CN103155032B - 用于去除非所需声音的麦克风装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种装置包括：第一换能器，被配置用于检测声音并且基于检测到的声音生成第一信号。该装置还包括：第二换能器，被配置用于检测振动和/或声音并且基于检测到的振动和/或声音生成第二信号。第二换能器比第一换能器在声学上更不敏感。该装置包括：接口，被配置用于向处理器发送第一信号和第二信号，该处理器被配置用于基于第二信号修改第一信号。

Description

用于去除非所需声音的麦克风装置和方法

技术领域

本申请涉及一种方法和装置。在一些实施例中，该方法和装置涉及电子设备的麦克风部件。

背景技术

一些电子设备包括用于捕获音频的麦克风部件。电子设备的麦克风部件通常与电子设备集成并且位于电子设备内以便捕获来自电子设备的周围环境的音频。

电子设备的麦克风部件可以包括如下膜，该膜响应于在膜上入射的声音而移动。检测膜的移动，并且麦克风部件的电路可以生成音频信号。

在从电子设备的环境捕获音频时，麦克风部件的膜可能遭受到电子设备的其它振动。例如，电子设备的结构所致机械振动可以引起膜的移动。可以将膜由于机械振动而产生的移动转换成音频信号。这意味着将机械振动（比如电子设备的操纵、电子设备内的其它部件的移动或者电子设备的其它外部机械振动）表示为音频信号中的噪声。音频信号中的并非由于声音而产生的噪声因此可以显著地使音频信号恶化，这可能造成不良用户体验。

已知使用紧接于麦克风部件周围的振动阻尼材料（比如橡胶垫片）将麦克风与电子设备的机械振动隔离。然而，一些电子设备尺寸小并且电子设备内可用于装配振动阻尼材料的空间数量有限。这意味着将机械振动与小型电子设备中的小型和轻质麦克风部件有效地隔离可能难以实现。

另一已知机械布置在浮置背板上安装麦克风部件。背板被设计用于在电子设备经历机械振动时与麦克风部件一起振动。然而，背板和麦克风部件的膜的不同质量可能引起背板的频率响应与膜的频率响应的失配。频率响应失配可能导致不良噪声消除性能。此外，麦克风部件在其中电子设备未遭受到机械振动的环境中的性能可能由于浮置背板而退化。

一种备选已知布置使用加速度传感器来检测电子设备的移动。检测电子设备的加速度并且将该加速度与由麦克风部件生成的音频信号匹配以确定音频信号中的哪些“噪声”归因于机械振动。继而，向音频信号施加数字信号处理以便去除在电子设备遭受到机械振动时生成的音频信号。然而，加速度传感器可能在各种机械振动频率具有来自麦克风膜部件的不同振动灵敏度，这可能导致不良噪声消除性能。另外，生产包括膜和加速度计二者的麦克风部件可能需要可能高成本的非最优制造解决方案。

可以在需要在噪声周围环境中的清晰通信的情况下使用噪声消除麦克风。噪声消除麦克风设计可以是无源噪声消除麦克风或者有源噪声消除麦克风。

有源噪声消除麦克风可以包括两个个别麦克风元件和用于电子地区分来自两个麦克风元件的两个信号的电路元件。布置两个麦克风元件以使得第一麦克风元件接收所需话音输入和在话音附近存在的背景噪声，并且第二麦克风元件基本上仅感测背景噪声。因此，有源噪声消除麦克风的电路元件可以在从第一麦克风信号减去第二麦克风信号时生成噪声减少的话音信号。

有源噪声消除麦克风系统可以使用内置校准功能以基于来自麦克风的相对信号电平校准两个麦克风。在噪声消除麦克风系统的操作期间监视麦克风的输出值。有源噪声消除算法确定两个麦克风的任何信号电平差异归因于声压波电平差异。然而，如果存在由温度改变引起的一个麦克风输出的改变并且校准功能未补偿，则噪声消除算法将不会如预期那样好地表现。事实上，任何相对于校准的值不同地改变两个麦克风的灵敏度的条件都将使整个系统的性能恶化。在麦克风之间的相对快速温度差异可以引起麦克风相对于彼此的灵敏度差异。这可以例如由设备中的将另一麦克风加热至例如50摄氏度的功率放大器引起。如果麦克风不相同，则它们将对周围温度改变做出不同反应，并且这使一个麦克风中的灵敏度改变比另一麦克风中更多。

在图4中示出一种备选已知布置。该布置涉及到由多个第一膜420构造的直接数字麦克风，每个第一膜由基板470所支撑的微加工网格形成。第二膜410和多个第一膜420位于两个不同位置。由多个第一膜420构成的直接数字麦克风由个别第一膜460组成。第二膜410由基板470支撑并且定位于多个第一膜420上方以在多个第一膜420与第二膜410之间形成腔430。压力传感器440响应于腔430中的压力。驱动电子装置450响应于压力传感器440并且控制多个第一膜420的位置。轮询电子装置450响应于多个第一膜420的位置并且产生数字输出信号。

在图5中示出另一已知布置。该布置包括至少两个膜，其中一个膜如与另一个膜比较被去敏。未堆叠这些膜中的任一个膜，并且该布置允许在高SPL级记录音频而无饱和。存在去敏的膜的较高本底噪声和较小SNR。

图5的布置允许移动设备在有噪声条件（比如由于风、交通、人群等而产生的有噪声条件）期间的操作。可以在麦克风舱（microphone capsule）与ASIC之间实施高通电滤波器以便允许在有风条件下的操作。然而，这出于至少三个原因而为非理想解决方案：1）风噪声经常已经使麦克风输出信号饱和，2）无风环境中的优选音频质量需求需要在如下点设置高通滤波器，该点仍将通过大比例的风噪声，并且3）这一策略对于数字麦克风是不可能的。已经进行一些尝试以使用DSP电路从麦克风的多阵列清除有风信号，但是它们具有有限的效果。每个膜具有不同灵敏度并且每个膜输出单独信号。在这一示例中，仅来自较少灵敏度的膜的信号具有可接受的失真水平，仅选择该信号以用于进一步处理，并且忽略/转储可能在高幅度声场超过膜和ADC的全标度输出时由于信号限幅而过度地失真的另一信号。此外，也可以存在在一个或者两个信号路径上的可以基于风噪声电平而被有选择地激活的高通滤波器。可以在以这一方式又使信号失真的情况下激活在继续的信号路径上的滤波器以进一步减少风噪声。

本申请的实施例的目的在于解决上述问题中的一个或者若干问题。

发明内容

在本申请的一个实施例中，提供一种装置，该装置包括：第一换能器，被配置用于检测声音并且基于检测到的声音生成第一信号；以及第二换能器，被配置用于检测振动和/或声音并且基于检测到的振动和/或声音生成第二信号，第二换能器比第一换能器在声学上更不敏感；以及接口，被配置用于向处理器发送第一信号和第二信号，处理器被配置用于基于第二信号修改第一信号。

优选地，第一换能器和第二换能器为相同类型。

优选地，该装置包括被配置用于基于第二信号修改第一信号的修改模块。更优选地，修改模块被配置用于从第一信号减去第二信号。

优选地，第二换能器被配置用于检测包括以下各项中的一项或者多项的非所需振动：装置的振动、装置的风噪声和操纵以及非所需声音。

优选地，第一换能器和第二换能器彼此相邻。第一换能器和第二换能器可以位于相同基板上。基板可以是微机电系统芯片。

优选地，第二换能器与装置基本上在声学上隔离。更优选地，第二换能器与装置在声学上隔离。甚至更优选地，盖位于第二换能器之上并且将第二换能器与装置基本上在声学上隔离。优选地，盖粘附到第二换能器。优选地，真空或者部分真空位于其中第二换能器的膜移动的空间中。

优选地，该装置包括用于在第一信道上发送第一信号的第一接口和用于在第二信道上发送第二信号的第二接口。

优选地，修改模块包括被配置用于对准第一信号和第二信号的相位的对准模块。附加地或者备选地，修改模块可以包括被配置用于对准第一信号和第二信号的幅度的对准模块。

优选地，第一换能器的频率响应与第二换能器的频率响应基本上相同。第二换能器可以被对声信号去敏。备选地，第二换能器可以响应于与第一换能器不同的一个或者多个频率范围。优选地，第二换能器被调谐至与非所需振动（比如装置的振动）的一个或者多个频率范围对应的一个或者多个频率范围。优选地，第一换能器被调谐至与一个或者多个音频频率范围对应的一个或者多个频率范围。

优选地，第一换能器和/或第二换能器包括麦克风膜。

优选地，第一信号来自至少一个音频源，并且第二信号来自除了该音频源之外的至少一个其它源。优选地，至少一个其它源是机械振动源。

在另一实施例中，提供一种装置，该装置包括：用于检测声音的装置；用于基于检测到的声音生成第一信号的装置；用于检测振动和/或声音的装置，用于检测振动和/或声音的装置比用于检测声音的装置在声学上更不敏感；用于基于检测到的振动和/或声音生成第二信号的装置；以及用于向处理器发送第一信号和第二信号的装置，处理器被配置用于基于第二信号修改第一信号。

在又一实施例中，提供一种装置，该装置包括：至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，至少一个存储器和计算机程序代码被配置用于与至少一个处理器一起使装置至少：用第一换能器检测声音并且基于检测到的声音生成第一信号；以及用第二换能器检测振动和/或声音并且基于检测到的振动和/或声音生成第二信号，第二换能器比第一换能器在声学上更不敏感；以及向处理器发送第一信号和第二信号，处理器被配置用于基于第二信号修改第一信号。

在另一实施例中，提供一种装置，该装置包括：第一换能器，被配置用于检测声音并且基于检测到的声音生成第一信号；以及第二换能器，被配置用于检测振动和/或声音并且基于检测到的振动和/或声音生成第二信号，第二换能器比第一换能器在声学上更不敏感；以及处理器，被配置用于基于第二信号修改第一信号。

在又一实施例中，提供一种装置，该装置包括：用于检测声音的装置；用于基于检测到的声音生成第一信号的装置；用于检测振动和/或声音的装置，用于检测振动和/或声音的装置比用于检测声音的装置在声学上更不敏感；用于基于检测到的振动和/或声音生成第二信号的装置；以及用于基于第二信号修改第一信号的装置。

在又一实施例中，提供一种装置，该装置包括：至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，至少一个存储器和计算机程序代码被配置用于与至少一个处理器一起使装置至少：用第一换能器检测声音并且基于检测到的声音生成第一信号；以及用第二换能器检测振动和/或声音并且基于检测到的振动和/或声音生成第二信号，第二换能器比第一换能器在声学上更不敏感；以及基于第二信号修改第一信号。

在另一实施例中，提供一种方法，该方法包括：用第一换能器检测声音；基于检测到的声音生成第一信号；用第二换能器检测振动和/或声音，第二换能器比第一换能器在声学上更不敏感；基于检测到的振动和/或声音生成第二信号；以及向处理器发送第一信号和第二信号，处理器被配置用于基于第二信号修改第一信号。

在另一实施例中，提供一种方法，该方法包括：用第一换能器检测声音；基于检测到的声音生成第一信号；用第二换能器检测振动和/或声音，第二换能器比第一换能器在声学上更不敏感；基于检测到的振动和/或声音生成第二信号；以及基于第二信号修改第一信号。

在另一实施例中，提供一种制造装置的方法，该方法包括：将第一换能器和第二换能器定位于基板上，第一换能器用于检测声音并且基于检测到的声音生成第一信号，第二换能器用于检测振动和/或声音并且基于检测到的振动和/或声音生成第二信号，第二换能器比第一换能器在声学上更不敏感；以及将第一换能器和第二换能器连接到接口，接口用于向用于基于第二信号修改第一信号的装置发送第一信号和第二信号。

在另一实施例中，提供一种计算机程序，该计算机程序包括适于在程序在处理器上被运行时执行方法的步骤的代码装置。

附图说明

为了更好地理解本申请并且关于可以如何实施本申请，现在将通过示例参照附图，其中：

图1图示了一些实施例的示意图；

图2图示了其它实施例的示意图；

图3图示了一些实施例的流程图；

图4图示了第一麦克风的布置；

图5图示了第二麦克风的布置；

图6图示了根据一些其它实施例的示意图。

具体实施方式

下文描述用于减少音频信号中的来自由电子设备经历的机械振动的噪声的装置和方法。

就这一点而言，参照图1，该图公开了示例性电子设备100或者装置的示意框图。电子设备100被配置用于根据一些实施例减少在音频信号中捕获的机械振动。

电子设备100在一些实施例中是用于在无线通信系统中操作的移动终端、移动电话或者用户设备。在其它实施例中，电子设备是数字相机、摄录像机、便携式口述设备、个人数字助理（PDA）、膝上型计算机或者适合于捕获声音的任何其它电子设备。

电子设备100包括链接到处理器104的音频模块102。处理器104链接到收发器（TX/RX）106、用户接口（UI）108和存储器110。

处理器104在一些实施例中可以被配置用于执行各种程序代码。例如，实施的程序代码可以包括用于控制音频换能器116以捕获声音的代码。实施的程序代码在一些实施例中包括音频数字处理或者配置代码。实施的程序代码在一些实施例中还包括用于进一步处理音频信号的附加代码。实施的程序代码可以在一些实施例中例如存储于存储器110中并且具体而言存储于存储器110的程序代码部分112中以用于无论何时需要时都由处理器104取回。存储器110在一些实施例中还可以提供用于存储数据（例如，已经根据本申请处理的数据）的部分114。

音频模块102包括用于捕获电子设备100的环境中的音频的音频换能器116。音频模块102在一些实施例中可以是专用集成电路。在一些实施例中，音频模块102与电子设备100集成。在其它实施例中，音频模块102与电子设备100分离。这意味着处理器104在一些实施例中可以从包括音频模块102的外部设备接收修改的信号。

音频换能器116在一些实施例中可以包括动态或者移动线圈、膜或者膜片、电换能器件、静电换能器或者换能器阵列、微机电系统（MEMS）麦克风、驻极体电容器麦克风（ECM）或者用于捕获声音的任何其它适当装置或者麦克风部件。附加地或者备选地，换能器包括多功能设备（MFD）。在一些优选实施例中，音频换能器116是包括麦克风膜的MEMS麦克风。

在一些实施例中，使用MEMS麦克风。MEMS麦克风提供较驻极体电容器麦克风（ECM）而言的一些优点，作为非限制性示例，这些优点包括可制造性、生产量可伸缩性和在可变环境中的稳定性的优点。设计声学上优化的MEMS麦克风封装可能是具有挑战性的，因为封装设计要求主要取决于其中将使用MEMS麦克风的设备的机械接口。例如，设计要求可以依赖于在设备中如何和在何处集成MEMS麦克风。

在一些实施例中，MEMS麦克风包括两个芯片：MEMS芯片和专用集成电路（ASIC）芯片。MEMS芯片和ASIC芯片两者安装于基板PWB上并且用至少一个接合引线连接在一起。在具有用于接收声压波的一个或者多个声音端口的壳中并入麦克风。MEMS芯片包括在硅中蚀刻的电容器麦克风元件。ASIC芯片包括预放大器、模数转换器并且还可以包括用于偏置MEMS麦克风元件的电荷泵。在一些实施例中，在ASIC中包括MEMS芯片元件。ASIC检测电容变化、将它们转换成电信号并且将它们传递给（可以是在麦克风外部的）适当的处理装置（比如基带处理器或者放大器）。

在一些实施例中，该装置可以包括ECM。在一些实施例中，ECM包括振动膜片、放置成经由空气层与振动膜片相对的固定背板以及电路，比如用于将在振动膜片与固定背板之间的静电容量转换成电信号的ASIC。在具有用于接收声压波的一个或者多个声音端口的壳中并入麦克风。ASIC和壳安装于基板（比如印刷线路板（PWB））上。弹簧将背板连接到PWB并且因此连接到ASIC。ASIC芯片可以包括预放大器和/或模数转换器。ECM还具有用于引出电信号（未示出）的外部连接装置。在一些实施例中，ECM可以包括一个或者多个MEMS麦克风（例如MEMS麦克风封装或者模块），尽管一些ECM可能不包括MEMS麦克风。

麦克风的一个重要参数是灵敏度。将麦克风的灵敏度定义为针对特定声音刺激和负荷条件的输出电压。可以以dBV/pa为单位表达它。在数字接口的情况下，还可以相对于以dBFS为单位表达的全标度信号给出灵敏度。

在一些实施例中，处理器104由模数转换器（ADC）118链接到音频换能器116。模数转换器（ADC）118可以是任何适当的转换器。在一些实施例中，处理器104还经由换能器处理器120链接到音频换能器116。换能器处理器120被配置用于修改经由ADC118从音频换能器116接收的音频信号。在一些实施例中，音频换能器116可以检测来自电子设备100的环境的声音并且生成向模数转换器（ADC）118发送的信号。换能器处理器120可以被配置用于执行用于修改来自音频换能器116和振动换能器122的信号的信号处理算法。模数转换器（ADC）118向换能器处理器120发送数字化的音频信号以用于修改音频信号。在一些实施例中，换能器处理器120是可选的或者不是必需的，因为在组合音频或者振动信号之前无需修改它们。备选地，在一些其它实施例中，换能器处理器120不是必需的，因为处理器104执行换能器处理器120的处理，比如修改音频信号。在一些实施例中，存在包括具有集成模数转换器的麦克风的集成麦克风，并且该集成麦克风输出数字声音信号。

音频换能器116在一些境况中可能遭受到机械振动（比如用户对电子设备100的物理操纵、生成“点击”声音和关联的机械振动的键按压）或者由电子设备的内部部件（比如相机致动器或者硬驱动的活动部件）引起的其它振动。音频换能器116在一些实施例中还可以检测在工业环境中生成的振动，例如由重型机器引起的振动或者其它振动。电子设备100在一些实施例中还可以经历来自家庭环境的振动，比如从洗衣机和其它相似家用电器生成的振动。例如，该设备可以被搁放于平坦表面上，其中该表面在人进行电话会议/视频呼叫或者记录声音的同时接收由于家用电器产生的振动。

在音频换能器116入射的机械振动可以致动音频换能器116并且使音频换能器116由于机械振动而生成音频信号。以这一方式，在音频换能器116的输出中表示音频信号上的机械振动。

音频模块102在一些实施例中还包括用于捕获电子设备100经历的机械振动的振动换能器122。在一些实施例中，振动换能器122检测在设备处入射的非所需振动。非所需振动可以包括该装置的机械振动。备选地或者附加地，非所需振动可以包括风噪声、声音、由于操纵而产生的振动和该装置的其它振动。例如，振动换能器122检测电子设备100所遭受到的由于用户的操纵或者先前提到的振动源中的任何振动源产生的机械振动。在一些实施例中，振动换能器122包括动态或者活动线圈、电换能器件、静电换能器或者包括微机电系统（MEMS）的换能器阵列或者用于捕获电子设备的振动的任何其它适当装置或者麦克风部件。在一些优选实施例中，振动换能器122是包括麦克风膜的MEMS部件。

与音频换能器116相似，振动换能器122经由模数转换器124连接到换能器处理器120。模数转换器124与模数转换器118相似。

在一些实施例中，在声学上隔离振动换能器122以阻止来自电子设备100的环境的声音进入。在一些实施例中，振动换能器122检测机械振动并且基本上无声音通过空气传输。振动换能器122在一些实施例中包括在膜之上的用于将振动换能器122与电子设备100的周围环境隔离的盖（未示出）。振动换能器122的盖意味着振动换能器122的膜未响应于来自电子设备100外部的声音而移动。盖可以在一些实施例中被粘附到振动换能器122的麦克风膜或者可以在一些实施例中是振动换能器122的在制造期间创建的完整部分。

在一些实施例中，音频换能器116和振动换能器122是包括可移动膜的微机电系统（MEMS）。振动换能器122和音频换能器116的膜响应于空气和/或电子设备的主体的振动而移动，并且相应地，换能器122、换能器116生成信号。

现在将参照图3描述用如图1中所示的电子设备检测和修改音频信号的实现方式。图3公开了图示一些实施例的流程图。

当在电子设备100的紧接环境中生成声音时，声音可以经由适当开口进入电子设备100内的音频换能器116。如在步骤302中所示，在音频换能器116检测声音。继而向模数转换器118输出来自音频换能器116的信号，该模数转换器118如在步骤306中所示生成数字音频信号。

在一些实施例中，模数转换器118可以位于如下ASIC内或者与如下ASIC一起定位，该ASIC可以定位于麦克风模块内。在一些其它实施例中，模数转换器118可以位于麦克风模块外。例如，模数转换器118是上行链的其中适当地转换麦克风信号的元件并且具有适当设计的麦克风模块。

现在将参照图6描述一些实施例。图6图示了一些实施例的两种示意表示。尤其，图6图示了一个备选实施例，其中音频模块102包括MEMS麦克风，该MEMS麦克风包括音频膜116和振动膜122。麦克风部件包括ASIC610，ASIC610包括被配置用于执行数字信号处理的处理器。ASIC610执行如关于先前讨论的实施例所讨论的对音频信号的修改并且向电子设备100发送修改的信号。

在另一实施例中，除了ASIC610未包括数字信号处理能力之外提供与如图6中所示相同的布置。ASIC代之以包括模数转换器并且向电子设备100发送音频信号和振动信号以用于修改。

一些实施例的数字麦克风可以提供作为PDM（脉冲密度调制）的输出信号。在ASIC中数字地抽选（低通滤波）PDM信号以获得所需音频频带。可以针对第4阶Σ-Δ（sigma delta）调制器高度地优化抽选滤波器。可以使用生成相似种类的PDM频谱的任何ADC拓扑。数字麦克风实质上是在一个部件中具有集成放大器和Σ-Δ型ADC转换器的普通麦克风。在一些实施例中，存在可以接收求和信号的单个ADC。

经由ADC118从音频换能器116输出的音频信号包括音频信号中的如下特征，这些特征未归因于声波但是归因于电子设备100的机械振动。

振动换能器122如在步骤304中所示检测电子设备100或者装置的机械振动。振动换能器122与电子设备100的环境在声学上被隔离并且仅捕获设备100的机械振动。振动换能器122向数模转换器124输出模拟信号，该数模转换器如在步骤308中所示生成非所需振动的数字振动信号。非所需振动的数字振动信号可以包括与来自除了与音频信号相关联的音频源之外的源的振动和/或声音相关联的信号。例如，116和122二者可以记录振动和/或声音信号，但是音频换能器116可以对声音更敏感，而可以在声学上隔离振动换能器122，从而使得振动换能器122的灵敏度在信号（比如机械振动和/或可能的强/大噪声）的某一范围中。

换能器处理器120接收音频信号和用于修改音频信号的振动信号。换能器处理器120在一些实施例中可以是用于修改音频信号的任何适当装置。经由接口（未示出）向换能器处理器发送音频信号和振动信号。在一些实施例中，接口可以是适合于向换能器处理器发送音频信号和振动信号的任何装置。

在一些实施例中，换能器处理器可以对从振动换能器122接收的振动信号执行信号处理。在一些实施例中，振动信号可以由换能器处理器120放大以便将音频信号中的机械振动特征与振动信号匹配。这意味着可以从音频信号减去振动信号从而从音频信号去除由于电子设备100的机械振动而产生的所有音频特征。在一些实施例中，可以在时域或者频域或者二者中完成这样的处理（振动消除）。

在其它实施例中，振动信号可以由换能器处理器衰减以用于匹配振动信号与音频信号。在一些其它实施例中，换能器处理器120可以附加地或者备选地相对于音频信号延迟振动信号以便在时域中匹配音频信号和振动信号。

在换能器处理器120已经修改音频信号和振动信号的时序和/或幅度之后，换能器处理器120如在步骤310中所示从音频信号减去振动信号。以这一方式，换能器处理器消除在从音频换能器116接收的音频信号中存在的机械振动特征。在一些实施例中，换能器处理器120可以无需修改。换能器处理器120可以代之以执行操作（比如滤波和/或数学运算）以便消除非所需信号而未修改来自音频换能器116和振动换能器122的任何信号。

换能器处理器120继而如在步骤312中所示根据音频信号和振动信号的组合来生成修改的音频信号并且向处理器104输出修改的音频信号。处理器104可以在一些实施例中在存储器110中存储修改的音频信号或者可以向另一设备发送修改的音频信号。

在一些实施例中，可以存在用于振动换能器122的开关或者用于振动换能器122的激活机制。仅如果激活开关则音频信号的修改才可以发生。为了提高处理能力或者减少复杂性或者提高电池寿命，系统可以仅如果必需和在必需时才使用振动换能器。例如，用户也可以可能激活，或者备选地，激活可以由系统易理解地完成。

现在参照图2描述一些其它实施例。图2图示了包括电子设备100和音频模块102的一些实施例的示意图，其中音频模块和电子设备分离。

电子设备与如参照图1描述的电子设备相似。已经使用在图1中使用的相同编号对图2的与图1的特征相同的特征进行了编号。

音频模块102可以在一些实施例中远离电子设备100。例如，在一些实施例中，可以在头戴式受话器中的麦克风元件中包括音频模块102。

音频模块102包括放大来自音频换能器116的音频信号和/或来自振动换能器122的振动信号的放大器。

在一些实施例中，存在用于从音频模块102接收信号并且处理该信号以及向处理器104发送修改的信号的可选专用换能器处理器（未示出）。在一些其它实施例中，处理器104可以在一些实施例中通过包括两个信道的数据线从放大器202接收信号。在一些实施例中，放大可以包括信号处理。在一些实施例中，可以在ASIC中包含放大。在一些实施例中，无论何时有必要则向放大器202传递信号。例如，音频模块可以确定来自换能器的信号无需放大并且音频模块102可以向电子设备100传递信号。处理器104还可以在一些实施例中通过第一信道接收音频信号并且通过第二信道接收振动信号。处理器104可以被配置用于与关于图1所讨论的实施例相似如在步骤310和312中所示从音频信号消除振动信号并且生成修改的音频信号。以这一方式，该装置未包括专用集成电路，但是代之以电子设备的处理器执行音频信号的信号处理。

关于图2所讨论的实施例可以使用现有数字麦克风接口。例如，现有麦克风部件可以在一些实施例中包括用于捕获立体声音频的两个换能器。在一些实施例中，用于立体声音频捕获的麦克风接口可以用于在分离的信道上发送音频信号和振动信号。在一些实施例中，通过左信道发送音频信号并且通过右信道发送振动信号（或者相反）。这可以减少在麦克风部件与电子设备100之间的所需信号线的数量。

在一些实施例中，在相同麦克风部件上制造音频换能器116和振动换能器122。在一些备选实施例中，可以在单独的微机电系统（MEMS）芯片上制造音频换能器116和振动换能器122。音频换能器116和振动换能器在这样的实施例中位于彼此旁边，从而使得振动换能器122检测到与音频换能器116经历的机械振动相同的机械振动。

在一些实施例中，使用相同过程来制造音频换能器116和振动换能器122。在一些更多实施例中，音频换能器116和振动换能器122为相同类型的换能器。

在一些实施例中，音频换能器116和振动换能器122位于一个微机电系统（MEMS）芯片上。音频换能器116和振动换能器122可以在一些实施例中包括两个相同麦克风膜。以这一方式，可以对准振动换能器122和音频换能器116的灵敏度。振动换能器122包括可以在已经在芯片上创建两个麦克风膜之后在微机电系统芯片上装配的盖或者盖子。以这一方式，信号微机电系统芯片可以在一些实施例中包括用于检测振动的两个麦克风膜，但是膜之一包括用于密封振动换能器122的膜并且将振动换能器122与电子设备100的环境在声学上隔离的盖。

在一些实施例中，密封的振动换能器122的膜的硬度可以由于隔离振动换能器122的盖而大于音频换能器的膜的硬度。可以通过在真空或者部分真空中用盖在声学上隔离振动换能器122来调整音频换能器116和振动换能器122的硬度以基本上彼此相等。此外，在盖与振动换能器的膜之间存在真空或者部分真空意味着在空气中传输的声音未实质上致动振动换能器122的膜。在一些实施例中，音频换能器116的第一膜被设计成敏感的，这与在常规麦克风模块中使用的膜相似。振动换能器122的第二膜可以如与第一膜比较被去敏。另外，可以存在在第二膜周围的实质密封以便消除针对声信号的膜。

有利地，制造包括具有相似设计和制造过程的两个几乎相同的膜的微机电系统（MEMS）芯片可以在一些实施例中减少音频换能器116与振动换能器122之间的相位差。

在一些实施例中，换能器处理器120可以检测到音频信号与振动信号之间的相移。如果换能器处理器120确定音频信号和振动信号异相，则换能器处理器120将音频信号或者振动信号之一的信号相对于另一信号延迟。换能器处理器120将音频信号相对于振动信号（或者相反）延迟换能器处理器120确定信号的异相的量。以这一方式，换能器处理器120通过引入时间延迟来去除音频信号和振动信号的相移。例如，提供锁相环的电路可以在一些实施例中用来使音频信号和振动信号同相。备选地或者附加地，在一些实施例中，换能器处理器120确定音频信号和振动信号的相对幅度。如果换能器处理器120确定在音频信号和振动信号的相对幅度之间存在差异，则换能器处理器120可以在一些实施例中相对于振动信号衰减音频信号（或者相反）。在一些备选实施例中，处理器104而不是换能器处理器120执行信号处理。

有利地，一些实施例减少在音频信号中表示的机械振动。一些实施例的布置无需阻尼装置，该阻尼装置需要电子设备的总尺寸的大覆盖区。

本发明的一些实施例提供在整个音频频带中在两个膜之间的振动灵敏度之间的良好匹配，因为它们为相同类型的传感器并且在相同过程中同时制造它们。这意味着音频换能器116和振动换能器122具有实现准确噪声消除的优良时间对准。

在一些实施例中，振动换能器122检测在一个维度中的振动，因为振动换能器的麦克风部件仅可以沿着一个轴移动。尤其，在与振动传感器的膜的平面垂直的方向上检测振动的方向。在其它实施例中，振动传感器122包括可以被布置用于检测在多个方向上的振动的多个振动换能器122。以这一方式，换能器处理器120可以更好地检测电子设备100经历的机械振动类型。

在一些实施例中，可以通过向音频换能器发送在振动换能器中捕获的反相位振动信号来消除由音频换能器在音频信号中捕获的振动信号。从MEMS麦克风输出消除机械振动，并且在麦克风封装内适当地配置ASIC、DSP、ADC。第一膜捕获声信号和振动二者，并且在第二膜也捕获振动。关于如何可以实现振动信号的消除可以存在各种变化。例如，可以在设备软件中实现从音频信号消除振动信号，并且即使MEMS模块或者任何其它适当设计的麦克风模块可以未包括DSP、ADC。另外，即使设备可能尺寸更大，但是其它实施例可以实施ECM麦克风。

在一些实施例中，可用麦克风模块之一以及尤其是数字麦克风可以包括五接线接口。该五接线接口可以包括五个信号。可以针对音频换能器116分配信号线之一。以相似方式，相似信号线可以用于振动换能器122。由于在一些设备中已经使用了这样的机制，所以这样的实现方式可以是简单明了的而无需大量工作，并且简单适配可以是可能的。

可以在来自换能器和ASIC二者的输出之间实施机制/开关（未示出）以允许在从音频换能器116到振动换能器118的输出之间切换（或者相反）以便组合输出或者选择来自任一膜的信号。切换可以由用户输入或者经由电路（比如ASIC）自动执行。例如，如果不存在检测到的振动信号或者信号电平在阈值以下，则系统可以不组合两个信号以便从第一膜的输出消除振动信号。这一可能性可以被视为在处理能力方面的有效解决方案。

应当理解，术语电子设备和用户设备旨在覆盖任何适当类型的无线用户设备，比如移动电话、便携数据处理设备或者便携web浏览器。

一般而言，可以在硬件或者专用电路、软件、逻辑或者其任何组合中实施本发明的各种实施例。例如，可以在硬件中实施一些方面，而可以在可以由控制器、微处理器或者其它计算设备执行的固件或者软件中实施其它方面，但是本发明不限于此。尽管可以将本发明的各种方面图示和描述为框图、流程图或者使用一些其它图形表示来图示和描述这些方面，但容易理解的是，可以在作为非限制性示例的硬件、软件、固件、专用电路或者逻辑、通用硬件或者控制器或者其它计算设备或者其某一组合中实施这里描述的这些块、装置、系统、技术或者方法。

通过由移动设备的数据处理器（比如在处理器实体中）可执行的计算机软件或者通过硬件或者通过软件与硬件的组合可以实施本发明的实施例。另外，就这一点而言应当注意，如图中的逻辑流程的任何块可以代表程序步骤或者互连逻辑电路、块和功能或者程序步骤与逻辑电路、块和功能的组合。可以在比如处理器内实施的存储器芯片或者存储器块、磁介质（比如硬盘或者软盘）以及光学介质（比如DVD及其数据变体、CD）这样的物理介质上存储软件。

存储器可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何适当数据存储技术（比如基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移除存储器）来实施存储器。数据处理器可以是适合于本地技术环境的任何类型并且可以包括作为非限制性示例的通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、门级电路（比如现场可编程门阵列-FPGA电路）和基于多核处理器架构的处理器中的一个或者多个。

可以在各种部件（比如集成电路模块）中实践本发明的实施例。PWB的设计和RF设计主要是高度自动化的过程。复杂而强大的软件工具可用于将设计转换成准备好要在衬底上蚀刻和形成的印刷线路板设计。

程序使用建立好的设计规则以及预存的设计模块的库在衬底上自动对导体布线并且对部件定位。一旦已经完成了对于衬底或者电路的设计，所得设计可以用标准化的电子格式送往制作设施或者用于制作。

如在本申请中所用，术语“电路”指代所有以下各项：

（a）纯硬件的电路实现方式（比如仅采用模拟电路和/或数字电路的实现方式）；以及

（b）电路与软件（和/或固件）的组合，比如：（i）处理器的组合或者（ii）处理器/软件（包括数字信号处理器）、软件和存储器的部分，这些部分一起工作以使装置（比如移动电话或者服务器）执行各种功能；以及

（c）电路，比如微处理器或者微处理器的部分，即使软件或者固件在物理上不存在，这些电路仍然需要该软件或者固件以用于操作。

“电路”的这一定义适用于这一术语在本申请（包括任何权利要求）中的所有使用。作为又一示例，如在本申请中所用，术语“电路”还将覆盖如下实现方式，该实现方式仅为一个处理器（或者多个处理器）或者处理器的部分以及它的（或者它们的）附带软件和/或固件。“电路”（例如并且如果适用于特定权利要求单元）还将覆盖基带集成电路或者用于移动电话的应用处理器集成电路或者在服务器、蜂窝网络设备或者其它网络设备中的相似集成电路。

前文描述已经通过示例性和非限制性的示例提供对本发明的示例性实施例的完全而有启发的描述。然而，各种修改和适配鉴于在与附图和所附权利要求结合阅读时的前文描述可以对于相关领域技术人员变得显而易见。然而，对本发明的教导的所有这样和相似的修改仍将落入如在所附权利要求中限定的本发明的范围内。

实际上，存在更多实施例，该实施例包括先前讨论的其它实施例中的任何实施例中的一个或者多个实施例的组合。

Claims (16)

1.一种电子装置，包括：

被配置用于捕获声音的音频模块，包括：

第一膜，被配置用于检测声音并且基于检测到的声音生成第一信号；以及

第二膜，被配置用于检测振动并且基于检测到的振动生成第二信号，所述第二膜比所述第一膜在声学上更不敏感；以及

接口，被配置用于向处理器发送所述第一信号和第二信号，所述处理器被配置用于基于所述第二信号修改所述第一信号以便从所述第一信号去除非所需振动。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述装置包括被配置用于基于所述第二信号修改所述第一信号的修改模块。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其中所述修改模块被配置用于从所述第一信号减去所述第二信号。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述第二膜被配置用于检测包括以下各项中的一项或者多项的非所需振动：所述装置的振动、风噪声、所述装置的操纵以及非所需声音。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述第一膜和所述第二膜彼此相邻。

6.根据权利要求5所述的电子装置，包括麦克风模块，其中所述第一膜和所述第二膜位于所述麦克风模块的基板上。

7.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述第二膜是以下各项中的至少一项：基本上被在声学上隔离以便检测信号的范围；被对声信号去敏；响应于与所述第一膜不同的一个或者多个频率范围、被调谐至非所需振动的一个或者多个频率范围。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其中所述信号代表以下各项之一：机械振动以及噪声。

9.根据权利要求7所述的电子装置，其中盖位于所述第二膜之上并且基本上在声学上隔离所述第二膜。

10.根据权利要求1所述的电子装置，其中真空或者部分真空位于其中所述第二膜的膜移动的空间中。

11.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述装置包括用于在第一声道上发送所述第一信号的第一接口和用于在第二声道上发送所述第二信号的第二接口。

12.根据权利要求2所述的电子装置，其中所述修改模块包括被配置用于对准以下各项中的至少一项的对准模块：所述第一信号和所述第二信号的相位，所述第一信号和所述第二信号的幅度。

13.一种用于处理信号的方法，包括：

用音频模块中的第一膜检测声音；

基于检测到的声音生成第一信号；

用音频模块中的第二膜检测振动，所述第二膜比所述第一膜在声学上更不敏感；

基于检测到的振动生成第二信号；以及

向处理器发送所述第一信号和所述第二信号，所述处理器被配置用于基于所述第二信号修改所述第一信号以便从所述第一信号去除非所需振动。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括基于所述第二信号修改所述第一信号。

15.一种用于处理信号的设备，包括：

用于用音频模块中的第一膜检测声音的装置；

用于基于检测到的声音生成第一信号的装置；

用于用音频模块中的第二膜检测振动的装置，所述第二膜比所述第一膜在声学上更不敏感；

用于基于检测到的振动生成第二信号的装置；以及

用于向处理器发送所述第一信号和所述第二信号的装置，所述处理器被配置用于基于所述第二信号修改所述第一信号以便从所述第一信号去除非所需振动。

16.根据权利要求15所述的设备，包括用于基于所述第二信号修改所述第一信号的装置。