組合話筒和耳機的音頻頭戴式耳機的製作方法

2023-10-11 07:41:49

專利名稱：組合話筒和耳機的音頻頭戴式耳機的製作方法
技術領域：
本發明涉及組合的話筒和耳機類型的音頻頭戴式耳機，特別是用於「免提」電話系統的且具有用於對近旁語音信號降噪的裝置。
背景技術：
這樣的頭戴式耳機除了還有聽取來自該頭戴式耳機所連接的設備的音頻源(如，音樂)，還可被特別用於諸如「免提」電話功能之類的通信功能。在通信功能中，其中一個困難是確保耳機所獲取的信號(即，代表近旁講話者(頭戴式耳機的佩戴者)的語音的信號)能充分易於理解。

頭戴式耳機可被用在噪雜的環境中(地鐵、繁忙的街道、列車等)，從而話筒不僅獲取來自頭戴式耳機的佩戴者的語音，還獲取了來自周圍環境的幹擾噪聲。可通過頭戴式耳機保護佩戴者免於這些噪聲幹擾，特別如果該頭戴式耳機是包含將耳朵與外界隔離的封閉式耳機的類型的話，且如果該頭戴式耳機被設置有「有源噪聲控制」的話更是如此。反之，遠處聆聽者(如，位於通信頻道另一端的那一方)將忍受由話筒所獲取的幹擾噪聲，這些噪聲重疊在來自近旁講話者(頭戴式耳機的佩戴者)的語音信號上並幹擾該語音信號。特別地，對於理解發音至為重要的特定語音峰段經常被淹沒在日常環境中通常會遇到的噪聲分量中，這些分量的大部分集中在低頻處。

發明內容
在這樣的境況下，本發明的主要問題是提供有效的噪聲降低，能使所傳遞給遠處講話者的發音信號真正代表了近旁講話者所發出的語音，該信號已經被從中去除了來自存在於近旁講話者環境中的外部噪聲的幹擾分量。這個問題的一個重要方面是需要回放自然且易於理解的語音信號，S卩，沒有被扭曲且具有沒有由降噪處理削減的頻率範圍的信號。本發明所基於的理念之一在於通過施加在頭戴式耳機佩戴者的臉頰或鬢角上的生理學傳感器的方式來獲取特定的發音振動，從而得到與語音內容相關的新的信息。然後使用這個信息來降噪以及還用於下面所述的各種輔助功能，特別是用於計算動態過濾器的截止頻率。當人正在發出發音聲(S卩，產生伴有聲帶振動的語音分量)時，變化從聲帶傳遞至咽、口和鼻腔，在此處其被調製、放大、以及清楚地表達。口、軟顎、咽、竇、以及鼻腔形成發音聲的共振箱，且由於上述器官壁是柔性的，它們依序振動且這個振動由內骨導傳輸且從臉頰和鬢角可察覺到。通過其特別性質，來自臉頰和來自鬢角的這樣的發音振動表現出由來自周圍的噪聲基本無法破壞的特性在外部噪聲存在時，臉頰或鬢角的組織基本不振動，且無論外部噪聲的頻譜組成如何皆是如此。
本發明取決於通過直接施加到臉頰或鬢角的生理學傳感器而獲取這樣的發音振動的概率。自然，以此方式被獲取的信號沒有合適地發出「語音」，因為語音並非僅由發音聲組成(假設語音包括不是源於聲帶的分量)例如，來自喉嚨且從口產生的聲音具有的頻率內容更為豐富。進一步，內骨導和通過皮膚的通道具有過濾特定發音分量的效果。無論如何，信號真正代表所發音的發音內容，且可被有效地用於降低噪聲和/或用於各種其他功能。進一步，由於作為傳播直到鬢角的振動的結果而發生的過濾，由生理學傳感器所獲取的信號僅對於低頻是有用的。然而，一般在日常環境(街道、地鐵、列車...)中所遇到的噪聲大部分被集中在低頻，所以對於降噪方面，擁有一款傳遞自然地沒有源自噪聲的幹擾分量的低頻信號(這對於常規話筒而言是不可能的)的可用的生理學傳感器，是有相當優勢的。更準確地，本發明提出通過使用組合的話筒和耳機的頭戴式耳機來執行對近旁語
音信號的降噪，該頭戴式耳機包含以常規方式由頭帶連接在一起的聽筒，且每一個聽筒具有容納於被提供有圍繞耳朵的墊片的外殼中用於音頻信號的聲音再現的轉換器，以及適於獲取頭戴式耳機的佩戴者的語音的至少一個話筒。本發明的特定方式中，這個組合話筒和耳機的頭戴式耳機包括用於對由頭戴式耳機的佩戴者發出的鄰近語音信號進行降噪的裝置，該裝置包括結合在圍繞耳朵的墊片中且位於其中適於與頭戴式耳機的佩戴者的臉頰或鬢角相接觸的區域中的生理學傳感器，從而生理學傳感器被耦合至臉頰或鬢角，並獲取由內骨導傳輸的非聲學發音振動，該生理學傳感器傳遞第一語音信號；話筒組，包括適於獲取由空氣從頭戴式耳機佩戴者的口發出的聲學發音振動的話筒(多個)，這個話筒組傳遞第二語音信號；用於降噪第二語音信號的裝置；以及用於組合該第一和第二語音信號的混合併輸出代表頭戴式耳機佩戴者發出的語音的第三語音信號的混合裝置。優選地，組合話筒和耳機的頭戴式耳機包括用於在第一語音信號被混合裝置組合之前過濾該第一語音信號的低通濾波器裝置，和/或用於在第二語音信號被混合裝置降噪和組合之前過濾該第二語音信號的高通濾波器裝置。有利地，該低通和/或高通濾波器裝置包括具有可調整截止頻率的濾波器；且該頭戴式耳機包括因變於由生理學傳感器所傳遞的信號而操作的截止頻率計算裝置。該截止頻率計算裝置可具體地包括用於分析由生理學傳感器所傳遞的信號的頻譜內容、並適於因變於在由生理學傳感器所傳遞的信號的多個不同頻帶中所估算的信噪比的相對級別而確定截止頻率的裝置。優選地，用於降噪第二語音信號的裝置是非頻率噪聲減少裝置，在本發明的一個特定實施例中，該裝置使用了具有兩個話筒的話筒組、和適於將一延遲施加至其中一個話筒所傳遞的信號並適於將被延遲的信號從由另一個話筒所傳遞的信號中減去的組合器。特定地，這兩個話筒可在具有指向頭戴式耳機佩戴者的口的主方向的線性陣列中對齊。還優選地，提供用於降噪由混合裝置所傳遞的第三語音信號的裝置，具體是頻率噪聲降低裝置。根據本發明的原始方面，提供了接收第一和第三語音信號作為輸入並在這兩個信號之間執行內部相關、並因變於該內部相關的結果傳遞代表語音存在的概率的信號作為輸出。用於降噪第三語音信號的裝置接收這個代表了語音存在的概率的信號作為輸入，且該裝置適於選擇性地i)因變於代表語音存在的概率的信號的值而在不同頻帶中不同地執行噪聲減少；以及ii)在語音不存在的所有頻帶中執行最大噪聲減少。還提供了適於在對應於由生理學傳感器所獲取的信號的頻譜的部分中的不同頻帶中選擇性地執行均衡的後處理裝置。這些裝置確定了每一個頻帶的均衡增益，當在頻域中被考慮時，該增益基於由話筒(多個)所傳遞的信號和由生理學傳感器所傳遞的信號的各自頻率係數而被計算。這些裝置還執行對在多個相繼信號幀上所計算的均衡增益進行平坦化。


下文是參考了相應附圖的所給出的發明的設備的實施例的描述，在附圖中，每個附圖中使用同樣的數字參考標號來代表相同或功能類似的元件。
圖I是本發明的頭戴式耳機的一般示圖，該耳機被放在用戶的頭上。圖2是解釋了如何執行能使得被降噪的信號輸出的信號處理的總體框圖，該信號代表了由頭戴式耳機的佩戴者發出的語音。圖3是示出了被用於估算語音存在的概率的內部相關計算的幅值/頻率頻譜圖。圖4是不出了在噪聲減少之後所運行的最終自動均衡處理的幅值/頻率頻譜圖。
具體實施例方式在圖I中，附圖標記10是對於本發明的頭戴式耳機的整體標記，其包括用頭帶保持在一起的兩個聽筒12。這些聽筒的每一個優選地由容納聲音再現轉換器的封閉外殼12構成，並用被插入以將耳朵與外界隔絕的隔離墊片16而被壓緊在圍繞用戶的耳朵周圍。以本發明的特定方式，該頭戴式耳機設置有用於獲取由頭戴式耳機的佩戴者所發出的發音信號產生的振動的生理學傳感器18，該振動可經由臉頰或鬢角而被獲取。傳感器18優選地是結合於墊片16中的加速度計，從而以最為接近的可能的耦合被壓向用戶的臉頰或鬢角。特定地，可將該生理學傳感器置於覆蓋該墊片的外層的內表面上，這樣，一旦頭戴式耳機被置於位，在來自墊片材料被平面化的少量壓力的作用下，該生理學傳感器被壓向用戶的臉頰或鬢角，這樣僅有墊片的外層被插在用戶和傳感器之間。頭戴式耳機還包括話筒陣列或天線，如，放置在聽筒12的外殼上的兩個全方向話筒20和22。這兩個話筒包括前話筒20和後話筒22,且它們是全方向話筒,被以沿基本向著頭戴式耳機佩戴者的口 26的方向24而對齊的方式相對彼此放置。圖2是示出被用在本發明的方法中的各功能框以及它們如何交互的框圖。由軟體手段實現本發明的方法，軟體可被分解並由圖2中所示的各框30到64圖解地表示。以由微控制器或數位訊號處理器執行的合適算法的形式實現這個處理。儘管為了描述的簡潔，用明顯的框的形式呈現了這些各種處理，普遍地且在實踐中它們對應於由同一個軟體整體執行的多個功能而實現元件。圖2示出生理學傳感器18和前和後全方向話筒20和22。附圖標記28表示被放置在聽筒外殼內的聲音再現轉換器。這些各種元件傳遞經受由用30表示的框的處理的信號，框30可用通信電路(電話電路)耦合至接口 32，從該接口 32接收將由轉換器28再現的聲音(在電話呼叫過程中來自較遠講話者的語音、在電話會談時間段外的音樂源)作為輸入E，且將代表來自鄰近講話者(即，頭戴式耳機的佩戴者)的語音的信號的輸出S傳遞至該接口。出現在輸入E上的用於再現的信號是數位訊號，其由轉換器34轉換至模擬信號、且然後由放大器36放大用於由轉換器28再現。接下來是關於在由生理學傳感器18和由話筒20和22所獲取的各自的信號的基礎上產生代表來自鄰近講話者的語音的經降噪的信號的方式的描述。由生理學傳感器18獲取的信號是主要包含處於聲音頻譜較低區域處的分量的信號(一般處於0到1500赫茲(Hz)的範圍內)。如上所述，這個信號自然是非嘈雜的。由話筒20和22所獲取的信號主要被用於頻譜的較高區(大於1500Hz)，不過這些信號是非常嘈雜的且必須執行較強的降噪處理從而消除這些幹擾噪聲分量，這些分量在特 定環境中可能處於諸如完全掩蓋了由話筒20和22所獲取的語音信號的級別。該處理的第一個步驟是施加至來自生理學傳感器和來自話筒的信號的抗回音處理。由轉換器28所再現的聲音被生理學傳感器18和話筒20和22所獲取，藉此產生打擾系統操作的回音，且因此這必須在上遊被消除。用框38、40和42實現這個抗回音處理，這些框中的每一個具有接收由傳感器18、以及話筒20和22中相應一個所傳遞的信號的第一輸入、以及接收由轉換器28再現的信號(產生回音的信號)的第二輸入，且每一個框輸出其中已經消除了回音的信號用於之後的處理。以示例的方式，通過用諸如FR 2792146A1 (Parrot SA)中所描述的之類的適應性算法處理而執行這個抗回音處理，對於更多細節可參考該專利。這是一種自動回音消除技術AEC，在於動態地定義補償過濾器，其在轉換器28和生理學傳感器18 (或分別是話筒20或話筒22)之間通過由轉換器28再現的信號(即，被施加作為輸入至框38、40、以及42的信號E)和由生理學傳感器18(或話筒20或22)所獲取的回音之間的線性變換而構建模型。這個變換定義了被施加至被再現的入射信號上的自適應過濾器，且這個過濾的結果被從由生理學傳感器18 (或話筒20或22)所獲取的信號中減去，藉此具有消除聲學回音的主要部分的效果。這個建模依賴於尋找由轉換器28再現的信號和由生理學傳感器18 (或話筒20或22)所獲取的信號之間的相關性，即，對於由支承這些各元件的聽筒12所構成的耦合的脈衝響應的評估。特定地由仿射投影算法(APA)類型的自適應算法執行這個處理，這確保了快速收斂，且其被良好地修改於用於其中聲音傳遞是斷斷續續的且處於可快速變化的級別的「免提類型」的應用。有利地，以可變的採樣速率執行這個迭代算法，如上述FR 2792146A1中所描述的那樣。使用這個技術，採樣間隔U因變於在過濾前後由話筒所獲取的信號的能量級別而持續地變化。當所獲取的信號的能量以回音的能量為主導時，這個間隔增加，反之，當所獲取的信號的能量以背景噪聲和/或遠方講話者的語音的能量為主導時，這個間隔減少。在由框38的抗回音處理之後，由生理學傳感器18所獲取的信號被用作用於計算截止頻率FC的框44的輸入信號。接下來的步驟在於對來自生理學傳感器18的信號用低通濾波器執行信號過濾，對由話筒20和22所獲取的信號用相應的高通濾波器50、52執行信號過濾。這些過濾器48、50、52優選地是入射脈衝響應(IIR)類型的數字過濾器，即，遞歸濾波器，其在通帶和阻帶之間呈現相對突變。有利地，這些濾波器是具有變化的且由框44動態地確定的截止頻率的自適應濾波器。這使得可能將這種過濾應用於其中使用了頭戴式耳機的特定情況講話時講話者的發音的高或低、生理學傳感器18和佩戴者臉頰或鬢角之間較近或較遠的耦合等。截止頻率FC，優選地對於低通濾波器48和高通濾波器50和52是一樣的，由抗回音處理38之後來自生理學傳感器18的信號而確定。為此目的，算法計算在位於例如從0到2500Hz的範圍 內的多個頻帶上的信噪比(噪聲的級別由最高頻帶(如，在3000Hz到4000Hz範圍內)中的能量計算給出，因為在給定構成生理學傳感器18的組件的性質的情況下，已知這個區域中信號僅由噪聲構成)。被選擇的截止頻率對應於最大頻率，在此最大頻率處信噪比超過預確定閾值(如，10分貝(dB))。接著的步驟在於使用框54來執行混合，從而在信號穿過能在頻譜的這個部分中執行降噪的組合器與移相器56之後，用由來自生理學傳感器18的經過濾的信號給出的頻譜的低頻區和由來自話筒20和22的經過濾的信號給出的頻譜的高頻部分重建完整的頻譜。通過匯總被同步地施加給混合器框54的兩個信號而執行這個重建，從而避免任何變形。下文是其中通過組合器和移相器56執行噪聲減少的方式的更準確的描述。期望降噪的信號(即，來自鄰近講話者且處於頻譜較高部分中的信號，一般是高於1500Hz的頻率分量)來自在頭戴式耳機的聽筒之一的外殼14上彼此間隔數釐米被放置的兩個話筒20和22。如上所述，這兩個話筒以這樣的方式相對彼此設置它們定義點的方向24大致向著頭戴式耳機的佩戴者的口 26。因此，由口所傳遞的語音信號到達前話筒20然後以基本不變的延遲(因此有相移)到達後話筒22，而在給定幹擾噪聲源距離兩個話筒20和22的遠離程度的情況下，環境噪聲是由話筒20和22沒有相移地被獲取的(話筒是全方向話筒)。依靠組合-移相器56 (其包含對來自後話筒22的信號施加延遲的移相器58和能將域信號從來自前話筒20的信號中減去的組合器60)，由話筒20和22所獲取的信號中的噪聲在頻域中沒有被減少(在這情況下如此)，而是在時域中被減少。這構成了第一階差分話筒陣列，其等效於在0彡T彡ta(其中是對應於兩個話筒20和22之間的自然相移的值，等於兩個話筒之間的距離除以聲音的速度，即對於I釐米(cm)間隔的約30微秒(us)的延遲)的範圍上具有因變於T的值而可被調節的方向性的單個虛擬話筒。值T = 給出心形線方向性模式，值T = ta/3給出超心形線模式，且值T =0給出雙極形式。通過合適地選擇這個參數，可能對於擴散的周圍噪聲獲得約6dB的衰減。關於這個技術的更多細節，可參考例如如下文獻[1]M. Buck and M. R6Bler," First order differential microphone arraysfor automotive applications (汽車應用的第一階差分話筒陣列)",Proceedings ofthe 7th International Workshop on Acoustic on Echo and Noise Control (關於回音和噪聲控制的聲學的第七屆國際研討會的論文集)(IWAENC), Darmstadt, September10-13(9 月 10 日-13 日),2001。接下來是對於從混合裝置54輸出的整體信號(光譜的高和低部分)上執行的處理的描述。這個信號接受由框62進行的頻率噪聲減少。通過估算在由生理學傳感器18所獲取的信號中語音不存在的概率￡，優選地在語音存在或不存在的情況下不同地執行這個頻率噪聲減少。有利地，由生理學傳感器給出的信息中得出語音不存在的這個概率。
如上所述，由這個傳感器傳遞的信號呈現出高達由框44所確定的截止頻率FC的非常良好的信噪比。然而，在截止頻率之上，其信噪比仍然保持良好，且一般優於來自話筒20和22的信噪比。來自傳感器的信息由框64所使用，其計算由混合器框54所傳遞的經組合的信號與來自生理學傳感器的未經過濾的信號(在低通濾波48之前)之間的頻率內部相關(InterCorrelation)。因此,對於每一個頻率f (如,從FC到4000Hz的範圍內)，並且對於每一個幀由框64執行下列計算
InterCorrelation (n,f)=
aintercorr*InterCorrelation (n-1, f)+ (I-OClntercorr) *Smixff) -Saac(I)其中Smix (f)和Saac (f)是各自表示由混合器框54傳遞的經組合的信號和來自生理學傳感器18的信號的幀n的頻率的(複數)矢量。為了估算語音不存在的概率，該算法在頻率中搜索僅存在噪聲的頻率(這個情形適用於語音不存在時)在由混合器框54所傳遞的信號的頻譜圖上，特定諧波被掩埋於噪聲中，然而在來自生理學傳感器的信號中這些諧波更為凸顯。使用上述公式的計算內部相關產生頻域中的結果，圖3示出一示例。內部相關計算中的峰值Pl，P2，P3，P4，...表示由混合器框54所傳遞的經組合信號和來自生理學傳感器18的信號之間的強相關，從而這樣的相關聯的頻率的出現表示語音可能對於兩個頻率均存在。為了獲得語音不存在的概率(框66)，要考慮如下補償值AbsProba (n，f)=I-InterCorrelation(n,I)/normalization_coefficientnormalization_coefficient的值能使概率分布因變於內部相關的值而被調節，從而獲得從0到I範圍內的值。以此方式所獲得的語音不存在的概率n被應用於框62，其作用於由混合器框54所傳遞的信號從而以選擇性方式相對於語音不存在的概率的給定閾值而執行頻率噪聲減少 如果語音可能不存在，對所有頻帶施加噪聲減少，S卩，最大減少增益被以同樣方式應用於信號的所有分量(因為在這樣的情況下，其非常可能沒有包含任何有用分量)；且
反之，在語音可能存在的情況下，噪聲減少是因變於語音存在的概率n的值而選擇性地在不同頻帶中施加的頻率噪聲減少，以常規方案施加，如，比得上WO2007/099222A1 (Parrot)中所描述的。上述系統能獲得優秀的整體性能，一般具有在來自近旁講話者的語音信號中30dB到40dB數量級的噪聲減少。由於消除了所有的幹擾噪聲，特別是最為侵擾的噪聲(列車、地鐵等)(集中於低頻)，給遠方聆聽者(即，頭戴式耳機的佩戴者所與之通信的一方)另一方(頭戴式耳機的佩戴者)處於安靜空間中的印象。最後，有利的是通過框68，對信號施加最終均衡，特別是在頻譜的較低部分中。由生理學傳感器18從臉頰或鬢角所獲取的低頻內容不同於來自用戶的口的聲音的低頻內容，因為後者將由位於相距口數釐米的話筒所獲取、或者因為其將由聆聽者的耳所獲取。生理學傳感器以及上述過濾的使用真正地使得可能獲取在信噪比方面非常良好的信號，不過可能向聆聽者呈現有點死板和不自然的音質。
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為了減輕這個困難，有利的是使用在對應於由生理學傳感器所獲取的信號的頻譜區域中的不同頻帶上選擇性地被調節的增益來對輸出信號執行均衡。在過濾之前從由話筒20和22所傳遞的信號中自動地執行均衡。圖4示出由生理學傳感器18所產生的信號ACC相比將由相距口數釐米而被獲取的話筒信號MIC的在頻域中(但在傅立葉變換之後)的示例。為了優化由生理學傳感器所獲取的信號的呈現，對頻譜的低頻區的不同頻帶施加不同增益61，62，63，64，...。這些增益是通過比較由生理學傳感器18和話筒20和/或22的共同頻帶中所獲取的信號而估算出來的。更準確地，該算法計算這兩個信號的各自傅立葉變換，給出一系列頻率係數(用dB表達)NormPhysioFreq dB(i)和NormMicFreq_dB (i)，分別對應於來自生理學傳感器的信號的第i個傅立葉係數的絕對值或「模」和話筒信號的第i個傅立葉係數。對於秩i的每一個頻率係數，如果差異DifferenceFreq_dB(i)=NormPhysioFreq_dB(i)-NormMicFreq_dB(i)是正的，那麼所施加的增益將小於一(dB為負)；且反之，如果差異為負，則所要施加的增益將大於一(dB為正)。如果將要如此施加增益，差異將不是對於每一幀而言完全不變的，特別是在處理髮音聲之外的聲音時，所以對於音質的均衡將有較大變化。為了避免這樣的變化，該算法執行差異的平坦化，藉此能使該均衡被改善Gain_dB(i) = A . Gain_dB(i)-(I-A )DifferenceFreq_dB(i)係數\越是接近於1，在計算第i個係數的增益時越少考慮來自當前幀的信息。反之，係數\越是接近於0，越多地考慮瞬時信息。實踐中，為了使得平坦化有效，所採用的、的值接近於1，如，X =0.99。然後施加至來自生理學傳感器的信號的每一個頻帶的增益給出，對於第i個被修改的頻率NormPhysioFreq_dB_corrected(i)=NormPhysioFreq_dB(i)+Gain_dB(i)
這是均衡算法所使用的模。施加不同的增益用於使得語音信號在頻譜較低區更自然。主觀性研究已經示出， 在安靜的環境中且當施加這樣的均衡時，位於頻譜低區的參考話筒信號和由生理學傳感器所產生的信號之間的差異實際上察覺不到。
權利要求
1.組合的話筒和耳機類型的音頻頭戴式耳機(10)，所述頭戴式耳機包括 兩個聽筒(12)，每ー個含有用於音頻信號的聲音再現的轉換器(28)； 生理學傳感器(18)，適用於與所述戴式耳機的佩戴者的臉頰或鬢角相接觸從而被耦合至臉頰或鬢角，且獲取由內骨導所傳輸的非聲學發音振動，所述生理學傳感器傳遞第一語音信號； 含有至少ー個話筒(20、22)的話筒組，所述話筒適於獲取由空氣從所述頭戴式耳機的佩戴者的ロ所傳輸的聲學發音振動，所述話筒組傳遞第二語音信號；以及 用於組合所述第一和第二語音信號的混合併用於輸出代表所述頭戴式耳機佩戴者發出的語音的第三語音信號的混合裝置(54)； 所述頭戴式耳機特徵在於 所述生理學傳感器(18)被結合在所述聽筒(12)之一的外殼的圍繞耳朵的墊片(16)中； 所述話筒組包括被置於所述聽筒(12)之一的外売上的兩個話筒(20、22)； 所述兩個話筒(20、22)對齊從而形成位於指向所述頭戴式耳機的佩戴者的ロ(26)的主方向(24)中的線性陣列；且 提供裝置(56)，用於減少所述第二語音信號的非頻率噪聲，所述裝置包括組合器，其適於將延遲施加至由所述話筒之一所傳遞的信號以及用於將所述延遲信號從由另ー個話筒所傳遞的信號中減去，從而從由所述頭戴式耳機的佩戴者發出的近旁語音信號中移除噪聲。
2.如權利要求I所述的頭戴式耳機，其特徵在幹，進ー步包括 用於在所述第一語音信號由所述混合裝置組合之前過濾所述第一語音信號的低通濾波裝置(48)，和/或用於在所述第二語音信號由所述混合裝置降噪和組合之前過濾所述第ニ語音信號的高通濾波裝置(50、52)，所述低通和/或高通濾波裝置(48、50、52)包含具有可調節截止頻率的過濾器；以及 因變於由所述生理學傳感器所傳遞的信號而操作的截止頻率計算裝置(44)。
3.如權利要求2所述的頭戴式耳機，其特徵在於，所述截止頻率計算裝置(44)包括用於分析由所述生理學傳感器所傳遞的信號的頻譜內容、並適於因變於在由所述生理學傳感器所傳遞的信號的多個不同頻帶中所估算的信噪比的相對級別而確定截止頻率的裝置。
4.如權利要求I所述的頭戴式耳機，其特徵在幹，進ー步包括用於降噪由所述混合裝置所傳遞的所述第三語音信號且通過頻率噪聲減少而操作的裝置(62)。
5.如權利要求4所述的頭戴式耳機，其特徵在幹，進ー步包括接收所述第一和第三語音信號作為輸入並在它們之間執行內部相關、並傳遞代表因變於所述內部相關的結果的語音存在的概率的信號作為輸出。
6.如權利要求5所述的頭戴式耳機，其特徵在於，所述用於降噪所述第三語音信號的裝置￠2)接收代表語音存在的概率的所述信號作為輸入，且所述裝置適於選擇性地 i)因變於代表語音存在的概率的所述信號的值而在不同頻帶中不同地執行噪聲減少；且 ii)在語音不存在的所有頻帶中執行最大噪聲減少。
7.如權利要求I所述的頭戴式耳機，其特徵在幹，進ー步包括 適於在對應於由所述生理學傳感器所獲取的信號的頻譜的部分中的不同頻帶中選擇性地執行均衡的後處理裝置(64)。
8.如權利要求7所述的頭戴式耳機，其特徵在於，所述後處理裝置適於確定每ー個所述頻帶的均衡増益，當在頻域中被考慮時，所述增益基於由所述話筒(多個)所傳遞的信號和由所述生理學傳感器所傳遞的信號的各自頻率係數而被計算。
9.如權利要求8所述的頭戴式耳機，其特徵在幹，所述後處理裝置還適於在多個連續的信號幀上執行所述被計算出的均衡増益的平坦化。
全文摘要
本發明公開了一種組合話筒和耳機的音頻頭戴式耳機。該頭戴式耳機包括適於耦合至該頭戴式耳機的佩戴者的臉頰或鬢角並適於獲取由內骨導傳遞的非聲學發音振動的生理學傳感器(18)；當信號被獲取時用於過濾該信號的低通濾波器裝置(48)；獲取由空氣從該頭戴式耳機的佩戴者的口所傳輸的聲學發音振動的一組話筒(20、22)；用於對由該話筒所獲取的信號起作用的高通濾波器裝置(50、52)和噪聲減少裝置(56)；以及用於組合經過濾的信號從而輸出代表由該頭戴式耳機的佩戴者所發出的語音的信號的混合器裝置(54)。生理學傳感器(18)的信號還被用於計算該低通和高通濾波器的截止頻率的裝置使用，並被用於計算語音不存在的概率的裝置(64、66)使用。
文檔編號H04M9/08GK102761643SQ20121012468
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月25日 優先權日2011年4月26日
發明者G·懷特, M·赫夫 申請人:鸚鵡股份有限公司