CN103561367B - 通过麦克风阵列对不期望噪音进行自动麦克风静音的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开涉及通过麦克风阵列对不期望噪音进行自动麦克风静音。具体地，公开了在用于视频或音频会议的扬声器系统中进行桌面噪音消除的方法和系统。通过使用垂直麦克风阵列区分麦克风接收到的声音的倾斜角来实现桌面噪音消除。如果声音靠近水平方向，则将音频静音。如果声音相对于水平方向大于给定角度，则由于这指示参会者正在讲话，所以不将音频静音。本发明消除了纸沙沙声、键盘敲击声等。

Description

通过麦克风阵列对不期望噪音进行自动麦克风静音的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请是2012年4月24日提交的序列号为61/637,358、名称为“Automatic Microphone Muting of Noises by Microphone Arrays”的非临时申请，其以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及扬声电话(speakerphone)，以及其他置于办公桌或桌子上的麦克风系统。

背景技术

在音频或视频会议期间总是持续不断地产生不期望的噪音。这些噪音的例子包括键盘声和纸的沙沙声。这类噪音能够分散注意力，特别是在一大组人参加的音频或视频会议期间，一个人的键盘能够扰乱另一个人的话音。因此，迫切需要在这些声音出现并且没有人讲话时，自动将麦克风静音。然而，目前还不存在将话音和噪音区分开的可靠方法。

解决这一问题的现有方法的一个例子公开于公开号为2008/0279366的美国专利申请中，其通过从用户的键盘向会议应用提供信号使得在键盘上的一个按键被按下时用户的电脑提供信号来解决这个问题。运行在计算机或者独立设备上的会议应用，在收到键按压信号时将麦克风静音一段时间。虽然这种方法在消除键盘噪音时是有帮助的，但其问题在于不仅键盘声被静音了，同时任何话音也被静音了。这导致话音中的停顿，从而引起会议的混乱以及中断。并且，这种方法没有消除环境中的其他噪音，诸如纸的沙沙声或者手机的铃声。

发明内容

根据本发明的一个实施例，使用垂直麦克风阵列来区分接收到的声音的倾斜角(tilt angle)。如果声音是近似水平的，将音频静音。这消除了纸的沙沙声、键盘敲击声等。如果声音相对于水平方向大于给定角度，则其不会被静音，因为这表明一个人正在讲话。

附图说明

附图结合于此并构成本说明书的一部分，其示出了与本发明一致的装置和方法的实施方式，并且与详细描述一同阐述了本发明的优点和原理。

图1是根据本发明的一个实施例的麦克风配置的图示。

图2是根据本发明的一个实施例的配置有第二麦克风阵列的扬声电话的图示。

图3是根据本发明的一个实施例的信号处理框图。

图4是根据本发明的一个实施例的具有任意数量的麦克风、扬声器和噪音角(noise angle)的实施例的概括图。

具体实施方式

图1示出了由两个麦克风104和106构成的垂直阵列麦克风102。如图所示，麦克风106靠近桌子的水平表面，麦克风104置于麦克风106之上。当使用通过引用而全部结合于此的美国专利7,787,328、6,912,178和5,778,082中描述的技术将垂直麦克风阵列102置于桌子112上时，能够使用处理器估计声音源的倾斜角。沙沙的纸张、敲击键盘108或鼠标110发出的声音、或手机噪音之类的都靠近桌面产生，因此具有较小的倾斜角，通常偏离水平方向小于2度。另一方面，对于诸如坐在桌前的参会者114之类的人来说，他/她的嘴在桌面上方大约1英尺的高度。在6英尺的距离处，来自说话人嘴巴的声音将在阵列处产生atan (1/6) = 9.5度的倾斜角。因此，通过测量倾斜角并估计什么角度对应于人的话音，什么角度对应于桌面噪音，从而能够将桌面噪音和话音区分开来。

倾斜角测量可以以较短的间隔周期性进行。在本发明的优选实施例中，每20ms就进行一次倾斜角测量。如果测得的倾斜角小于预定角度，将音频静音20ms。否则，不将音频静音。因此，当某人讲话并且没有桌面音时，讲话者的话音将被传输而没有失真。

除了声音全部来自桌面噪音的情形和所有声音全部来自参会者讲话的情形，有时在会议期间当参会者讲话时他们同时也在键盘上打字或者在环境中引起其他噪声。虽然在会议期间桌面噪声能够分散注意力，如果这些噪音由同一参会者与话音同时产生，则优选地是能够听到这些噪音，而不是将话音也去除。为了保证伴随有桌面噪音的话音不被去除，系统配置为如果在两个20ms间隔中检测到声音源为源自大于5度的倾斜角，则在接下来的半秒中不执行静音。在同时存在桌面噪音和话音期间，结果是将同时听到桌面噪音和话音。然而，在讲话者停止讲话半秒内桌面噪音将会被静音。

图2示出了实现上述倾斜角测量的示例扬声电话200。在扬声电话200中垂直麦克风阵列202是距离扬声器204数英寸远并指向扬声器204之外的单向麦克风。这种配置在麦克风和扬声器之间提供足够的竖直隔离以实现对扬声器声音的足够回声消除。

图3示出了麦克风阵列202的框图。如附图3所示，垂直麦克风阵列202中的每个麦克风需要扬声器信号的声学回声消除，使得在会议呼叫中远端讲话时能够实现桌面噪音消除。因此，来自麦克风阵列中每个麦克风的信号在发送到用于确定声音的角度的倾斜角检测模块304之前经过回声消除模块302。

虽然在麦克风阵列202中仅示出了两个麦克风，应当理解的是也能够使用多个麦克风。图4示出了如何将上述倾斜角测量应用到N个麦克风的麦克风阵列。无论阵列中使用了多少个麦克风，系统总是为每个麦克风接收的声音测量倾斜角。如图4所示，桌面噪音402的噪音角406通常总是小于参会者404话音的话音角408。因此，通过测量每个麦克风接收的声音的倾斜角，上述噪音消除方法能够容易地应用于任意数量的麦克风和参会者位置和噪音位置的任意角度。

相应地倾斜角测量能够用于有效且高效地消除在传输参会者的任何话音时桌子附近产生的噪音。

应当强调的是，前面描述的本发明实施例，特别是任意优选实施例，仅是实现方式的可能示例，阐述了发明原理的清晰理解。在大体上不脱离本发明精神和原理的情况下能够对发明的前述实施例作出许多变形和改变。所有这些变形和改变都意图包含在本公开和本发明的范畴内，并且受到所附权利要求的保护。

Claims (10)

1.一种麦克风系统，包括：

具有至少两个麦克风的垂直麦克风阵列，其中第一麦克风靠近水平表面而第二麦克风位于所述第一麦克风之上；以及

耦合到所述麦克风阵列的处理器，用于接收来自所述第一和第二麦克风的声音，并被配置为确定接收到的声音相对于水平方向的角度，并且如果相对于水平方向的所述角度小于预定值，则将所述声音静音。

2.如权利要求1所述的麦克风系统，进一步包括至少一个扬声器。

3.如权利要求2所述的麦克风系统，其中麦克风中的至少一个在垂直方向上远离扬声器一距离。

4.如权利要求1所述的麦克风系统，进一步包括用于所述垂直麦克风阵列中的每个麦克风的回声消除模块。

5.如权利要求4所述的麦克风系统，其中所述回声消除模块向来自扬声器信号的声音提供回声消除。

6.一种噪音消除方法，包括：

提供具有至少两个麦克风的垂直麦克风阵列，其中第一麦克风靠近水平表面而第二麦克风位于所述第一麦克风之上；

接收来自所述第一和第二麦克风的声音；以及

确定接收到的声音相对于水平方向的角度，并且如果相对于水平方向的所述角度小于预定值，则将所述声音静音。

7.如权利要求6所述的噪音消除方法，进一步提供至少一个扬声器。

8.如权利要求7所述的噪音消除方法，其中麦克风中的至少一个在垂直方向上远离扬声器一距离。

9.如权利要求6所述的噪音消除方法，进一步提供用于所述垂直麦克风阵列中的每个麦克风的回声消除模块。

10.如权利要求9所述的噪音消除方法，进一步包括通过回声消除模块向来自扬声器信号的声音提供回声消除。