麦克风阵列与麦克风阵列建立方法

技术领域

本发明涉及音讯处理技术，特别是涉及麦克风阵列的音讯处理技术。

背景技术

声音装置，包括各种录音装置或各种语音通讯装置，无论是配置于移动 电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、笔记型计算机、平板 个人计算机(tablet PC)，或一体成型计算机(All-in-One computer)何种电子装 置之中，通常都只有配置一个用以接收声音讯号的麦克风。此作法一来是为 了节省成本，二来是因为高品质的声音讯号对一般使用者而言是不必要的。

然而，使用者依然向往清楚、无失真的声音或语音。因此，本发明提供 一种新的声音技术，目的在提升前述仅使用单一麦克风的声音装置的其声音 及语音品质。

发明内容

本发明提供一种麦克风阵列，其装设于一电子装置之上，包括：至少一 内建麦克风，内建于之内该电子装置，具有一第一频谱；以及一声音处理器， 耦接至该内建麦克风，用以耦接至一外部换能器，包括：一频谱估测单元， 用以估测该外部换能器的一第二频谱。

本发明还提供一种麦克风阵列建立方法，其用以于一电子装置上建立一 麦克风阵列，其中该电子装置具有至少一内建麦克风，而该内建麦克风具有 一第一频谱，该麦克风阵列建立方法包括：将一外部换能器插入该电子装置； 估测该外部换能器的一第二频谱；以及补偿该第一频谱与第二频谱间的差 异。

附图说明

图1A表示使用本发明麦克风阵列的移动电话。

图1B为本发明的麦克风阵列的示意图。

图2表示本发明的声音处理器120。

图3为本发明整麦克风阵列建立方法流程图。

附图符号说明

110～内建麦克风；

120～声音装置；

190～麦克风阵列；

130～插入式麦克风；

140～插入式扬声器；

122～频谱估测单元；

124～补偿单元；

126～SNR估测单元；

128～噪音消除单元。

具体实施方式

下文介绍本发明的最佳实施例。各实施例用以说明本发明的原理，但非 用以限制本发明。本发明的保护范围是以本发明的权利要求项为准。

为了重现更佳的声音/语音品质，各种包括录音装置、语音通讯装置在 内的声音装置(举例而言，配置于移动电话、PDA、笔记型计算机、平板型 计算机、或一体成型计算机)通常会使用「麦克风阵列」。麦克风阵列通常 包括一主麦克风(换能器)以及一参考麦克风(另一换能器)，其中，主麦克风 配置在尽可能靠近语音源的位置，藉以接收更多的语音讯号，而该参考麦克 风会配置在尽可能远离语音源的位置，使其主要用来接收环境噪音。通过使 用主麦克风与参考麦克风，可轻易地将声音讯号中的环境噪音移除而还原出 原始未失真的语音。然而，在此作法中，主麦克风与参考麦克风必须制造成 具有相同或匹配的频谱特性(即麦克风敏感度，亦即换能器在一频率范围上 以分贝为单元的增益值)。

在大部分的实施例中，本发明是应用于只有单一麦克风的声音装置，而 本发明的目的是在将声音装置中单一的内建麦克风与其他外部换能器(例如 另一个麦克风)整合成一麦克风阵列。值得注意的是，一个麦克风阵列可包 括两个或两个以上的麦克风，而本发明不限于应用在具有两个或两个以上麦 克风的声音装置上。

图1A表示使用本发明麦克风阵列的移动电话，而图1B为本发明的麦 克风阵列的示意图。值得注意的是，虽然在此实施例中，本发明的麦克风阵 列190配置于一移动电话100中，但本发明不必以此为限。在其他实施例中， 本发明的麦克风阵列可配置于诸如PDA、笔记型计算机、平板型计算机、 或一体成型计算机等电子装置之中。

本发明的麦克风阵列100包括至少一内建麦克风110，其内建于一移动 电话100之中，以及包括一声音处理器120，其耦接至该内建麦克风110。 麦克风阵列190由该内建麦克风110以及插入至该移动电话100的一插入式 麦克风130(一外部换能器)所建立。在此例中，内建麦克风110可作为麦克 风阵列190的主麦克风，而插入式麦克风130则可作为麦克风阵列190的参 考麦克风。由于内建麦克风110与插入式麦克风130可能是分别由不同的制 造者所提供的，因此分别具有不同的麦克风规格，并且对相同的声音输入有 着相异的频率响应(即相异的频谱)。举例而言，在一实施例中(于后文详述)， 内建麦克风110具有第一频谱，其对0-10KHz频带有着较高的敏感度(即， 换能器增益)，但对10-20kHz频带的敏感度较低；而插入式麦克风130有着 第二频谱，相反的，其对0-10KHz频带有着较低的敏感度，但对10-20kHz 频带的敏感度较高。麦克风110对130间频谱的差异基本上是不利于声音讯 号处理的。因此，本发明提供声音处理器120以消弭前述频谱间的差异。

图2表示本发明的声音处理器120。本发明的声音处理器120包括：一 频谱估测单元122、一补偿单元124、一讯噪比(SNR)估测单元126以及一噪 音消除单元128。

本发明的频谱估测单元122主要用以估测插入式麦克风130的频谱。至 于内建麦克风110的频谱，其同样可依照本发明的实施例而由频谱估测单元 122估测，或是直接预存于与声音处理器120分离或整合的存储器(图未示) 之中。

如图2所示，声音处理器120的补偿单元124耦接至频谱估测单元122。 本发明的补偿单元124用以补偿第一与第二频谱间的差异。在内建麦克风 110与插入式麦克风130有着不同敏感度的实施例中(即，内建麦克风110具 有第一频谱，其对0-10KHz频带有着较高的敏感度，但对10-20kHz频带的 敏感度较低；而插入式麦克风130有着第二频谱，其对0-10KHz频带有着较 低的敏感度，但对10-20kHz频带的敏感度较高)，补偿单元124可将麦克风 110与麦克风130在相同频带中的敏感度调整成均匀且一致，举例而言，其 可将内建麦克风110在0-10kHz频带的敏感度配合插入式麦克风130调降， 并将插入式麦克风130在10-20kHz频带的敏感度配合内建麦克风110调降。

在完成麦克风110与麦克风130频谱间的补偿之后，即可建构出麦克风 阵列190。此时，耦接至补偿单元124的讯噪比(SNR)估测单元126即可依 据已获补偿的第一与第二频谱、并由内建麦克风110与插入式麦克风130所 接收的声音中估测出一SNR估测值。接着，耦接至SNR估测单元126的噪 音消除单元128可进一步依据该SNR估测值将环境噪音自声音中消除。

通过本发明由内建麦克风110对插入式麦克风130所建立的麦克风阵列 190，环境噪音可被轻易地移除，而原始高传真的声音讯号即可被正确地重 现。

有另一实施例中，本发明的麦克风阵列190可由内建麦克风110与另一 外部换能器(例如一插入式扬声器140)所建立，如图1A所示。扬声器140 是一种外部换能器，其可将电子讯号转换成声音讯号。虽然扬声器的功能恰 好与麦克风相反，但实际上其确实可“反向”作为一麦克风使用。然而，扬声 器兼作麦克风时，其频率响应通常是相当不理想的。在此例中，内建麦克风 110可作为麦克风阵列190的主麦克风，而插入式扬声器140则作为麦克风 阵列190的参考麦克风。藉由本发明的频谱估测单元122与补偿单元124， 插入式扬声器140的频谱可被估测得知，而内建麦克风110与插入式扬声器 140间的频谱差异即可顺利获得补偿。藉由本发明的SNR估测单元126对补 偿单元128，可从上述已获补偿的频谱以及内建麦克风110与插入式扬声器 140所接收的声音中取得一SNR估测值；而依据此一依据SNR估测值，环 境噪音即可从声音讯号中消除，将高传真的原始声音予以重现。

除了前述的麦克风阵列190之外，本发明还提供一麦克风阵列建立方 法。图3为本发明整麦克风阵列建立方法流程图。麦克风阵列建立方法用以 于一电子装置上建立麦克风阵列，该电子装置可为具有至少一内建麦克风的 移动电话、PDA、笔记型计算机、平板型计算机或一体成型计算机。举例而 言，如图1A所示，内建麦克风110具有一第一频谱。在一实施例中，本发 明的方法包括：在步骤S302中，将一外部换能器(举例而言，如图1A所示 的插入式麦克风130或插入式扬声器140)插入电子装置；在步骤S304中， 估测该外部换能器的第二频谱；以及在步骤S306中，补偿该第一频谱与第 二频谱间的差异。在某些实施例中，本发明的方法还包括：在步骤S308中， 依据已获补偿的第一与第二频谱，由内建麦克风110与该外部换能器所接收 的声音中产生一SNR估测值；以及在步骤S310中，依据SNR估测值，从 内建麦克风110与外部换能器所接收的声音中消除环境噪音。本发明的麦克 风阵列建立方法用以建立前述实施例中的麦克风阵列190，由于前文已充分 介绍了该麦克风阵列190，因此，为了节省篇幅，此处将不再赘述本发明的 麦克风阵列建立方法的各种实施例。

虽然在前述的各个实施例中仅以单一插入式麦克风130，或单一插入式 扬声器140做说明，但是本发明用以建立麦克风阵列的外部换能器的数量不 必以此为限。举例而言，可如图1B所示般同时运用一内建麦克风110、一 插入式麦克风130与一插入式扬声器140而建立一麦克风阵列。本发明虽以 较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做些许的更动与润饰，因此本发 明的保护范围是以本发明的权利要求为准。