宝或基于手表的计算机等）来支持免提和/或免提模式。在这样的应用中，增强的音频 质量可以通过关注的从该用户说话的方向和/或降低背景噪声的效果得以实现。在这样的 应用中，因为由用户使用以持有或佩带聊天时设备的常规取向，可以使用到达和/或干扰 源的方向上的现有模型。这种传声器也可以通过增强到语音理解系统的输入而改进人机交 流。另一个示例是在汽车中用于人人和/或人机通信的音频捕获。同样地，在消费设备（例 如，在电视机，或微波炉）中的传声器可以提供增强的音频输入用于语音控制。其它应用包 括助听器，例如在一只耳朵具有单一传声器和提供增强信号给用户。
[0157] 在从干扰信号分离出所希望的语音信号的一些例子中，至少某些干扰信号的位置 和/或结构是已知的。例如，当讲话者在输入时计算机的免提语音输入中，可使用相对于传 声器键盘的两个位置，以从不希望的键盘信号分离所需的语音信号，以及公知的键盘声结 构。当用户正在拍照期间，类似的方法可用于减轻相机中摄像头的影响（例如，快门），其记 录用户的评论。
[0158] 多元件的传声器可以用于其中可以使用通过声音结构和到达方向的组合的信号 分离的其它应用领域。例如，机械音响检测（例如，车辆发动机、工厂机器）可以确定缺陷， 诸如不仅通过这种故障的声音签名的轴承故障，但也通过到达方向声音与签名。在某些情 况下，关于机器部件的方向和可能破坏（即，噪音制造）模式的现有信息用于增强故障或失 效检测过程。在相关申请中，例如在安全系统中，常规的安静环境可对于声事件基于他们的 方向和结构进行监测。例如，基于房间的声学传感器可被配置为检测从房间窗户方向的玻 璃破碎，但忽略不同方向和/或不同结构的其他噪声。
[0159] 定向声波传感也用于可听声波范围之外。例如，超声传感器可具有基本上如上所 述的多单元传声器的相同结构。在一些示例中，设备附近的超声信标发射已知信号。除了 能够使用不同参考位置的多个信标传播时间进行三角，多单元超声波传感器还可为个人信 标确定方向或到达信息。该到达方向的信息可用于改善设备的估计位置（或任选取向）， 其超出使用常规超声跟踪的范围。此外，测距设备（其发射超声波信号，然后处理接收的回 波）可能够利用回声的到达，以从其它干扰回波分离期望的回声，或者构造范围的地图作 为方向的函数，所有这些都不需要多个分开的传感器。当然这些本地化和测距技术也可用 于可听频率范围内的信号。
[0160] 应当理解，上面描述的传声器单元上紧密间隔的端口的共平面矩形排列仅是一个 示例。在一些情况下，端口是不共面（例如，在单元上的多个面，一面上的组装结构，等等）， 并且不必布置在矩形排列。
[0161] 以上描述的某些模块可以以逻辑电路和/或软件（存储在非临时性计算机可读介 质）来实现，其包括用于控制处理器的指令（例如，微处理器、控制器、推理处理器等）。在 一些实现方式中，计算机可访问存储介质包括该系统的数据库表示。一般而言，计算机可访 问存储介质可以包括可由计算机使用期间访问的任何非临时性存储介质，以提供指令和/ 或数据到计算机。例如，计算机可访问存储介质可以包括存储介质，诸如磁盘或光盘和半导 体存储器。一般地，该系统的数据库表示可以是数据库或其他数据结构可以由程序直接或 间接地读取和使用，以制造包括该系统的硬件。该数据库可以包括要施加到掩模的几何形 状，然后可用于各种MEMS和/或半导体的制造步骤，以产生对应于该系统中的MEMS装置和 /或半导体电路或电路。
[0162] 但是应当理解，前述描述旨在说明而不是限制本发明，它由所附的权利要求书的 范围限定。其它实施例在以下的权利要求的范围之内。
【主权项】
1. 一种根据声音信号中的源用于信号分离的音频信号分离系统，包括： 微-电-机械系统（MEMS)传声器单元，包括： 多个声端口，每个端口用于感测在相对于传声器单元的空间位置的声环境，所述空间 位置之间的最小间隔小于3毫米， 多个传声器元件，每一个都耦合到所述多个声端口的声端口，以基于声环境在所述声 端口的空间位置而获取信号，和 耦合到传声器元件的电路，配置为提供一个或多个传声器信号，一起表示代表性获取 信号和由传声器元件获得的信号中的变化。2. 根据权利要求1所述的音频信号分离系统，其中，所述一个或多个传声器信号包括 多个传声器信号，每个传声器信号对应于所述多个传声器元件的不同的传声器元件。3. 根据权利要求2所述的音频信号分离系统，其中，所述传声器单元还包括多个模拟 接口，每个模拟接口被配置为提供所述多个传声器信号中的一个模拟传声器信号。4. 根据权利要求1所述的音频信号分离系统，其中，所述一个或多个传声器信号包括 在所述传声器单元的电路中形成的数字信号。5. 根据权利要求1所述的音频信号分离系统，其中，所述一个或多个获取信号中的变 化表示在所获取的信号中多个光谱分量的每个的相对相位变化和相对延迟变化的至少一 个。6. 根据权利要求1所述的音频信号分离系统，其中，传声器元件的空间位置是共面位 置。7. 根据权利要求6所述的音频信号分离系统，其中，共面位置包括位置的规则栅格。8. 根据权利要求1所述的音频信号分离系统，其中，所述MEMS传声器单元具有包括多 个面的封装，并且其中声端口在所述封装的的多个面上。9. 根据权利要求1所述的音频信号分离系统，包括多个MEMS传声器单位。10. 根据权利要求1所述的音频信号分离系统，进一步包括： 耦合到传声器单元的音频处理器，所述音频处理器被配置为使用从所获取信号中变化 确定的信息以及一个或多个源的信号结构，处理来自传声器单元的一个或多个传声器信号 并输出根据所述信号的对应一个或多个源从代表性获取信号分离的一个或多个信号。11. 根据权利要求10所述的音频信号分离系统，其中，实现音频处理器的至少一些电 路集成所述传声器单元的微机电系统。12. 根据权利要求10所述的音频信号分离系统，其中，所述传声器单元和所述音频处 理器一起形成工具箱，每个被实施为经配置在音频信号分离系统的操作中互相通信的集成 设备。13. 根据权利要求10所述的音频信号分离系统，其中，一个或多个源的信号结构包括 语音信号结构。14. 根据权利要求10所述的音频信号分离系统，其中，音频处理器被配置为通过计算 表示所获取信号中特征性变化的数据并根据特征性变化选择代表性所获取信号的组件而 处理信号。15. 根据权利要求14所述的音频信号分离系统，其中，信号的所选择分量的特征在于 所述组件的时间和频率。16. 根据权利要求14所述的音频信号分离系统，其中，所述音频处理器被配置为计算 具有以时间和频率索引的值的掩模，其中选择所述组件包括：结合掩码值和代表性的所获 取信号，以形成由音频处理器输出的至少一个信号。17. 根据权利要求14所述的音频信号分离系统，其中，表示所获取信号之间特征性变 化的数据包括到达信息的方向。18. 根据权利要求10所述的音频信号分离系统，其中，所述音频处理器包括被配置为 使用所述源的信号结构识别和一个或多个源中的至少一个相关联的分量的模块。19. 根据权利要求18所述的音频信号分离系统，其中，被配置为识别分量的模块实现 概率推理方法。20. 根据权利要求19所述的音频信号分离系统，其中，所述概率推理方法包括置信传 播方法。21. 根据权利要求18所述的音频信号分离系统，其中，配置为识别分量的模块被配置 为组合来自传声器的信号的多个分量的到达估计的方向以选择分量，用于形成从音频处理 器输出的信号。22. 根据权利要求21所述的音频信号分离系统，其中，配置为标识所述组件的模块被 进一步配置为使用与到达估计的方向相关联的置信度值。23. 根据权利要求18所述的音频信号分离系统，其中，配置为标识的组件的模块包括： 用于接收外部信息的输入，用于识别信号的所需分量。24. 根据权利要求23所述的音频信号分离系统，其中，所述外部信息包括用户提供的 信息。25. 根据权利要求10所述的音频信号分离系统，其中，所述音频处理器包括信号重建 模块，用于根据以时间和频率表征的所识别分量处理来自传声器的一个或者多个信号，以 形成增强信号。26. 根据权利要求25所述的音频信号分离系统，其中，所述信号重建模块包括可控滤 波器组。27. 根据权利要求1所述的音频信号分离系统，其中，信号分离包括降噪。28. -种微机电系统（MEMS)传声器单元，包括多个独立传声器元件以及对应的多个端 口，端口之间最小间距小于3毫米，其中每个传声器元件产生从传声器单元所提供的单独 访问信号。29. 根据权利要求28所述的MEMS传声器单元，其中，每个传声器元件与相应的声端口 相关联。30. 根据权利要求29所述的MEMS传声器单元，其中，至少一些传声器元件共享单元内 的后腔。31. 根据权利要求29所述的MEMS传声器单元，进一步包括连接到传声器元件的信号处 理电路，用于提供表示在该单元的声端口接收的声学信号的电信号。32. -种音频源分离系统，被配置为使用声学端口的不同空间位置和声端口之间音频 源到达的相对时间以分离出不同的音频源，所述音频源分离系统包括： 传声器单元，包括： 多个声端口，每个端口用于感测在相对于传声器单元的空间位置的声环境，所述空间 位置之间的最小间隔小于3毫米， 多个传声器元件，每一个都耦合到所述多个声端口的声端口，以基于声环境在所述声 端口的空间位置而获取信号，和 耦合到传声器元件的电路，配置为提供一个或多个传声器信号，一起表示代表性获取 信号和由传声器元件获得的信号中的变化。33.根据权利要求32所述的音频源分离系统，其中，音频源分离包括降噪。
【专利摘要】具有紧密间隔元件的传声器用于获取多个信号，从其分离来自希望源的信号。该信号分离方法使用到达方向的信息或从获取信号之间诸如相位、延迟和振幅的变化确定的其他信息，以及关注源的信号和/或干扰信号的结构信息的组合。和常规的波束形成方法的有效性相比，通过这个信息组合，所述元件可以被更紧密间隔。在一些示例中，所有的传声器元件被集成到单个微电机械系统(MEMS)。
【IPC分类】G10L21/0272
【公开号】CN104995679
【申请号】CN201480008245
【发明人】D·温格特, N·斯特因
【申请人】美国亚德诺半导体公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2014年2月13日
【公告号】EP2956938A1, US20140226838, WO2014127080A1