长或麦克风和所述声源之 间的最小距离。作为另一示例，麦克风之间的距离可W是在厘米量级，运仍显著小于在许多 应用场景中麦克风和所述声源之间的最小距离（例如，接收人的声音指令的起居室中机顶 盒的麦克风）。
[0082] 麦克风204可W接收所述声信号s(t)，并将其转换成电信号。为了说明的 目的，由基准麦克风检测的电信号被称为mu(t);由其他麦克风检测出的电信号被称为 nil(t)...Hii(t)。麦克风204可W提供所检测到的信号叫(t)...Hii(t)，HiR(t)到后端计算设 备（未示出），和基于检测出的信号叫(t)...Hli(t)，HlK(t)，该计算设备可确定第i个麦克风 相对于所述基准传声器的校准轮廓。
[0083] 虽然图2仅包括一个声源，所公开的校准机构可W结合使用同时发射声音的任何 数目的声源。所公开的技术也可W结合使用麦克风的任何布置。例如，在一些实施例中，麦 克风可W被布置成阵列（例如，沿着直线）；在其它实施例中，麦克风可W被布置成随机的 形状。
[0084] 图3示出了如何检测到的信号由一个后端计算设备按照一些实施例进一步处理。 图3包括声源202、一组麦克风204、模数转换器（ADC) 302、数据准备模块304、包括幅度校 准模块308和相位校准模块310的校准模块306和应用模块312。一组麦克风204可W提 供所检测到的信号nil(t). . .Hii(t)，HiK(t)到ADC302,和ADC302可提供数字化信号给数据准 备模块304。该数字化的信号也被称为nil[n]...Hii[n]，HiK[n]，其中n可W是指时域中的频 段（例如，其中ADC302采样检测信号的时间范围，或时间帖）。数字化信号也可W被称为数 字化信号流，因为数字化的信号可W包括对应于不同时间帖的信号样本。
[0085] 数据准备模块304可W计算数字化信号Mi[n，Q]...Mi[n，Q]，MK[n，Q]的时 间-频率表示（TFR)。数字化信号的TFR能够与多个离散频率频段和多个离散时间频段相 关联。例如，Mi[n，Q]的[n，Q]指离散时频域的时间-频率频段（或索引）。在一些实 施例中，所述多个离散频率频段的大小可W相同。在其他实施例中，所述多个离散频率频段 的尺寸可W彼此不同，例如，W分层时频表示。同样，在一些实施例中，所述多个离散的时间 频段可W是相同的大小；在其他实施例中，所述多个离散的时间频段的尺寸可W彼此不同。 可W预先确定的频率范围和与每个时间-频率频段相关联的时间的范围内。对应于时间帖 的数字化信号的TFR被称为一个样本或一个数据样本。时频表示可包括短时傅立叶变换 (STFT)、小波变换、线调频小波变换、分数傅里叶变换、新大陆变换、常数Q变换和G油or变 换。在一些情况下，时频表示可W进一步一般化到施加于所测量信号的窗口部分的任何线 性变换。
[0086] 数据准备模块304还可W使用第i个麦克风的先前估计的校准轮廓补偿第 i个麦克风和基准麦克风之间的幅度校准因子和相对相位误差，从而提供数字化信号 M柄巧....&如，巧，妃如，鞠的校准TFR。