CN107533838A - 使用多个麦克风的语音感测 - Google Patents

Abstract

一种噪声消除耳麦，包括第一听筒和第二听筒，每个听筒包括相应的反馈麦克风、相应的前馈麦克风和相应的输出驱动器。第一反馈滤波器至少从第一反馈麦克风接收输入并产生第一滤波反馈信号。第一前馈滤波器至少从第一前馈麦克风接收输入并产生第一滤波前馈信号。第一加法器将第一滤波反馈信号和第一滤波前馈信号结合并产生第一输出信号。输出接口提供第一输出信号作为耳麦的输出。

Description

使用多个麦克风的语音感测

技术领域

本公开涉及语音感测，并且具体地涉及使用主动降噪系统的麦克风来检测该系统的用户的语音。

背景技术

以引用方式并入本文的Annunziato等人的美国专利8,682,001描述了一种入耳式主动降噪(ANR)耳麦，其在每个耳塞中包括两个麦克风，一个在声学系统内部以用于提供基于反馈的ANR，并且一个在声学系统外部以用于提供基于前馈的ANR。在实施该专利申请的商业产品中，提供了20 Acoustic 头戴式耳机，在头戴式耳机的电缆的电缆接头外壳中提供了第五个麦克风以用于拾取在通信应用中使用的用户语音。其他入耳式头戴式耳机产品往往还在头戴式耳机电缆中某处包括通信麦克风，而不像许多贴耳型和耳罩型头戴式耳机在耳塞中包括通信麦克风。

至少出于两个原因，检测头戴式耳机用户的语音是有用的。首先，它提供近端音频以用于传输给通信伙伴。其次，头戴式耳机，特别是ANR头戴式耳机，往往会扭曲用户在说话时听到的自己的声音，我们称之为自声音。在头戴式耳机内回放用户自己的声音，我们称之为侧音音频，允许用户听到他的声音，并且正确地对其进行调制以用于与电子通信伙伴对话或面对面对话。提供准确的侧音需要良好的语音检测。

发明内容

为了使在佩戴ANR耳麦的嘈杂环境中能够实现电话或无线电通信，需要具有良好的噪声抑制的麦克风。麦克风噪声抑制应足以为通信伙伴实现足够高的SNR，以提供清晰性和舒适性，并经由侧音对用户提供自然的自声音，而不引起比没有侧音情况下的明显更多的环境噪声。对此的标准解决方案是在吊杆上使用尽可能靠近嘴唇的偶极子或其他梯度麦克风。然而，在可舒适佩戴的入耳式耳麦的情况下，悬挂这种吊杆是一个挑战。本发明提供了良好的语音拾取，而不需要吊杆。应用示例包括用在飞机上的耳麦、在大型喧闹群体中的移动电话、工业通信耳麦和军事用途的战术耳麦。在这些应用中，声音不需要听起来完全自然，因为并不期望完全保真。

通常，一方面，一种入耳式噪声消除耳麦包括第一听筒和第二听筒，每个听筒包括相应的反馈麦克风、相应的前馈麦克风和相应的输出驱动器。第一反馈滤波器至少从第一反馈麦克风接收输入并产生第一滤波反馈信号。第一前馈滤波器至少从第一前馈麦克风接收输入并产生第一滤波前馈信号。第一加法器将第一滤波反馈信号和第一滤波前馈信号结合并产生第一输出信号。输出接口提供第一输出信号作为耳麦的输出。

实施方式可以包括任意结合的以下任意一种或多种。第二反馈滤波器可以接收来自第二反馈麦克风的输入并产生第二滤波反馈信号；第一加法器将第一滤波反馈信号与第二滤波反馈信号结合。第二前馈滤波器可以接收来自第二前馈麦克风的输入并产生第二滤波前馈信号；第一加法器将第一滤波前馈信号与第二滤波前馈信号结合。第二加法器可以将第一和第二反馈麦克风输入结合，并将相加的反馈麦克风信号提供给第一反馈滤波器。第二加法器可以结合第一和第二前馈麦克风输入，并将相加的前馈麦克风信号提供给第一前馈滤波器。第二反馈滤波器可以接收来自第二反馈麦克风的输入并产生第二滤波反馈信号，而第二前馈滤波器接收来自第二前馈麦克风的输入并产生第二滤波前馈信号；第二加法器将第二滤波反馈信号与第二滤波前馈信号结合以产生第二输出信号。

至少第一听筒可以包括附加的外部麦克风，并且第一前馈滤波器可以包括前馈阵列处理滤波器，其接收来自第一或第二前馈麦克风和附加外部麦克风的输入，产生阵列滤波信号；第一加法器将阵列滤波信号至少与第一反馈滤波信号结合以产生输出信号。接头外壳可以连接到从听筒引出的电线，接头外壳包括麦克风阵列，并且阵列处理滤波器可以接收来自麦克风阵列以及第一和第二前馈麦克风的输入，产生阵列滤波信号；第一加法器将阵列滤波信号与至少第一反馈滤波信号结合以产生输出信号。

第二加法器可以结合第一和第二反馈麦克风输入并且将相加的反馈麦克风信号提供给比较器，而第三加法器结合第一和第二前馈麦克风输入，并向比较器提供相加的前馈麦克风信号，其中基于相加的反馈麦克风信号与相加的前馈麦克风信号的比较，比较器的输出控制第一反馈滤波器和第一前馈滤波器的操作。当比较指示相加的反馈麦克风信号具有比相加的前馈麦克风信号少大于500Hz的信号内容时，比较器的输出可以去激活第一反馈滤波器。当比较指示相加的反馈麦克风信号具有比相加的前馈麦克风信号多150Hz和500Hz之间的信号内容时，比较器的输出可以去激活第一前馈滤波器。

通常，一方面，一种入耳式噪声消除耳麦包括具有反馈麦克风和输出驱动器的听筒。反馈回路从反馈麦克风接收第一信号，并将基于第一信号的抗噪声信号提供给输出驱动器。反馈回路包括反馈补偿滤波器，其接收第一信号并产生抗噪声信号。在由耳麦佩戴者产生的语音声音倾向于在闭塞的耳道内被放大的频率，反馈补偿滤波器在被选择以抵消这种放大而不会另外消除语音声音的水平产生抗噪声。输出接口至少提供第一信号作为从耳麦输出的语音通信信号。

实施方式可以包括任意结合的以下任意一种或多种。前馈麦克风可以耦合到听筒之外的空间，前馈回路接收来自前馈麦克风的第二信号，并且经由前馈补偿滤波器向输出驱动器提供基于第二信号的第二抗噪声信号，其中语音电路接收第一信号和第二信号，对第二信号应用滤波器，并将经滤波的第二信号与第一信号结合以生成语音通信信号。前馈麦克风可以耦合到听筒之外空间，与前馈麦克风分开的话音麦克风也可以耦合到听筒之外空间，其中前馈回路接收来自前馈麦克风的第二信号，并且经由前馈补偿滤波器将基于第二信号的第二抗噪声信号提供给输出驱动器，而语音电路接收第一信号和来自语音麦克风的第三信号，对第三信号应用滤波器，并将经滤波的第三信号与第一信号结合以生成语音通信信号。第一和第二前馈麦克风可以耦合到听筒之外的空间，其中前馈回路接收来自第一前馈麦克风的第二信号和来自第二前馈麦克风的第三信号的和，并且经由前馈补偿滤波器将基于该和的第二抗噪声信号提供给输出驱动器，而语音电路接收第二信号和第三信号的差，对该差应用滤波器，并将经滤波的差信号与第一信号结合以生成语音通信信号。

优点包括检测用户的语音，并以清晰易懂的方式将其提供给同一用户或通信伙伴，而无需使用附加语音麦克风，并且具有比使用专用语音麦克风的现有解决方案更好的清晰度。

上述所有示例和特征可以以任何技术上可能的方式结合。其他特征和优点从描述和权利要求书中将变得显而易见。

附图说明

图1A示出入耳式主动降噪头戴式耳机和佩戴者头部的一部分的横截面视图。

图1B示出了一组入耳式主动降噪头戴式耳机的透视外部视图。

图2示出了当人说话时声音及耳所采取的不同路径的示意视图。

图3到图11示出了耳麦中信号流动的框图。

具体实施方式

如图1A所示，主动降噪(ANR)头戴式耳机100包括安装在每个耳塞102上的两个麦克风。反馈麦克风104位于耳塞102的声学结构106内，并且检测声学结构内的声压，其非常类似于用户耳道108内的声压，即用户听到的声音。前馈麦克风110位于耳塞的声学结构之外，并且在声压通过耳塞的机械结构之前检测到达耳朵的声压。在前馈噪声消除路径中使用前馈麦克风，以向输出换能器112提供经滤波的噪声消除信号。由换能器112输出的信号消除了进入耳道的声音。在反馈回路中使用反馈麦克风，以检测和消除在前馈消除之后仍然存在的耳道内的声音，包括从头部内部进入耳道的声音，而不是从外部通过空气路径进入耳道的声音。在一些示例中，仅提供前馈或反馈消除路径中的一个。

在典型的商业化实施方式中，诸如在图1B中所示的，提供了2个匹配的耳塞102a和耳塞102b，每个耳塞具有相应的反馈麦克风和前馈麦克风以及在其内部包含的输出换能器。两个耳塞经由电线120a和电线120b连接到模块122。模块122可以提供用于控制头戴式耳机的按钮124，以及用于电话呼叫或与连接的设备进行其他语音交互的附加麦克风126。在一些情况下，由于语音通信和降噪的不同的性能要求，麦克风126具有与用于在耳塞中提供ANR的麦克风104和麦克风110不同的类型。在图1B的示例中，模块122还用作头戴式耳机的接头外壳，其中单个电线128引出以连接到外部设备，诸如信号处理电路装置或音频源电路装置(未示出)。在其他示例中，具有按钮和麦克风的模块122可以从接头外壳分离，常常沿着两个电线120a或电线120b中的一个，或者在单个电线128的很下方布置。在一些示例中，所有处理电路装置都包含在耳塞内或模块122中，包括用于外部通信的无线接口，并且到外部设备的电缆128被省略，消除了具有接头外壳的主要原因。贴耳型或耳罩型头戴式耳机将具有相同的部件，但是通常布置得更宽敞，因为它们的听筒具有更多的用于部件的空间，但是也可能为耳道提供更少的密闭。

在许多情况下，接头外壳和沿着电线中的一条的位置都不能提供用于捕获优质语音信号的理想位置。其原因包括与嘴之间的距离，和该距离的可变性，扬声器相对于嘴的方向及其可变性，以及麦克风可能被衣服阻挡的可能性。在一些示例中，电线被布置头后面，根本就不比耳塞本身更靠近嘴。

可以在来自反馈麦克风和前馈麦克风的信号内识别用户的语音，而不是在模块122中使用麦克风126。反馈麦克风和前馈麦克风都不能单独提供高质量的语音通信信号，但可以对单独的麦克风信号进行滤波和结合，以产生准确表示用户语音的单个信号。

当人说话的时候，他们通过空气和自己的头部两者听到自己的声音。阻塞耳机阻挡来自用户口腔的更高频率的声音通过空气路径到达用户的耳朵，但是由于阻塞效应而引起通过用户头部的低频声音的增强。结果，不同的语音声音从其产生地点不同地耦合到ANR麦克风的位置，如图2所示。浊音(通过移动空气通过喉部210产生的声音)通过头部很好地耦合到阻塞耳机内的反馈麦克风，如箭头202所示。摩擦音(通过移动空气通过嘴唇和牙齿而产生的声音，箭头204，也称为清音)，以及来自嘴212的其他声音不能很好地耦合到反馈麦克风。

前馈麦克风通过空气路径暴露于两种类型的话语声音，参见箭头204和箭头206，但通常不能很好地被定位，从而以足够的灵敏度检测这种声音以独自用作通信头戴式耳机。然而，可以使用前馈麦克风来填补反馈麦克风的空白，这允许重建合理可理解的语音信号。

如上文所述，在图1A、图1B和图2中示出的一组反馈/前馈噪声消除头戴式耳机(诸如来自公司的20 Acoustic Noise 头戴式耳机)共有四个麦克风可用。如图2所示，这些头戴式耳机具有被设计成刚好密闭耳道108的入口的耳机末端114，如以引用方式并入本文的Monahan等人的美国专利8,737,669中所描述的。在耳道入口处而不是更深处的密闭具有最大化耳道中的身体传导的语音声音202的水平的效果，其中反馈麦克风可以经由耳塞的前腔对其进行检测。

反馈麦克风信号和前馈麦克风信号可以以多种方式结合以生成改进的语音信号。

在一个示例中，如图3所示，4个麦克风信号均线性均衡，然后混合在一起以产生语音输出信号。然后，语音输出信号被提供给未示出的附加处理元件，或者通过有线或无线接口(未示出)从耳麦输出。分离的均衡302、304、306、308可以被应用于4个信号中的每一个，并且均衡的信号被相加310。其他滤波器用于实现基于反馈和基于前馈的噪声消除(未示出)。在其他示例中，如图4中所示，假设信号在两侧上实质上是相同的，两个反馈麦克风信号和两个前馈信号均可以在应用均衡316、318之前被结合312、314，而使用来自两侧的信号将信噪比改善了3dB。对相加的信号进行均衡可以节省电路装置内的资源。

在一些示例中，用于反馈信号的均衡302、308或316主要通过较低频率的声音，对应于身体传导的浊音。用于前馈信号的均衡304、306或318主要通过较高频率的声音，对应于身体传导信号所缺少的空气传导的清音。在每种情况下，均衡可以简单地对麦克风信号应用增益整形，但是它们还可以包括延迟或非最小相位项以确保信号路径混合到最佳效果，即实现最自然的声音，以便补偿通过头部和通过头部周围的空气的不同的声速。在另一个示例中，如图5所示，使用与在图3中所使用的相同的用于均衡的拓扑结构，但是左侧和右侧组的麦克风独立地相加320、322，以产生双耳语音信号。这里均衡作为示例给出，但是在实践中，可以对每个麦克风信号应用任何适当的滤波。相加可以是均匀的或加权的，或者加权可以与滤波级结合。附图中所示的分立元件仅用于说明，在实践中，所有的处理都可以在诸如数字信号处理器的单个设备中处理。

如果更多的信号处理能力可用，则可以比简单地将信号进行滤波和相加做的更多。例如，在图3的拓扑结构中，可以通过例如将本领域众所周知的噪声抑制技术应用于各个麦克风信号来生成语音信号的4个估计，并且然后通过平均将4个估计结合。

如图6所示，通过添加额外的外部麦克风324R、324L可以进一步改进由前馈麦克风110R、110L提供的信号。来自前馈麦克风和附加的外部麦克风的信号在前馈阵列处理级326R、326L中结合以提高信噪比(SNR，或等价地，声噪比)，从而比感测环境噪声更强地感测佩戴者的声音。每对麦克风在头部的每一侧提供一个阵列，其中主瓣朝向嘴部。诸如数字8图案的一级梯度接收模式由于邻近效应而增加了声噪比。在每一侧提供一个阵列，并将它们加在一起(328)进一步增加了声噪比。然后将左和右反馈信号与前馈阵列信号相加329；备选地，可以将相加328和329结合，或者，如在图4中，反馈信号可以在通过单个滤波器之前被结合，并且然后与经阵列处理的信号结合。

另一种方法(其拓扑如图7所示)是至少把两个麦克风330、332布置在接头外壳中以创建仰视佩戴者的嘴的端射式(end-fire)阵列。接头外壳通常悬挂或夹持在佩戴者胸部的中心附近。阵列的主瓣应当适应接头外壳可能被夹持的变化的角度，同时仍然对佩戴者的声音很敏感。这种方法的优点在于，阵列仰视以感测佩戴者的声音，而被抑制的噪声源通常水平地位于佩戴者周围(例如，其他人)。将接头外壳麦克风信号被结合和均衡334以产生单个信号。来自接头外壳阵列处理的信号进一步与耳塞前馈麦克风信号(其本身可以是阵列信号，如在图6中)结合以用于阵列处理336。这可以在将其与身体传导的信号结合之前进一步改善对空气传导的语音的SNR感测。

在另一个示例中，如图8所示，通过动态地使用在反馈麦克风和前馈麦克风的相对水平来检测用户何时进行某些类型的话语声音，可以进一步提高话语到环境的SNR并且可以获得话语自然度。这可以用于对反馈和前馈语音信号路径进行导通和关断，或者更一般地，以逐帧为基础(近似逐音节地)来改变所应用的均衡，以便实现听起来更自然的结果。实质上，这提供了一个健壮的语音活动检测器(VAD)。在图8中的示例拓扑中，两个反馈信号被结合350，两个前馈信号被结合352，并将两个结合信号比较354。比较的结果被提供给均衡器356、358、360、362，其中来自比较354的控制输入开启或关闭不同的均衡器，或改变它们的均衡特性。该技术可以与上述任何其他信号流拓扑结合；使用图3的拓扑结构仅供参考。

当前话语声音的确定可以基于宽带水平，或者优选地通过查看频谱的一个或多个部分来完成。例如，在反馈麦克风处相对于前馈麦克风的从150Hz-500Hz的高信号水平意味着正在发出浊音，并且应当使用反馈麦克风，可能有来自前馈麦克风的一些小的贡献。相反，在前馈麦克风处相对于反馈麦克风的大于500Hz的高信号水平对应于清音，并且前馈麦克风信号是优选的。当剩余的外部声音泄漏到耳道中、到达反馈麦克风时，将反馈麦克风信号与前馈麦克风信号进行比较，而不是简单地观察原始信号能够防止话语处理被触发。

在一些示例中，不同的均衡路径的激活或修改被扩展到频域，使用二进制掩蔽方法，基于代表当佩戴耳麦时典型的人类话语的预定的相对幅值/相位关系，逐频点修改每个麦克风信号。参见，例如，Katzer和Hartung的美国专利8,218,783、Short和Walters的美国专利8,611,554、Short的美国专利8,767,975，这些专利全部以引用方式并入本文。

上述系统还可以用于改善近场语音信号的带宽扩展处理。通过“带宽扩展”，我们是指通过在没有信号或SNR不足的频带中合成声音来获得良好的信号，人为地扩展语音信号的带宽。使用阻塞和自由空气(free-air)传感器提供浊音和清音的区分。然后将这些输入结合以产生比现有技术更有效的带宽扩展模型。另外，诸如加速度计的其他传感器类型的结合也可以产生更有效的带宽扩展模型。虽然由于ANR和阻塞效应，在反馈麦克风处的语音信号具有较高的语音SNR，但它缺乏较高频率的语音内容。通过人为地扩展由反馈麦克风接收的语音的带宽，可以创建语音内容的全频带、高SNR近似。本领域已知的带宽扩展方法包括谐波扩展、线性预测、包络估计和特征映射。这些和其他方法也可以通过使用来自全频带、低SNR前馈麦克风的信号来扩展。在一个示例中，将谐波添加到反馈麦克风信号，使得前馈麦克风和反馈麦克风之间的较高频谱中的均方误差最小化。在第二示例中，从码本中选择带宽扩展的先验模型，以将反馈麦克风信号的经带宽扩展的较高频率话语包络与前馈麦克风信号的经带宽扩展的较高频率话语包络之间的误差最小化。在第三示例中，通过比较前馈麦克风和反馈麦克风之间的相对话语能量将话语表征为浊音或清音，然后确定是应当将带宽扩展模型应用于反馈麦克风信号(在清音话语的情况下)还是否(在浊音话语的情况下)。在所有上述示例中，前馈麦克风的使用可以被限制到由语音活动检测器检测到的语音存在的情况的实例。

利用改进的带宽扩展模型，扩展的带宽听起来可以更逼真和/或覆盖更大的带宽。将带宽扩展应用于近场语音接收有几个好处。由于嘴和麦克风的方向性，更高频率的语音内容可能非常难以在耳塞式前馈麦克风中捕获(至少难以以高SNR捕获)。虽然这导致语音带宽的限制或在较高频率下引入低SNR信号，但仍然可以使用该信号来改善到那些频率中的带宽扩展。首先，将低通滤波器应用于整个信号，然后在更高的频率引入上文讨论的合成信号。合成信号具有比原始高频信号更高的SNR，并且可以被均衡以产生令人愉悦的频谱。在一些示例中，测量的信号和经带宽扩展的信号被选择性地混合以辅助语音清晰度。如果麦克风SNR较差，例如，如果讲话者周围存在屏蔽较低频率语音内容的显着低频噪声，则带宽扩展在较低频率也是有用的。

如所提到的，图1A、图1B和图2中的耳塞102包括将声学结构106密闭到耳道108的耳机末端114。这通过被动地防止外部声音进入耳道来改善头戴式耳机的降噪功能，但它也导致阻塞效应。这是由于阻挡空气传导的声音从嘴、在头部周围并到耳中，并且将来自喉部的身体传导的声音困在耳道中。当声音通过耳道离开耳朵时，身体传导的声音的一些能量通常会丢失。将身体传导的声音(倾向于在声音频谱的低频端)困在耳道内为用户的声音提供低音提升。同时，空气传导的声音倾向于在较高的频率范围，因此阻挡该路径切断了用户声音的高频端，进一步扭曲了用户听到的自己的声音。这是反馈麦克风和前馈麦克风之间(用于重建语音信号)的信号内容上的差异的来源，但对用户自己而言，它也会使用户的声音听起来不自然。

如果需要，可以调整前馈信号路径滤波器以允许用户的声音通过前馈噪声消除路径，使得用户仍然听得到他的声音的空气传导的部分。类似地，也可以改变反馈路径，以便当头戴式耳机插入耳道的入口时，减少用户声音的在耳道内被放大的那些部分，使得耳膜检测到的总语音声音听起来正常。在Gauger等人的美国专利8,798,283号中描述了这种技术，通过引用并入本文。

取决于ANR电路装置的能力，调整噪声消除路径以允许用户听到他自己的声音可能足以为用户提供听起来自然的自声音。由反馈麦克风检测到的耳道中的残留声音信号也可以用作用于在通信中使用的输出语音信号，作为上述技术的补充或替代。当头戴式麦克风的扬声器再现远端用户的语音时，它被反馈麦克风检测到，并会被发送回远端用户就好像它是本地用户的语音一样，所以回声可能出现在远端，但是这可以使用常规的回声消除技术基于入耳式系统的已知传输函数从近端语音信号中去除远端信号来解决这个问题。

在某些情况下，已经发现，调整反馈路径以消除阻塞的影响，同时提供环境声音的前馈噪声消除，可以提供自然的自声音体验。通过反馈降噪提供的身体传导语音的部分消除改善了自声音感知，足以使由于前馈降噪引起的校高频空气传导的语音分量的损失不会分散注意力，在耳道中留下了令人愉快的残留的语音信号而没有不需要的外界噪音。碰巧由反馈麦克风检测到的该残留语音信号对于呼出语音通信也是有利的，特别是在被前馈麦克风检测到的较高频率的语音分量补充时。

在图9中示出了提供这两个特征的系统。反馈麦克风104R和104L为对应的反馈补偿滤波器402和404提供输入，反馈补偿滤波器402和404向输出驱动器112R和112L提供反馈抗噪声信号。前馈麦克风110R和110L向前馈滤波器408和410提供输入，前馈滤波器408和410向输出驱动器提供前馈抗噪声(这是用于为上文所示的每个系统中的用户提供噪声消除的相同系统)。可以在系统拓扑中的不同点将两种类型的抗噪声相加，并且与传入语音信号(未示出)结合，如在Joho和Carreras的美国专利8,073,150中所描述的，该专利以引用方式并入本文。与驱动器的连接只是表示最终信号流。

前馈麦克风信号也被滤波器412和414滤波，以提供由反馈麦克风检测到的残余声音所缺少的空气传导语音的分量。在相加节点416，这些滤波的前馈信号与来自的反馈麦克风的信号结合。该配置可以与上述各种拓扑结构结合，例如，对应的麦克风可以在被滤波之前相加，并且针对双耳和/或呼出语音仅使用单个前馈滤波器和/或反馈滤波器。在一些示例中，可以在安静的时刻使用前馈麦克风信号，以自适应地调谐反馈回路以更好地利用反馈麦克风捕获用户的声音。

在其他示例中，如图10所示，使用反馈麦克风作为用于呼出语音的主麦克风的这种方法与常规的定向语音麦克风420而不是全向前馈噪声消除麦克风110R、110L结合，以提供缺失的用户语音的高频内容，而不拾取周围的噪音。语音滤波器422可以与当前馈麦克风提供语音内容时使用的滤波器412相同，或者它也可以稍微不同。

在又一示例中，如图11所示，第二全向麦克风424被添加到至少一侧，并且该(或每一)侧上的一对前馈麦克风被相加以产生用于抗噪滤波器408的输入，并彼此相减以形成双-麦克风定向阵列，以向语音滤波器428提供输入以隔离所需的语音内容。可以在另一侧重复相同的布置，其中第四全向麦克风426与左前馈麦克风110L相加作为对左前馈滤波器410的输入并且二者相减以产生对第二语音过滤器430的定向麦克风输入。

上述系统和方法的实施例可以包括计算机部件和计算机实现的步骤，其对所述领域的技术人员将是显而易见的。例如，本领域技术人员应当理解，信号-处理器-实现的步骤可作为计算机可执行指令存储在计算机可读介质上(诸如，例如软盘、硬盘、光盘、闪存ROM、非易失性ROM和RAM上)。此外，本领域技术人员应当理解，信号-处理器可执行指令可在各种处理器上执行，诸如，例如微处理器、数字信号处理器、门阵列等等。为了便于说明，并非上述系统和方法的每个步骤或元件均作为计算机化的系统的部分在此描述，但是本领域的专业技术人员将会认识到每一个步骤或元件可以具有对应的计算机系统或软件部件。因此，通过描述它们对应步骤或元件(即它们的功能)使能了这种计算机系统和/或软件部件，并在本发明公开的范围内。

已经描述了许多实施方式。然而，应当理解，在不脱离本文所描述的发明构思的范围的情况下，可以进行另外的修改，并且因此，其他实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种噪声消除耳麦(100)，包括：

第一听筒和第二听筒(102)，每个听筒包括相应的反馈麦克风(104)、相应的前馈麦克风(110)和相应的输出驱动器(112)；

第一反馈滤波器(302)，至少从所述第一反馈麦克风接收输入并产生第一滤波反馈信号；

第一前馈滤波器(304)，至少从所述第一前馈麦克风接收输入并产生第一滤波前馈信号；

第一加法器(310，320)，将所述第一滤波反馈信号和所述第一滤波前馈信号结合并产生第一输出信号；和

输出接口，提供所述第一输出信号作为来自所述耳麦的输出。

2.根据权利要求1所述的耳麦，还包括第二反馈滤波器(308)，所述第二反馈滤波器(308)接收来自所述第二反馈麦克风的输入并产生第二滤波反馈信号，

其中所述第一加法器将所述第一滤波反馈信号与所述第二滤波反馈信号结合。

3.根据权利要求1所述的耳麦，还包括第二前馈滤波器(306)，所述第二前馈滤波器(306)接收来自所述第二前馈麦克风的输入并产生第二滤波前馈信号，

其中所述第一加法器将所述第一滤波前馈信号与所述第二滤波前馈信号结合。

4.根据权利要求1所述的耳麦，还包括第二加法器(312)，其将所述第一反馈麦克风输入和所述第二反馈麦克风输入结合，并且向所述第一反馈滤波器(316)提供相加的反馈麦克风信号。

5.根据权利要求1所述的耳麦，还包括第二加法器(314)，其将所述第一前馈麦克风输入和所述第二前馈麦克风输入结合，并且向所述第一前馈滤波器(318)提供相加的前馈麦克风信号。

6.根据权利要求1所述的耳麦，还包括：

第二反馈滤波器(308)，接收来自所述第二反馈麦克风的输入并产生第二滤波反馈信号；

第二前馈滤波器(306)，接收来自所述第二前馈麦克风的输入并产生第二滤波前馈信号；和

第二加法器(322)，将所述第二滤波反馈信号与所述第二滤波前馈信号结合以产生第二输出信号。

7.根据权利要求1所述的耳麦，其中：

至少所述第一听筒还包括附加的外部麦克风(324R，324L)，以及

所述第一前馈滤波器包括前馈阵列处理滤波器(326R，326L)，其接收来自所述第一前馈麦克风或所述第二前馈麦克风和所述附加的外部麦克风的输入，并产生阵列滤波信号，

其中所述第一加法器将所述阵列滤波信号至少与所述第一反馈滤波信号结合以产生所述输出信号。

8.根据权利要求1所述的耳麦，还包括：

接头外壳，连接到从所述听筒引出的电线，所述接头外壳包括麦克风阵列(330，332)；和

阵列处理滤波器(336)，接收来自所述麦克风阵列和所述第一前馈麦克风和所述第二前馈麦克风的输入并产生阵列滤波信号；

其中所述第一加法器(326)将所述阵列滤波信号至少与所述第一反馈滤波信号结合以产生所述输出信号。

9.根据权利要求1所述的耳麦，还包括

第二加法器(350)，将所述第一反馈麦克风信号输入和所述第二反馈麦克风输入结合，并向比较器(354)提供相加的反馈麦克风信号；

第三加法器(352)，将所述第一前馈麦克风信号输入和所述第二前馈麦克风输入结合，并向所述比较器提供相加的前馈麦克风信号；

基于所述相加的反馈麦克风信号与所述相加的前馈麦克风信号的比较，所述比较器的输出控制所述第一反馈滤波器(356)和所述第一前馈滤波器(358)的操作。

10.根据权利要求9所述的耳麦，其中当所述比较指示所述相加的反馈麦克风信号具有比所述相加的前馈麦克风信号少大于500Hz的信号内容时，所述比较器的所述输出去激活所述第一反馈滤波器。

11.根据权利要求9所述的耳麦，其中当所述比较指示所述相加的反馈麦克风信号具有比所述相加的前馈麦克风信号多150Hz和500Hz之间的信号内容时，所述比较器的所述输出去激活所述第一前馈滤波器。

12.一种入耳式噪声消除耳麦，包括：

听筒，包括反馈麦克风(104)和输出驱动器(112)；

反馈回路，接收来自所述反馈麦克风的第一信号，并且基于所述第一信号向所述输出驱动器提供抗噪声信号，

所述反馈回路包括接收所述第一信号并产生所述抗噪声信号的反馈补偿滤波器(402，404)，

其中，在由所述耳麦的佩戴者产生的语音声音倾向于在闭塞的耳道内被放大的频率，所述反馈补偿滤波器在被选择以抵消这种放大而不会另外消除所述语音声音的水平产生抗噪声；以及

输出接口，至少提供所述第一信号作为从所述耳麦输出的语音通信信号。

13.根据权利要求12所述的耳麦，还包括：

前馈麦克风(110)，耦合到所述听筒之外的空间；

前馈回路，从所述前馈麦克风接收第二信号，并经由前馈补偿滤波器(408，410)将基于所述第二信号的第二抗噪声信号提供给所述输出驱动器；以及

语音电路，接收所述第一信号和所述第二信号，对所述第二信号应用滤波器(412，414)，并将经滤波的第二信号与所述第一信号结合(416)以生成所述语音通信信号。

14.根据权利要求12所述的耳麦，还包括：

前馈麦克风(110)，耦合到所述听筒之外的空间；

语音麦克风(420)，与所述前馈麦克风分离，耦合到所述听筒之外的空间；

前馈回路，从所述前馈麦克风接收第二信号，并经由前馈补偿滤波器(408，410)将基于所述第二信号的第二抗噪声信号提供给所述输出驱动器；以及

语音电路，从所述语音麦克风接收所述第一信号和第三信号，对所述第三信号施加滤波器(422)，并且将经滤波的第三信号与所述第一信号结合(416)以生成所述语音通信信号。

15.根据权利要求12所述的耳麦，还包括：

第一前馈麦克风(110)，耦合到所述听筒之外的空间；

第二前馈麦克风(424)，耦合到所述听筒之外的空间；

前馈回路，接收来自所述第一前馈麦克风的第二信号和来自所述第二前馈麦克风的第三信号的和，并且经由前馈补偿滤波器(408)将基于所述和的第二抗噪声信号提供给所述输出驱动器；以及

语音电路，接收所述第二信号和所述第三信号的差，对所述差应用滤波器(428)，并且将经滤波的差信号与所述第一信号结合(416)以生成语音通信信号。

16.一种在入耳式噪声消除耳麦中生成语音通信信号的方法，所述耳麦包括两个听筒，每个听筒包括相应的反馈麦克风、相应的前馈麦克风和相应的输出驱动器，所述方法包括：

对至少来自所述第一反馈麦克风的输入滤波，以产生第一滤波反馈信号；

对至少来自所述第一前馈麦克风的输入滤波，以产生第一滤波前馈信号；

至少将所述第一滤波反馈信号和所述第一滤波前馈信号结合，以产生第一输出信号；以及

输出所述第一输出信号。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

对来自所述第二反馈麦克风的输入滤波，以产生第二滤波反馈信号，以及

将所述第一滤波反馈信号与所述第二滤波反馈信号结合。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

对与来自附加的外部麦克风的信号相结合的来自所述第一前馈麦克风的所述输入滤波，以产生阵列滤波信号，

其中所述结合包括将所述阵列滤波信号与所述第一滤波反馈信号结合。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括：

将来自所述第一反馈麦克风和所述第二反馈麦克风的输入结合，以产生相加的反馈麦克风信号，

将来自所述第一前馈麦克风和所述第二前馈麦克风的输入结合，以产生相加的前馈麦克风信号，

比较所述相加的反馈麦克风信号与所述相加的前馈麦克风信号，

基于所述比较的结果，控制所述第一反馈滤波器和所述第一前馈滤波器的操作。

20.一种在入耳式噪声消除耳麦中生成语音通信信号的方法，所述耳麦包括反馈麦克风和输出驱动器，所述方法包括：

从所述反馈麦克风接收第一信号；

对第一信号滤波以产生抗噪声信号，其中，在由所述耳麦的佩戴者产生的语音声音倾向于在闭塞的耳道内被放大的频率，在被选择以抵消这种放大而不会另外消除所述语音声音的水平来产生所述抗噪声；

经由所述输出驱动器在所述耳麦内再现所述抗噪声信号，以及

至少提供所述第一信号作为从所述耳麦输出的所述语音通信信号。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

从耦合到所述耳麦之外的空间的前馈麦克风接收第二信号，

对所述第二信号滤波以产生第二抗噪声信号，

经由所述输出驱动器，与所述第一抗噪声信号同时地在所述耳麦内再现所述第二抗噪声信号，

对第二信号滤波以产生部分语音信号，以及

将所述部分语音信号与所述第一信号结合，以生成用于输出的所述语音通信信号。

22.根据权利要求20所述的方法，还包括：

从耦合到所述耳麦之外的空间的前馈麦克风接收第二信号，

从与所述前馈麦克风分离的、耦合到所述耳麦之外的空间的语音麦克风接收第三信号，

对第二信号滤波以产生第二抗噪声信号，

经由所述输出驱动器，与所述第一抗噪声信号同时地在所述耳麦内再现所述第二抗噪声信号，

对所述第三信号滤波以产生部分语音信号，以及

将所述部分语音信号与所述第一信号结合，以生成用于输出的所述语音通信信号。

23.根据权利要求20所述的方法，还包括：

从耦合到所述耳麦之外的空间的前馈麦克风接收第二信号，

从耦合到所述耳麦之外的空间的第二前馈麦克接收第三信号，

将所述第二信号和所述第三信号相加并对和滤波，以产生第二抗噪声信号，

经由所述输出驱动器，与所述第一抗噪声信号同时地在所述耳麦内再现所述第二抗噪声信号，

从所述第二信号中减去所述第三信号并对差滤波，以产生部分语音信号，以及

将所述部分语音信号与所述第一信号结合，以生成用于输出的语音通信信号。