组合至少两个音频信号的方法和包括至少两个麦克风的麦克风系统

摘要

描述了一种组合至少两个音频信号的方法，用于生成增强的系统输出信号。所述方法包括步骤：a)使用第一换能器测量第一空间位置的声音信号以生成包括第一目标信号部分和第一噪声信号部分的第一音频信号，第一换能器诸如是第一麦克风；b)使用第二换能器测量第二空间位置的声音信号以生成包括第二目标信号部分和第二噪声信号部分的第二音频信号，第二换能器诸如是第二麦克风；c)对第一音频信号进行处理以将预定频率范围内的第一目标信号与第二目标信号进行相位匹配和幅度匹配，并生成第一处理输出；d)计算第二音频信号与第一处理输出之间的差以生成减法输出；e)计算第二音频信号与第一处理输出的和以生成求和输出；f)对减法输出进行处理以将噪声信号部分对系统输出信号的作用最小化，并生成第二处理输出；以及g)计算求和输出与第二处理输出之间的差，以生成系统输出信号。

说明书

技术领域

本发明涉及组合至少两个音频信号的方法，以产生增强的系统输出信号。此外，本发明涉及具有系统输出信号并且包括如下元件的麦克风系统：第一麦克风，用于收集声音并布置在第一空间位置，所述第一麦克风具有第一音频信号作为输出，所述第一音频信号包括第一目标信号部分和第一噪声信号部分；第二麦克风，用于收集声音并布置在第二空间位置，所述第二麦克风具有第二音频信号作为输出，所述第二音频信号包括第二目标信号部分和第二噪声信号部分。最后，本发明涉及利用所述方法或包括所述麦克风系统的头戴耳机。

背景技术

近年来，诸如移动电话和蓝牙^TM头戴耳机的无线通信设备的普及性相比其他产品增长显著，这是由于这些类型的通信设备可便携，这意味着实际上在任何地方都能使用这些设备。因此，经常在嘈杂环境下使用这些通信设备，噪声例如涉及其他人的谈话、交通、机器或风噪声。因此，这对于远端接收者或收听者而言，将使用者的声音与噪声区分开是一个问题。

本领域公知的是用指向性麦克风将噪声产生的问题最小化。这种指向性麦克风对噪声有变动的灵敏度，作为相对于给定源的角度的函数，通常这称为指向性图案。这种麦克风的指向性图案经常被提供多个低灵敏度方向，又称为指向性图案零点，并且典型地，指向性图案被布置为使得峰值灵敏度的方向指向期望的声音源，诸如指向性图案的使用者，并且指向性图案零点指向噪声源。因此，用这种指向性麦克风可以将系统的语音与背景噪声比或信噪比最大化。

EP 0 652 686公开了一种增强麦克风阵列的信噪比的设备，其中自适应性地调节指向性图案。

US 7,206,421涉及一种听觉系统成束器，并公开了一种增强语音与背景噪声比的方法和设备，以提高在噪声环境中对语音的理解，并减轻使用者的听觉疲劳。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过组合至少两个音频信号来增强系统输出信号的改进的方法和系统。

根据本发明的第一方面，通过一种方法实现上述目的，所述方法包括步骤：a)使用第一换能器测量第一空间位置的声音信号，以便生成包括第一目标信号部分和第一噪声信号部分的第一音频信号，第一换能器诸如是第一麦克风；b)使用第二换能器测量第二空间位置的声音信号，以便生成包括第二目标信号部分和第二噪声信号部分的第二音频信号，第二换能器诸如是第二麦克风；c)对第一音频信号进行处理以便将预定频率范围内的第一目标信号与第二目标信号进行相位匹配和幅度匹配，并生成第一处理输出；d)计算第二音频信号与第一处理输出之间的差，以便生成减法输出；e)计算第二音频信号与第一处理输出的和以便生成求和输出；f)对减法输出进行处理以便将噪声信号部分对系统输出信号的作用最小化，并生成第二处理输出；以及g)计算求和输出与第二处理输出之间的差以生成系统输出信号。

步骤a)至c)旨在从期望的声音源或目标声音源拾取声音。因此，第一音频信号和第二音频信号的目标信号部分可例如与来自利用该方法的麦克风系统的使用者的语音信号有关。步骤c)中对第一音频信号的处理保证了基本上准确的匹配，即预定频率范围内的第一目标信号部分与第二目标信号部分的相位匹配和幅度匹配两者。该预定频率范围例如仍然与使用者的语音信号有关。通过保证两个目标信号部分基本上准确的匹配，就能保证将目标信号部分消除，不带入步骤d)的减法输出。因此在步骤f)处理减法输出的处理中只将音频信号的噪声部分(或者非预期的部分)对系统输出的作用最小化。此外，由于相长干涉，保证了目标部分最大限度地出现在步骤e)的求和输出中，由此，在有些情况下音频信号的噪声信号部分(或者非预期的部分)可以达到平衡，因为它们不必匹配。特别是对于不相关的噪声，诸如风噪声，情况就是这样。

所述方法使得能够根据噪声的方向或指向性衰减背景噪声3-12dB(或更高)。在步骤c)的过程中也可以或者代之对第二麦克风进行滤波以便与音频信号的目标信号部分匹配，。

所述方法特别适合于其中目标声音信号即来自头戴耳机使用者的语音信号的源的空间位置被很好地限定并靠近第一麦克风和第二麦克风的通信系统，例如头戴耳机。在这种情况下，即便当头戴耳机使用者在移来移去时，麦克风与目标声音源或语音源的几何关系保持相对稳定。因此，可以以高准确度进行步骤c)中目标信号部分的频率相关相位匹配和幅度匹配。此外，希望大多数情况下，例如当头戴耳机使用者在移动时，某些预先得知(或者预校准)的相位匹配和幅度匹配是准确的。因为目标声音源被设置为靠近麦克风，所以即使从目标声音信号源分别到第一麦克风和到第二麦克风的传播距离有小变动，那么对目标声音信号的幅度和相位也会有相对较大的影响。此外，麦克风可具有不同的灵敏度。因此，为了补偿传播长度和麦克风灵敏度的变动，在步骤c)中匹配两个目标信号部分的相位和幅度是系统的要件。

此外，这意味着非期望噪声源进行相同的幅度匹配，从而使得噪声信号部分在减法输出中更加突出。但是，这仅仅使得更容易在步骤f)中将噪声的作用最小化。

换能器可包括前置放大器和/或A/D转换器。因此，来自第一换能器和第二换能器的输出可以是模拟的或数字的。

根据优选实施例，通过将减法输出的噪声信号部分与求和输出的噪声信号部分匹配，进行减法输出的处理。因此，因为从求和输出中减去了减法输出，在步骤g)中减法输出的噪声信号部分抵消了求和输出的噪声信号部分。

根据优选实施例，在步骤f)中的减法输出的处理经由系统输出信号控制，例如通过经由负反馈回路将系统输出信号的噪声信号部分最小化，如果系统是数字的，则负反馈回路可以是迭代的。在另一优选实施例中，在步骤f)中通过调节指向性图案进行减法输出的处理。因此，可将低灵敏度的角度方向，例如指向性图案零点，指向噪声源，从而将该噪声源对系统输出信号的作用最小化。

优选地，使用频率相关的空间匹配滤波器来处理第一音频信号，从而根据预定频率范围内的频率来对相位变动和幅度变动这两者进行补偿。

根据本发明的优选实施例，空间匹配滤波器适合于将第一目标信号部分与第二目标信号部分朝向第一麦克风和第二麦克风的近场中的目标点进行匹配，该目标点例如是使用者的嘴。根据另一优选实施例，目标点与第一麦克风和第二麦克风之间的距离分别是15cm或更小。该距离也可以是10cm或更小。

典型地，因为第一麦克风和第二麦克风的特定相互空间位置都是系统相关和使用者相关的，并且目标信号部分之间的匹配关于预定频率范围内的幅度和相位必须基本上准确，所以将空间匹配滤波器对于要使用空间匹配滤波器的特定系统进行预校准。预校准可经由仿真或校准的测量结果进行。

根据本发明的另一优选实施例，在步骤f)中减法输出使用低音增强滤波器进行滤波。在步骤f)中低音增强提供有用的预处理操作，因为几乎同相的两个低频信号的减法产生较低功率的信号。相反，两个高频信号之间的差具有与信号本身大致相同的功率。因此，低音增强滤波器可用于至少在预定频率范围内将差声道的功率与和声道的功率匹配。低音增强滤波器的要求频率响应取决于第一麦克风与第二麦克风之间的空间距离以及到目标点的距离。

在根据本发明的一个实施例中，在步骤f)的处理中，将减法输出相移频率相关的相位常数。通过选择正确的相位常数，可以更简单地进行步骤f)的处理，因为可以将用于调节指向性图案的自适应参数保持为实数。否则，自适应参数变为复数，复数明显使指向性图案的优化复杂化。因为在近场系统中将经常采用所述方法，所以为了获得最佳的频率相关的相位常数，需要经由测量或仿真将滤波器预校准。在目标在远场中并且麦克风表现出确切的全方位指向性图案的系统中，可以利用常数相位滤波器，例如将所有频率的相位移动pi/2(π/2)。

根据另一实施例，在步骤g)之前，将求和输出乘以倍增因子。优选地，该倍增因子等于0.5从而使输出为第一音频信号和第二音频信号的平均值。因此，在进行步骤g)之前，将求和输出和减法输出对应地进行加权。

根据另一实施例，在步骤e)中，以第一加权常数对第一音频信号进行加权，并且以第二加权常数对第二音频信号进行加权。优选地，第一加权常数和第二加权常数应当总计为一。在有些情况下优选对两个音频信号采用不同的加权常数。例如如果噪声在第一麦克风中比在第二麦克风中更强，那么有用的是将第二加权常数设定为更高，例如为0.9，将第一加权常数设定为更低，例如为0.1。

根据优选实施例，利用最小均方技术调节减法输出，也就是利用随机梯度方法将求和输出与减法输出之间的二次误差最小化。可利用归一化最小均方技术进行最小化。

可根据下面的算法进行对噪声信号部分的作用的最小化，其中将系统输出Sout定义为：

Sout＝Z_s-K⁽ⁿ⁾·Z_d

其中，Z_s和Z_d分别是对应于求和输出和第二处理输出的复数信号。由于实际上这些信号是信号的离散傅里叶变换的输出，所以它们是复数(不是实数)。因此，上述方程式包含频率指数，为了简化符号起见频率指数被省略。K⁽ⁿ⁾是在步骤f)中变动或自适应的实参数，其中n是算法迭代指数。

在算法的第n次迭代时，使用辅助参数根据以下公式更新K⁽ⁿ⁾：

${\tilde{K}}^{\left(n\right)}=K^{(n-1)}+\gamma \frac{\mathrm{Re}\{{\mathrm{Sout}}^{*}·Z_d\}}{{\left|Z_d\right|}^2+\alpha }$

其中，Re表示实部，并且^*表示复数共轭。为了算法的提高的鲁棒性，加上可选的小常数α，这当Z_d小的时候有用。步长γ确定自适应的速度。K⁽ⁿ⁾被限定在一个范围，其中K_min和K_max是预定值，其限定指向性图案零点的角度方向并防止这些零点位于空间的某些区域内。特别地，可以防止零点指向采用该方法的系统的使用者的嘴位置。

应当注意，是对信号的每个频率指数进行上述迭代，各个频率指数对应于离散傅里叶变换的特定频带。

根据本发明的另一方面，通过所述技术领域的麦克风系统实现上述目的，其中该系统还包括：第一处理装置，用于将预定频率范围内的第一目标信号部分与第二目标信号部分进行相位匹配和幅度匹配，第一处理装置将第一音频信号作为输入并具有第一处理输出；第一减法装置，用于计算第二音频信号与第一处理输出之间的差并具有减法输出；求和装置，用于计算第二音频信号与第一处理输出的和并具有求和输出；第一前向模块，具有第一前向输出并将求和输出作为输入；第二前向模块，将减法输出作为输入并具有第二处理输出，第二前向模块适合于将噪声信号部分对系统输出的作用最小化；第二减法装置，用于计算第一前向输出与第二处理输出之间的差并将系统输出信号(Sout)作为输出。

因此，通过第一处理装置进行上述步骤c)，并且第二前向模块进行步骤f)。因此，本发明提供了一种系统，该系统特别适合于收集来自第一和第二麦克风的近场中已知空间位置的目标源的声音，同时适合于将任何其他源对该系统输出信号的作用最小化。第一前向模块又称为和声道，第二前向模块又称为差声道。

在根据本发明的优选实施例中，第二前向模块包括自适应模块，其适合于调节指向性图案。因此，该系统适合于将指向性图案零点指向朝向噪声源。优选地，经由系统输出信号(Sout)来控制第二前向模块，或者更具体而言是自适应模块。例如可经由负反馈来进行该控制。如果系统是数字的，则反馈可以是迭代的。

根据优选实施例，利用最小均方技术，也就是利用随机梯度方法将第一前向输出(来自和声道)与第二处理输出(来自差声道)之间的二次误差最小化，控制第二前向模块。最小均方技术可以归一化。

在根据本发明的一个实施例中，第一麦克风和/或第二麦克风是全方位麦克风。这样提供了用于成束和生成麦克风系统的指向性图案的简单手段。

根据麦克风系统的另一优选实施例，第一处理装置包括频率相关的空间匹配滤波器。因此，根据频率，处理装置可补偿第一麦克风和第二麦克风的不同灵敏度以及来自目标源例如头戴耳机的使用者的信号的相位差。

根据另一优选实施例，第二前向模块包括低音增强滤波器。因此，差声道的低功率低频信号与和声道语音匹配。

在根据本发明的另一实施例中，第二前向模块包括相移模块，用于对来自第一减法装置的输出进行相移。优选地，以频率相关的相位常数进行相移。通过选择正确的相位常数，可以更简单地进行步骤f)中的处理，因为否则的话用于调节指向性图案的参数K将成为复数，复数使指向性图案的优化复杂化。

在根据本发明的另一实施例中，第一前向模块包括倍增装置，用于用于将求和输出乘以倍增因子。优选地，该倍增因子等于0.5以使输出为第一音频信号和第二音频信号的平均值。或者，分别利用第一加权常数和第二加权常数对对第一音频信号和第二音频信号进行加权。优选地，第一加权常数和第二加权常数总计为一。

根据替代性实施例，第一前向模块仅包括电连接，例如导线，使得第一前向输入对应于求和输出。否则，可以将减法输出适当地缩放，以便在输入到第二减法装置之前，对应地将求和输出和减法输出进行加权。

根据另一方面，本发明提供了一种头戴耳机，至少包括第一扬声器、诸如麦克风伸臂的拾取单元以及根据前述实施例中任一实施例所述的麦克风系统，第一麦克风和第二麦克风布置在拾取单元处、拾取单元上或者拾取单元内。因此，提供了具有高语音噪声比的头戴耳机。由于使用者的嘴相对于第一和第二麦克风的相对固定的位置，所以能够以高准确度进行第一目标信号部分与第二目标信号部分的匹配。

根据头戴耳机的第一实施例，麦克风系统的指向性图案至少包括当使用者佩戴头戴耳机时定向朝着使用者嘴的峰值灵敏度的第一方向。因此，头戴耳机可选择地配置为检测来自使用者的语音信号。

根据头戴耳机的优选实施例，指向性图案至少包括当使用者佩戴头戴耳机时定向远离使用者的第一零点。优选地，至少第一零点的定向可调节或者可自适应，因此，为了将噪声源对系统输出信号的作用最小化，零点可指向该噪声源。这经由反馈和自适应模块实现。

根据另一优选实施例，头戴耳机包括用于滤波器装置的多个独立使用者设定。第一目标信号部分与第二目标信号部分的相位匹配和幅度匹配取决于两个麦克风的具体空间位置。因此，使用者设定根据使用者的不同而不同，并且应当事先校准。此外，给定的使用者可具有用于使用头戴耳机的两个或更多个优选设定，例如两个不同的麦克风伸臂位置。因此，给定的使用者也可以利用不同的使用者设定。或者，可以将头戴耳机设计为只可以根据单一配置或设定来佩戴头戴耳机。

在根据本发明的头戴耳机的另一实施例中，头戴耳机适合于基于拾取单元的位置自动改变使用者设定。因此，头戴耳机可自动选择使用者设定，从而对给定的使用者和拾取单元产生第一目标信号部分与第二目标信号部分的最佳匹配。在这种情况下，对于拾取单元的多个不同位置，可以对头戴耳机进行预校准。因此，头戴耳机可对于与预校准位置不同的位置推断最佳设定。

根据头戴耳机的另一实施例，第一麦克风和第二麦克风布置为相互间隔在3mm到40mm之间、或者在4mm到30mm之间、或者在5mm到25mm之间。间隔取决于期望的带宽。大间隔使得将第一目标信号部分与第二目标信号部分进行匹配变得更难，因此更适合于窄带设定。相反，当间隔小的时候，将第一目标信号部分与第二目标信号部分进行匹配更容易。但是，这也使得信号的噪声部分变得更有影响。因此，将噪声部分从信号中滤除变得更难。

20mm的间隔是用于窄带配置的典型设定，10mm的间隔是用于宽带配置的典型设定。

此外，应当注意的是，根据采用两个麦克风的方法和系统描述以上实施例。但是，也考虑了采用具有三个、四个或更多个麦克风的麦克风阵列的方法和系统，例如通过串联和声道和差声道。

这里描述的实施例涉及头戴耳机。但是，不同的实施例也可以是利用根据本发明的麦克风系统或方法的其他通信设备。

附图说明

下面参照附图所示实施例详细说明本发明，在附图中

图1是根据本发明的麦克风系统的示意图；

图2是根据本发明的头戴耳机的第一实施例，其包括根据本发明的麦克风系统；

图3是根据本发明的头戴耳机的第二实施例；

图4是根据本发明的头戴耳机的第三实施例；以及

图5是根据本发明的头戴耳机的第四实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的麦克风系统。该麦克风系统包括布置在第一空间位置的第一麦克风2和布置在第二空间位置的第二麦克风4。第一麦克风和第二麦克风被布置为它们都可以收集来自例如麦克风系统使用者的嘴的目标源26的声音。

第一麦克风2和或第二麦克风4适合于收集声音并将收集的声音转换为模拟电信号。但是，麦克风2、4也可以包括前置放大器和/或A/D转换器(未示出)。因此，根据其中要使用麦克风系统的系统的不同，麦克风的输出可以是模拟的或者数字的。第一麦克风2输出包括第一目标信号部分和第一噪声信号部分的第一音频信号，第二麦克风4输出包括第二目标信号部分和第二噪声信号部分的第二音频信号。目标信号部分与来自目标源26的在预定频率范围内的声音有关，所述预定频率范围例如与麦克风系统的使用者的语音有关的频率范围。噪声部分与由第一麦克风2和/或第二麦克风4拾取的所有其他非预期的声音源有关。下面将目标源26与第一麦克风2之间的距离称为第一路径长度27，将目标源26与第二麦克风4之间的距离称为第二路径长度28。

最理想的情况下，目标源26、第一麦克风2、第二麦克风4基本上布置在一条直线上，使得相比于第二麦克风4，目标源26更靠近第一麦克风2。

第一音频信号被馈入包括空间匹配滤波器的第一处理装置6。第一处理装置6处理第一音频信号并生成第一处理输出。空间匹配滤波器适合于对预定频率范围内的第一目标信号部分和第二目标信号部分进行相位匹配和幅度匹配。空间匹配滤波器必须补偿第一路径长度27与第二路径长度28之间的差异。路径长度的差异引入在两个信号之间的频率相关的相位差。因此，空间匹配滤波器必须进行频率相关的相位匹配，例如经由频率相关的相移功能。如果目标源26位于两个麦克风2、4的近场，则即使第一路径长度27与第二路径长度28之间的小差异也会影响第一麦克风2和第二麦克风4各自对来自目标源26的声音的灵敏度。此外，麦克风小的固有容差会影响相互灵敏度。因此，为了不将幅度差异带入下述的差声道，第一目标信号部分和第二目标信号部分也必须进行幅度匹配。

如果很好地限定第一路径长度27和第二路径长度28，就可以对第一目标信号部分和第二目标信号部分进行基本上准确的匹配，从而保证将目标信号部分抵消，不带入差声道，因此差声道只携带信号的噪声信号部分。例如，如果将麦克风系统用于很好地限定了使用者与第一、第二麦克风的相互位置从而基本上相互固定的头戴耳机或其他通信设备，那么情况就是这样。

根据优选实施例，第一麦克风2和第二麦克风4是全方位麦克风。通过这种麦克风容易设计具有全指向性图案的麦克风系统，全指向性图案具有峰值灵敏度的角度和低灵敏度的角度，低灵敏度的角度又称为指向性图案零点。例如容易使得总的系统灵敏度为全方位的、心形线的或双向的。

通过求和装置8将第一处理输出与第二音频信号相加，从而生成求和输出。求和输出被馈入第一前向模块12，从而生成第一前向输出，所述第一前向模块12又称为和声道。

此外，通过第一减法装置10计算第一处理输出与第二音频信号之间的差，从而生成减法输出。减法输出被馈入第二前向模块18，又称为差声道，从而生成第二处理输出。在差声道18中，首先将减法输出馈入低音增强滤波器20，低音增强滤波器20可包括相移滤波器。来自低音增强滤波器20(以及可选的相移滤波器)的输出被馈入自适应滤波器22，自适应滤波器22的输出是第二处理输出。

求和输出在和声道中馈入倍增装置16或乘法器，在倍增装置16中将求和输出乘以倍增因子14，从而生成第一前向输出。在优选实施例中，倍增因子等于0.5，因此第一前向输出是第一处理输出与第二音频信号的平均值。

或者，用第一加权常数对第一音频信号进行加权，并且用第二加权常数对第二音频信号进行加权。在这种情况下，第一加权常数和第二加权常数应当总计为一。因此，所示将求和输出乘以倍增因子0.5的实施例是特殊情况，其中第一加权常数和第二加权常数都等于0.5。

最后，通过第二减法装置24计算第一前向输出与第二处理输出之间的差，从而生成系统输出信号(Sout)。系统输出信号被反馈到自适应模块22。

用低音增强滤波器20(EQ)对减法输出进行滤波。低音增强将减法输出的低频部分放大。这也许是必要的，因为这些频率是相对较低功率(powered)的，这是由于两个麦克风通常布置为相互靠近，所以引入到第一麦克风2和第二麦克风4的低频声音信号几乎同相。相反，两个高频信号之间的差具有与信号本身的系数大致相同的功率(power)。因此，可要求低音增强滤波器至少在预定频率范围内将差声道的功率与和声道的功率匹配。低音增强滤波器的要求频率响应取决于第一麦克风与第二麦克风之间的空间距离以及到目标源的距离。

低音增强滤波器的输出被馈入自适应模块22，自适应模块22调节麦克风系统的全指向性图案，在处理中还将第一噪声信号部分和第二噪声信号部分对系统输出信号的作用最小化。如上所述，自适应模块22受反馈到自适应模块22的系统输出信号控制。这通过最小均方技术来实现，其中将和声道输出与差声道输出之间的二次误差最小化。在处理中，可将低灵敏度的角度方向，例如指向性图案零点，指向噪声源，从而将该噪声源对系统输出信号的作用最小化。

根据实现数字麦克风系统的一个示例，经由以下公式来控制自适应模块。根据以下算法用最小均方技术来执行对噪声信号部分作用的最小化，其中将系统输出Sout定义为：

Sout＝Z_s-K⁽ⁿ⁾·Z_d

其中，Z_s和Z_d分别是和声道和差声道的复数信号。由于实际上这些信号是信号的离散傅里叶变换的输出，所以它们是复数(不是实数)。因此，上述方程式包含频率指数，为了简化符号起见频率指数被省略。对各个频率指数应当单独进行迭代，频率指数对应于离散傅里叶变换的具体频带。K⁽ⁿ⁾是在步骤f)中变动或自适应的实参数，其中n是算法迭代指数。

此外，低音增强滤波器20在减法输出馈入自适应模块22之前对减法输出进行相移。通过选择适当的频率相关相移常数，保证K是实参数，其中利用仿真或测量对频率相关相移常数进行预校准，K将以下迭代明显简化。在算法的第n次迭代时(以及对于各个频率指数)，使用辅助参数根据以下公式更新K⁽ⁿ⁾：

${\tilde{K}}^{\left(n\right)}=K^{(n-1)}+\gamma \frac{\mathrm{Re}\{{\mathrm{Sout}}^{*}·Z_d\}}{{\left|Z_d\right|}^2+\alpha },$

其中，Re表示实部，并且^*表示复数共轭。为了算法的提高的鲁棒性，加上可选的小常数α，这当Z_d小的时候有用。步长γ确定自适应(adaptation)的速度。

最后K⁽ⁿ⁾被限定在如下范围：

其中，K_min和K_max是预定值，其限定指向性图案零点的角度方向并防止这些零点位于空间的某些区域内。特别地，可以防止零点定向朝着麦克风使用者的嘴位置。

通过自适应滤波器不仅调节零点的方向，还调节指向性图案的全部特性和零点数量，这受K值影响。如果将系统归一化至远场，则所述特性例如从全指向性图案(当K接近0时)改变为心形线图案或者改变为双向图案。当将系统归一化至近场中的点例如使用者的嘴时，K＝0产生类似于心形线的特性，在高频时心形线被修改以将来自所有方向的声音衰减3dB或更多。

如上所述，麦克风系统特别适用于目标声音信号即来自头戴耳机使用者的语音信号的源的空间位置被很好地限定并靠近第一麦克风2和第二麦克风4的通信系统，例如头戴耳机。因此，可以以高准确度进行目标信号部分的频率相关相位匹配。此外，需要进行幅度匹配以补偿第一路径长度27与第二路径长度28之间的差异。这需要音频信号的噪声信号部分进行(run through)相同的幅度匹配，从而使得噪声信号部分更加突出。但是，这仅仅使得对自适应滤波器22来说更容易消除噪声。

图2至图5示出了利用根据本发明的麦克风系统的头戴耳机的不同实施例。

图2示出第一实施例的头戴耳机150。头戴耳机150包括第一头戴耳机扬声器151和第二头戴耳机扬声器152以及用于拾取戴着头戴耳机150的使用者的语音声音的第一麦克风102和第二麦克风104。第一麦克风102和第二麦克风布置在麦克风伸臂154上。麦克风伸臂154可布置在不同的位置，从而分别改变使用者的嘴与第一麦克风102以及与第二麦克风104之间的相互位置，并且从而分别改变第一路径长度和第二路径长度。因此，为了补偿各种设定，必须将头戴耳机预校准。可以利用对不同的麦克风伸臂154位置的测量结果来校准头戴耳机150，并且可以根据这些测量结果来推知其他的麦克风伸臂154位置的设定。因此，根据麦克风伸臂154的位置，头戴耳机150可改变它关于第一处理装置和/或低音增强滤波器和/或自适应模块的设定。

或者，头戴耳机可设置有机械限制装置，用于将麦克风伸臂154只限制到特定位置。此外，可将头戴耳机校准用于具体使用者。因此，头戴耳机150可设置有用于在不同使用者设置之间改变的装置。

第一麦克风102和第二麦克风104被布置为相互间隔在3mm到40mm之间，或者在4mm到30mm之间，或者在5mm到25mm之间。20mm的间隔是用于窄带配置的典型设定，10mm的间隔是用于宽带配置的典型设定。

图3示出第二实施例的头戴耳机250，其中相同的附图标记表示与第一实施例的头戴耳机150的相似部件。头戴耳机250与第一实施例的区别在于它只包括第一头戴耳机扬声器251，并且包括用于佩戴在使用者耳朵周围的吊钩。

图4示出第三实施例的头戴耳机350，其中相同的附图标记表示与第一实施例的头戴耳机150的相似部件。头戴耳机350与第一实施例的区别在于它只包括第一头戴耳机扬声器351，并且包括用于佩戴在头戴耳机350使用者的头部一侧的附着装置356。

图5示出第四实施例的头戴耳机450，其中相同的附图标记表示与第一实施例的头戴耳机150的相似部件。头戴耳机450与第一实施例的区别在于它只包括采用耳塞形式的第一头戴耳机扬声器451，并且包括用于佩戴在使用者耳朵周围的吊钩。

上面根据优选实施例描述了多个示例。但是，本发明并不限于这些实施例。例如噪声测定器可与任何类型的头戴耳机一起使用或集成在任何类型的头戴耳机中，例如图9所示的头戴耳机或图8所示的头戴耳机，图9所示的头戴耳机与图6、图7所示的头戴耳机相似，但只有一个扬声器，图8所示的头戴耳机只有一个扬声器并且有用于佩戴在使用者耳朵上的吊钩。

上面根据优选实施例描述了多个示例。但是，本发明并不限于这些实施例。

附图标记列表

在附图标记中，x表示具体实施例。因此，例如201表示第二实施例的听筒。

2     第一麦克风

4     第二麦克风

6     第一处理装置/空间匹配滤波器

8     求和装置

10    第一减法装置

12    第一前向模块/和声道

14    倍增因子

16    倍增装置

18    第二前向模块/差声道

20    低音增强滤波器

22    自适应滤波器

24    第二减法装置

26    目标源

27    第一路径长度

28    第二路径长度

x02   第一麦克风

x04   第二麦克风

x50   头戴耳机

x51   第一扬声器

x52   第二扬声器

x54   拾取单元/麦克风伸臂