CN113015052A - 低频噪声降低的可穿戴电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及低频噪声降低的可穿戴电子设备。一种方法，在可穿戴电子设备处具有：第一电声输入换能器和第二电声输入换能器，用于拾取第一声信号并将第一声信号转换为第一麦克风信号和第二麦克风信号；以及第三电声输入换能器，用于拾取第二声信号并将第二声信号转换为第三麦克风信号；以及处理器。该方法包括：基于第一麦克风信号和第二麦克风信号生成波束成形信号；在第一、第二和第三麦克风信号中的一个或多个中，估计表示基频的第一频率值；用处于第一频率值的一个或多个整数倍的一个或多个通带，以及与一个或多个阻带相邻的一个或多个阻带，配置第一滤波器；以及使用第一滤波器对第一、第二麦克风信号和波束成形信号中的一个或多个进行滤波。

Description

低频噪声降低的可穿戴电子设备
技术领域
本申请涉及可穿戴电子设备，并且具体地，涉及低频噪声降低的可穿戴电子设备。
背景技术
可穿戴电子设备，例如用于与远程电子设备进行通信的头戴式耳机，可以包括一对小扬声器，其取决于头戴式耳机的配置以不同的方式置于佩戴者佩戴的听筒中。佩戴者可以是可穿戴电子设备的用户。
头戴式耳机通过第一电声输入换能器(例如麦克风)拾取包括佩戴者语音的声信号，以传输到远程电子设备，并借助于电声输出换能器(例如小型扬声器)发出表示从远程电子设备发送的信号的声信号。
头戴式耳机可以具有第一模式，其中，头戴式耳机用作用于电信的头戴式耳机。与传统的扬声器相比，头戴式耳机还可以具有第二模式，其中，头戴式耳机用作耳机或入耳式耳机以使佩戴者能够私下收听音频源，传统的扬声器向室外发出声音以供附近的任何人收听。耳机或入耳式耳机可以连接到音频源以播放音频。
头戴式耳机可以被配置为耳机或入耳式耳机，其包括一对小扬声器，其取决于耳机或入耳式耳机的配置以不同的方式置于由佩戴者(可穿戴电子设备的用户)佩戴的听筒中。入耳式耳机通常至少部分地放置在佩戴者的耳道中，并且通常由头带或颈带佩戴，并将听筒放在佩戴者的耳朵上或耳朵上方。
至少当作为头戴式耳机运行时，一个普遍的问题是，不仅佩戴者的语音，而且佩戴者周围更大的环境空间的声音(噪声)信号都被麦克风拾取，并传输到远程电子设备。因此，头戴式耳机配置有空间滤波，例如使用波束成形和/或定向麦克风，以声学方式聚焦在佩戴者的嘴上。不幸的是，由于波束成形技术，波束成形器需要频率均衡以补偿固有的低频滚降。这种频率均衡又需要低频下的大增益，因此会降低信噪比，尤其是在低频下。
发明内容
波束成形，至少是音频信号的波束成形，可能需要低频下的高增益，以补偿波束成形器的低频响应。波束成形器的低频响应被抑制可能是由于低频处的麦克风信号之间的相对相位差较小所致。然而，通过涉及高增益的补偿或均衡，信号中的噪声将被放大。
因此，提供了一种方法，包括：
在可穿戴电子设备处具有：第一电声输入换能器和第二电声输入换能器，用于拾取第一声信号并将第一声信号转换为第一麦克风信号和第二麦克风信号；以及第三电声输入换能器，用于拾取第二声信号并将第二声信号转换为第三麦克风信号；以及处理器：
基于第一麦克风信号和第二麦克风信号生成波束成形信号；
在第一麦克风信号、第二麦克风信号和第三麦克风信号中的一个
或多个中，估计表示基频的第一频率值；
用处于第一频率值的一个或多个整数倍的一个或多个第一通带(包括上(upper)第一通带)，以及与一个或多个通带相邻的一个或多个第一阻带，配置第一滤波器；其中，第一滤波器具有在上通带上
方的第二通带；
使用第一滤波器对第一麦克风信号、第二麦克风信号和波束成形信号中的一个或多个进行滤波。
因此，具有谐波频率的有声语音信号可以通过第一滤波器，同时抑制在谐波频率之间或以下的频率的噪声信号。这改善了信噪比。
在一些示例中，估计第一频率值包括基于循环估计第一频率值，并且相应地配置第一滤波器。由此第一滤波器跟踪基频或基频和一个或多个谐波频率。这使得滤波器能够适应说话人的语音音调，并使有声语音通过第一滤波器。
波束成形可能涉及与波束成形相关的传递函数的低频滚降。因此，波束成形通常需要某种类型的频率响应均衡，包括明显的增益补偿，尤其是在较低频率下，以补偿与波束成形相关的传递函数的低频滚降。通常，由于高增益，这种均衡会增加噪声电平。然而，由于所要求保护的发明在一个或多个第一阻带中抑制了噪声信号，而没有切断有声语音信号，所以信噪比得到了相对改善。
在一些示例中，第一通带具有处于第一频率值的一个或多个整数倍的相应中心频率。在一些示例中，第一通带分别在第一频率值的一个或多个整数倍上延伸，但是不以第一频率值的一个或多个整数倍为中心。
如在音频带通滤波器领域中已知的，第一通带可以具有窄通带。
第一通带可以被限制为位于例如包括基频的一个、两个、三个或四个谐波频率。因此，第一通带位于较低频率，而第二通带位于较高频率。第二通带可以被配置为在上通带之上通过预定义的音频带。
在一个示例中，基频可以是60Hz，并且第一通带可以位于60Hz和120Hz，整数倍为：1和2。第二通带因此可以从120Hz向上延伸，并且例如高达20KHz或更低或更高。第二通带可以从高于120Hz或低于120Hz的频率延伸。通常，第二通带比包括上第一通带在内的第一通带宽。
在一些示例中，第一滤波器包括与第二滤波器部分并联的第一滤波器部分。第一滤波器部分可以是具有较低截止频率(例如，在约120Hz)的高通滤波器。第二部分可以包括一个或多个并联带通滤波器，每个滤波器都位于谐波频率。在一些方面，第二滤波器部分包括与低通滤波器串联耦合的梳状滤波器。在一些方面，高通滤波器和低通滤波器建立第一滤波器的基本平坦的频率响应。
在其他示例中，第一滤波器包括一系列滤波器部分，每个滤波器部分被配置为带阻滤波器(包括带阻滤波器和陷波滤波器)，其各个阻带位于一个或多个通带附近。
在其他示例中，第一滤波器包括反馈滤波器和前馈滤波器中的一个或两个。
可以以多种不同方式来实现第一滤波器，包括本文中更详细描述的方式。
在一些示例中，第一滤波器在一个或多个通带处具有相应的、基本相等的增益。例如当波束成形包括频率均衡时，这可能是有利的。
在一些实施例中，第一电声输入换能器和第二电声输入换能器被布置为从环境空间拾取第一声信号；并且其中，第三电声输入换能器被布置为从不同于环境空间的封闭空间拾取第二声信号；以及基于第三麦克风信号估计第一频率值。
由此，可以更可靠地和/或更准确地估计第一频率值。这反过来增加了使有声语音信号通过第一滤波器的机会，因为第一通带可以更可靠和/或更准确地与有声语音的谐波频率对准。
第三麦克风信号可以比第一麦克风信号和第二麦克风信号更好地适合于估计第一频率值，例如，因为可穿戴电子设备可以提供至少一些对环境声信号中的噪声的被动衰减。
在一些示例中，第三电声输入换能器还用作另一目的，例如用作可穿戴电子设备处的有源噪声消除系统中的反馈传感器。
在一些实施例中，该方法包括：
在第一麦克风信号、第二麦克风信号和第三麦克风信号中的一个或多个中，检测有声语音存在的时段和有声语音不存在的时段；
根据检测到有声语音的存在，基于有声语音存在的时段来估计第一频率值。
由此，增加了将第一频率值估计为有声语音分量的基频的机会。而且，使一个或多个第一通带与有声语音的一个或多个谐波频率(包括基频)对准的机会增加。因此，有声语音信号更可能通过而不是被抑制。
特别地，当执行频谱均衡以补偿波束成形过程的低频滚降时，有声语音信号更可能通过而不是被抑制。在有声语音的低次谐波时尤其如此。
应当注意的是，在检测到有声语音不存在的时间段内，语音尽管是清音的，但是仍可以例如以清音语音或声音的形式存在。
在一些实施例中，该方法包括：
在第一麦克风信号、第二麦克风信号和第三麦克风信号中的一个或多个中，检测有声语音存在的时段和有声语音不存在的时段；
根据检测到有声语音不存在，重新配置第一滤波器，包括放弃一个或多个第一阻带中的至少一个。
由此，当未检测到有声语音时，第一滤波器可以重新配置以省去一个或多个第一阻带中的至少一个。因此，降低了例如由于对基音的错误估计而在将要传送给远程电子设备的信号中引入伪影的风险。用一个或多个第一阻带中的至少一个进行分配可包括以下一个或多个：停用一个或多个第一阻带，停用或解耦第一滤波器的滤波器部分，实施一个或多个第一阻带或将第一滤波器重新配置为不具有一个或多个第一阻带中的至少一个的配置。
在一些示例中，根据检测有声语音的存在，该方法包括重新配置第一滤波器，包括激活一个或多个第一阻带中的至少一个。
在一些示例中，其中，第一滤波器包括与第二滤波器部分并联的第一滤波器部分，并且其中第二部分可以包括一个或多个并联带通滤波器，每个滤波器都位于谐波频率，在未检测到有声语音时，第二滤波器部分或其选定的带通滤波器可能会脱离。
在其他示例中，其中，第一滤波器包括一系列滤波器部分，每个滤波器部分都配置为带阻滤波器，在未检测到有声语音时可以绕过一个或多个滤波器部分。
在又一示例中，其中，第一滤波器包括反馈滤波器和前馈滤波器中的一个或两者，在未检测到有声语音时，可以打开反馈或前馈环路。
在一些实施例中，第二通带由具有较低截止频率的高通滤波器来实现；包括：
在第一麦克风信号、第二麦克风信号和第三麦克风信号中的一个或多个中，检测有声语音存在的时段和有声语音不存在的时段；
根据确定不存在有声语音，重新配置第一滤波器，包括将高通滤波器的较低截止频率设置为预定的较低截止频率值。
由此，可以根据是否检测到有声语音来设置较低截止频率。这使得能够例如在分配一个或多个第一阻带中的至少一个时的时候降低高通滤波器的较低截止频率。因此，不是在未检测到有声语音时抑制信号，而是将高通滤波器的较低截止频率设置为预定的较低截止频率值，使得能够通过该信号。
可以有效地设置预定的较低截止频率值，使得所有频率都通过。在一些示例中，较低截止频率被设置为20-200Hz范围内的值。
在一些实施例中，该方法包括：
使用第二滤波器执行频谱均衡，以补偿波束成形器的低频滚降。
由此，可以获得期望的频率响应。在一些示例中，至少在预定义的音频带内期望平坦的频率。
可以在执行波束成形的步骤之前，之后或作为执行波束成形步骤由第二滤波器执行频谱均衡。第二滤波器可以具有其斜率从较低的频率朝向转折频率减小的特性。在一些示例中，斜率是-6dB的斜率或-12dB的斜率。第二滤波器可以具有低隔离特性和/或高隔离特性。第二滤波器可以是固定滤波器。
在一些实施例中，第一滤波器在处于第一频率值的一个或多个整数倍的一个或多个通带处具有各自的增益；其中，各自的增益补偿波束成形器的低频滚降。
由此使第一滤波器能够执行至少一些频谱均衡。由此，可以省去用于均衡的单独的滤波器。
在一些示例中，根据第一频率值的相应整数倍和波束成形器的频率特性来计算相应的增益。
在一些实施例中，第一滤波器包括梳状滤波器。
梳状滤波器可在处理硬件中实现高效的时域实现。梳状滤波器是本领域技术人员已知的，并且是通过向其自身添加信号的延迟版本而引起相长和相消干扰而实现的滤波器。梳状滤波器的频率响应由一系列规则间隔的陷波组成。梳状滤波器可以被实现为前馈梳状滤波器或反馈梳状滤波器。
在一些实施例中，上第一通带位于第一频率值的第一整数倍处；以及基于预定整数值和值(该值基于第一麦克风信号(x1)、第二麦克风信号(x2)和第三麦克风信号(x3)中的一个或多个)中的一个或两个来确定第一整数倍。
由此，可以通过高于某个频率的所有频率，例如，有声语音的谐波分量的强度消失时或出于其他考虑而希望通过所有频率时。
在一些实施例中，该方法包括：
将基于波束成形信号的信号发送到远程电子设备。
因此，可以如例如结合权利要求1所描述的那样以改善的信噪比在远程电子设备处接收信号。
在一些实施例中，该方法包括：
第一电声输出换能器，其布置为在由可穿戴电子设备的至少一部分在穿戴者的耳朵处建立的封闭空间内发射声信号。
第一电声输出换能器可以是扬声器，例如微型扬声器。在一些示例中，第一电声输出换能器被布置在头戴式耳机的耳罩中或入耳式耳机的耳塞中。封闭空间可以由可穿戴电子设备的至少一部分在佩戴者的耳朵处建立。
在一些实施例中，该方法包括：
基于根据第三麦克风信号的反馈信号执行有源噪声消除；其中，
有源噪声消除信号由第一机电输出换能器发射。
由此，第三机电输入换能器可以起到双重作用，即，与有源噪声消除有关并且与估计第一频率值有关。
在一些实施例中，该方法包括：
对以下中的一个或多个执行短期傅里叶变换：第一麦克风信号、第二麦克风信号、第三麦克风信号、当使用第一滤波器滤波时的第一麦克风信号、当使用第一滤波器滤波时的第二麦克风信号；以及
基于波束成形信号对信号进行短期傅立叶逆变换；
其中，第一滤波、第二滤波、均衡和波束成形中的一个或多个在频域中执行。
短期傅立叶变换产生所谓的时频仓的帧，例如连续帧。每个帧可以具有约30-40毫秒的时间跨度，例如33毫秒。连续帧可以具有40-60％(例如50％)的时间重叠。这意味着可以在大约100毫秒或更短或更长时间内可靠地检测到语音活动。
在一些示例中，第一滤波器在时域实现中实现，而波束成形和均衡中的一个或多个在频域中实现。
还提供了一种可穿戴电子设备，包括：
第一电声输入换能器和第二电声输入换能器，被布置为拾取第一声信号并将第一声信号转换为第一麦克风信号和第二麦克风信号；
第三电声输入换能器，被布置为拾取第二声信号并将第二声信号
转换为第三麦克风信号；以及
处理器，被配置为执行根据前述权利要求中任一项的方法。
可穿戴设备可以被配置为头戴式耳机，其使得能够例如通过电话与远程方进行通信，该电话可以是所谓的软件电话或在电子设备上运行的另一种类型的应用。头戴式耳机可以例如根据蓝牙或DECT兼容标准来使用无线通信。头戴式耳机可以是耳机类型的，例如可以通过头带戴在佩戴者的头上，或者例如通过颈带戴在佩戴者的脖子上。耳机也可以是要戴在佩戴者耳朵中的入耳式耳机类型。通常，耳机包括耳罩，可置于佩戴者的耳朵上方或上方，而入耳式耳机包括可插入佩戴者的耳朵中的耳塞或耳栓。在此，耳罩、耳塞或耳栓被称为听筒。
听筒通常配置为在鼓膜和扬声器之间建立空间。麦克风可以被布置在听筒中，作为内部麦克风，以捕获在鼓膜和扬声器之间的空间内部的声波，或者可以被布置在听筒中，作为外部麦克风，以捕获从周围环境撞击在听筒上的声波。
在一些方面，第三电声输入换能器被布置为内部麦克风，并且第一电声输入换能器和第二电声输入换能器被布置为外部麦克风。
在某些方面，处理器被集成在可穿戴设备的主体部分中。主体部分可包括以下一项或多项：可穿戴设备的听筒、头带、颈带和其他主体部分。处理器可以被配置为一个或多个组件，例如具有在可穿戴设备的左侧主体部分中的第一组件和在右侧主体部分中的第二组件。
还提供了一种用于耳机、入耳式耳机或头戴式耳机的信号处理模块；其中，信号处理模块被配置为执行根据前述权利要求中的任一项的方法。
信号处理模块可以是信号处理器，例如以集成电路或布置在一个或多个电路板或其一部分上的多个集成电路的形式。
还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质包括：当由处理器运行时用于执行该方法的指令，该方法在可穿戴电子设备处包括：电声输入换能器，被布置为拾取声信号并将声信号转换为麦克风信号；以及扬声器。
计算机可读介质可以是信号处理模块的存储器或其一部分。
附图说明
下面参考附图进行更详细的描述，其中：
图1示出第一实施例中的具有处理器的可穿戴电子设备的框图；
图2示出第二实施例中的具有处理器的可穿戴电子设备的框图；
图3示出示例性频率增益特性的第一示例；
图4示出示例性频率增益特性的第二示例；
图5示出第一滤波器的第一实施例；
图6示出第一滤波器的第二实施例；
图7示出包括均衡器的第一实施例；
图8示出包括均衡器的第二实施例；
图9示出体现为一对耳机或一对入耳式耳机的可穿戴电子设备；以及
图10示出被配置为头戴式耳机或助听器的可穿戴电子设备。
具体实施方式
图1示出了第一实施例中的具有处理器的可穿戴电子设备的框图。框图示出了具有第一麦克风形式的第一电声输入换能器121和第二麦克风形式的第二电声输入换能器122的可穿戴电子设备100。麦克风被布置为拾取第一声信号并将第一声信号转换为第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2。可穿戴电子设备还包括具有第三麦克风形式的第三电声输入换能器131，被布置为拾取第二声信号并将该第二声信号转换为第三麦克风信号x3；具有扬声器形式的第一电声输出换能器132以及处理器140。处理器140可以包括处理模块。处理器140可以经由双向端口与远程电子设备(未示出)通信，该双向端口发送或接收包括在输出方向上的第一声信号的表示的通信信号t1。在输入方向上，通信信号t1可以包括用于表示例如通过电声输出换能器132再现为声信号的信号的表示。
第一电声输入换能器121和第二电声输入换能器122通常被称为电声换能器元件120。电声换能器元件120可以例如布置在左侧听筒中，而另一电声换能器元件120可以布置在右侧听筒中。电声换能器元件120可以包括例如布置成阵列的一个或多个另外的电声输入换能器。
电声输出换能器132和第三电声输入换能器131通常被称为电声换能器元件130。电声换能器元件130可以例如布置在左侧听筒中，而另外的电声换能器元件130可以布置在右侧听筒中。
处理器140接收在一些示例中是数字麦克风信号的第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2，并且被配置为至少基于第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2来生成波束成形信号b1。
处理器140通过频率估计器F-EST 141估计表示第三麦克风信号x3中的基频的第一频率值f1。在一些示例中，频率估计器141可替代地或附加地接收第一麦克风信号(x1)和第二麦克风信号(x2)中的一个或多个。
滤波器配置器F-config 142接收第一频率值f1，该滤波器配置器F-config 142通过以下来配置第一滤波器150：
-处于第一频率值f1的一个或多个整数倍的包括上第一通带的一个或多个第一通带；以及
-与一个或多个通带相邻的一个或多个第一阻带。
这使得能够抑制至少在基频和在零、一个或多个高次谐波频率以外的其他频率的噪声。滤波器配置器F-config 142可以输出具有例如第一滤波器或其至少一部分的滤波器系数表示的信号c1或c1和c2。
为了也使可能与特定谐波频率不相关或不同的更高频率的信号通过，第一滤波器150还具有在上第一通带上方的第二通带。因此，在一个、两个、三个或任意多个谐波频率之上，所有频率都可以通过。在一些实施例中，第一通带的数量是固定的，而在其他实施例中，通带的数量是动态调整的。
第一滤波器150对第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2进行滤波。在该示例中，第一滤波器包括分别对第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2进行滤波的第一滤波器部分151和第二滤波器部分152。第一滤波器部分和第二滤波器部分可以相同或不同。在一些示例中，第一信号c1与第二信号c2相似或相同，或者至少第一信号c1和第二信号c2代表相同的滤波器系数集合。在一些示例中，如本文结合图2所示，第一滤波器可以被布置为对波束成形信号b1进行滤波。可以以许多不同的方式来实现第一滤波器，在此描述其中的一些。本文示出了第一滤波器的一些特性。从第一滤波器150输出滤波后的第一麦克风信号z1和滤波后的第二麦克风信号z2，并将其输入到波束成形器143，其中基于滤波后的麦克风信号执行波束成形。
滤波器配置器F-config 142可以循环运行以例如通过第一滤波器的重新配置使第一滤波器适应当前估计的基频。第一滤波器的重新配置可以包括更新第一滤波器的滤波器系数。
在一些实施例中，波束成形信号b1经由收发器144被发送到远程电子设备。波束成形信号b1或基于波束成形信号的信号被发送到电声输出换能器132，例如，以补偿可穿戴电子设备的用户的听力损失和/或向可穿戴设备的用户提供所谓的侧音信号，如本领域所公知的。在一些示例中，波束成形信号b1或基于波束成形信号的信号由第一混合器147与经由收发器144从远程电子设备接收的信号r1混合。混频器147可以是加法器或开关，该加法器或开关用于选择波束成形信号或基于波束成形信号和接收信号r1来选择信号。
在一些实施例中，有源噪声消除由单元ANC 145执行，该单元ANC145接收麦克风信号x3并输出有源噪声消除信号a1，其作为反馈信号经由第二混频器146提供给电声输出换能器132。第二混频器146将信号a1与来自第一加法器的信号或者与以下中的一个或两个进行混合：接收信号r1和波束成形信号b1或基于其的信号。
图2示出第二实施例中的具有处理器的可穿戴电子设备的框图。在该第二实施例中，第一滤波器由附图标记250表示，并且被布置为对波束成形信号b1进行滤波，并提供滤波后的信号z1。一方面，与第一实施例相比，第二实施例的优点在于，这里用附图标记250表示的第一滤波器可以更简单，因为它足以过滤一个通道，而不是两个或多个通道。另一方面，第一实施例的优点在于，第一滤波器在执行波束成形之前抑制噪声。从而将噪声抑制的麦克风信号而不是麦克风信号输入到波束成形器143。
应当注意，第二实施例可以包括结合第一配置描述的一个或多个元件。例如，第二实施例可以包括与以下一项或多项有关的元件：有源噪声消除、副音产生和听力损失补偿。
图3示出了示例性频率增益传递函数的第一示例。在图中示出了频率增益传递函数，其中横坐标(x轴)指定频率F，且纵坐标(y轴)指定增益。上述的第一滤波器150；250具有处于第一频率值f1的一个或多个整数倍处的一个或多个第一通带303；304；305的特性。一个或多个第一通带包括最上(uppermost)第一通带305，其位于比其他第一通带303；304更高的频率处。这些第一通带在最下(lowermost)第一通带303处通过具有基频的有声语音分量。示出了第一滤波器具有三个第一通带，但是第一滤波器可以具有一个、两个、四个、五个或更多个第一通带。
一个或多个第一通带303；304；305分别被第一阻带隔开。因此，一个或多个第一阻带306；307；308位于一个或多个第一通带附近。
至少在一些实施例中，但不是必须在所有实施例中，第一滤波器在上通带305处或上方具有第二通带311。第二通带311使高于有声语音信号的至少一个谐波的频率通过。第二通带可以扩展到5-20Khz或更高。至少当第一滤波器包括一个或多个第一通带时，第二通带可以在fn1处具有较低截止频率。在fn1处的较低截止频率可以位于最上第一通带305处或上方；在一些示例中，在最上第一通带之上的一个或多个谐波频率处。
最上第一通带305可位于低于500Hz或低于较低或较高的频率。作为示例性示例，第一滤波器或其至少一部分的传递函数(包括第一通带和第二通带)在图4中显示，并由参考数字402表示，而在另一示例中，由参考数字403表示。
还示出了具有低频滚降的波束成形器的传递函数310的示例。传递函数310可以在转折频率fbf处滚降。还示出了被配置为补偿波束成形器的低频滚降的均衡器的传递函数309。均衡器可以具有补偿波束成形器的低频滚降的传递函数。
在一些实施例中，第一滤波器在处于第一频率值的一个或多个整数倍的一个或多个第一通带306；307；308处具有各自的增益G1；G2；G3；其中，各自的增益补偿波束成形器的低频滚降。这在图4中由传递函数403(虚线)示出。由此使第一滤波器能够执行至少一些频谱均衡。在一些示例中，根据第一频率值的相应整数倍和波束成形器的传递函数来计算相应的增益。
图4示出了示例性频率增益传递函数的第二示例。在该示例中，进一步示出第一滤波器可以被(重新)配置为与上面示出的第二通带311不同的第二通带401。尤其可以看出，第二通带的较低截止频率从频率fn1变为另一频率fn2。频率fn2可以低于或高于fn1。
在一些实施例中，根据检测到不存在有声语音，第一滤波器150；250可以被重新配置，包括放弃一个或多个第一阻带中的至少一个。然后，可以进一步重新配置第一滤波器，包括将第二通带的较低截止频率设置为预定的较低截止频率值fn2。如图所示，第二通带311；401可以是高通频带。
图5示出了第一滤波器的第一实施例。在该实施例中，第一滤波器包括各自专用于各个通带的并行滤波器部分。输入{b1；x1；x2}和输出{b1；x1；x2}指的是上述参考数字，例如在图1和图2中。
第一滤波器部分502可以是具有处于基频f1的通带的带通滤波器。相应地，第二滤波器部分503和第三滤波器部分504可以是具有分别处于基频f1的两倍和三倍(即2xf1和3xf1)的通带的带通滤波器。
第一滤波器还包括专用于第二通带(其可以是高通带)的第四滤波器部分505。
在该实施例中，例如与第一通带有关的滤波器部分可以分别跟随增益级G1，G2和G3。增益级可以如上所述提供频率均衡。来自并行滤波器部分的信号由混频器506添加或以其他方式混合。
图6示出了第一滤波器的第二实施例。可以结合使用梳状滤波器603的第一滤波器的实现来使用第一滤波器601的该实施例。这里，在第一并行滤波器部分中，借助于低通滤波器602来限制梳状滤波器的带宽。低通滤波器602因此可以确定第一滤波器的最上第一通带。特别地，由于来自梳状滤波器603的输出是频带受限的，因此低通滤波器602的较高截止频率可以确定第一滤波器的最上第一通带。梳状滤波器和低通滤波器的顺序可以互换。在第二并行滤波器部分中，高通滤波器604使至少一些频率高于最上第一通带。来自并行滤波器部分的信号由混频器605添加或以其他方式混合。
图7示出了包括均衡器的第一实施例。在该实施例中，均衡器701跟随第一滤波器250。在图2所示的实施例中，来自均衡器的输出z2可以用作信号z1。
图8示出了包括均衡器的第二实施例。在该实施例中，例如根据图1，均衡器701跟随波束成形器143。因此，均衡器接收波束成形信号b1。在图1所示的实施例中，来自均衡器701的输出z2可以用作信号b1。
图9示出了体现为一对耳机或一对入耳式耳机的可穿戴电子设备。一对耳机901包括头带904，头带904承载左听筒902和右听筒903(它们也可以被指定为耳杯)。一对入耳式耳机910包括左听筒911和右听筒912。
听筒在每个听筒中包括至少一个机电输出换能器，例如扬声器。听筒还包括例如麦克风形式的至少第一机电输入换能器和第二机电输入换能器。听筒还可包括例如呈麦克风形式的第三机电输入换能器。
对于耳机901，第一机电输入换能器和第二机电输入换能器可以成对布置，例如在听筒902和903中的一个或两个的边缘905处，例如作为外部麦克风，主要从听筒周围的环境空间中拾取第一声信号。第三机电输入换能器可以被布置为主要从听筒与用户之间建立的封闭空间906中拾取第二声信号。
对于一对入耳式耳机910，第一机电输入换能器和第二机电输入换能器可以成对布置，例如在听筒911和912中的一个或两个的凸起913处，例如作为外部麦克风，主要从听筒周围的环境空间中拾取第一声信号。第三机电输入换能器可以布置成主要从听筒与用户之间建立的封闭空间914中拾取第二声信号。
耳机或一对入耳式耳机可以包括处理模块。
图10示出了被配置为头戴式耳机或助听器的可穿戴电子设备。示出了与头戴式耳机的左装置152和头戴式耳机的右装置153连接的人的头部151的俯视图。如本领域所公知的，头戴式耳机的左装置152和头戴式耳机的右装置153可以处于有线或无线通信中。
头戴式耳机的左装置152包括第一麦克风154和第二麦克风155、微型扬声器157和处理器156。另外，头戴式耳机的左装置152包括第三麦克风162。相应地，头戴式耳机的右装置153包括麦克风157、158，微型扬声器160和处理器159。另外，头戴式耳机的右装置153包括第三麦克风161。
麦克风154、155可以布置在包括其他麦克风(例如一个、两个或三个其他麦克风)的麦克风阵列中。相应地，麦克风157、158可以布置在包括其他麦克风(例如一个、两个或三个其他麦克风)的麦克风阵列中。可以将其他麦克风输入到波束成形。

Claims (15)

1.一种方法，包括：
在可穿戴电子设备(100)处具有：第一电声输入换能器(121)和第二电声输入换能器(122)，用于拾取第一声信号并将所述第一声信号转换为第一麦克风信号(x1)和第二麦克风信号(x2)；以及第三电声输入换能器(131)，用于拾取第二声信号并将所述第二声信号转换为第三麦克风信号(x3)；以及处理器(140)：
基于所述第一麦克风信号(x1)和所述第二麦克风信号(x2)生成波束成形信号(b1)；
在所述第一麦克风信号(x1)、所述第二麦克风信号(x2)和所述第三麦克风信号(x3)中的一个或多个中，估计表示基频的第一频率值(f1)；
用处于所述第一频率值(f1)的一个或多个整数倍的包括上第一通带(305)的一个或多个第一通带(303；304；305)，以及与所述一个或多个通带相邻的一个或多个第一阻带(306；307)配置第一滤波器(150；250)；其中，所述第一滤波器(150)具有在所述上通带(305)上方的第二通带(310)；
使用所述第一滤波器(150)对所述第一麦克风信号(x1)、所述第二麦克风信号(x2)和所述波束成形信号(b1)中的一个或多个进行滤波。
2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中，所述第一电声输入换能器(121)和所述第二电声输入换能器(122)被布置为从环境空间拾取所述第一声信号；并且其中，所述第三电声输入换能器(131)被布置为从不同于所述环境空间的封闭空间拾取所述第二声信号；以及
其中，基于所述第三麦克风信号(x3)估计所述第一频率值(f1)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
在所述第一麦克风信号(x1)、所述第二麦克风信号(x2)和所述第三麦克风信号(x3)中的一个或多个中，检测有声语音存在的时段和有声语音不存在的时段；
根据检测到有声语音的存在，基于有声语音存在的时段来估计所述第一频率值(f1)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
在所述第一麦克风信号(x1)、所述第二麦克风信号(x2)和所述第三麦克风信号(x3)中的一个或多个中，检测有声语音存在的时段和有声语音不存在的时段；
根据检测到有声语音不存在，重新配置所述第一滤波器(150；250)，包括放弃所述一个或多个第一阻带(306；307)中的至少一个。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二通带(311)由具有较低截止频率(fn1；fn2)的高通滤波器(505；604)来实现；所述方法包括：
在所述第一麦克风信号(x1)、所述第二麦克风信号(x2)和所述第三麦克风信号(x3)中的一个或多个中，检测有声语音存在的时段和有声语音不存在的时段；
根据确定不存在有声语音，重新配置所述第一滤波器(150；250)，包括将所述高通滤波器的较低截止频率设置为预定的较低截止频率值(fn2)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
使用第二滤波器(701)执行频谱均衡以补偿所述波束成形器(143)的低频滚降(301)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一滤波器(150；250)在处于所述第一频率值(f1)的一个或多个整数倍的所述一个或多个通带(303；304；305)处具有各自的增益(G1；G2；G3)；其中，所述各自的增益补偿所述波束成形器(143)的低频滚降(301)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一滤波器(1550；250)包括梳状滤波器(603)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中，所述上第一通带(305)位于所述第一频率值(f1)的第一整数倍处；以及
其中，基于预定整数值和基于第一麦克风信号(x1)、第二麦克风信号(x2)和第三麦克风信号(x3)中的一个或多个的值中的一个或两个来确定所述第一整数倍。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
将基于所述波束成形信号(b1)的信号(t1)发送到远程电子设备。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
第一电声输出换能器(132)被布置为在由所述可穿戴电子设备的至少一部分在穿戴者的耳朵处建立的封闭空间内发射声信号。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
基于根据所述第三麦克风信号(x3)的反馈信号(a1)执行有源噪声消除；其中，有源噪声消除信号由所述第一机电输出换能器(132)发射。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
对以下中的一个或多个执行短期傅里叶变换：所述第一麦克风信号(x1)、所述第二麦克风信号(x2)、所述第三麦克风信号(x3)、当使用所述第一滤波器滤波时的第一麦克风信号(z1)、当使用所述第一滤波器滤波时的第二麦克风信号(z2)；以及
基于所述波束成形信号(b1)对信号进行短期傅立叶逆变换；
其中，所述第一滤波、第二滤波、均衡和波束成形中的一个或多个在频域中执行。
14.一种可穿戴电子设备，包括：
第一电声输入换能器(121)和第二电声输入换能器(122)，被布置为拾取第一声信号并将所述第一声信号转换为第一麦克风信号(x1)和第二麦克风信号(x2)；
第三电声输入换能器(131)，被布置为拾取第二声信号并将所述第二声信号转换为第三麦克风信号(x3)；以及
处理器(140)，被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
15.一种用于耳机，入耳式耳机或头戴式耳机的信号处理模块；其中，所述信号处理模块被配置为执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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