用于高振幅音频捕获的多膜麦克风的制作方法
【专利说明】
[0001] 分秦申请说巧
[0002] 本申请是于2009年10月13日提交的、于2011年7月20日进入中国国家阶段的、 申请号为200980155096. 6、名称为"用于高振幅音频捕获的多膜麦克风"的中国发明专利申 请的分案申请。
技术领域
[0003] 本发明的示例性而非限制性的实施例大体上设及改进高振幅音频信号的音频捕 获/记录。
【背景技术】
[0004] 在说明书中和/或在附图中出现的各种缩写定义如下：
[0005] ADC 模数转换器
[000引ASIC 专用集成电路
[0007] 地 分贝
[000引地FS 分贝满刻度
[0009] DSP 数字信号处理
[0010] ECM 驻极体电容器麦克风
[0011] EMC 电磁兼容性
[001引Gnd 接地
[001引L/R 左/右
[0014] MEMS 微机电系统
[00巧]PDM 脉冲密度调制
[001引SNR 信噪比
[0017] SPL 声压级
[001引Vdd 电源电压
[0019] 视听摄录是针对具有多媒体能力的移动设备的最常见用途之一。关于视觉捕获组 件已经取得了进步。顾客关于视频记录质量的预期已经随之增加，然而包括捕获和回放两 者的音频组件已经落后于视觉方面。该在捕获具有高声压级（SPL)的视频事件时可能尤其 成问题。移动设备的内部麦克风在尝试记录同样依赖于频率的高S化时可能容易饱和。所 记录的音频信号可能造成对整体音频质量有影响的重度失真和压缩。
[0020] 音频失真也可能出现在有风环境中。空气掠过移动设备的麦克风元件的移动可能 生成有害噪声。该有害噪声可能减少音频的可理解性并且迫使移动设备的用户过早地终止 电话呼叫。
[0021] 目前，具有多媒体能力的一些移动设备无法在高S化环境中提供充分的音频捕 获。音频捕获的质量经常依赖于麦克风布置和麦克风设计。一种可能布置设及如图1中所 示在单个基部上实现多个麦克风，该图是美国专利申请公开US2007/0047746A1的图3A 的复制。图1中所示麦克风系统具有基部130和固定到基部130的多个实质上独立可移动 的膜120。多个膜120中的每个膜与基部130形成可变电容。因此每个膜120与基部130 有效地形成大体上独立的单独的麦克风。
[0022] 另一可能布置设及由多个第一膜220构造的直接数字麦克风，每个第一膜220由 微机械网形成，每个微机械网由基底270支撑。在图2中示出了该一点，图2是美国专利申 请公开US2003/0210799A1的图3的复制。第二膜210和多个第一膜220位于两个不同 位置。多个第一膜220由个别第一膜260组成。第二膜210由基底270支撑并且被置于多 个第一膜220上方，W在多个第一膜220与第二膜210之间形成腔230。压力传感器240响 应于腔230中的压力。驱动电子器件250响应于压力传感器240并且控制多个第一膜220 的位置。轮询电子器件250响应于多个第一膜220的位置并且产生数字输出信号。
【发明内容】
[0023] 本发明的第一实施例是一种方法，该方法包括；接收声信号；并且响应于所接收 的声信号来输出来自第一输入音频变换器和第二输入音频变换器的电信号，其中第二输入 音频变换器的灵敏度低于第一输入音频变换器的灵敏度。
[0024] 本发明的另一实施例是一种装置，该装置包括；基底；第一输入音频变换器，其装 配在基底上、配置用于根据声信号输出电信号；W及第二输入音频变换器，其装配在基底 上、配置用于根据声信号输出电信号，其中第二输入音频变换器的灵敏度低于第一输入音 频变换器的灵敏度。
[0025] 本发明的又一实施例是一种方法，该方法包括；接收声信号；响应于所接收的声 信号来输出来自输入音频变换器的电信号，其中来自输入音频变换器的输出遵循正常灵敏 度路径和高振幅路径；并且在一个脉冲密度调制流上输出来自正常灵敏度路径和高振幅路 径两者的电信号，其中从正常灵敏度路径输出的电信号具有比从高振幅路径输出的电信号 更高的分贝满刻度电平。
[0026] 本发明的又一实施例是一种装置，该装置包括：输入音频变换器，其配置用于根据 声信号输出电信号，其中电信号穿过正常灵敏度路径和高振幅路径；W及电路，其配置用于 在一个脉冲密度调制流上输出穿过正常灵敏度路径和高振幅路径两者的电信号，其中从正 常灵敏度路径输出的电信号具有比从高振幅路径输出的电信号更高的分贝满刻度电平。
【附图说明】
[0027] 在所附的附图中：
[002引 图1再现了美国专利申请公开US2007/0047746A1的图3A，该图3A示出了麦克 风膜布置的示例。
[0029] 图2再现了美国专利申请公开US2003/0210799A1的图3,该图3示出了麦克风 膜布置的又一示例。
[0030] 图3示出了适合于在实施本发明的示例性实施例时使用的各种电子设备的简化 框图。
[0031] 图4是图示了在根据使用了两个输入音频变换器的本发明的示例性实施例的设 备处的方法和计算机程序指令执行结果的逻辑流程图。
[0032] 图5示出了实现到移动设备上的图3的框图。
[0033] 图6示出了对于可W如何从包括图3的电子设备的麦克风系统输出数据的示例。
[0034] 图7是图示了在根据运用了来自第一音频输入变换器的两个灵敏度路径的本发 明的示例性实施例的设备处的方法和计算机程序指令执行结果的逻辑流程图。
[00巧]图8示出了具有两个膜的设备的配置的框图。
[0036] 图9示出了具有一个膜的设备的配置的框图。
【具体实施方式】
[0037] 图1和图2中W及相应的美国专利申请公开US2007/0047746A1和US 2003/0210799A1中示出的两种布置没有提及灵敏度被减少的膜。另外，关于图1的布置包 含四个膜。同样地，关于图2的布置主要着重于堆叠的膜。此外，该些布置无一解决潜在风 噪声。
[0038] 在本发明的一个示例性实施例中，有至少两个膜，一个膜与另一个膜相比灵敏度 被减少。该些膜无一需要被堆叠，并且该布置允许W高SPL电平在无饱和的情况下记录音 频。灵敏度被减少的膜有更高的本底噪声并且因此具有更小的SNR。
[0039] 本发明的示例性实施例允许移动设备在噪声条件（诸如由于风、交通、人群等所 致的噪声条件）期间操作。W前，在麦克风碳精盒与ASIC之间实现高通电滤波器W便允许 在有风条件下操作。然而，出于至少=个原因该是欠理想的解决方案；1)风噪声经常已经 使麦克风输出信号饱和，2)在无风环境中的优选音频质量需求要求将高通滤波器设置在仍 将使大部分风噪声通过的位置，W及（3)该策略对于数字麦克风不可行。已经尝试使用DSP 电路从麦克风的多个阵列清除有风信号，但是它们一直只具有有限的有效性。
[0040] 在下文进一步详述的本发明一个示例双膜实施例（例如，图8)中，每个膜具有不 同灵敏度并且各自输出单独的信号。在一个示例性实现（其中只有来自灵敏度较低的膜 的信号具有可接受的失真电平）中，仅选择该信号W供进一步处理而忽略/丢弃另一信号 (随着高振幅声场超过膜和ADC的满刻度输出，该信号可能由于信号限幅而过度