JP2023533340A - 収音装置、音声処理設備、方法及び装置、並びに記憶媒体 - Google Patents

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Abstract

本願の実施例は、収音装置、音声処理設備、方法、及び装置、並びに記憶媒体を提供する。当該収音装置は、ハウジングと、ハウジング内に位置するシリコンベースマイクロフォン装置と、を含む。シリコンベースマイクロフォン装置は、回路基板と、回路基板の一側に設置された偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップと、を含み、回路基板に少なくとも１つの音響導入孔が開設され、少なくとも１つの音響導入孔は、偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップのうちの一部のシリコンベースマイクロフォンチップのバックキャビティとは一対一で対応して連通し、ハウジング内に各音響導入孔とは一対一で対応して連通する音道が設置され、対応して連通するバックキャビティ、音響導入孔及び音道は、第１の音響キャビティを形成し、バックキャビティは、第２の音響キャビティを形成し、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティの容積及び／又は形状は異なる。本願の実施例に係る収音装置は、収集した周囲音に基づいて、近距離場オーディオ基準信号のみをより容易に出力するか、又は後続の信号処理設備との協働により、近距離場オーディオ基準信号のみをより容易に出力することができる。

Description

本願は、音響電気変換の技術分野に関し、具体的には、収音装置、音声処理設備、方法及び装置、並びに記憶媒体に関する。
［関連出願の相互参照］
本願は、２０２０年７月１７日に国家知識産権局で提出されて出願番号が２０２０１０６９４６５６３である中国特許出願に対する優先権を主張するものである。上記中国特許出願の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
スマート音声対話において、一般的には、スマートデバイスは、集音マイクロフォンにより音声を収集し、音声をオーディオ信号に変換し、スマートデバイスにより当該オーディオ信号を識別してから対応する対話動作を行う。
しかしながら、集音マイクロフォンが収集した音声は、一般的には、有効音声だけでなく、無効ノイズも含む。当該ノイズは、有効音声の識別精度を低下させ、深刻な場合には、音声の認識を不可能にし、スマート音声対話を妨害する。
本願は、既存方式の欠点に対して、従来のスマート音声対話における有効音声の識別精度が低いという技術的課題を解決するために収音装置、音声処理設備、方法及び装置、並びに記憶媒体を提供する。
第１の態様において、本願の実施例に係る収音装置は、ハウジングと、ハウジング内に位置するシリコンベースマイクロフォン装置と、を含み、
シリコンベースマイクロフォン装置は、回路基板と、回路基板の一側に設置された偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップと、を含み、回路基板に少なくとも１つの音響導入孔が開設され、少なくとも１つの音響導入孔は、偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップのうちの一部のシリコンベースマイクロフォンチップのバックキャビティとは一対一で対応して連通し、
ハウジング内に各音響導入孔とは一対一で対応して連通する音道が設置され、
対応して連通するバックキャビティ、音響導入孔及び音道は、第１の音響キャビティを形成し、バックキャビティは、第２の音響キャビティを形成し、
第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状は異なる。
第２の態様において、本願の実施例に係る音声処理設備は、マイクロフォン、エコープロセッサ、及び上記第１の態様に係る収音装置を含み、
マイクロフォンの出力端子は、エコープロセッサの１つの入力端子に電気的に接続され、収音装置の出力端子は、エコープロセッサのもう１つの入力端子に電気的に接続され、エコープロセッサの出力端子は、遠距離場オーディオ信号を出力するために用いられる。
第３の態様において、本願の実施例に係る音声処理方法は、
上記第１の態様に係る収音装置を用いて、リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号を取得することと、
リアルタイムの混合オーディオ信号を取得することと、
リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号に基づいてリアルタイムの混合オーディオ信号のうちのリアルタイムの近距離場オーディオ信号を除去して、リアルタイムの遠距離場オーディオ信号を取得することと、を含む。
第４の態様において、本願の実施例に係る音声処理装置は、
リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号及びリアルタイムの混合オーディオ信号を取得するためのオーディオ信号取得モジュールと、
リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号に基づいてリアルタイムの混合オーディオ信号のうちのリアルタイムの近距離場オーディオ信号を除去して、リアルタイムの遠距離場オーディオ信号を取得するためのオーディオ信号処理モジュールと、を含む。
第５の態様において、本願の実施例は、コンピュータプログラムが電子機器により実行されると、第３の態様に係る音声処理方法を実施するコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
本願の実施例に係る収音装置による有益な技術的効果は以下のとおりである。偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップを用いて周囲音を収集し、また、周囲音を対応するシリコンベースマイクロフォンチップに伝導するための各音響キャビティのうち、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状が異なる。このようにして、周囲音のうちの近距離場音声が前述した第１の音響キャビティと第２の音響キャビティにおいて経路差を生じることに役立ち、すなわち、近距離場音声が対応する２つのシリコンベースマイクロフォンチップに作用するときの振幅又は位相が異なり、互いに相殺することができない。一方、周囲音のうちの遠距離場音声は前述した第１の音響キャビティと第２の音響キャビティにおいて明らかな経路差を生じることがなく、すなわち、遠距離場音声が対応する２つのシリコンベースマイクロフォンチップに作用するときの振幅又は位相が同じであり、互いに相殺することができると見なしてもよい。したがって、本願の実施例に係る収音装置は、収集した周囲音に基づいて、近距離場オーディオ基準信号のみをより容易に出力するか、又は後続の信号処理設備による信号処理後に近距離場オーディオ基準信号のみをより容易に出力することができる。
本願の実施例に係る音声処理設備、方法及び装置、並びにコンピュータ可読記憶媒体による有益な技術的効果は、以下のとおりである。マイクロフォンを利用して周囲音を収集して混合オーディオ信号に音響電気変換することができる。本願の実施例に係る収音装置を利用して近距離場オーディオ基準信号を取得し、あるいは、例えば、エコープロセッサとの協働により、近距離場オーディオ基準信号を取得することができる。当該近距離場オーディオ基準信号をノイズ基準信号とすることにより、混合オーディオ信号のうちの近距離場オーディオ信号をより容易かつより正確に除去して、遠距離場オーディオ信号を取得して、遠距離場オーディオ信号の精度を大幅に向上させることができる。
本願の付加的な態様及び利点の一部が以下に説明されるが、これらは以下の説明から明らかになるか、又は本願を実施することによって理解される。
本願の上記及び／又は付加的な態様及び利点は、図面を参照した以下の実施例の説明から明らかになり、容易に理解される。
本願の実施例に係る音声処理設備の構造フレームワーク概略図 本願の実施例に係る、音声処理設備の収音装置とスピーカとが音声処理設備のケース内に集積して配置された概略構成図 本願の実施例に係る収音装置の内部構造の実施形態の概略図 本願の実施例に係る収音装置の内部構造の実施形態の概略図 本願の実施例に係る収音装置の内部構造の実施形態の概略図 本願の実施例に係るシリコンベースマイクロフォン装置の内部構造の概略図 本願の実施例に係るシリコンベースマイクロフォン装置の単一の差動式シリコンベースマイクロフォンチップの概略構成図 本願の実施例に係るシリコンベースマイクロフォン装置の２つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップの電気的接続の概略図 本願の実施例に係る音声処理方法のフローチャート。 本願の実施例に係る音声処理装置の構造フレームワーク概略図
本願を以下に詳細に説明し、本願の実施例は図面に示され、図面全体を通して同一又は類似の符号は同一若しくは類似の部材又は同一若しくは類似の機能を有する部材を示す。また、既知の技術の詳細な説明は、示される本願の特徴に対して必要でなければ、省略される。以下に図面を参照して説明される実施例は、本願を解釈するための例示的なものに過ぎず、本願を限定するものではない。
当業者であれば、特記がない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語と科学用語を含む）は、本願の属する技術分野における当業者の一般的な理解と同じ意味を有することを理解することができる。また、一般的な辞書に定義されているような用語は、従来技術の文脈における意味と一致する意味を有するものとして理解されるべきであり、本明細書で定義されない限り、理想化又は過度に形式化された意味として解釈されないものであると理解されたい。
当業者であれば理解できるように、特記がない限り、本明細書で使用される単数形「一」、「１つ」、「上記」及び「当該」は、複数形も含み得る。本願の明細書で使用される「含む」という用語は、記載した特徴、整数、ステップ、操作、素子及び／又はアセンブリが存在していることを意味するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、素子、アセンブリ、及び／又は、それらの組み合せの存在や追加を排除しないことをさらに理解されたい。ある素子が他の素子に「接続」又は「結合」されると記載されている場合、当該素子が当該他の素子に直接接続又は結合されてもよく、中間素子を介して接続又は結合されてもよいことを理解されたい。また、本明細書で使用される「接続」又は「結合」は、無線接続又は無線結合を含み得る。本明細書で使用される「及び／又は」という用語は、１つ以上の列挙された関連項目のすべて又はいずれか１つ及びすべての組み合わせを含む。
スマート音声対話において、スマート端末は、一般的には集音マイクロフォン及びスピーカの両方を備える。集音マイクロフォンによりピックアップされた音声信号をローカル処理した後、クラウドに伝達して音声認識及び自然言語理解を行い、次に語義による要請に従って、スピーカにより音楽を再生するか又は対話する。
このときに制御しないと、集音マイクロフォンは、対話した音声信号及びエコー信号の両方をピックアップする。本明細書ではエコー信号とは、スピーカにより再生されて集音マイクロフォンに伝達された音声信号である。これらの音声信号をクラウドに伝達して認識及び自然言語理解を行う場合、スピーカのエコー信号が混在するため、音声認識及び自然言語理解の正確性に深刻な影響が与えられる。
一般的には、当業者は以下の解決方法を用いる。音声（スピーカにより再生された音声、遠距離場音声、及びローカルノイズを含む）を収集し、音響電気変換により混合オーディオ信号（スピーカのエコー信号、遠距離場音声信号、及びローカルノイズ信号を含む）を取得し、ソフトウェアアルゴリズムを利用して混合オーディオ信号のうちの無効オーディオ信号（エコー信号及びローカルノイズ信号）の比重を低下させることにより、無効オーディオ信号を抑制し、有効オーディオ信号の比重を向上させ、すなわち、クラウドによる音声認識及び自然言語理解の正確性を向上させる。しかしながら、このような方式のアルゴリズムは複雑であり、スマートデバイスの演算負荷が大きく、精度も低い。
また、スピーカの動作に非線形効果、例えば、ダイナミックレンジ不足による非線形クリッピング、高級スピーカが備えるダイナミックレンジ制御（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ、ＤＲＣ）に現れる非線形信号が存在するため、一般的には、混合オーディオ信号においてエコー基準信号と異なる非線形部分が現れることが多い。しかしながら、エコープロセッサに設置された適応フィルタは、線形フィルタであるため、混合オーディオ信号のうちの非線形部分を効果的に除去することができない。エコープロセッサから出力されたエコー除去を行った信号には依然として大きなエコーがあるため、クラウドで行われる音声認識及び自然言語理解の正確性が低下する。
適応エコー消去アルゴリズムを用いてエコー信号を除去してもよいが、スピーカにより非線形信号を生成することは、適応エコー消去アルゴリズムの性能が低下するという問題を引き起こす場合があり、この問題を解決するために、一般的には以下の方法を用いることができる。
方法１：スピーカの駆動回路において信号収集回路を設計することにより、スピーカの動作中の電流又は電圧信号を適応エコー消去アルゴリズムの基準信号として収集する。しかしながら、当該方法は、スピーカの非線形振動により回路システムにフィードバックされた信号しか収集することができず、スピーカの非線形振動を直接測定することができない。
方法２：スピーカの振動膜に加速度センサを設置することにより、スピーカの動作中の振動膜の加速度情報を適応エコー消去アルゴリズムの基準信号として収集する。しかしながら、当該方法において追加された加速度センサは、スピーカの振動膜の振動に影響を与えて、新たな非線形要素をもたらす。
また、以上の２種類の方法は、いずれもローカルノイズ（例えば、装置の振動によるノイズ）のオーディオ信号を収集することができず、依然として有効オーディオ信号の比重の向上に影響を与える。音楽を再生しているスマートスピーカ、携帯電話、ＴＷＳイヤホン、掃除機、エアコン、レンジフードなどの振動が大きいスマートホーム製品では、このような影響は特に顕著に現れる。
本願に係る収音装置、音声処理設備、方法及び装置、並びに記憶媒体は、少なくとも従来技術の以上の技術的課題を解決する。
以下、具体的な実施例により、本願の技術的解決手段及び本願の技術的解決手段が上記技術的課題をどのように解決するかについて詳細に説明する。
本願の実施例は音声処理設備を提供し、当該設備は、構成ブロック図が図１に示すとおりであり、マイクロフォン３、エコープロセッサ２、及び収音装置１を含む。当該収音装置１は、周囲音を収集するために用いられ、かつ近距離場オーディオ基準信号を出力することができ、収音装置１の具体的な構造については、以下に詳細に説明し、ここでは説明を省略する。
マイクロフォン３の出力端子は、エコープロセッサ２の１つの入力端子に電気的に接続され、収音装置１の出力端子は、エコープロセッサ２のもう１つの入力端子に電気的に接続され、エコープロセッサ２の出力端子は、遠距離場オーディオ信号を出力するために用いられる。
本実施例において、マイクロフォン３は、周囲音を収集して混合オーディオ信号に音響電気変換してエコープロセッサ２に送信することができる。収音装置１も周囲音を収集して、自体構造を利用して近距離場オーディオ基準信号を直接取得する（すなわち、直接収集して生成した信号を近距離場オーディオ基準信号とする）。あるいは、収音装置１は、収音装置１により収集して生成された信号を、エコープロセッサ２などにより信号処理した後に、近距離場オーディオ基準信号を取得する。エコープロセッサ２が当該近距離場オーディオ基準信号をノイズ基準信号とすることにより、混合オーディオ信号のうちの近距離場オーディオ信号をより容易かつより正確に除去して、遠距離場オーディオ信号を取得して、遠距離場オーディオ信号の精度を大幅に向上させることができる。
具体的には、図１に示すように、周囲音は、スピーカにより再生した音声６ｂ、ローカルノイズ６ｃ及び遠距離場音声６ｄを含んでもよく、そのうち、スピーカにより再生した音声６ｂは、スピーカ５が駆動オーディオ信号６ａの駆動で再生することにより得られたものである。収音装置１は、収集した周囲音を音響電気変換して近距離場オーディオ基準信号６ｅを取得し、それをエコープロセッサ２に送信する。それと同時に、マイクロフォン３も、収集した周囲音を音響電気変換して混合オーディオ信号６ｆを取得し、それをエコープロセッサ２に送信する。エコープロセッサ２は、近距離場オーディオ基準信号６ｅに基づいて混合オーディオ信号６ｆのうちの近距離場オーディオ信号（スピーカにより再生した音声６ｂ及びローカルノイズ６ｃに対応するオーディオ信号を含む）を除去することにより、精度の高い遠距離場オーディオ信号６ｇを取得する。
いくつかの可能な実施形態において、図１に示すように、音声処理設備は、フィルタ４をさらに含んでもよい。フィルタ４の入力端子は、収音装置１の出力端子に電気的に接続され、フィルタ４の出力端子は、エコープロセッサ２のもう１つの入力端子に電気的に接続される。
本実施例において、フィルタ４は、収音装置１が音響電気変換して得られたオーディオ信号から、そのうちの少なくとも一部のノイズ信号をフィルタリングする。これにより、収音装置１が自体構造を利用して直接取得する近距離場オーディオ信号の精度、または、エコープロセッサ２などにより信号処理した後に取得する近距離場オーディオ信号の精度を効果的に向上させることができる。
本願の実施例によれば、フィルタ４は、適応フィルタである。適応フィルタは、環境の変化に応じて、適応アルゴリズムを用いてフィルタのパラメータ又は回路構成を変更することができる。一般的には、適応フィルタの回路構成を変更しない。適応フィルタの係数は、適応アルゴリズムにより更新される時変係数であり、すなわち、その係数は、所望の応答を取得するために、所定の信号に自動的かつ連続的に適応することができる。適応フィルタの最も重要な特徴は、未知の環境で効果的に動作することができ、かつ入力信号の時変特徴を追跡することができることである。
いくつかの可能な実施形態において、図１に示すように、音声処理設備は、スピーカ５をさらに含んでもよい。スピーカ５は、エコープロセッサ２の出力端子に電気的に接続される。
本実施例において、スピーカ５は、エコープロセッサ２から出力された遠距離場オーディオ信号を音響電気変換して、高音質で再生することができる。
本願の実施例によれば、図２に示すように、スピーカ５とマイクロフォン３のうちの少なくとも１つは、収音装置１と集積して音声処理設備のケース内に配置されてもよい。スピーカ５が位置する収容空間、マイクロフォン３が位置する収容空間、及び収音装置１が位置する収容空間を、遮音板により互いに仕切ってもよい。具体的な音声処理設備は、例えば、ラウドスピーカ、スマートスピーカなどであってもよい。
具体的には、上記各実施例に係る音声処理設備は、携帯電話、ＴＷＳ（Ｔｒｕｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｔｅｒｅｏ、完全ワイヤレスステレオ）イヤホン、掃除ロボット、スマートエアコン、スマートレンジフードなどの内部ノイズが大きいスマートホーム製品であってもよい。
以下、上記各実施例に記載の収音装置１について詳細に説明する。
本願の実施例に係る収音装置１は、その概略構成図が図３～図５に示すとおりであり、ハウジング２０と、ハウジング２０内に位置するシリコンベースマイクロフォン装置１０と、を含む。
シリコンベースマイクロフォン装置１０は、回路基板１００と、回路基板１００の一側に設置された偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップと、を含む。回路基板１００に少なくとも１つの音響導入孔１１０が開設され、少なくとも１つの音響導入孔１１０は、偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップのうちの一部のシリコンベースマイクロフォンチップのバックキャビティ３０３とは一対一で対応して連通する。
ハウジング２０内に各音響導入孔１１０とは一対一で対応して連通する音道が設置される。
対応して連通するバックキャビティ３０３ａ、音響導入孔１１０及び音道は、第１の音響キャビティを形成してもよく、バックキャビティ３０３ｂは、第２の音響キャビティを形成してもよい。
第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状は異なる。
本実施例において、収音装置１は偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップを用いて周囲音を収集し、また、周囲音を対応するシリコンベースマイクロフォンチップに伝導するための各音響キャビティのうち、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状は異なる。
具体的には、図３に示すように、バックキャビティ３０３ａ、音響導入孔１１０、及び仕切り板開孔５１は、第１の音響キャビティを形成し、バックキャビティ３０３ｂは、第２の音響キャビティを形成し、明らかに、２つの音響キャビティの容積及び／又は形状は異なる。
図４に示すように、バックキャビティ３０３ａ、音響導入孔１１０、仕切り板開孔５１及びハウジング開孔２１は、第１の音響キャビティを形成し、バックキャビティ３０３ｂは、第２の音響キャビティを形成し、明らかに、２つの音響キャビティの容積及び／又は形状は異なる。
図５に示すように、バックキャビティ３０３ａ、音響導入孔１１０、仕切り板ザグリ溝５２及びハウジング開孔２１は、第１の音響キャビティを形成し、バックキャビティ３０３ｂは、第２の音響キャビティを形成し、明らかに、２つの音響キャビティの容積及び／又は形状は異なる。
２つの音響キャビティの容積及び／又は形状が異なることは、周囲音のうちの近距離場音声が前述した第１の音響キャビティと第２の音響キャビティにおいて経路差を生じることに役立ち、すなわち、近距離場音声が対応する２つのシリコンベースマイクロフォンチップに作用するときの振幅又は位相が異なり、互いに相殺することができない。一方、周囲音のうちの遠距離場音声は前述した第１の音響キャビティと第２の音響キャビティにおいて明らかな経路差を生じることがなく、すなわち、遠距離場音声が対応する２つのシリコンベースマイクロフォンチップに作用するときの振幅又は位相が同じであり、互いに相殺することができると見なしてもよい。したがって、本願の実施例に係る収音装置１は、収集した周囲音に基づいて、近距離場オーディオ基準信号のみをより容易に出力することができ、又は、他の信号処理設備との協働により、近距離場オーディオ基準信号のみをより容易に出力することができる。
ハウジング２０に各音響導入孔１１０とは一対一で対応して連通する音道が設置され、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状が異なることを考慮すると、本願は、収音装置１のハウジング２０の以下の可能な実現形態を提供する。
図３及び図４に示すように、本願の実施例に係るハウジング２０は、蓋板３０、壁板４０及び仕切り板５０を含む。
蓋板３０と壁板４０とに取り囲まれた遮音キャビティ２２が形成される。
仕切り板５０は、回路基板１００と蓋板３０の内壁との間に接続されるか、又は回路基板１００と壁板４０の内壁との間に接続される。
仕切り板５０に、音道に属する少なくとも１つの仕切り板開孔５１が開設される。仕切り板開孔５１は、少なくとも１つの音響導入孔１１０と連通する。
本実施例において、ハウジング２０内の蓋板３０と壁板４０とに取り囲まれた遮音キャビティ２２が形成され、当該遮音キャビティ２２は、シリコンベースマイクロフォン装置１０を収容するために用いられる。
ハウジング２０のうちの仕切り板５０は、シリコンベースマイクロフォン装置１０に取付場所を提供することができる。仕切り板５０に開設されている仕切り板開孔５１は、ハウジング２０において各音響導入孔１１０と一対一で対応して連通する音道に属してもよい。すなわち、仕切り板開孔５１は、音道の少なくとも一部を構成してもよい。そして、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状に差異が生じ、すなわち、容積及び／又は形状が異なるように、仕切り板開孔５１は、少なくとも１つの音響導入孔１１０と連通する。
具体的には、第１の音響キャビティは、対応して連通するバックキャビティ３０３、音響導入孔１１０及び音道（当該音道が少なくとも仕切り板開孔５１を含む）を含み、第２の音響キャビティは、対応して連通するバックキャビティ３０３を含む。このようにして、２つの音響キャビティの容積及び／又は形状に差異が生じることができる。
上記解決手段に加えて、いくつかの可能な実施形態において、蓋板３０又は壁板４０に、少なくとも１つの仕切り板開孔５１と連通する少なくとも１つのハウジング開孔２１が開設される。
本実施例において、ハウジング２０の蓋板３０又は壁板４０にハウジング開孔２１が開設され、当該ハウジング開孔２１は、仕切り板開孔５１と連通してもよく、すなわち、ハウジング開孔２１も音道の一部を構成してもよい。第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状に差異が生じ、すなわち、容積及び／又は形状が異なることを可能にすることができる。また、周囲音が空気により伝播されて音響キャビティに直接入り、最終的にシリコンベースマイクロフォンチップに作用することに役立つことができる。
具体的には、第１の音響キャビティは、対応して連通するバックキャビティ３０３ａ及び音響導入孔１１０を含むか、又は対応して連通するバックキャビティ３０３ａ、音響導入孔１１０及び音道（当該音道が仕切り板開孔５１を含む）を含むか、又は対応して連通するバックキャビティ３０３ａ、音響導入孔１１０及び音道（当該音道が仕切り板開孔５１及びハウジング開孔２１を含む）を含む。第２の音響キャビティは、バックキャビティ３０３ｂを含む。このようにして、２つの音響キャビティの容積及び／又は形状に差異が生じることができる。
ハウジング２０に各音響導入孔１１０とは一対一で対応して連通する音道が設置されることを考慮すると、本願は、収音装置１のハウジング２０の以下の他の可能な実現形態を提供する。
図５に示すように、本願の実施例に係るハウジング２０は、蓋板３０、壁板４０及び仕切り板５０を含む。
蓋板３０と壁板４０とに取り囲まれた遮音キャビティ２２が形成される。
仕切り板５０は、蓋板３０の内壁と回路基板１００の一部との間に接続されるか、又は壁板４０の内壁と回路基板１００の一部との間に接続される。
仕切り板５０に、音道に属する少なくとも１つの仕切り板ザグリ溝５２が開設される。
仕切り板ザグリ溝５２の一端は、少なくとも１つの音響導入孔１１０と連通する。仕切り板ザグリ溝５２の他端は、遮音キャビティ２２と連通する。
本実施例において、ハウジング２０内の蓋板３０と壁板４０とに取り囲まれた遮音キャビティ２２が形成され、当該遮音キャビティ２２は、シリコンベースマイクロフォン装置１０を収容するために用いられる。
ハウジング２０のうちの仕切り板５０は、シリコンベースマイクロフォン装置１０に取付場所を提供することができる。仕切り板５０に開設されている仕切り板ザグリ溝５２は、ハウジング２０において各音響導入孔１１０とは一対一で対応して連通する音道に属してもよい。仕切り板ザグリ溝５２の他端は、遮音キャビティ２２と連通し、すなわち、仕切り板ザグリ溝５２と遮音キャビティ２２は、いずれも音道の少なくとも一部を構成してもよい。そして、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状に差異が生じ、すなわち、容積及び／又は形状が異なるように、仕切り板ザグリ溝５２は、少なくとも１つの音響導入孔１１０と連通する。
具体的には、第１の音響キャビティは、対応して連通するバックキャビティ３０３ａ、音響導入孔１１０及び音道（当該音道が少なくとも仕切り板ザグリ溝５２及び遮音キャビティ２２を含む）を含み、第２の音響キャビティは、対応して連通するバックキャビティ３０３ｂを含む。このようにして、２つの音響キャビティの容積及び／又は形状に差異が生じることができる。
上記解決手段に加えて、いくつかの可能な実施形態において、蓋板３０又は壁板４０に、遮音キャビティ２２と連通する少なくとも１つのハウジング開孔２１が開設される。
本実施例において、ハウジング２０の蓋板３０又は壁板４０にハウジング開孔２１が開設され、当該ハウジング開孔２１は、遮音キャビティ２２と連通してもよく、すなわち、ハウジング開孔２１も音道の一部を構成してもよい。ハウジング開孔２１の開設部位を選択する（すなわち、ハウジング開孔２１から仕切り板ザグリ溝５２の他端までの距離を選択する）ことにより、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状に差異が生じ、すなわち、容積及び／又は形状が異なることを可能にすることができる。また、周囲音が空気により伝播されて音響キャビティに直接入り、最終的にシリコンベースマイクロフォンチップに作用することに役立つことができる。
ハウジング２０において対応して連通するバックキャビティ３０３、音響導入孔１１０及び音道が第１の音響キャビティを形成してもよく、バックキャビティ３０３が第２の音響キャビティを形成してもよく、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状が異なることを考慮すると、本願は、収音装置１のハウジング２０の以下の可能な実現形態を提供する。
本願の実施例において、音響導入孔１１０の孔径、仕切り板開孔５１の孔径及びハウジング開孔２１の孔径のうち、少なくとも２つの孔径が異なる。
本実施例において、音道に属する各開孔の孔径を変更することにより、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティの容積及び／又は形状が異なることを実現する。
収音装置１が周囲音を収集することを考慮すると、その自体構造を利用して近距離場オーディオ基準信号を直接取得できれば、例えばエコープロセッサ２などの後続の信号処理設備の動作負荷を軽減することができる。したがって、本願は、収音装置１のシリコンベースマイクロフォン装置１０の以下の可能な実現形態を提供する。
本願の実施例に係るシリコンベースマイクロフォンチップは、差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００である。
各２つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００のうち、１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の第１のマイクロフォン構造体は、もう１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の第２のマイクロフォン構造体に電気的に接続され、１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の第２のマイクロフォン構造体は、もう１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の第１のマイクロフォン構造体に電気的に接続されてもよい。
本実施例において、偶数個の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００を用いて音響電気変換を行い、説明の便宜上、図６のシリコンベースマイクロフォン装置は、２つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００を例としてのみ示している。
同じソースからの音波の作用で、各差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の第１のマイクロフォン構造体３０１と第２のマイクロフォン構造体３０２は、変化量の幅が同じであり、符号が逆である電気信号をそれぞれ生成する。したがって、本願の実施例において、第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第１のマイクロフォン構造体３０１ａが第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂの第２のマイクロフォン構造体３０２ｂに電気的に接続され、第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａの第２のマイクロフォン構造体３０２ａが第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第１のマイクロフォン構造体３０１ｂに電気的に接続され、このようにして、第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａが生成する第１の音波電気信号と第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂが生成する第２の音波電気信号とを重畳することで、第１の音波電気信号と第２の音波電気信号において、変化量の幅が同じであり、符号が逆である同じソースからの音波の信号を、少なくとも部分的に弱めるか又は相殺することができる。
上記差動式シリコンベースマイクロフォンチップの信号重畳原理に基づいて、本願の実施例において、各２つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００のうち、１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００は、１つの対応する音響キャビティ（当該音響キャビティは、１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００自体のバックキャビティ３０３、回路基板１００の１つの対応する音響導入孔１１０、及びハウジング２０の１つの対応する音道を含む）により周囲の音波を取得し、もう１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００は、もう１つの対応する音響キャビティ（当該音響キャビティが、もう１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００自体のバックキャビティ３０３を含む）により周囲の音波を取得する。
第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状が異なることは、周囲音のうちの近距離場音声が前述した第１の音響キャビティと第２の音響キャビティにおいて経路差を生じることに役立ち、すなわち、近距離場音声が対応する２つのシリコンベースマイクロフォンチップに作用するときの振幅又は位相が異なる。この場合、２つのシリコンベースマイクロフォンチップが生成する近距離場オーディオ信号が重畳してから互いに弱めるが、完全には相殺しない。そして、周囲音のうちの遠距離場音声は、前述した第１の音響キャビティと第２の音響キャビティにおいて明らかな経路差を生じることなく、すなわち、遠距離場音声が対応する２つのシリコンベースマイクロフォンチップに作用するときの振幅又は位相が同じである。この場合、２つのシリコンベースマイクロフォンチップが生成する遠距離場オーディオ信号が重畳してから完全に互いに相殺すると見なしてもよい。
したがって、本願の実施例に係るシリコンベースマイクロフォン装置は、偶数個の差動式シリコンベースマイクロフォンチップを用いることができ、かつ、収集した周囲音に基づいて自体構造により近距離場オーディオ基準信号のみを直接出力することができる。
本願の実施例によれば、差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００は、例えばシリカゲルにより回路基板１００に固定的に接続される。
いくつかの可能な実施形態において、図７に示すように、差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００は、間隔をあけて積層して設置された上部背極板３１０、半導体振動膜３３０及び下部背極板３２０をさらに含んでもよい。具体的には、上部背極板３１０と半導体振動膜３３０との間、及び半導体振動膜３３０と下部背極板３２０との間にいずれも隙間、例えば、エアギャップがある。
上部背極板３１０及び半導体振動膜３３０は、第１のマイクロフォン構造体３０１の本体を構成する。半導体振動膜３３０及び下部背極板３２０は、第２のマイクロフォン構造体３０２の本体を構成する。
上部背極板３１０及び下部背極板３２０の、音響導入孔にそれぞれ対応する部分に、いずれもいくつかの気流孔が設置されている。
説明の便宜上、本明細書において、差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の回路基板１００から離れた側にある背極板を上部背極板３１０として定義し、差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の回路基板１００に近い側にある背極板を下部背極板３２０として定義する。
本実施例において、半導体振動膜３３０は、第１のマイクロフォン構造体３０１及び第２のマイクロフォン構造体３０２により共有される。半導体振動膜３３０は、薄くて靭性の高い構造で構成されて、音波の作用で湾曲して変形することができ、上部背極板３１０及び下部背極板３２０は、いずれも半導体振動膜３３０の厚さよりはるかに厚く、かつ剛性が高い構造で構成されて、変形しにくい。
具体的には、半導体振動膜３３０と上部背極板３１０を、上部エアギャップ３１３を介して隔てて平行に配置することにより、第１のマイクロフォン構造体３０１の本体を形成することができ、半導体振動膜３３０と下部背極板３２０を、下部エアギャップ３２３を介して隔てて平行に配置することにより、第２のマイクロフォン構造体３０２の本体を形成することができる。半導体振動膜３３０と上部背極板３１０との間、及び半導体振動膜３３０と下部背極板３２０との間に、いずれも電界（非導通）が形成されてもよいことを理解されたい。音響導入孔から入る音波は、バックキャビティ３０３と下部背極板３２０の下部気流孔３２１とを通って、半導体振動膜３３０と接触することができる。
音波が差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００のバックキャビティ３０３に入ると、半導体振動膜３３０が音波の作用で変形し、当該変形が半導体振動膜３３０と上部背極板３１０との間、下部背極板３２０との間の隙間の変化を引き起こし、半導体振動膜３３０と上部背極板３１０との間の容量を変化させ、半導体振動膜３３０と下部背極板３２０との間の容量を変化させ、すなわち、音波の電気信号への変換を実現する。
単一の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００においては、半導体振動膜３３０と上部背極板３１０との間にバイアス電圧を印加すると、半導体振動膜３３０と上部背極板３１０との間の隙間内に上部電界が形成される。同様に、半導体振動膜３３０と下部背極板３２０との間にバイアス電圧を印加すると、半導体振動膜３３０と下部背極板３２０との間の隙間内に下部電界が形成される。上部電界と下部電界との極性が逆であるため、半導体振動膜３３０が音波の作用で上下に湾曲する場合、第１のマイクロフォン構造体３０１の容量変化量と第２のマイクロフォン構造体３０２の容量変化量とは、幅が同じであり、符号が逆である。
本願の実施例によれば、半導体振動膜３３０は、多結晶シリコン材料で製造されてもよく、厚さが１ミクロン以下であり、小さい音波の作用でも変形し、感度が高い。上部背極板３１０及び下部背極板３２０は、いずれも剛性が高く、かつ厚さが数ミクロンの材料で製造される。上部背極板３１０に複数の上部気流孔３１１がエッチングされ、下部背極板３２０に複数の下部気流孔３２１がエッチングされてもよい。したがって、半導体振動膜３３０が音波の作用で変形する場合、上部背極板３１０及び下部背極板３２０は、いずれも影響を受けて変形することはない。
本願の実施例によれば、半導体振動膜３３０と上部背極板３１０又は下部背極板３２０との間の隙間は、それぞれ数ミクロンであり、すなわち、ミクロンレベルである。
いくつかの可能な実施形態において、図８に示すように、各２つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００は、第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａ及び第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂを含んでもよい。
第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａの第１の上部背極板３１０ａは、第１の信号を形成するために、第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂの第２の下部背極板３２０ｂに電気的に接続されてもよい。
第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａの第１の下部背極板３２０ａは、第２の信号を形成するために、第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂの第２の上部背極板３１０ｂに電気的に接続されてもよい。
既に詳細に説明したように、単一の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００において、第１のマイクロフォン構造体３０１の容量変化量と第２のマイクロフォン構造体３０２の容量変化量とは、幅が同じであり、符号が逆である。同様に、各２つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００のうち、１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の上部背極板３１０での容量変化量と、もう１つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の下部背極板３２０での容量変化量とは、幅が同じであり、符号が逆である。
したがって、本実施例において、第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａの第１の上部背極板３１０ａにより生成された第１の上部音波電気信号と第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂの第２の下部背極板３２０ｂにより生成された第２の下部音波電気信号とを重畳することにより得られた第１の信号では、第１の上部音波電気信号と第２の下部音波電気信号とにおける同じソースからのオーディオ信号を弱めるか又は相殺することができる。
同様に、第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａの第１の下部背極板３２０ａにより生成された第１の下部音波電気信号と第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂの第２の上部背極板３１０ｂにより生成された第２の上部音波電気信号とを重畳することにより得られた第２の信号では、第１の下部音波電気信号と第２の下部音波電気信号とにおける同じソースからのオーディオ信号を弱めるか又は相殺することができる。
具体的には、第１の上部背極板３１０ａの上部背極板電極３１２ａと第２の下部背極板３２０ｂの下部背極板電極３２２ｂとを、第１の信号を形成するために、リード線３８０を介して電気的に接続し、第１の下部背極板３２０ａの下部背極板電極３２２ａと第２の上部背極板３１０ｂの上部背極板電極３１２ｂとを、第２の信号を形成するために、リード線３８０を介して電気的に接続してもよい。
いくつかの可能な実施形態において、図８に示すように、第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａの第１の半導体振動膜３３０ａは、第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂの第２の半導体振動膜３３０ｂに電気的に接続されてもよく、第１の半導体振動膜３３０ａと第２の半導体振動膜３３０ｂのうちの少なくとも１つとは、定電圧源に電気的に接続されてもよい。
本実施例において、第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ａの第１の半導体振動膜３３０ａを第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００ｂの第２の半導体振動膜３３０ｂに電気的に接続することにより、２つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の半導体振動膜３３０は、同じ電位を有することができ、すなわち、２つの差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００が電気信号を生成する基準を統一することができる。
具体的には、リード線３８０を介して、第１の半導体振動膜の半導体振動膜電極３３１ａと第２の半導体振動膜の半導体振動膜電極３３１ｂとにそれぞれ電気的に接続してもよい。
本願の実施例によれば、各差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００が電気信号を生成する基準を一致させるために、すべての差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００の半導体振動膜３３０を電気的に接続してもよい。
いくつかの可能な実施形態において、図６に示すように、シリコンベースマイクロフォン装置は、シールドキャビティ２１０内に位置し回路基板１００に電気的に接続される制御チップ４００をさらに含んでもよい。
第１の上部背極板３１０ａ及び第２の下部背極板３２０ｂのうちの１つは、制御チップ４００の１つの信号入力端子に電気的に接続されてもよい。第１の下部背極板３２０ａ及び第２の上部背極板３１０ｂのうちの１つは、制御チップ４００のもう１つの信号入力端子に電気的に接続されてもよい。
本実施例において、制御チップ４００は、前述した各差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００から出力された物理的ノイズ除去を行った２つの信号を受信し、任意に当該２つの信号に二次ノイズ除去などの処理を行ってから、後段の装置又は素子に出力するために用いられる。
本願の実施例によれば、制御チップ４００は、例えばシリカゲル又は赤色接着剤により回路基板１００に固定的に接続される。
本願の実施例によれば、制御チップ４００は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップを含む。特定用途向け集積回路チップは、２つの入力を備える差動増幅器を用いてもよい。様々な応用シナリオに応じて、特定用途向け集積回路チップの出力信号は、シングルエンドであってもよく、差動出力であってもよい。
いくつかの可能な実施形態において、図７に示すように、差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００は、シリコン基板３４０を含む。
第１のマイクロフォン構造体３０１及び第２のマイクロフォン構造体３０２は、シリコン基板３４０の一側に積層して設置される。
シリコン基板３４０は、バックキャビティ３０３を形成するための貫通孔３４１を有し、貫通孔３４１は、第１のマイクロフォン構造体３０１にも第２のマイクロフォン構造体３０２にも対応する。シリコン基板３４０の第１のマイクロフォン構造体３０１及び第２のマイクロフォン構造体３０２から離れた側は、回路基板１００に固定的に接続されてもよい。貫通孔３４１は、音響導入孔と連通する。
本実施例において、シリコン基板３４０は、第１のマイクロフォン構造体３０１及び第２のマイクロフォン構造体３０２を支持し、バックキャビティ３０３を形成するための貫通孔３４１を有する。貫通孔３４１によって、音波が差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００に入って、第１のマイクロフォン構造体３０１及び第２のマイクロフォン構造体３０２にそれぞれ作用して、第１のマイクロフォン構造体３０１及び第２のマイクロフォン構造体３０２に差動電気信号を生成させることに寄与することができる。
いくつかの可能な実施形態において、図７に示すように、差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００は、パターン化された第１の絶縁層３５０、第２の絶縁層３６０及び第３の絶縁層３７０をさらに含んでもよい。
シリコン基板３４０、第１の絶縁層３５０、下部背極板３２０、第２の絶縁層３６０、半導体振動膜３３０、第３の絶縁層３７０及び上部背極板３１０は、順に積層して設置される。
本実施例において、下部背極板３２０とシリコン基板３４０との間がパターン化された第１の絶縁層３５０を介して隔てられ、半導体振動膜３３０と下部背極板３２０との間がパターン化された第２の絶縁層３６０を介して隔てられ、上部背極板３１０と半導体振動膜３３０との間がパターン化された第３の絶縁層３７０を介して隔てられることにより、各導電層の間に電気的分離を形成して、各導電層の短絡及び信号精度の低下を回避する。
本願の実施例によれば、第１の絶縁層３５０、第２の絶縁層３６０及び第３の絶縁層３７０は、いずれも全面成膜した後にエッチングプロセスによりパターン化して、貫通孔３４１の領域に対応する絶縁層部分と、電極を製造するための領域の絶縁層部分とを除去することができる。
上記解決手段に加えて、いくつかの可能な実施形態において、シリコンベースマイクロフォン装置は、シールドカバー２００をさらに含んでもよい。シールドカバー２００は、回路基板１００の一側に覆設され、回路基板１００と共にシールドキャビティ２１０を形成し、偶数個の差動式シリコンベースマイクロフォンチップは、いずれもシールドキャビティ２１０内に位置する。
シールドカバー２００と回路基板１００との間に、比較的に密閉されたシールドキャビティ２１０が取り囲まれるように形成される。シールドキャビティ２１０内の各差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００などの素子に対する電磁干渉を遮蔽する役割を果たすために、例えば、シールドカバー２００は金属ケースを含んでもよく、金属ケースが回路基板１００に電気的に接続される。
本願の実施例によれば、シールドカバー２００は、例えば半田ペースト又は導電性接着剤により回路基板１００の一側に固定的に接続される。
本願の実施例によれば、回路基板１００は、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、プリント回路基板）を含む。
なお、本願の上記各実施例におけるシリコンベースマイクロフォン装置は、単一振動膜（例えば：半導体振動膜）及び二重背極（例えば：上部背極板と下部背極板）の差動式構造を用いてもよく、二重振動膜及び単一背極の差動式構造を用いてもよく、他の差動式構造を用いてもよい。
同じ発明概念に基づいて、本願の実施例に係る音声処理方法は、そのフローチャートが図９に示すとおりであり、ステップＳ１０１～ステップＳ１０３を含む。
ステップＳ１０１：上記各実施例に係るいずれか１種の収音装置１を用いて、リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号を取得し、その後にステップＳ１０３を実行する。
本ステップにおいて、収音装置１は、周囲音を収集して、周囲音を音響電気変換することができる。その後、収音装置１の自体構造を利用してリアルタイムの近距離場オーディオ基準信号を直接取得してもよく、収音装置１により音響電気変換されたオーディオ信号を、エコープロセッサ２などにより信号処理した後にリアルタイムの近距離場オーディオ基準信号を取得してもよい。
ステップＳ１０２：リアルタイムの混合オーディオ信号を取得する。
本ステップにおいて、従来のマイクロフォンにより周囲音を収集して、周囲音を混合オーディオ信号に音響電気変換してもよい。
ステップＳ１０３：リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号に基づいてリアルタイムの混合オーディオ信号のうちのリアルタイムの近距離場オーディオ信号を除去して、リアルタイムの遠距離場オーディオ信号を取得する。
本ステップにおいて、エコープロセッサ２により、ステップＳ１０１で取得したリアルタイムの近距離場オーディオ基準信号をノイズ基準信号とすることにより、混合オーディオ信号のうちのリアルタイムの近距離場オーディオ信号をより容易かつより正確に除去して、遠距離場オーディオ信号を取得して、遠距離場オーディオ信号の精度を大幅に向上させることができる。
同じ発明概念に基づいて、本願の実施例に係る音声処理装置５００は、その構造フレームワーク概略図が図１０に示すとおりであり、オーディオ信号取得モジュール５１０及びオーディオ信号処理モジュール５２０を含む。
オーディオ信号取得モジュール５１０は、リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号及びリアルタイムの混合オーディオ信号を取得するために用いられる。
オーディオ信号処理モジュール５２０は、リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号に基づいてリアルタイムの混合オーディオ信号のうちのリアルタイムの近距離場オーディオ信号を除去して、リアルタイムの遠距離場オーディオ信号を取得するために用いられる。
本実施例の音声処理装置は、本願の実施例に係るいずれか１種の音声処理方法を実行することができ、その実現原理が類似するため、ここでは説明を省略する。
同じ発明概念に基づいて、本願の実施例は、電子機器により実行されると、上記実施例に係る音声処理方法を実施するコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
本願の実施例に係るコンピュータ可読記憶媒体は、従来技術に比べて、記憶したコンピュータプログラムが電子機器により実行されると、混合オーディオ信号のうちの近距離場オーディオ信号をより容易かつより正確に除去して、遠距離場オーディオ信号を取得して、遠距離場オーディオ信号の精度を大幅に向上させることができる。
当業者であれば理解できるように、本実施例に係るコンピュータ可読記憶媒体は、揮発性媒体及び不揮発性媒体、取り外し可能な媒体又は取り外し不可能な媒体を含む、電子機器によりアクセス可能な任意の利用可能な媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、任意のタイプのディスク（フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、及び光磁気ディスクを含む）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ）、フラッシュメモリ、磁気カード又は光線カードを含むが、これらに限定されない。すなわち、コンピュータ可読記憶媒体は、設備（例えば、コンピュータ）が読み取り可能な形式で情報を記憶するか又は伝送する任意の媒体を含む。
本実施例に記載の電子機器は、トランシーバを含んでもよい。トランシーバは、信号の送受信に用いられてもよい。トランシーバは、データを交換するために、電子機器と他の設備との無線又は有線通信を可能にすることができる。なお、実際の応用において、トランシーバの数量は、１つに限定されない。
実施例によれば、電子機器は、入力ユニットをさらに含んでもよい。入力ユニットは、入力された数字、文字、画像及び／又は音声情報を受信するか、又は電子機器のユーザ設定及び機能制御に関するキー信号入力を生成するために用いられてもよい。入力ユニットは、タッチスクリーン、物理キーボード、ファンクションキー（例えば、ボリュームボタン、スイッチボタンなど）、トラックボール、マウス、操作レバー、撮像装置、ピックアップなどのうちの１つ以上を含んでもよいが、これらに限定されない。
実施例によれば、電子機器は、出力ユニットをさらに含んでもよい。出力ユニットは、プロセッサによって処理された情報を出力又は表示するために用いられてもよい。出力ユニットは、表示装置、スピーカ５、振動装置などのうちの１つ以上を含んでもよいが、これらに限定されない。
本願の実施例に係るコンピュータ可読記憶媒体は、上記任意の音声処理方法の様々な選択可能な実施形態に適用される。ここでは説明を省略する。
本願の実施例を応用すると、少なくとも以下の有益な効果を達成することができる。
（１）収音装置１が偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップを用いて周囲音を収集し、また、周囲音を対応するシリコンベースマイクロフォンチップに伝導するための各音響キャビティのうち、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状が異なる。このようにすることで、周囲音のうちの近距離場音声が前述した第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとにおいて経路差を生じることに役立ち、すなわち、近距離場音声が対応する２つのシリコンベースマイクロフォンチップに作用するときの振幅又は位相が異なり、互いに相殺することができない。一方、周囲音のうちの遠距離場音声は前述した第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとにおいて明らかな経路差を生じることがなく、すなわち、遠距離場音声が対応する２つのシリコンベースマイクロフォンチップに作用するときの振幅又は位相が同じであり、互いに相殺することができると見なしてもよい。したがって、本願の実施例に係る収音装置１は、収集した周囲音に基づいて、近距離場オーディオ基準信号のみをより容易に出力することができ、又は、後続の信号処理設備との協働によりして、近距離場オーディオ基準信号のみをより容易に出力することができる。
（２）ハウジング２０のうちの仕切り板５０は、シリコンベースマイクロフォン装置１０に取付場所を提供することができる。仕切り板５０に開設されている仕切り板開孔５１は、ハウジング２０において、各音響導入孔１１０とは一対一で対応して連通する音道に属してもよく、すなわち、仕切り板開孔５１は、音道の少なくとも一部を構成してもよい。そして、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティの容積及び／又は形状に差異が生じるように、仕切り板開孔５１は、少なくとも１つの音響導入孔１１０と連通する。
（３）ハウジング２０の蓋板３０又は壁板４０にハウジング開孔２１が開設され、当該ハウジング開孔２１は、仕切り板開孔５１と連通してもよく、すなわち、ハウジング開孔２１も音道の一部を構成してもよい。第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状に差異が生じることを可能にし、また、周囲音が空気により伝播されて音響キャビティに直接入り、最終的にシリコンベースマイクロフォンチップに作用することに役立つことができる。
（４）ハウジング２０のうちの仕切り板５０は、シリコンベースマイクロフォン装置１０に取付場所を提供することができる。仕切り板５０に開設されている仕切り板ザグリ溝５２は、ハウジング２０において各音響導入孔１１０とは一対一で対応して連通する音道に属してもよく、仕切り板ザグリ溝５２の他端は遮音キャビティ２２と連通し、すなわち、仕切り板ザグリ溝５２と遮音キャビティ２２は、いずれも音道の少なくとも一部を構成してもよい。そして、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状に差異が生じるように、仕切り板ザグリ溝５２は、少なくとも１つの音響導入孔１１０と連通する。
（５）音道に属する各開孔の孔径を変更することにより、第１の音響キャビティと第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状が異なることを実現する。
（６）シリコンベースマイクロフォン装置１０は、偶数個の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ３００を用い、かつ収集した周囲音に基づいて自体構造により近距離場オーディオ基準信号のみを直接出力することができる。
（７）マイクロフォン３を利用して周囲音を収集して混合オーディオ信号に音響電気変換し、本願の実施例に係る収音装置１を利用して近距離場オーディオ基準信号を取得し、あるいは、エコープロセッサ２などとの協働により、近距離場オーディオ基準信号を取得し、当該近距離場オーディオ基準信号をノイズ基準信号とすることにより、混合オーディオ信号のうちの近距離場オーディオ信号をより容易かつより正確に除去して、遠距離場オーディオ信号を取得して、遠距離場オーディオ信号の精度を大幅に向上させることができる。
当業者であれば理解できるように、本願で検討された各種の操作、方法、工程におけるステップ、対策、解決手段に対して、置き換え、変更、組み合わせ又は削除を行うことができる。さらに、本願で検討された各種の操作、方法、工程におけるその他のステップ、対策、解決手段に対しても、置き換え、変更、並べ替え、分解、組み合わせ又は削除を行うことができる。さらに、従来技術における、本願に開示された各種の操作、方法、工程におけるステップ、対策、解決手段に対しても、置き換え、変更、並べ替え、分解、組み合わせ又は削除を行うことができる。
本願の説明において、「中心」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語によって示される方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、本願の説明を容易にし、簡略化するためのものに過ぎず、言及される装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成及び操作されなければならないことを示したり示唆したりするものではないため、本願を限定するものであると理解すべきではない。
用語「第１」、「第２」は、説明の目的のみに用いられるものであり、相対的な重要性を示したり示唆したりするか、又は示された技術的特徴の数を黙示的に示すと理解すべきではない。そのため、「第１」、「第２」で限定される特徴は、１つ以上の当該特徴を含むことを明示的又は黙示的に示すことができる。本願の説明において、特記がない限り、「複数」は２つ以上を意味する。
なお、本願の説明において、他の明確な規定及び限定がない限り、用語「取付」、「連結」、「接続」は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定的な接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、一体的な接続であってもよく、直接的な接続であってもよく、中間媒体を介した間接的な接続であってもよく、２つの素子の内部連通であってもよい。当業者にとって、上記用語の本願における具体的な意味を具体的な状況に基づいて理解することができる。
本明細書の説明において、具体的な特徴、構造、材料又は特点は、任意の１つ以上の実施例又は例において適宜組み合わせることができる。
図面のフローチャートにおける各ステップは、矢印の指示に従って順次表示されているが、これらのステップは必ずしも矢印により示される順序で順次実行されるとは限らないことを理解されたい。本明細書で明確に述べられていない限り、これらのステップの実行順序は厳密に制限されず、これらのステップは他の順序で実行されてもよい。また、図面のフローチャートにおける少なくとも一部のステップは、複数のサブステップ又は複数のステージを含んでもよく、これらのサブステップ又はステージは、必ずしも同じタイミングで実行されるとは限らず、異なるタイミングで実行されてもよく、それらの実行順序は、必ずしも順次実行されるとは限らず、他のステップ又は他のステップのサブステップ又はステージの少なくともの一部と順番に又は交互に実行されてもよい。
以上の記述は、本願の一部の実施形態に過ぎず、当業者であれば、本願の原理から逸脱することなく、さらに様々な改善や修飾を行うことができるが、これらの改善や修飾も本願の保護範囲内にあることに留意されたい。
１ 収音装置
２ エコープロセッサ
３ マイクロフォン
４ フィルタ
５ スピーカ
６ａ 駆動オーディオ信号
６ｂ スピーカにより再生した音声
６ｃ ローカルノイズ
６ｄ 遠距離場音声
６ｅ 近距離場オーディオ基準信号
６ｆ 混合オーディオ信号
６ｇ 遠距離場オーディオ信号
１０ シリコンベースマイクロフォン装置
２０ ハウジング
２１ ハウジング開孔
２２ 遮音キャビティ
３０ 蓋板
４０ 壁板
５０ 仕切り板
５１ 仕切り板開孔
５２ 仕切り板ザグリ溝
１００ 回路基板
１１０ 音響導入孔
２００ シールドカバー
２１０ シールドキャビティ
３００ 差動式シリコンベースマイクロフォンチップ
３００ａ 第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ
３００ｂ 第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップ
３０１ 第１のマイクロフォン構造体
３０１ａ 第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第１のマイクロフォン構造体
３０１ｂ 第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第１のマイクロフォン構造体
３０２ 第２のマイクロフォン構造体
３０２ａ 第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第２のマイクロフォン構造体
３０２ｂ 第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第２のマイクロフォン構造体
３０３ バックキャビティ
３０３ａ 第１の差動式シリコンベースマイクロフォンチップのバックキャビティ
３０３ｂ 第２の差動式シリコンベースマイクロフォンチップのバックキャビティ
３１０ 上部背極板
３１０ａ 第１の上部背極板
３１０ｂ 第２の上部背極板
３１１ 上部気流孔
３１２ 上部背極板電極
３１２ａ 第１の上部背極板の上部背極板電極
３１２ｂ 第２の上部背極板の上部背極板電極
３１３ 上部エアギャップ
３２０ 下部背極板
３２０ａ 第１の下部背極板
３２０ｂ 第２の下部背極板
３２１ 下部気流孔
３２２ 下部背極板電極
３２２ａ 第１の下部背極板の下部背極板電極
３２２ｂ 第２の下部背極板の下部背極板電極
３２３ 下部エアギャップ
３３０ 半導体振動膜
３３０ａ 第１の半導体振動膜
３３０ｂ 第２の半導体振動膜
３３１ 半導体振動膜電極
３３１ａ 第１の半導体振動膜の半導体振動膜電極
３３１ｂ 第２の半導体振動膜の半導体振動膜電極
３４０ シリコン基板
３４０ａ 第１のシリコン基板
３４０ｂ 第２のシリコン基板
３４１ 貫通孔
３５０ 第１の絶縁層
３６０ 第２の絶縁層
３７０ 第３の絶縁層
３８０ リード線
４００ 制御チップ
５００ 音声処理装置
５１０ オーディオ信号取得モジュール
５２０ オーディオ信号処理モジュール

Claims (12)

  1. 収音装置であって、ハウジングと、前記ハウジング内に位置するシリコンベースマイクロフォン装置と、を含み、
    前記シリコンベースマイクロフォン装置は、回路基板と、前記回路基板の一側に設置された偶数個のシリコンベースマイクロフォンチップと、を含み、前記回路基板に少なくとも１つの音響導入孔が開設され、前記少なくとも１つの音響導入孔は、偶数個の前記シリコンベースマイクロフォンチップのうちの一部の前記シリコンベースマイクロフォンチップのバックキャビティとは一対一で対応して連通し、
    前記ハウジング内に各前記音響導入孔とは一対一で対応して連通する音道が設置され、
    対応して連通する前記バックキャビティ、前記音響導入孔及び前記音道は、第１の音響キャビティを形成し、前記バックキャビティは、第２の音響キャビティを形成し、
    前記第１の音響キャビティと前記第２の音響キャビティとの容積及び／又は形状は異なる、収音装置。
  2. 前記ハウジングは、蓋板、壁板及び仕切り板を含み、
    前記蓋板と前記壁板とに取り囲まれた遮音キャビティが形成され、
    前記仕切り板は、前記回路基板と前記蓋板の内壁との間に接続されるか、又は前記回路基板と前記壁板の内壁との間に接続され、
    前記仕切り板に、前記音道に属する少なくとも１つの仕切り板開孔が開設され、前記仕切り板開孔は、少なくとも１つの前記音響導入孔と連通する、請求項１に記載の収音装置。
  3. 前記蓋板又は前記壁板に少なくとも１つのハウジング開孔が開設され、
    前記ハウジング開孔は、少なくとも１つの前記仕切り板開孔と連通する、請求項２に記載の収音装置。
  4. 前記ハウジングは、蓋板、壁板及び仕切り板を含み、
    前記蓋板と前記壁板とに取り囲まれた遮音キャビティが形成され、
    前記仕切り板は、前記蓋板の内壁と前記回路基板の一部との間に接続されるか、又は前記壁板の内壁と前記回路基板の一部との間に接続され、
    前記仕切り板に、前記音道に属する少なくとも１つの仕切り板ザグリ溝が開設され、
    前記仕切り板ザグリ溝の一端は、少なくとも１つの前記音響導入孔と連通し、前記仕切り板ザグリ溝の他端は、前記遮音キャビティと連通する、請求項１に記載の収音装置。
  5. 前記蓋板又は前記壁板に少なくとも１つのハウジング開孔が開設され、
    前記ハウジング開孔は、前記遮音キャビティと連通する、請求項４に記載の収音装置。
  6. 前記音響導入孔の孔径、前記仕切り板開孔の孔径及び前記ハウジング開孔の孔径のうち、少なくとも２つの孔径が異なる、請求項１～５のいずれか一項に記載の収音装置。
  7. 前記シリコンベースマイクロフォンチップは、差動式シリコンベースマイクロフォンチップであり、
    各２つの前記差動式シリコンベースマイクロフォンチップのうち、１つの前記差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第１のマイクロフォン構造体が、もう１つの前記差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第２のマイクロフォン構造体に電気的に接続され、１つの前記差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第２のマイクロフォン構造体が、もう１つの前記差動式シリコンベースマイクロフォンチップの第１のマイクロフォン構造体に電気的に接続される、請求項１～５のいずれか一項に記載の収音装置。
  8. マイクロフォン、エコープロセッサ、及び請求項１～７のいずれか一項に記載の収音装置を含み、
    前記マイクロフォンの出力端子は、前記エコープロセッサの１つの入力端子に電気的に接続され、前記収音装置の出力端子は、前記エコープロセッサのもう１つの入力端子に電気的に接続され、前記エコープロセッサの出力端子は、遠距離場オーディオ信号を出力するために用いられる、音声処理設備。
  9. 入力端子が前記収音装置の出力端子に電気的に接続され、出力端子が前記エコープロセッサの前記もう１つの入力端子に電気的に接続されるフィルタをさらに含み、
    及び／又は、
    前記エコープロセッサの出力端子に電気的に接続されるスピーカをさらに含む、請求項８に記載の音声処理設備。
  10. 請求項１～７のいずれか一項に記載の収音装置を用いて、リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号を取得することと、
    リアルタイムの混合オーディオ信号を取得することと、
    前記リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号に基づいて前記リアルタイムの混合オーディオ信号のうちのリアルタイムの近距離場オーディオ信号を除去して、リアルタイムの遠距離場オーディオ信号を取得することと、を含む音声処理方法。
  11. リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号及びリアルタイムの混合オーディオ信号を取得するためのオーディオ信号取得モジュールと、
    前記リアルタイムの近距離場オーディオ基準信号に基づいて前記リアルタイムの混合オーディオ信号のうちのリアルタイムの近距離場オーディオ信号を除去して、リアルタイムの遠距離場オーディオ信号を取得するためのオーディオ信号処理モジュールと、を含む音声処理装置。
  12. 電子機器により実行されると、請求項１０に記載の音声処理方法を実施するコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体。
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