CN103891307B - 微音器组件以及相应的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动微音器组件（10），包括：至少一个微音器（40，42），用于从输入到所述至少一个微音器上的声音生成音频信号输出（52）；加速度传感器（48），用于感测相对于三个正交轴作用于所述微音器组件上的加速度，并用于根据感测的加速度提供加速度信号；以及控制单元（50），用于通过分析所述加速度信号判断所述微音器组件是否存在下落事件，并且在下落事件期间中断所述音频信号输出。

Description

微音器组件以及相应的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种移动微音器组件以及通过使用这种微音器组件从声音捕获音频信号的方法。

背景技术

移动微音器，例如手持式微音器，用于拾取声音，通常是人的声音。通常，微音器可以经由有线连接或经由无线链路向音频信号接收系统提供音频信号。

移动微音器被用于很多不同的应用，例如用于房间中的语音增强系统，例如参见WO2011/027005A2，或作为听力辅助系统中的无线微音器，其中由微音器捕获的音频信号经由无线链路被传输到身体佩带或耳级接收机单元以便向诸如助听器的耳佩装置提供音频信号，例如参见 WO2011/098140A1。移动微音器的其他应用包括游览引导、电视、广播、音频工作室和舞台表演。

例如，在听力辅助系统中，教师使用无线微音器在教室中给听力受损者授课（其中将由教师的无线微音器捕获的音频信号传输到由正在听教师授课的听力受损者佩戴的多个接收机单元）或在几个人同听力受损者讲话的情况下（例如，在一个专业会议中，其中向每位发言人都提供无线微音器以及听力受损者的接收机单元从所有无线微音器接收音频信号）。另一个范例是语音游览引导，其中导游使用无线微音器。在所有的这些情况下，无线手持式传送微音器可以，例如由教室里的孩子在回答教师问题时使用，用于使用传送微音器提问并回答问题的专业会议中，以及用于游客可以通过传送微音器向导游提问问题的游览引导中。

无线音频系统的另一个应用是将发射单元设计为助听装置的情况。在这种情况下，发射单元可以包括用于，尤其从靠近用户的扬声器，和/或从诸如移动电话的到外部音频装置的入口，捕获环境声音的无线微音器；这里发射单元通常仅用来向用户佩戴的接收机单元提供无线音频信号。

通常，可能发生的是移动微音器落在诸如地板的坚硬表面上，于是微音器在落在坚硬表面上时拾取降落地的机械冲击。从而产生了音频信号，在所述音频信号由被提供有微音器音频信号的音频系统放大时，该音频信号可能在最好的情况下引起不必要的和令人不舒服的声音，在最坏的情况下引起可以分散听众注意力的危险高音。

DE102006028682A1涉及一种包括充当加速度计的MEMS传感器的助听器，其中传感器输出用于控制助听器功能。尤其根据如MEMS传感器检测到的助听器的运动控制助听器微音器的方向性。

US2009/0097683A1同样涉及一种包括用作加速度计的MEMS传感器的助听器，其中加速度计用于从助听器的运动检测用户活动以便使助听器功能，例如频率响应，适应检测到的用户活动。

US2009/0257608A1涉及一种包括被用作跌落保护的加速度计的助听器，其中在加速度计检测到助听器的高加速度时，助听器设置受到保护，以便以后可以重构助听器设置。

US2001/0045464A1涉及一种提供有加速度计以在检测到高加速度时关闭该装置的手持式条形码阅读器装置。

US2010/0231383A1涉及一种提供有加速度计以便根据检测到的运动状态控制移动电话的移动电话。US2010/0319434A1涉及一种包括用于保证目的的压电式跌落检测器的移动电话。US2011/0194230A1涉及一种包括用于激活跌落保护系统的跌落检测器的移动电话。US2007/0253087A1 涉及一种包括硬盘驱动器和在检测到该装置的自由落体时使硬盘驱动器进入保护模式的自由落体检测器的装置，例如移动电话。EP2211319A1涉及一种包括在检测到自由落体事件时发出警报的跌落检测器的移动电话。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动微音器装置，其避免所述微音器装置跌落到硬表面上导致的噪声。另一目的是提供一种从声音捕获音频信号的对应方法。

根据本发明，这些目的分别是由权利要求1定义的微音器组件和权利要求13定义的方法实现的。

本发明是有益的，因为通过为微音器组件提供加速度传感器和控制单元，用于在控制单元通过分析加速度传感器提供的加速度信号检测到下落事件期间中断微音器的音频信号输出，在自由下落的情况下，微音器被自动关闭，使得微音器不会提供任何与微音器装置着陆于硬表面的机械冲击对应的音频信号。于是，避免了对于倾听从微音器音频信号再现的声音的人而言不舒服甚至危险的高音事件，由此增强了微音器组件的使用舒适性和使用安全性。

在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。

附图说明

在下文中，将参考附图例示本发明的范例，其中：

图1是根据本发明的微音器装置的范例的方框图；

图2到4是使用根据本发明的微音器装置的无线听力辅助系统的使用的范例；

图5是可以用于图2到4的系统的发射单元的方框图；

图6是可以用于图2到4的系统的接收机单元的方框图；以及

图7是使用根据本发明的微音器装置的声音增强系统的方框图。

具体实施方式

在图1中，示出了移动微音器组件10的范例方框图，其包括：包括两个分开的微音器40和42的微音器装置44、音频信号处理单元46、加速度传感器48和控制单元50。每个微音器40、42都从输入到相应微音器40、 42上的声音生成音频信号，音频信号被供应给音频信号处理单元46进行处理。这样的音频信号处理可以包括，例如声束形成、预放大、均衡、反馈消除和自动增益控制。提供处理过的音频信号作为音频信号处理单元46的音频信号输出52。

加速度传感器48能够感测相对于三个正交轴作用于微音器组件10上的加速度，并根据感测的加速度提供加速度信号，提供该信号作为控制单元50的输入。这种传感器的尺寸充分小，以集成在微音器组件外壳之内。控制单元50分析加速度信号，一般判断是否存在微音器组件10的下跌（自由下落）事件。在下落事件期间（即一旦其检测到存在下落事件），控制单元50通过向音频信号处理单元46供应对应的控制信号来中断音频信号输出52。由于加速度传感器48被设计成三轴传感器，所以在自由下落开始时不需要知道微音器组件10的取向。

优选地，控制单元50被设计成，一旦发现至少在给定的下落时间内（例如0.25s，这相当于大约30cm落下高度的时间间隔）内加速度信号超过给定的下落阈值加速度（例如7m/s2），就判定存在下落事件。

例如，可以通使接微音器40和42的导线短路来实现音频信号输出的中断。对于无线系统而言，如下文所述，也可以通过中断音频信号的发射来实现音频信号输出的中断。通常，这样关闭微音器应当在控制单元50一检测到下落事件时就尽快进行。具体而言，应当在微音器组件10实际撞击地面之前完成关闭。

为了在下落事件之后，即在下落导致的机械冲击停止时，重新激活微音器组件10，优选将控制单元10设计成判定下落事件终止并在一旦发现加速度传感器48的加速度信号至少在给定缓解（release）时间（例如0.5s）内不超过缓解加速度阈值（例如1m/s2）时就相应地终止音频信号输出52 的中断。为此，一旦已经检测到下落事件的这种终止，就从控制单元50向音频信号处理单元46供应对应的控制信号。

典型地，将微音器组件10设计成捕获用户的语音，优选将其设计成手持式装置。

根据一个实施例，微音器组件可以被设计成音频信号发射单元（即，集成于之内），用于经由通往至少一个音频信号接收机单元的无线链路传输音频信号输出52，或者根据一种变体，可以通过导线将微音器组件连接到这样的音频信号发射单元，即，在这些情况下微音器组件10充当无线微音器。这样的无线微音器可以形成无线助听系统的一部分，其中音频信号接收机单元是身体佩戴或耳级装置，向助听器或其他耳级听力刺激装置供应接收的音频信号。这样的无线微音器还可以形成房间中语音增强系统的一部分。

在这样的无线音频系统中，发射侧使用的装置可以是，例如听众房间中扬声器使用的无线微音器或由听力受损学生的教室中由教师使用的具有集成或电缆连接微音器的音频发射机。接收机侧的装置包括头戴受话器、各种助听器、耳机，例如演播室应用中的提示装置或用于隐藏通信系统，以及扬声器系统。接收机装置可以用于听力受损的人或听力正常的人。在接收机侧，可以使用网关，其经由数字链路向包括刺激模块的另一装置中继接收的音频信号。

该系统可以包括多个发射侧的装置和多个接收机侧的装置，用于通常在主从拓扑中实施网络体系结构。

接收机单元通常经由音频靴连接到助听器或集成在助听器之内。

除了音频信号之外，还在发射单元和接收机单元之间双向传输控制数据。这样的控制数据可以包括，例如音量控制或关于接收机单元或连接到接收机单元的装置的状态的查询（例如，电池状态和参数设置）。

无线可以是模拟FM链路，或者可以是例如WO2011/098140A1中描述的数字链路。

在图2中，示意性地示出了使用情况的范例，其中教师11在教室中使用包括微音器44的身体佩戴的发射单元10，用于经由数字链路12向多个接收机单元14发射对应于教师语音的音频信号，接收机单元集成于听力受损学生13佩戴的助听器16或连接到其上。数字链路12还用于在发射单元 10和接收机单元14之间交换控制数据。典型地，在广播模式中使用发射单元10，即，向所有接收机单元14发送同样的信号。

图3中示出了使用情况的另一个范例，其中由佩戴接收机单元14的听力受损人士13使用具有集成微音器的发射10，接收机单元14连接到助听器16之内或集成于其中，用于捕获向人士13讲话的人士11的语音。经由数字链路12向接收机单元14发射捕获的音频信号。

图4中示出了图3使用情况的改进，其中将发射单元120用作中继，用于将从远程发射单元10接收的音频信号中继到听力受损人士13的接收机单元14。远程发射单元10由讲话者11佩戴，包括捕获讲话者11语音的微音器，由此充当伴随微音器。

根据图2到4所示实施例的变体，可以将接收机单元14设计为包括发射机的颈部佩戴装置，用于经由感应链路向耳朵佩戴的装置，例如助听器，发射接收的音频信号。

发射单元10、120可以包括用于连接到音频装置的音频输入端，所述音频装置例如作为外部音频信号源的移动电话、FM无线电设备、音乐播放机、电话或TV装置。

在这种使用情况的每一种中，发射单元10通常包括音频信号处理单元（图2到4中未示出），用于在发射之前处理由微音器捕获的音频信号。

图5中示出了发射单元10的范例，其包括用于从相应讲话者11的语音捕获音频信号的微音器装置44、用于处理捕获的音频信号的音频信号处理单元46、加速度传感器48、用于在借助加速度传感器48检测到的发射单元10自由跌落事件期间自动关闭的控制单元50、用于将经处理的音频信号作为构成音频数据包的音频流19发射的数字发射机28和天线30。音频信号处理单元46用于利用适当的音频编解码器对音频数据进行压缩，下文将详细描述。压缩的音频流19形成发射单元10和接收机单元14之间建立的数字音频链路12的一部分，该链路还用于在发射单元10和接收机单元 14之间交换数据包。可以由22处示出的数字信号处理器（DSP）实现音频信号处理单元46和这样的额外部件。此外，发射单元10还可以包括作用于DSP22和发射机28的微控制器26。在DSP22能够接管微控制器26的功能时，可以省略微控制器26。优选地，微音器装置44包括至少两个间隔开的微音器40、42，其音频信号可以用于音频信号处理单元46中进行声学波束形成，以便为微音器装置44提供方向特性。

控制单元50可以通过使音频信号处理单元46中断发射音频数据在下落事件期间中断音频信号输出，例如，通过在下落事件期间使音频信号处理单元46仅生成不代表音频信号的信号，例如仅由零构成的信号。

在无线链路是FM链路的实施例中，控制单元50可以通过使FM发射机在下落事件期间，中断载波的调制，即，仅发射非调制载波，实现音频信号输出的中断。

图6中示出了数字接收机单元14的范例，根据该范例，将天线装置38 连接到包括解调器58和缓存59的数字收发器61。经由数字链路12发射的信号被天线38接收并在数字无线电接收机61中解调。经由缓存59将已解调信号供应到充当处理单元的DSP74，处理单元将信号分离成音频信号和控制数据，提供处理单元用于根据由控制数据提供的信息对音频信号进行高级处理，例如均衡化。在数模转换之后，将处理过的音频信号供应到可变增益放大器62，其用于通过应用经由数字链路12接收的控制数据控制的增益来放大音频信号。放大的音频信号被供应给助听器64。接收机单元14 还包括用于DSP74的存储器76。

并非向助听器64的音频输入端供应由可变增益放大器62放大的音频信号，接收机单元14可以包括功率放大器78，其可以受到手动音量控制 80的控制并向扬声器82供应经功率放大的音频信号，扬声器可以是集成于接收机单元14之内或连接到接收机单元14的耳朵佩戴元件。也可以通过向接收机单元14发射对应的控制命令从发射单元10远程进行音量控制。

接收机的另一替代实施方式可能是具有发射机84的颈部佩戴装置，用于经由磁感应链路86（模拟或数字）向助听器64发射接收到的信号（如图 6中的虚线所示）。

通常，微控制器26的作用也可以由DSP22接管。而且，信号发射可以限于纯粹的音频信号，未增加控制和命令数据。

在图7中，示意性示出了用于增强房间90中谈话的系统范例。该系统包括微音器装置44，用于从讲话者11的语音捕获音频信号。微音器装置 44包括至少两个间隔开的微音器（图7中未示出），用于实现声学灵敏度的方向图。向单元92提供音频信号，提供单元92用于对音频信号进行预防大，对于无线微音器装置而言，单元92包括发射机或收发器，用于建立无线音频链路12，例如模拟FM链路或，优选地，数字链路。微音器装置44 和单元92形成微音器组件10的一部分，微音器组件10还包括加速度传感器48和控制单元50，用于在借助加速度传感器48检测到发射单元10自由降落事件期间自动关闭。

由有线连接91，或对于无线微音器装置，经由音频信号接收机61，将音频信号供应给用于处理音频信号的音频信号处理单元94，尤其为了向音频信号应用频谱滤波和增益控制（或者，这样的音频信号处理或至少其部分可以发生于单元92中）。将处理过的音频信号供应给工作在恒定增益或自适应增益（优选取决于环境噪声水平）的功率放大器96，以便向扬声器装置98提供放大的音频信号，以便根据已处理的音频信号生成放大的声音，该声音被听讲者99察觉到。

根据本发明的微音器组件不仅可以用于无线助听系统或语音增强系统，而且用于像TV制作、音乐室、舞台表演和广播的应用，其中现场使用，例如访谈，用于通过舞台或在舞台上的微音器可能特别受益于本发明。在这样的应用中，微音器组件常常包括有线连接，用于向外部音频系统供应音频信号输出。

Claims (8)

1.一种移动微音器组件(10)，包括：

至少一个微音器(40，42)，用于从输入到所述至少一个微音器上的声音生成音频信号输出(52)，

用于经由包括载波的无线链路(12，27)向至少一个音频信号接收机单元(14，61)发射所述音频信号输出的模块(28，30，92)，

加速度传感器(48)，用于感测相对于三个正交轴作用于所述微音器组件上的加速度，并且用于根据所感测的加速度提供加速度信号，以及

控制单元(50)，用于通过分析所述加速度信号判断所述微音器组件是否存在下落事件，并且通过如下方式使得在下落事件期间中断所述音频信号输出：通过在所述下落事件期间使微音器导线短路；如果所述无线链路是FM链路，使所述用于发射所述音频信号输出的模块在下落事件期间中断载波的调制；和/或如果所述无线链路是数字链路，使所述用于发射所述音频信号输出的模块在下落事件期间中断音频数据的发射，

其中所述控制单元(50)被设计成一旦发现在至少给定的缓解时间内所述加速度信号未超过缓解加速度阈值，就判定下落事件终止并且相应地终止所述音频信号输出的中断。

2.根据权利要求1所述的微音器组件，其中所述微音器组件(10)用于捕获用户(11)的语音。

3.根据权利要求2所述的微音器组件，其中所述微音器组件(10)是手持式装置。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的微音器组件，其中所述控制单元(50)被设计成一旦发现在至少给定的下落时间内所述加速度信号超过给定的下落阈值加速度，就判定存在下落事件。

5.根据权利要求1到3中的任一项所述的微音器组件，还包括用于向外部音频系统(94，96，98)供应所述音频信号输出的有线连接(91)。

6.一种用于在房间中进行语音增强的系统(90)，包括根据权利要求1到5中的任一项所述的微音器组件(10)、用于处理所述微音器组件的所述音频信号输出(52)的音频信号处理单元(94)，以及用于根据所处理的音频信号生成声音的扬声器装置(98)。

7.一种用于向至少一个用户(99)提供声音的系统，包括根据权利要求1-5中的任一项所述的微音器组件(10)，所述微音器装置被设计成用于经由无线链路(12，27)发射所述音频信号的音频信号发射单元(10)、用于经由所述无线链路从所述音频信号发射单元接收音频信号的至少一个接收机单元(14，61)；以及用于根据从所述接收机单元供应的音频信号刺激所述用户的听觉的模块(16，98)。

8.一种用于从声音捕获音频信号的方法，包括：

由移动微音器组件(10)的至少一个微音器(40，42)从输入到所述微音器上的声音生成音频信号输出(52)，

经由包括载波的无线链路(12，27)向至少一个音频信号接收机单元(14，61)发射所述音频信号输出，

由所述移动微音器组件的加速度传感器(48)感测相对于三个正交轴作用于所述微音器组件上的加速度并且提供对应于所感测的加速度的加速度信号，以及

通过分析所述加速度信号判断所述微音器组件是否存在下落事件，并且通过如下方式使得在下落事件期间中断所述音频信号输出：通过在所述下落事件期间使微音器导线短路；如果所述无线链路是FM链路，使所述用于发射所述音频信号输出的模块在下落事件期间中断载波的调制；和/或如果所述无线链路是数字链路，使所述用于发射所述音频信号输出的模块在下落事件期间中断音频数据的发射，

其中所述移动微音器组件的控制单元(50)被设计成一旦发现在至少给定的缓解时间内所述加速度信号未超过缓解加速度阈值，就判定下落事件终止并且相应地终止所述音频信号输出的中断。