基于两个或更多宽带麦克风信号生成修改宽带音频信号的电子设备

摘要

至少两个麦克风(330，370)响应于进入的声波来生成宽带电子音频信号，并且对宽带音频信号滤波(422、428、442、448))以生成低频带信号(423、443)和高频带信号(429、449)。从低频带信号生成低频带波束形成信号，并且将低频带波束形成信号与高频带信号组合，以生成修改的宽带音频信号。在一种实现中，提供了电子装置，其包括麦克风阵列、交叉部(450)、波束形成器模块(470)和组合器模块(480)。麦克风阵列具有响应于进入的声波而生成宽带电子音频信号的至少两个压力麦克风(330、370)。交叉部从宽带电子音频信号生成低频带信号和高频带信号。波束形成器模块从低频带信号生成低频带波束形成信号。组合器模块组合高频带信号和低频带波束形成信号以生成修改的宽带音频信号。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及便携式电子装置，并且更具体地涉及具有获取 宽带音频信息的能力的便携式电子装置。

背景技术

许多便携式电子装置现今实现了可以用于获取音频和视频信息的 多媒体获取系统。许多这样的装置包括音频和视频记录功能，该音频 和视频记录功能允许它们作为手持、便携式音频-视频(AV)系统操作。 具有这样的能力的便携式电子装置的示例例如包括数字无线蜂窝电话 和其他类型的无线通信装置、数字摄像机等。

一些便携式电子装置包括在便携式电子装置中安装的一个或多个 麦克风。这些麦克风可以用于获取和/或记录来自装置的操作员和/或来 自在被记录的对象的音频信息。期望能够获取和/或记录在完全或整个 音频频率带宽上的空间音频信号。

波束形成一般指的是音频信号处理技术，该技术可以用于在空间 上处理和滤波由麦克风阵列接收到的声波以实现在期望方向上的较窄 的响应。波束形成可以用于改变麦克风阵列的定向性，使得可以组合 从不同麦克风生成的音频信号。波束形成使得能够优先地观察特定的 声音模式，以允许获取感兴趣的音频信号并且排除在定向波束模式之 外的音频信号。

然而，当被应用到便携式电子装置时，物理限制或约束可以限制 传统多麦克风波束形成技术的有效性。便携式电子装置的物理结构可 以限制多媒体获取系统的可用带宽，并且因此防止它获取在全 20-20KHz音频带宽上的空间宽带音频信号。可以限制多媒体获取系统 的性能或可使用带宽的参数包括例如因为安装麦克风的物理结构导致 的物理麦克风间距、端口不匹配、频率响应不匹配和阴影。这部分地 因为麦克风可以是多用途的，例如，用于多媒体音频信号获取、私用 模式电话对话和扬声器电话对话。

因此，期望提供具有获取和/或记录在全音频频率带宽上的空间宽 带音频信号的能力的改进的便携式电子装置。也期望提供在这样的装 置内的方法和系统，该方法和系统可以允许便携式电子装置在虽然有 这样的装置的物理限制的情况下获取和/或记录在全音频频率带宽上的 空间宽带音频信号。此外，通过结合附图和前述的技术领域和背景技 术进行的随后的详细说明和所附的权利要求，本发明的其他期望的特 征和特性将变得显而易见。

附图说明

通过结合下面的附图考虑时参考详细说明和权利要求，可以得出 对本发明的更完整的理解，在附图中，相似的附图标号贯穿附图指示 类似的元件。

图1A是根据公开的实施例的一种示例性实现的电子设备的前立 体图；

图1B是图1A的电子设备的后立体图；

图2A是图1A的电子装置的前视图；

图2B是图1A的电子装置的后视图；

图3是根据公开的实施例的一些的电子装置的麦克风和摄像机配 置的示意图；

图4是根据公开的实施例的一些的电子装置的音频获取和处理系 统的框图；

图5A是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统生成的取向右边的低频带波束形成的信号的示例性极坐标图；

图5B是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统生成的取向左边的低频带波束形成的信号的示例性极坐标图；

图6是根据其他公开的实施例的一些的电子装置的麦克风和摄像 机配置的示意图；

图7是根据公开的实施例的一些的电子装置的音频获取和处理系 统的框图；

图8A是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统生成的取向右前边的低频带波束形成的信号的示例性极坐标 图；

图8B是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统生成的取向左前边的低频带波束形成的信号的示例性极坐标 图；

图9是根据其他公开的实施例的一些的电子装置的音频获取和处 理系统的框图；

图10A是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统生成的左前边的低频带波束形成的信号的示例性极坐标图；

图10B是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统生成的前中心的低频带波束形成的信号的示例性极坐标图；

图10C是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统生成的右前边的低频带波束形成的信号的示例性极坐标图；

图10D是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统生成的左后边的低频带波束形成的信号的示例性极坐标图；

10E是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统生成的右后边的低频带波束形成的信号的示例性极坐标图；

图11是图示根据公开的实施例的一些的用于低采样速率波束形 成处理的方法的流程图；以及

图12是可以在公开的实施例的一种实现中使用的电子装置的框 图。

具体实施方式

如在此使用，词语“示例性”意指“作为示例、实例或例示”。 下面的详细说明在本质上仅是示例性的，并且不意欲限制本发明或本 发明的应用和使用。在此被描述为“示例性”的任何实施例不一定被 解释为相对于其他实施例优选或有利。在该具体实施方式中描述的实 施例的全部是示例性实施例，该示例性实施例被提供来使得本领域内 的技术人员能够作出或使用本发明，并且不限制由权利要求限定的本 发明的范围。此外，没有要被在前面的技术领域、背景技术、发明内 容或下面的详细说明中提供的任何明确或隐含的理论约束的意欲。

在详细描述根据本发明的实施例之前，应当观察到，实施例主要 驻留在用于获取在20-20KHz的全音频频率带宽上的宽带音频信息的 方法中。因为可以限制多媒体获取系统的性能或可用带宽的参数，诸 如因为安装麦克风的物理结构导致的物理麦克风间距、端口不匹配、 频率响应不匹配和阴影，麦克风不能捕获20-20KHz的全音频带宽。例 如，一个麦克风用于扬声器电话模式，并且一般被放置于嘴部所位于 的远端处。结果是具有麦克风的装置，该麦克风被放置得隔开太远以 至于不能在具有超过在两个麦克风之间的距离的两倍的波长的频率上 波束形成。如此一来，当麦克风隔开超过波长的一半时，常规的波束 形成技术不能用于捕获音频信号的更高频分量。另外，麦克风谐振可 以有时位于多媒体带宽内。虽然这些谐振的幅度的大多数可以被整平 (例如，通过将声阻放置在麦克风路径内)，但是因为该谐振导致的相移 仍然存在，并且如果麦克风不都具有相同的谐振，则在通道之间的该 相位变化使得在那个区域中的波束形成不实用。

根据该方法，响应于进入的声音来生成宽带电子音频信号，并且 从宽带电子音频信号生成低频带信号和高频带信号。从低频带信号生 成低频带波束形成信号。该低频带波束形成信号与高频带信号组合以 生成修改的宽带音频信号。

在一种实现中，提供了一种电子设备，该电子设备包括麦克风阵 列、音频交叉部、波束形成器模块和组合器模块。麦克风阵列包括至 少两个压力麦克风，该至少两个压力麦克风响应于进入的声音来生成 宽带电子音频信号。如在此使用的，术语“交叉部”指的是滤波器组， 该滤波器组将进入的电子音频信号分割为至少一个高频带音频信号和 至少一个低频带音频信号。因此，交叉部可以从宽带电子音频信号生 成低频带信号和高频带信号。如果存在多个输入信号，则交叉部可以 对于每一个进入的音频信号生成低频带信号和高频带信号。波束形成 器模块从交叉部接收两个或更多的低频带信号，每一个进入的麦克风 信号一个，并且从低频带信号生成低频带波束形成信号。组合器模块 组合高频带信号和低频带波束形成信号以生成修改的宽带音频信号。

在参考图3-12描述电子设备之前，将参考图1A-2B来描述电子设 备和操作环境的一个示例。图1A是根据公开的实施例的一个示例性实 现的电子设备100的前立体图。图1B是电子设备100的后立体图。参 考视听地记录对象150的电子设备100的操作员140来图示在图1A和 1B中的立体图。所以2A是电子设备100的前视图，并且图2B是电子 设备100的后视图。

电子设备100可以是具有多媒体记录能力的任何类型的电子设 备。例如，电子设备100可以是具有音频/视频记录能力的任何类型的 便携式电子装置，包括摄像机、照像机、个人媒体记录器和播放器或 便携式无线计算装置。如在此使用的，术语“无线计算装置”指的是 被设计来通过无线通道通过空中接口与基础设施装置进行通信的任何 便携式计算机或其他硬件。无线计算装置是“便携式的”并且可能是 移动的或“游动的”，用于意指无线计算装置可以物理地到处移动， 但是在任何给定的时间可以是移动或静态的。无线计算装置可以是多 个类型的移动计算装置之一，该多个类型的移动计算装置无限制地包 括移动站(例如，蜂窝电话手机、移动无线电台、移动计算机、手持或 膝上型装置和个人计算机、或个人数字助理(PDA)等)、接入终端、订 户站、用户设备或被配置成经由无线通信来进行通信的任何其他装置。

电子设备100具有外壳102、104、左侧部分101和与左侧部分101 相对的右侧部分103。外壳102、104具有在y方向上延伸的宽度维度、 在x方向上延伸的长度维度和在z方向(进入和离开页面)上延伸的厚度 维度。后侧在+z方向上取向，并且前侧在-z方向上取向。当然，当重 新取向电子设备时，可以改变“右”、“左”、“宽度”和“长度” 的指定。为了方便起见给出了当前的指定。

更具体地，外壳包括：在设备100的操作员侧上的后外壳102； 以及在设备100的对象侧上的前外壳104。后外壳102和前外壳104被 装配以形成用于各个部件的壳体，所述各个部件包括电路板(未示出)、 耳机扬声器(未示出)、天线(未示出)、摄像机110和用户接口107，用 户接口107包括耦合到电路板的麦克风120、130、170。

外壳包括用于摄像机110和麦克风120、130、170的多个端口。 具体地说，后外壳102包括用于后侧麦克风120的第一端口，并且前 外壳104具有用于前侧麦克风130的第二端口。第一端口和第二端口 共享轴。沿着轴并且在后外壳102的第一端口附近部署第一麦克风120， 并且沿着与第一麦克风120相对的轴并且在前外壳104的第二端口附 近部署第二麦克风130。

可选地，在一些实现中，设备100的前外壳104包括：用于另一 个麦克风170的在前外壳104中的第三端口；以及用于摄像机110的 第四端口。第三麦克风170被部署在第三端口附近。摄像机110被定 位在前侧上，并且因此与操作员相对地、在与前外壳104相同的方向 上被取向，以允许当通过相机记录对象时获取对象的图像。通过第一 和第二端口的轴可以与位于前外壳104上的摄像机110的视频框的中 心对齐。

左侧部分101被后外壳102和前外壳104限定并且在它们之间被 共享，并且被取向在+y方向上，该+y方向基本上相对于后外壳102和 前外壳104垂直。右侧部分103与左侧部分101相对，并且被后外壳 102和前外壳104限定并且在它们之间被共享。右侧部分103被取向在 -y方向上，该-y方向基本上相对于后外壳102和前外壳104垂直。

图3是根据公开的实施例的一些的电子设备的麦克风和摄像机配 置300的示意图。配置300参考笛卡儿坐标系被图示，并且包括前侧 压力麦克风370相对于另一个前侧压力麦克风330和摄像机310的相 对位置。物理压力麦克风元件330、370两者在电子设备100的对象或 前侧上。前侧压力麦克风330之一被部署在电子设备的右侧附近，并 且另一个前侧压力麦克风370被部署在电子设备的左侧附近。如上所 述，摄像机310位于电子设备100的前侧上，并且被部署在电子设备 100的左侧附近。虽然在此被描述为在电子设备100的前侧上，但是压 力麦克风330和370可以替代地位于该装置的两端上。

前侧压力麦克风330、370沿着公共y轴彼此相对地定位或取向， 该公共y轴沿着线被取向在0和180度。沿着线在90和270度来取向 z轴，并且在向上方向上垂直于y轴和z轴取向x轴。前侧压力麦克风 330、370沿着y轴分开180度。相机310也沿着y轴定位，并且在-z 方向上向在装置前面的对象指入页面内。

前侧压力麦克风330、370可以是任何已知类型的压力麦克风元 件，包括驻极体电容器、MEMS(微电子机械系统)、陶瓷、动态或将声 压转换为电子音频信号的任何其他等同声电换能器或传感器。压力麦 克风在它们的操作范围的大部分上在本质上固有地全向，从所有方向 等同地拾取声音。然而，在一些频率之上，所有的压力麦克风舱将趋 向于因为该舱的物理尺寸而展现某种定向性。在一个实施例中，前侧 压力麦克风330、370具有全向极性图，前侧压力麦克风330、370或 多或少地等同地感测在给定的频率带上的来自所有方向的进入的声 音，该给定频率带小于全音频带宽20Hz至20kHz。在一种实现中，前 侧压力麦克风330、370可以是麦克风阵列的一部分，使用诸如延迟和 求和(或延迟和差分)的波束形成技术来处理该麦克风阵列以基于由前 侧压力麦克风330、370生成的宽带电子音频信号来建立方向图。

图4是根据公开的实施例的一些的电子设备的音频获取和处理系 统400的框图。音频获取和处理系统400包括：麦克风阵列，该麦克 风阵列包括压力麦克风330、370；音频交叉部450；波束形成器模块 470；以及组合器模块480。

压力麦克风330、370的每一个响应于进入的声音来生成宽带电子 音频信号421、441。更具体地，在这个实施例中，第一压力麦克风330 响应于进入的声波来生成第一宽带电子音频信号421，并且第二压力麦 克风370响应于进入的声波来生成第二宽带电子音频信号441。这些宽 带电子音频信号一般是与在麦克风处捕获的声压相对应的电压信号。

音频交叉部450从进入的宽带电子音频信号421、441生成低频带 信号423、443和高频带信号429、449。如在此使用的，术语“低频带 信号”指的是宽带电子音频信号的低频分量，而术语“高频带信号” 指的是宽带电子音频信号的高频分量。如在此使用的，术语“低频分 量”指的是小于音频交叉部450的交叉频率(f_c)的宽带电子音频信号的 频率分量。如在此使用的，术语“高频分量”指的是大于或等于音频 交叉部450的交叉频率(f_c)的宽带电子音频信号的频率分量。

更具体地，在这个实施例中，交叉部450包括第一低通滤波器422、 第一高通滤波器428、第二低通滤波器442和第二高通滤波器448。第 一低通滤波器422生成具有第一宽带电子音频信号421的低频分量的 第一低频带信号423，并且第二低通滤波器442生成具有第二宽带电子 音频信号441的低频分量的第二低频带信号443。每一个低通滤波器滤 波或通过低频频带信号，但是衰减具有大于截止频率(即，表征在通带 和阻带之间的边界的频率)的频率的信号(降低其幅度)。以这种方式， 低通滤波去除了不能被正确地波束形成的高频带频率。这导致在低频 带中的良好的声学成像。

为了在高频带中提供声学成像，第一高通滤波器428生成具有第 一宽带电子音频信号421的高频分量的第一高频带信号429，并且第二 高通滤波器448生成具有第二宽带电子音频信号441的高频分量的第 二高频带信号449。每一个高通滤波器通过高频，并且施加比滤波器的 截止频率低的频率(即，降低其幅度)，该截止频率在此被称为交叉频率 (f_c)。在第一实施例中，高频声学成像是在麦克风之间的物理间隔和/或 压力麦克风元件在这些高频从本质上全向向本质上定向的改变的结 果，在麦克风之间的物理间隔在右通道和左通道之间增加了适当的耳 间时间延迟。

本领域内的普通技术人员将明白，在交叉部450的该特定实现中 使用的低通和高通滤波器不是限制性的，并且可以使用其他等同滤波 器组配置来实现交叉部450，使得它基于宽带电子音频信号421、441 来产生相同或很类似的输出。

在一种实现中，由低通滤波器422、442产生的低频带信号423、 433是全向的，并且由高通滤波器428、448产生的高频带信号429、 449不是全向的。在麦克风信号的方向性上的改变可以被接近麦克风舱 或端口的大小的进入声波长引起，或者它可以是因为装置外壳102、104 的物理大小和形状在其中安装的麦克风上产生的阴影效应。在低频， 进入的声波的波长比麦克风、端口和外壳几何形状大得多。当进入的 声信号在频率上增大时，波长在大小上减小。因为当频率增大时在波 长上的该减小，外壳、端口和麦克风元件的物理大小当频率增大时对 于进入的声波具有更大的影响。外壳越影响进入的声波，则麦克风系 统变得越定向。

当在麦克风330、370之间的距离大于由那些麦克风330、370捕 获的声信号的波长的一半(λ/2)时，本发明人观察到，宽带电子音频信 号的高频分量的波束形成处理可能不精确。换句话说，宽带电子音频 信号的处理可能根据在物理装置内的麦克风放置而在其全宽带宽上不 精确。因此，音频交叉部450的交叉频率(f_c)被选择成在传统波束形成 开始瓦解的点将全音频频率带分割(为高频率带和低频率带)。在一些实 施例中，至少部分地基于在两个压力麦克风330、370之间的距离来确 定音频交叉部450的交叉频率(f_c)。在一些实现中，确定交叉部450的 交叉频率(f_c)，使得高频带信号429、449包括端接的压力麦克风系统的 第一谐振。在该谐振附近，在两个麦克风330、370的相位上的略微差 别可能在波束形成中引起变差。在一些实现中，在端接的麦克风系统 的定向性从大体全向向本质上定向改变的点处确定音频交叉部450的 交叉频率(f_c)。由于精确的波束形成依赖于每一个麦克风的全向特性， 所以当麦克风开始偏离该全向本质时，波束形成将开始变差。

波束形成器模块470被设计成从低频带信号423、443生成低频带 波束形成信号427、447。更具体地，在这个实施例中，波束形成器模 块470包括第一校正滤波器424、第二校正滤波器444、第一求和器模 块426和第二求和器模块446。

第一校正滤波器424校正在第一低频带信号423中的相位延迟， 以生成第一低频带延迟信号425，并且第二校正滤波器444校正在第二 低频带信号443中的相位延迟，以生成第二低频带延迟信号445。例如， 在一种实现中，校正滤波器424、444向对应的低频带信号423、443 加上相位延迟，以生成对应的低频带信号425、445。可以以许多方式 实现校正滤波器424、444。校正滤波器的一种实现将向第一和第二低 频带信号423和443加上正确数量的相位延迟，使得从一个方向到达 的声音(在被延迟校正滤波器424、444处理后)在所有低频带频率处相 对于向其他延迟校正滤波器444、424输入的第二和第一低频带信号 443、423将被精确地延迟180度。在这种情况下，例如，当声音源自 相对于麦克风阵列的特定方向时，电子信号425和443将在全部低频 带频率处在相位上相差180度。在该情况下，这对于信号445和423 成立，并且电子信号445和423在所有低频带频率处在相位上相差180 度(当声音源自相对于麦克风阵列的特定方向时)。

第一求和器模块426对第一低频带信号423和第二低频带延迟信 号445进行求和，以生成第一低频带波束形成信号427。类似地，第二 求和器模块446对第二低频带信号443和第一低频带延迟信号425进 行求和以生成第二低频带波束形成信号447。

如下面参考图5A和5B将进一步描述的，在一种实现中，第一低 频带波束形成信号427是具有用于低频率带的期望的成像的面向右的 一阶定向信号(例如，心形线)(例如，右低通滤波的波束形成信号的图 案一般向右取向)，并且第二低频带波束形成信号447是具有用于低频 率带的期望的成像的面向左的一阶定向信号(例如，心形线)(例如，左 低通滤波的波束形成信号的图案向左取向——与右低通滤波的波束形 成信号的图案相反)。因此，将进入的宽带电子音频信号分割为高频带 和低频带，并且对于低频带信号而不是高频带信号执行波束形成(例如， 对于低于交叉频率(f_c)的频率)。

组合器模块480组合高频带信号429、449和低频带波束形成信号 427、447以生成修改的宽带音频信号431、451。更具体地，在这个实 施例中，组合器模块480包括第一组合器模块430或求和结，该求和 结对第一高频带信号429和第一低频带波束形成信号427进行求和或 “线性地组合”以生成与右通道立体声输出相对应的第一修改的宽带 音频信号431。类似地，第二组合器模块452或求和结对第二高频带信 号449和第二低频带波束形成信号447进行求和以生成第二宽带音频 信号451，该第二宽带音频信号451对应于在空间上与右通道立体声输 出不同的左通道立体声输出。

结果，修改的宽带音频信号431、451的每一个包括高频率带分量 和定向低频率带分量的线性组合，并且具有与来自麦克风330、370的 进入的宽带音频信号大体相同的带宽。修改的宽带音频信号431、451 的每一个被示出为分离的输出通道。虽然在图4中未示出，但是在一 些实施例中，修改的宽带音频信号431、451可以被组合为可以发射和 /或记录的单个音频输出数据流。例如，可以作为包含单独的立体声代 码化信号的单个文件存储或发射修改的宽带音频信号431、451。

现在将参考图5A和5B来描述由波束形成器470生成的低频带波 束形成信号的示例。初步地，注意在下面描述的所有极坐标图中，线 性地绘制信号幅度以示出特定信号的定向(或角度)响应。而且，在下面 的示例中，为了一个示例的图示的目的，可以假定对象一般位于大约 90°处，而操作员位于大约270°。在图5A和5B中所示的方向图是通 过形成平面的方向响应的切片，向下观看的位于图1的电子设备100 上的观察者可以观察到这一点，其中，在图3中的z轴对应于90°-270° 线，并且在图3中的y轴对应于0°-180°线。

图5A是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统400生成的取向右侧的低频带波束形成信号427的示例性极坐 标图。如图5A中所示，取向右侧的低频带波束形成信号427具有一阶 心形线方向图，该方向图指向y方向或设备100的右侧。该一阶方向 图在零度处具有最大值，并且对于源自设备100的右侧的声音具有相 对强的方向灵敏度。取向右侧的低频带波束形成信号427也在180度 具有空值，该空值指向设备100的左侧(在+y方向上)，这指示有很小 或没有对于源自设备100的左侧的声音的方向灵敏度。换句话说，取 向右侧的低频带波束形成信号427加强了源自设备100的右面的声波， 并且具有向设备100的左面取向的空值。

图5B是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统400生成的取向左侧的低频带波束形成信号447的示例性极坐 标图。如图5B中所示，取向左侧的低频带波束形成信号447也具有一 阶心形线方向图，但是它在+y方向上指向设备100的左侧，并且在180 度处具有最大值。这指示存在对于源自设备100的左侧的声音的强的 方向灵敏度。取向左侧的低频带波束形成信号447也(在0度)具有空值， 该空值指向设备100的右侧(在-y方向上)，这指示有很小或没有对于源 自设备100的右侧的声音的方向灵敏度。换句话说，取向左侧的低频 带波束形成信号447加强了源自设备100的左面的声波，并且具有向 设备100的右面取向的空值。

虽然在图5A和5B中所示的低频带波束形成信号427、447两者 是取向右侧或取向左侧的波束形成的一阶心形线方向波束形成图，但 是本领域内的技术人员将明白，低频带波束形成信号427、447不一定 限于具有这些特定类型的一阶心形线方向图，并且它们被示出以图示 一种示例性实现。换句话说，虽然方向图是心形线形状的，但是这不 一定暗示低频带波束形成信号限于具有心形线形状，并且可以具有与 一阶方向波束形成图相关联的任何其他形状，诸如偶极子、超心形、 超心型等。方向图的范围可以从近乎心形线波束形成至近乎双向波束 形成或者从近乎心形线波束形成至近乎全向波束形成。替代地，如果 在波束形成器470中使用其他已知的处理方法，则可以取代一阶方向 波束形成使用更高阶方向波束形成。

而且，虽然低频带波束形成信号427、447被图示为具有心形线方 向图，但是本领域内的技术人员将明白，这些仅是数学上理想的示例， 并且在一些实用实现中，将不一定实现这些理想化的波束形成图。

因此，在图4的实施例中，与右虚拟麦克风相对应的第一低频带 波束形成信号427具有沿着0度轴定位的最大值，并且与左虚拟麦克 风相对应的第二低频带波束形成信号447具有沿着180度轴定位的最 大值。

在一些实现中，期望将这些最大值的角度位置改变得离开+y和-y 轴。现在将参考图6-8B描述一种这样的实现。

图6是根据其他公开的实施例的一些的电子设备的麦克风和摄像 机配置600的示意图。与图3相同，参考笛卡儿坐标系来图示配置600， 其中，在垂直于y轴和z轴两者的向上方向上取向x轴。在图6中， 示出后侧压力麦克风620、右侧压力麦克风630、左侧压力麦克风670 和前侧摄像机610的相对位置。

在这个实施例中，右和后压力麦克风620、630沿着公共的z轴， 并且沿着线在90度和270度被分离180度。沿着公共y轴定位左侧和 右侧压力麦克风670、630。后压力麦克风元件620在这个实施例中在 便携式电子设备100的操作员侧上。当然，如果不同地配置相机(例如， 以网络摄像头配置)，则第三麦克风元件620可以考虑在前侧上。如上 所述，左、右、前和右的相对方向仅为了简化而被提供，并且可以根 据装置的物理实现改变。

虽然在图6中所示的麦克风的配置被表示为在水平平面中存在的 直角三角形，但是在应用中，可以在当向水平平面上投影时产生三角 形的任何方向上配置麦克风。例如，后麦克风620不一定必须直接地 位于右侧麦克风630或左侧麦克风670后面，而是可以在右侧麦克风 630和左侧麦克风670后面和其间的某处。

压力麦克风元件630、670在对象上或在电子设备100的前侧上。 一个前侧压力麦克风630被部署在电子设备100的右侧附近，并且另 一个前侧压力麦克风670被部署在电子设备100的左侧附近。

如上所述，摄像机610位于电子设备100的前侧，并且被部署在 电子设备100的左侧附近。摄像机610也沿着y轴定位，并且在-z方 向上向在装置前面的对象指入页面内(象压力麦克风630那样)。对象(未 示出)位于前侧压力麦克风630的前面，并且操作员(未示出)位于后侧 压力麦克风620的后面。以这种方式，压力麦克风被取向成使得它们 可以捕获来自被摄像机610记录的对象以及来自拍摄视频的操作员或 在电子设备100后面的任何其他来源的音频信号或声音。

如在图3中那样，在此描述的物理压力麦克风620、630、670可 以是任何已知类型的物理压力麦克风元件，所述元件包括驻极体电容 器、MEMS(微电子机械系统)、陶瓷、动态或将声压转换为电子音频信 号的任何其他等同声电换能器或传感器。物理压力麦克风620、630、 670可以是麦克风阵列的一部分，使用诸如延迟和求和(或延迟和差分) 的波束形成技术来处理该麦克风阵列以基于由物理压力麦克风620、 630、670生成的输出来建立方向图。

如现在将参考图7-8B和9-11描述的，因为三个麦克风允许在yz 平面中以任何角度来创建方向图，所以与右侧虚拟麦克风元件一起的 左和右前侧虚拟麦克风元件可以允许在20Hz至20kHz的全音频频率带 宽上创建宽带立体声或环绕声记录。

图7是根据公开的实施例的一些的电子设备的音频获取和处理系 统700的框图。该实施例与图4不同之处在于：系统700包括另外的 压力麦克风620。在这个实施例中，麦克风阵列包括：第一压力麦克风 630，第一压力麦克风630响应于进入的声音来生成第一宽带电子音频 信号731；第二压力麦克风670，第二压力麦克风670响应于进入的声 音来生成第二宽带电子音频信号741；以及第三压力麦克风620，第三 压力麦克风620响应于进入的声音来生成第三宽带电子音频信号761。

该实施例与图4不同之处还在于：音频交叉部750包括另外的滤 波，以处理分别由三个麦克风620、630、670生成的三个宽带电子音 频信号761、731、741。具体地说，交叉部750包括第一低通滤波模块 732、第一高通滤波模块734、第二低通滤波模块742、第二高通滤波 模块744、第三低通滤波模块762和第三高通滤波模块764。

第一低通滤波模块732生成包括第一宽带电子音频信号731的低 频分量的第一低频带信号733，第二低通滤波模块742生成包括第二宽 带电子音频信号741的低频分量的第二低频带信号743，并且第三低通 滤波模块762生成包括第三宽带电子音频信号761的低频分量的第三 低频带信号763。

第一高通滤波模块734生成包括第一宽带电子音频信号731的高 频分量的第一高频带信号735，第二高通滤波模块744生成包括第二宽 带电子音频信号741的高频分量的第二高频带信号745，并且第三高通 滤波模块764生成包括第三宽带电子音频信号761的高频分量的第三 高频带信号765。

另外，该实施例与图4的不同之处还在于：波束形成器模块770 基于下述三个输入信号来生成低频带波束形成信号771、772：第一低 频带信号733、第二低频带信号743和第三低频带信号763。在这个实 施例中，需要三个低频带信号733、743、763来产生两个低频带波束 形成信号771、772，每一个低频带波束形成信号具有在相对于y轴的 某个角度的方向波束图。例如，在一个实施例中，波束形成器模块770 基于来自右麦克风630的第一低频带信号733的未延迟版本、来自左 麦克风670的第二低频带信号743的延迟版本和来自后麦克风620的 第三低频带信号763的延迟版本来生成右低频带波束形成信号771，并 且基于来自右麦克风630的第一低频带信号733的延迟版本、来自左 麦克风670的第二低频带信号743的未延迟版本和来自后麦克风620 的第三低频带信号763的延迟版本来生成左低频带波束形成信号772。 由波束形成器模块770执行的波束形成处理可以是延迟和求和处理、 延迟和差处理或用于基于麦克风输入信号来生成方向图的任何其他已 知的波束形成处理技术。用于生成这样的一阶波束形成的技术在本领 域中是公知的，并且在此将不被描述。

波束形成器模块770的一种实现创建了正交虚拟压差麦克风，并 且然后使用加权和来创建两个得到的波束形成信号。

例如，通过应用在图4的波束形成器470中描述的处理，将沿着 图6的-z轴创建第一虚拟压差麦克风。在该情况下，所使用的输入信 号将是来自右前麦克风630和后麦克风620的那些。通过应用在图4 的波束形成器470中描述的处理，将沿着图6的+y轴创建第二虚拟压 差麦克风，但是此时，所使用的输入信号将是来自右前麦克风630和 左前麦克风670的那些。然后，使用加权因子来组合第一和第二虚拟 麦克风(一个沿着-z轴取向，并且一个沿着+y轴取向)，以创建两个低 频带波束形成信号771、772，其中每一个具有相对于y轴在某个角度 的方向波束图。

例如，为了创建第一低频带波束形成信号771，从沿着z轴取向的 虚拟麦克风的信号减去沿着+y轴取向的虚拟麦克风的信号。这将导致 具有如图8A中所示的偏离y轴45度取向的图案的虚拟麦克风信号。 在该情况下，在加权和中使用的系数对于+y轴取向的信号是-1并且对 于-z轴取向的信号是+1。相反，为了创建第二低频带波束形成信号772， 向沿着z轴取向的虚拟麦克风的信号加上沿着+y轴取向的虚拟麦克风 的信号。这将导致具有如图8B中所示偏离y轴45度取向的图案的虚 拟麦克风的信号。在该情况下，在加权和中使用的系数对于+y轴取向 的信号是+1并且对于-z轴取向的信号是+1。

波束形成器模块770的第二实现使用将生成相同结果的在查找表 中的单个等式集来组合上述的两个步骤的处理。

第一高频带信号735和第二高频带信号745被传递到组合器模块 780，而不更改任何信号。在麦克风之间的物理距离在右和左信号中提 供足够的差，以提供用于高频率带的足够的空间成像。与后压力麦克 风620相对应的第三高频带信号765不经过组合器模块780，因为立体 声输出仅需要右和左高频带信号。在这个双通道(立体声输出)实现中， 可以去除高通滤波器764以节省装置中的存储量和处理。如果期望后 输出通道，则第三高频带信号765经过到组合器模块780以与在+z方 向中取向的第三低频带波束形成信号(未示出)组合。

组合器模块780然后将第一和第二低频带波束形成信号771、772 与第一和第二高频带信号735、745混合，以生成与右通道立体声输出 信号相对应的第一修改的宽带音频信号782和与左通道立体声输出信 号相对应的第二修改的宽带音频信号784。在一种实现中，组合器模块 780将第一低频带波束形成信号771与其对应的第一高频带信号735线 性地组合以生成第一修改的宽带音频信号782，并且将第二低频带波束 形成信号772与其对应的第二高频带信号745线性地组合以生成第二 修改的宽带音频信号784。通过下述方式来在这个组合器模块780中校 正通过波束形成处理产生的在低频带波束形成信号771、772中的任何 处理延迟：向高频带信号735、745加上适当的延迟，导致在组合之前 的低和高频带信号的同步。

如将参考图8A和8B在下面进一步解释的，包括另外的压力麦克 风670允许波束形成器770生成低频带波束形成信号771、772，该低 频带波束形成信号具有相对于y轴在某个角度取向的方向图。

现在将参考图8A和8B描述低频带波束形成信号771、772的示 例。类似于上面的其他示例图形，在图8A和8B中所示的方向图是方 向响应的水平平面表示，该方向响应被向下观看的位于图1的电子设 备100之上的观察者观察到，其中，在图6中的z轴对应于90°-270° 线，并且在图6中的y轴对应于0°-180°线。

图8A是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统700生成的取向右前侧的低频带波束形成信号771的示例性极 坐标图。如图8A中所示，取向右前侧的低频带波束形成信号771具有 一阶心形线方向图，该方向图以在-y方向和-z方向之间的某个角度指 向设备100的右前侧。该特定的一阶方向图在45度具有最大值，并且 对于源自设备100的右前侧的来源的声音具有相对强的方向灵敏度。 取向右前侧的低频带波束形成信号771还在225度具有空值，该空值 指向设备100的左后侧(在+z方向和+y方向之间的角度)，这指示存在 对于源自设备100的左后侧的声音的较小的方向灵敏度。换句话说， 取向右前侧的低频带波束形成信号771加强了从设备100的右前侧的 来源发出的声波，并且具有向设备100的左后侧取向的空值。

图8B是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和处 理系统700生成的取向左前侧的低频带波束形成信号772的示例性极 坐标图。如图8B中所示，取向左前侧的低频带波束形成信号772具有 一阶心形线方向图，该方向图以在+y方向和-z方向之间的某个角度指 向设备100的左前侧。该特定的一阶方向图在135度具有最大值，并 且对于源自设备100的左前侧的来源的声音具有相对强的方向灵敏度。 取向左前侧的低频带波束形成信号772还在315度具有空值，该空值 指向设备100的右后侧(在+z方向和-y方向之间的角度)，这指示存在 对于源自设备100的右后侧的声音的较小的方向灵敏度。换句话说， 取向左前侧的低频带波束形成信号772加强了从设备100的左前侧的 来源发出的声波，并且具有向设备100的右后侧取向的空值。

虽然在图8A和8B中所示的低频带波束形成信号771、772都是 取向右前侧或取向左前侧的一阶心形线方向波束形成图，但是本领域 内的技术人员将明白，低频带波束形成信号771、772不一定限于具有 这些特定类型的一阶心形线方向图，并且它们被示出来图示一个示例 性实现。换句话说，虽然方向图是心形线形状的，但是这不一定暗示 低频带波束形成信号限于具有心形线形状，并且可以具有与一阶方向 波束形成图相关联的任何其他形状，诸如偶极子、超心形、超心型等。 方向图的范围可以从近乎心形线波束形成至近乎双向波束形成或者从 近乎心形线波束形成至近乎全向波束形成。替代地，可以取代一阶方 向波束形成使用更高阶方向波束形成。

而且，虽然低频带波束形成信号771、772被图示为具有心形线方 向图，但是本领域内的技术人员将明白，这些仅是数学上理想的示例， 并且在一些实际实现中，不一定实现这些理想化的波束形成图。

另外，注意，在图8A和8B中的具体示例图示了取向右前侧的低 频带波束形成信号771(其贡献于右虚拟麦克风)具有沿着45度轴定位 的最大值，并且取向左前侧的低频带波束形成信号772(其贡献于左虚 拟麦克风)具有沿着135度轴定位的最大值。然而，本领域内的技术人 员将明白，可以基于标准波束形成技术来将低频带波束形成信号771、 772的方向图操控到其他角度，使得可以操纵最大值的角度位置。例如， 在图8A中，第一低频带波束形成信号771(其贡献于右虚拟麦克风)的 方向图可以被取向为相对于-y轴(在零度)在0和90度之间的任何角度 朝向右前侧。同样，在图8B中，第二低频带波束形成信号772(其贡献 于左虚拟麦克风)的方向图可以被取向为相对于+y轴(在180度)在0和 90度之间的任何角度朝向左前侧。

图9是根据其他公开的实施例的一些的电子设备的音频获取和处 理系统900的框图。代替如图7中所示的双通道立体声输出，这个音 频获取和处理系统900使用来自三个麦克风620、630、670的宽带信 号来产生5通道环绕声输出。图9与图7类似，并且因此为了简洁而 不再一次描述图9的公共特征。

波束形成器模块970基于第一低频带信号923、第二低频带信号 943和第三低频带信号963生成多个低频带波束形成信号972A、972B、 972C、972D、972E。该低频带波束形成信号包括左前低频带波束形成 信号972A、前中心低频带波束形成信号972B、右前低频带波束形成信 号972C、左后低频带波束形成信号972D和右后低频带波束形成信号 972E。如下参考图10A-E将进一步描述的，低频带波束形成信号 972A-972E具有极性方向图绘图，其中主瓣取向为左前972A、前中心 972B、右前972C、左后972D和右后972E。可以以与在前一个示例中 通过波束形成器模块770创建低频带波束形成信号771、772相同的方 式来在波束形成器模块970中创建这些低频带波束形成信号 972A-972E。为了产生在+z方向上取向的波束形成，向-z轴信号应用 负系数。

这个实施例与图7不同之处在于：系统900包括高频带音频混合 器模块974，用于选择性地组合/混和第一高频带信号935、第二高频带 信号945和第三高频带信号965以混和来自麦克风的高频带信号，以 生成包括多个多通道高频带非波束形成信号976A-976E的另外的通道。 该多个多通道高频带非波束形成信号976A-976E包括左前侧非波束形 成信号976A、前中心非波束形成信号976B、右前侧非波束形成信号 976C、左后侧非波束形成信号976D、右后侧非波束形成信号976E。

在一个实施例中，按照表格1混和高频带信号935、965、945， 其中A、B和C表示分别来自麦克风630、620和670的高频带信号935、 965、945。

在这个表格中，L是贡献于左通道输出的左前侧非波束形成信号 976A，中心是贡献于中心通道输出的前中心非波束形成信号976B，R 是贡献于右通道输出的右前侧非波束形成信号976C，并且RL是贡献 于左后通道输出的左后侧非波束形成信号976D。RR是贡献于右后通 道输出的右后侧非波束形成信号976E。通过m、n和p表示在混和中 使用的恒定增益。本领域内的技术人员将认识到，在该实现中，高频 带音频混合器模块974以与简单模拟矩阵环绕信号类似的方式来创建 输出。

输出 混合 中心 (A+C)/2 R A L C RR (mA +nB)/p RL (mC +nB)/p

表格1

组合器模块980被设计成将多个低频带波束形成信号972A-972E 的每一个通道与其对应的多通道高频带非波束形成信号976A-976E混 和，以形成全带宽输出信号。作为响应，组合器模块980生成多个宽 带多通道音频信号982A-982E，包括左前侧通道输出982A、前中心通 道输出982B、右前侧通道输出982C、左后侧通道输出982D和右后侧 通道输出982E。多个宽带多通道音频信号982A-982E对应于全宽带环 绕声通道。虽然在图9中未示出，但是可以将宽带多通道音频信号 982A-982E组合为可以被发射和/或记录的单个声音数据流。

现在将参考图10A-10E来描述低频带波束形成信号972的示例。 类似于上面的其他示例图形，在图10A-10E中示出的方向图是方向响 应的水平平面表示，该方向响应被向下观看的位于图1的电子设备100 之上的观察者观察到，其中，图6中的z轴对应于90°-270°线，并且 图6中的y轴对应于0°-180°线。

图10A是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统900生成的左前侧的低频带波束形成信号972A的示例性极坐 标图。如图10A中所示，左前侧的低频带波束形成信号972A具有一阶 心形线方向图，该方向图以在+y方向和-z方向之间的某个角度取向(或 指向)设备100的左前侧。该特定的一阶方向图在150度具有最大值， 并且对于源自设备100的左前侧的来源的声音具有相对强的方向灵敏 度。左前侧的低频带波束形成信号972A还在330度具有空值，该空值 指向设备100的右后侧(在+z方向和-y方向之间的角度)，这指示存在 对于源自设备100的右后侧的声音的较小的方向灵敏度。换句话说， 左前侧的低频带波束形成信号972A加强了从设备100的左前侧的来源 发出的声波，并且具有向设备100的右后侧取向的空值。

图10B是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统900生成的前中心的低频带波束形成信号972B的示例性极坐 标图。如图10B中所示，前中心的低频带波束形成信号972B具有一阶 心形线方向图，该方向图在-z方向上取向(或指向)设备100的前中心。 该特定的一阶方向图在90度具有最大值，并且对于源自设备100的前 中心的来源的声音具有相对强的方向灵敏度。前中心的低频带波束形 成信号972B还在270度具有空值，该空值指向设备100的后侧，这指 示存在对于源自设备100的后侧的声音的较小的方向灵敏度。换句话 说，前中心的低频带波束形成信号972B加强了从设备100的前中心的 来源发出的声波，并且具有向设备100的后侧取向的空值。

图10C是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统900生成的右前侧的低频带波束形成信号972C的示例性极坐 标图。如图10C中所示，右前侧的低频带波束形成信号972C具有一阶 心形线方向图，该方向图以在-y方向和-z方向之间的某个角度取向(或 指向)设备100的右前侧。该特定的一阶方向图在30度具有最大值，并 且对于源自设备100的右前侧的来源的声音具有相对强的方向灵敏度。 右前侧的低频带波束形成信号972C还在210度具有空值，该空值指向 设备100的左后侧(在+z方向和+y方向之间的角度)，这指示存在对于 源自设备100的左后侧的来源的声音的较小的方向灵敏度。换句话说， 右前侧的低频带波束形成信号972C加强了从设备100的右前侧的来源 发出的声波，并且具有向设备100的左后侧取向的空值。

图10D是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统900生成的左后侧的低频带波束形成信号972D的示例性极坐 标图。如图10D中所示，左后侧的低频带波束形成信号972D具有一阶 心形线方向图，该方向图以在+y方向和+z方向之间的某个角度取向(或 指向)设备100的左后侧。该特定的一阶方向图在225度具有最大值， 并且对于源自设备100的左后侧的来源的声音具有相对强的方向灵敏 度。左后侧的低频带波束形成信号972D还在45度具有空值，该空值 指向设备100的右后侧(在-z方向和-y方向之间的角度)，这指示存在对 于源自设备100的右前侧的来源的声音的较小的方向灵敏度。换句话 说，左后侧的低频带波束形成信号972D加强了从设备100的左后侧的 来源发出的声波，并且具有向设备100的右前侧取向的空值。

图10E是根据公开的实施例的一些的一种实现的、由音频获取和 处理系统900生成的右后侧的低频带波束形成信号972E的示例性极坐 标图。如图10E中所示，右后侧的低频带波束形成信号972E具有一阶 心形线方向图，该方向图以在-y方向和+z方向之间的某个角度取向(或 指向)设备100的右后侧。该特定的一阶方向图在315度具有最大值， 并且对于源自设备100的右后侧的来源的声音具有相对强的方向灵敏 度。右后侧的低频带波束形成信号972E还在135度具有空值，该空值 指向设备100的左前侧(在-z方向和+y方向之间的角度)，这指示存在 对于源自设备100的左前侧的来源的声音的较小的方向灵敏度。换句 话说，右后侧的低频带波束形成信号972E加强了从设备100的右后侧 的来源发出的声波，并且具有向设备100的左前侧取向的空值。

虽然在图10A至10E中所示的低频带波束形成信号972A-972E是 一阶心形线方向波束形成图，但是本领域内的技术人员将认识到，低 频带波束形成信号972A-972E不一定限于具有这些特定类型的一阶心 形线方向图，并且它们被示出以图示一种示例性实现。换句话说，虽 然所示的方向图是心形线形状的，但是这不一定暗示低频带波束形成 信号限于具有心形线形状，并且可以具有与一阶方向波束形成图相关 联的任何其他形状，诸如偶极子、超心形、超心型等。方向图的范围 可以从近乎心形线波束形成至近乎双向波束形成或者从近乎心形线波 束形成至近乎全向波束形成。替代地，可以取代一阶方向波束形成使 用更高阶方向波束形成。

而且，虽然低频带波束形成信号972A-972E被图示为具有心形线 方向图，但是本领域内的技术人员将明白，这些仅是数学上理想的示 例，并且在一些实际实现中，将不一定实现这些理想化的波束形成图。

另外，注意，虽然低频带波束形成信号972A-972E的具体示例每 一个具有位于特定角度处的最大值，但是本领域内的技术人员将明白， 可以基于标准波束形成技术来将低频带波束形成信号972A-972E的方 向图操控到其他角度，使得可以操纵最大值的角度位置。

图11是图示根据公开的实施例的一些的用于低采样速率波束形 成处理的方法的流程图1100。因为仅波束形成低频带信号，所以可以 通过下采样低频带信号来减小波束形成处理。下采样的低频带信号可 以以较低的采样速率被处理，并且然后在与它们的高频带对应部组合 之前被上采样。

在步骤1110，音频交叉部460、750、950处理(例如，低通滤波) 宽带电子音频信号以生成低频带信号。以上参考图4、7和9描述了这 个步骤。在波束形成器模块470、770、970处的波束形成处理之前滤 波的优点之一是可以在波束形成处理之前下采样低频带信号，这允许 波束形成器模块470、770、970以较低的采样速率处理低频带数据。

在步骤1120，DSP元件以较低的采样速率下采样低频带数据(来自 低频带信号)，以生成下采样的低频带数据。DSP元件可以被实现在例 如波束形成器模块470、770、970处或在交叉部450、750、950和波 束形成器模块470、770、970之间耦合的单独的DSP中。在已经将低 频带信号转换为较低的采样速率后，可以以这个较低的采样速率完成 波束形成处理，从而允许较低的处理成本、较低的功率消耗以及在所 使用的滤波器中的提高的稳定性。

在步骤1130处，波束形成器模块470、770、970(以较低的采样速 率)波束形成处理下采样的低频带数据以生成波束形成处理的低频带数 据。因此，将宽带电子音频信号分割为低频带和高频带信号允许以较 低的采样速率波束形成处理低频带数据。这节省了大量的处理器资源 和能量。

在低频带数据的波束形成处理完成后，流程图1100进行到步骤 1140，其中(例如，在波束形成器模块470、770、970处实现的)另一个 DSP元件上采样波束形成处理的低频带数据，以生成上采样的波束形 成的低频带数据。上采样的波束形成的低频带数据在步骤1110具有与 原始采样速率相同的采样速率。可以例如在波束形成器模块470、770、 970处或在波束形成器模块470、770、970和组合器模块480、780、 980之间耦合的单独的DSP中实现DSP元件。

在步骤1150，组合器模块480、780、980以原始采样速率将每个 上采样的波束形成的低频带数据信号与其对应的高频带数据信号组合 或混和。以上参考图4、7和9的组合器模块描述了这个步骤。

图12是可以在公开的实施例的一种实现中使用的电子设备1200 的框图。在图12中图示的特定示例中，电子设备被实现为无线计算装 置，诸如移动电话，它能够经由射频(RF)通道通过空中进行通信。

电子设备1200包括处理器1201、存储器1203(包括用于存储由处 理器1201执行的操作指令的程序存储器、缓冲器存储器和/或可移除储 存单元)、基带处理器(BBP)1205、RF前端模块1207、天线1208、摄像 机1210、视频控制器1212、音频处理器1214、前和/或后接近传感器 1215、音频编码器/解码器(编解码器)1216和用户接口1218，用户接口 1218包括输入装置(键盘、触摸屏等)、显示器1217、扬声器1219(即， 用于被电子设备1200的用户收听的扬声器)和两个或更多的麦克风 1220、1230、1270。各种块可以经由总线或其他连接彼此耦合，如图 12中所示。电子设备1200也可以包含电源，诸如电池(未示出)或有线 变压器。电子设备1200可以是包含在图12中示出的所有元件或更少 的元件以及电子设备1200执行其特定功能所需的任何其他元件的集成 单元。

如上所述，麦克风阵列具有至少两个压力麦克风，并且在一些实 现中可以包括三个麦克风。麦克风1220、1230、1270可以与音频处理 器1214相结合地操作以使得能够在20Hz至20kHz的全音频频率带宽 上的宽带音频信号中的宽带音频信息的获取。音频交叉部1250从宽带 电子音频信号生成低频带信号和高频带信号，如以上参考图4、7和9 描述的。波束形成器1260从低频带信号生成低频带波束形成信号，如 以上参考图4、7和9描述的。组合器1280组合高频带信号和低频带 波束形成信号以生成修改的宽带音频信号，如以上参考图4、7和9描 述的。在一些实施例中，可以实现可选的高频带音频混合器1274。交 叉部1250、波束形成器1260和组合器1280以及可选地高频带音频混 合器1274可以在音频处理器1214处或音频处理器1214外部被实现为 不同的模块。

在图12中的其他块在这个示例性操作环境中为常规功能部件，并 且因此为了简洁起见，在此将不详细描述它们。

应当明白，参考图1-12所述的示例性实施例不是限制性的，并且 其他变化形式存在。还应当明白，可以在不偏离在所附的权利要求及 其合法等同物中阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变。 参考图1-12描述的实施例可以被实现为大量不同的实现和不同类型的 便携式电子装置。虽然已经假定在一些实施例中使用低通滤波器，但 是在其他实现中，可以将低通滤波器和延迟滤波器组合为单个滤波器 的分支，以实现那些滤波器的串行应用。另外，可以调整交叉部的特 定方面，使得频带滤波的放置被等同地移动到在波束形成处理和混和 操作之前或之后。例如，可以在波束形成处理之后进行低通滤波，并 且可以在直接的麦克风输出混和之后进行高通滤波。

本领域内的技术人员将明白，可以将与在此公开的实施例相结合 地描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和步骤实现为电子硬件、计 算机软件或两者的组合。以上在功能和/或逻辑块部件(或模块)和各种 处理步骤上描述了实施例和实现的一些。然而，应当明白，可以通过 被配置成执行指定功能的任何数目的硬件、软件和/或固件组件来实现 这样的块组件(或模块)。如在此使用的，术语“模块”指的是用于执行 任务的装置、电路、电子组件和/或基于软件的组件。为了清楚地说明 硬件和软件的该可交换性，以上已经在其功能上一般地描述了各种说 明性组件、块、模块、电路和步骤。这样的功能是否被实现为硬件或 软件取决于在整个系统上施加的特定应用和设计约束。技术人员可以 对于每一个特定应用以变化的方式实现所描述的功能，但是这样的实 现决定不应当被解释为使得偏离本发明的范围。例如，系统或组件的 实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理 元件、逻辑元件或查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其他 控制装置的控制下执行多种功能。另外，本领域内的技术人员将明白 在此描述的实施例仅是示例性实现。

可以利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或被设计成执行在此描述的功能的 其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散的硬件组件或其任 何组合来实现或执行与在此公开的实施例相关地描述的各种说明性逻 辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器、但是替代地，处理 器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可 以被实现为计算装置的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微 处理器、与DSP核心相结合的一个或多个微处理器或任何其他这样的 配置。

可以以硬件、以由处理器执行的软件模块或以两者的组合来直接 地体现与在此公开的实施例相关地描述的方法或算法的步骤。软件模 块可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储 器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM或本领域 中已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器， 使得处理器可以从存储介质读取信息或向其写入信息。替代地，存储 介质可以集成到处理器。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC 可以驻留在用户终端中。替代地，处理器和存储介质可以作为离散组 件驻留在用户终端中。

此外，在此包含的各个附图中示出的连接线或箭头意欲表示在各 个元件之间的示例功能关系和/或耦合。可以在实际实施例中存在许多 替代或附加的功能关系或耦合。

在本文中，可以唯一地使用诸如第一和第二等的关系术语，以将 一个实体或行为与另一个实体或行为相区别，而不一定要求或暗示在 这样的实体或行为之间的任何实际的这样的关系或顺序。诸如“第一”、 “第二”、“第三”等的数字顺序仅表示复数的不同单数，并且不暗 示任何顺序或次序，除非通过权利要求语言具体限定。在权利要求的 任何一个中的文本的次序不暗示必须根据这样的次序以时间或逻辑顺 序来执行处理步骤，除非通过权利要求的语言具体限定。可以以任何 顺序来交换处理步骤，而不偏离本发明的范围，只要这样的交换不与 权利要求语言矛盾并且在逻辑上不是无意义的。

此外，取决于上下文，在描述在不同元件之间的关系中使用的诸 如“连接”或“耦合到”的词语不暗示必须在这些元件之间建立直接 的物理连接。例如，可以通过一个或多个另外的元件物理地、电子地、 逻辑地或以任何其他方式彼此连接两个元件。

虽然已经在前述的详细说明中提供了至少一个示例性实施例，但 是应当明白，存在大量的变化形式。也应当明白，一个或多个示例性 实施例仅是示例，并且不意欲以任何方式限制本发明的范围、适用性 或配置。而是，前述的详细说明将向本领域内的技术人员提供用于实 现一个或多个示例性实施例的方便的路径图。应当理解，在不偏离在 所附的权利要求及其合法等同物中阐述的本发明的范围的情况下，可 以在元件的功能和布置上进行各种改变。