用于改善移动通信设备中的语音通信体验的方法和系统的制作方法
【专利摘要】一种移动通信设备具有容纳电子组件的主体和包括显示器的前面板，所述移动通信设备还包括至少一个标准麦克风和位于与设备的前面板发生振动连接之处的振动传感器。
【专利说明】用于改善移动通信设备中的语音通信体验的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信系统的领域。更具体而言，本发明涉及利用骨骼传导(boneconduction)现象在移动设备中实现语音通信增强。
【背景技术】
[0002]在现代世界中，用移动设备进行的语音通信是人的生活的一个不可或缺的部分。语音增强技术在不断进步，并且改善的设备一直都在被开发出来。然而，有噪环境中的语音通信是移动设备难以应对的一个挑战。在有噪环境中，移动通信设备的麦克风拾取结合了移动电话用户的语音和环境噪声的信号。结果，低质量的语音被提供给线路另一端的那一方。
[0003]通常，移动电话用户在扬声器模式或手持模式中使用电话，并且在后一种模式中在电话的扬声器(也称为“耳机扬声器”)与用户的耳朵之间存在直接接触。虽然扬声器模式使能了更自由的移动，但大多数人仅在如下情况下使用扬声器模式:环境安静并且环境噪声很小或者没有环境噪声，并且当然，周围没有其他人从而隐私可得到维持。然而，在中度或高度环境噪声中，大多数人偏好使用手持模式，在该模式中电话与其一只耳朵接触。这是由于以下事实:在扬声器模式中，用户与之交谈的那一方听到许多环境噪声，而且电话用户也因为其周围的噪声而不能清楚地听到其对方的语音。另外，如果噪声较高，则许多电话用户将电话贴附于其一只耳朵并且同时用其手关闭另一只耳朵，以减小其听到的环境噪声的量。
[0004]改善传送的语音质量的一种选项通过利用一个或多个麦克风来使用噪声降低技术(有时也称为“噪声消除技术”)。使用两个麦克风的一些移动电话的示例是:来自苹果公司的iPhone4和三星的Galaxy S2。噪声降低技术在某种程度上改善传送的语音呼叫，然而其只是一种部分解决方案，因为在有噪环境中说话的用户仍遭受环境噪声的影响并且在许多情况下不能很好地听到从另一方接收的语音。
[0005]骨骼传导的使用是现有技术中已知的，主要作为用于遭受听觉障碍的人的一种解决方案；在这种模式中，声波被变换成振动并且通过颅骨被传送到内耳。此技术也用在耳机骨骼传导的领域中，例如，如国际专利申请W02010/052720中所述，其公开了一种耳机和用于利用骨骼传导扬声器来播放立体声和单声道信号的方法。骨骼传导扬声器也用在Kyocera的智能电话Urbano Progresso中，其完全使用了骨骼传导扬声器。对骨骼传导扬声器的使用要求移动电话扬声器与用户的颅骨的任何点之间的直接接触。
[0006]尽管有许多不同的制造商作出了许多努力，但对于当通信中的至少一个用户位于有噪环境中时在诸如移动电话之类的移动通信设备的用户之间发送和接收的声音的质量的改善，仍有充足的空间和需求。
[0007]因此，本发明的一个目的是提供一种移动通信设备，当发现讲话的用户在有噪环境中时，该移动通信设备提供改善的传送语音质量。
[0008]本发明的另一个目的是提供一种配备有振动检测器的移动通信设备，其允许了使用用户的语音振动，而不受环境噪声的不利影响。
[0009]本发明的另一个目的是提供一种具有振动检测器的移动设备，该振动检测器可被嵌入作为移动电话的面板的一部分或者在所述面板后面与之直接接触，无论振动检测器的确切位置如何。
[0010]本发明的另一个目的是提供一种移动设备，其自动地识别移动设备的使用模式并且自动地调整操作技术和噪声降低技术以适应移动设备的使用模式。
[0011]本发明的另一个目的是提供一种移动设备，其在高水平噪声环境中向设备的用户提供闻质量的语首感知。
[0012]本发明的更多目的和优点将随着描述进行而变得清楚。
【发明内容】
[0013]在一个方面中，本发明涉及一种移动通信设备，其具有容纳电子组件的主体和包括显示器的前面板，所述移动通信设备还包括至少一个标准麦克风和位于与设备的前面板发生振动连接之处的振动传感器。
[0014]根据本发明的另一实施例，该移动通信设备还包括骨骼传导扬声器。
[0015]遍及本说明书各处，术语“振动检测器”、“振动传感器”和“骨骼传导麦克风”被可互换地使用。
[0016]根据本发明的一个实施例，振动传感器被贴附到前面板，但在其他实施例中，其位于远离前面板之处，只要其与前面板发生振动连接即可。
[0017]在另一方面中，本发明针对一种移动通信设备，其包括处理器，该处理器被配置为由于确定移动通信设备的用户在以下模式之一中操作移动通信设备而不同地操作:
[0018]i) “扬声器模式”，其中设备远离用户的嘴部；
[0019]ii) “扬声器模式”，其中设备靠近用户的嘴部；
[0020]iii) “手持模式”，其中设备与用户的一只耳朵接触；
[0021]iv) “手持模式”，其中设备与用户的一只耳朵接触，同时另一只耳朵被关闭。
[0022]根据本发明，若干种不同的操作模式是可能的，例如:模式是i)，并且处理器激活一个或多个标准麦克风；或者模式是ii)或iii)，并且处理器激活位于通信设备中的两个不同位置处的两个或更多个标准麦克风，并且还操作振动检测器，该振动检测器被定位来检测由用户的语音在设备的面板上产生的振动；或者模式是iv)，并且处理器激活两个或更多个标准麦克风、振动检测器和骨骼传导扬声器。
[0023]在本发明的一个特定实施例中，当骨骼传导扬声器被激活时，处理器被配置为平衡传送到两只耳朵的信号以在两只耳朵中向用户提供大致相同强度的语音。
[0024]本领域技术人员将会清楚，本发明提供了现有技术中迄今不可得的许多优点。例如，其允许了提供一指示器，该指示器适于提醒用户电话位于离其嘴部的距离大于预定值之处。该指示可例如通过产生听觉信号或视觉信号来提供。
[0025]作为另一示例，本发明允许了提供一噪声降低指示器，该噪声降低指示器适于向用户提供关于交谈所享有的噪声降低的水平的指示。
[0026]在另一方面中，本发明针对一种用于操作移动通信设备的方法，该移动通信设备具有容纳电子组件的主体和包括显示器的前面板，所述移动通信设备还包括至少一个标准麦克风和位于与设备的前面板发生振动连接之处的振动传感器，该方法包括提供一处理器，该处理器被配置为由于确定移动通信设备的用户在以下模式之一中操作移动通信设备而不同地操作:
[0027]i) “扬声器模式”，其中设备远离用户的嘴部；
[0028]ii) “扬声器模式”，其中设备靠近用户的嘴部；
[0029]iii) “手持模式”，其中设备与用户的一只耳朵接触；
[0030]iv) “手持模式”，其中设备与用户的一只耳朵接触，同时另一只耳朵被关闭。
[0031]本领域技术人员将会清楚，并且接下来的描述中将进一步论述，由本发明提供的上述和其他选项大幅改善了通信期间的质量和用户体验，尤其是当发生在有噪环境中时则更是如此。
[0032]通过以下参考附图对本发明的实施例的说明性和非限制性描述，将进一步理解本发明的所有上述和其他特性和优点。在附图中，相同的标号有时在不同的图中用于指示相同的元素。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1示意性示出了扬声器模式，其中移动设备被握持在离用户的嘴部较大距离处；
[0034]图2示意性示出了扬声器模式，其中移动设备被握持在离用户的嘴部相对较近距离处；
[0035]图3示意性示出了手持模式，其中移动设备被握持成使得在设备与用户的耳朵之间存在直接接触；
[0036]图4示意性示出了手持模式，其中移动设备被握持成使得在设备与用户的耳朵之间存在直接接触，并且同时另一只耳朵被用户关闭；
[0037]图5示意性示出了根据本发明实施例的具有振动检测器的移动设备面板；
[0038]图6 (A和B)示出了根据本发明实施例的示例，其中移动设备被握持成使得在设备与用户的颅骨之间存在一点的直接接触；
[0039]图7示出了根据本发明实施例的示例，其中移动设备被握持成使得在设备与用户的颅骨之间存在直接接触；
[0040]图8示意性示出了根据本发明实施例的移动设备的结构；
[0041]图9是根据本发明实施例的本发明的方法的示意性流程图；并且
[0042]图10示意性描述了估计原始话音s (η)和环境噪声d(n)的系统；并且
[0043]图11示出了描述话音检测机制的示例的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0044]本发明涉及一种噪声降低系统和装置，该噪声降低系统和装置改善有噪环境中传送的语音质量，并且通过考虑到有噪环境中电话用户的不同使用模式来改善对传入呼叫的感知。在本发明中，对于每种使用模式执行不同的处理，从而充分利用了不同使用模式提供的各种能力。根据本发明，在移动通信设备中使用多个标准麦克风和骨骼传导麦克风(也称为“骨骼振动检测器”)，以及骨骼传导扬声器和处理器。[0045]遍及本说明书各处，术语“电话”、“移动通信设备”和类似的术语被可互换地使用，并且没有术语打算引入对本发明所针对的设备的特定性质、形状或元件的任何种类的任何限制。本领域技术人员根据本说明书将容易理解哪些移动通信设备可受益于本发明，这些移动通信设备不仅包括蜂窝设备，而且包括任何其他种类的移动设备，例如W1-Fi和无线电装置，无论发生传送的介质是什么。
[0046]处理器根据本发明被配置为，自动分析移动电话的操作模式，并且通过在特定操作条件下适当地利用骨骼传导麦克风、骨骼传导扬声器，自动执行被调整为适应于每种模式的不同处理，这将在下文进一步详述。处理器被配置为识别移动电话的操作模式，并且自动地在不同的操作模式之间切换以减轻环境噪声的影响。
[0047]在本发明的一个实施例中，定义了四个主要操作模式。每个模式通常用在不同的环境噪声场景中，并且在下文参考附图来加以简要描述:
[0048]?安静模式:图1示意性示出了扬声器模式，其中移动设备被握持在离用户的嘴部较大距离处(例如，大于~30cm)。此扬声器模式通常用在零水平的环境噪声到低水平的环境噪声之间的范围中。在此情况下，用户在扬声器模式中讲话，即移动电话110远离用户的嘴部115并且用户经由电话的扬声器听到所接收的语音。
[0049]?低噪声:图2示意性示出了扬声器模式，其中移动设备110被握持在离用户的嘴部115相对较近距离处(例如，小于~30cm)。在此情况下用户在扬声器模式中讲话，但他将电话握持得靠近其嘴部以便克服环境噪声并且能够经由移动电话的扬声器听到传入的呼叫。
[0050]?任何噪声:图3示意性示出了手持模式，其中在移动电话110与用户的耳朵之间存在至少一点的直接接触。此操作模式被认为是移动电话的常规操作模式，因为其可用在任何水平的环境噪声中并且是最常用的使用模式。而且，对于环境噪声水平在中到高噪声水平的范围中的情形，为了增大传入声音水平以及增大相对于环境噪声水平的用户语音水平，以便减轻噪声对另一方的影响，此使用模式是最适宜的；以及
[0051].高噪声:图4示意性示出了手持模式，其中移动设备110被握持成使得在电话与用户的耳朵120之间存在直接接触，并且同时另一只耳朵125被用户关闭，以减轻其听到的环境噪声的效果。此模式用在有高水平的环境噪声时。
[0052]移动电话用户在语音呼叫期间偏好使用扬声器(“扬声器模式”)。扬声器模式的使用有一个大优点，因为其不强制用户在电话与其耳朵之间有接触，并且通常被认为是更健康的，因为在用户的头部与电话天线之间维持了距离。此外，对于诸如来自苹果公司的SIRI或Google now之类的语音命令或语音搜索应用，用户希望查看应用提供的对其命令或问题的反馈，因此他们将电话握持在其脸部前方。
[0053]然而，扬声器模式的使用引入了一些挑战。一个问题是回声，即，移动设备的麦克风也“听到”扬声器并将其重传到远端用户，在这里远端用户以回声的形式听见他自己的声音。为了减轻回声效果，可以使用标准的自适应回声消除技术，例如http://www.slideshare.net/chintanajoshi/acoustic-echo-cancelIation 中例不的那种，这是由NIRMA大学的Chintan A.Joshi所作的一个演讲。另一个问题是如下事实:用户的嘴部与位于移动电话上的麦克风之间的距离在电话交谈期间有很大变化。在有噪环境中，此事实可大幅减小信号噪声比(SNR)，这可在远端侧产生非常低劣的话音质量。此外，移动手持机用户听不清楚传入的呼叫，因为他听见传入的语音与环境噪声的结合，这提供了低劣的SNR。因此，在有噪环境中，期望用户将移动电话贴附于其耳朵(例如图3、4中那样)或者将移动电话移动到更靠近其嘴部(例如图2中那样)，以通过使扬声器更靠近其耳朵来增大接收的话音音量。作为一个附带益处，传送到另一方的声音水平也增大了，并且另一方以改善的SNR听见语音。
[0054]在存在中度到高度环境噪声并且用户将电话贴附于其耳朵的模式中，本发明利用了电话与颅骨接触这一事实。本发明使用了标准麦克风阵列与骨骼传导麦克风的结合以及信号处理器。该处理器利用一种可大幅消除另一方听到的环境噪声并且如果需要可以完全消除另一方听到的背景噪声的处理，来处理由麦克风(包括骨骼传导麦克风)拾取的所有信号。
[0055]骨骼传导麦克风实际上是骨骼振动检测器(也称为“骨骼传导检测器”)。所述骨骼振动检测器必须与移动电话的面板发生振动接触，因此其可被嵌入在移动电话中作为面板的一部分或者在面板后面，无论振动检测器的确切位置如何，只要在骨骼振动检测器与面板之间存在接触即可。图5示意性图示了移动电话面板510，其中骨骼振动检测器520被嵌入作为面板的框架530的一部分或者在面板后面。骨骼振动检测器可被定位成远离前面板，例如在电话电池旁边，并且只要其与所述前面板发生振动接触，其就仍将提供本发明的优点。
[0056]在本发明的实施例中，骨骼振动检测器被利用来检测当用户说话并且电话接触用户的颅骨时引起的骨骼振动，如图3或4中示意性示出。
[0057]图6A示出了一个示例，其中用户在说话并且在电话面板610与用户的颅骨615之间存在一点接触645。图6B是图6A的用户所握持的电话的放大视图，相对于图6A的工作位置旋转了大约90°，以示出前面板。由用户的语音在645——用户脸部与面板之间的接触点一产生的骨骼振动630通过面板玻璃传播到振动检测器620。该振动被嵌入在面板中或面板后面或附着到面板或面板后面的骨骼振动检测器620 (其是骨骼传导麦克风)检测到。所拾取的振动表示用户的话音。此信息与来自麦克风阵列的信息一起被用来改善噪声消除处理。必须注意，振动检测器位置不一定必须要在用户接触其颅骨的位置后面，振动检测器在任何位置接触面板就足够了，因为面板拾取的振动传播过整个显示面板。
[0058]在本发明的另一实施例中，振动检测器在面板与用户的颅骨没有接触时检测用户的语音，如果面板足够靠近用户的嘴部的话(例如，小于?30cm)，如图2中示意性图示。在此情况下，话音在面板上引起的直接压力使面板振动，并且这些振动被位于面板上或面板下方的振动检测器检测到。如果面板如图1中所示远离用户的嘴部，则话音在面板上引起的直接压力太小并且所述振动检测器检测不到有意义的振动。如本领域技术人员将会明白的，扬声器嘴部与通信设备的面板之间的有用距离在不同型号的电话中将有所不同。然而，因为本发明以改善的通信体验的形式提供对用户的直接反馈，所以每个用户将根据其视野选择提供最佳性能的讲话距离。在本发明的这个其中用户使用扬声器模式并且移动电话的面板足够靠近用户嘴部的实施例中，根据本发明，监视各种模式的处理器被配置为激活一种利用信号处理器和标准麦克风阵列与骨骼振动检测器的结合来为另一方降低噪声的处理。必须注意，虽然面板不接触骨骼，但话音在面板上引起的直接压力使面板振动，因为其足够靠近用户的嘴部。[0059]处理器利用一种可大幅消除另一方听到的环境噪声并且如果需要可以完全消除另一方听到的背景噪声的处理，来处理由麦克风(包括骨骼振动麦克风)拾取的所有信号。
[0060]骨骼振动检测器(骨骼传导麦克风)可被嵌入在移动电话中，作为面板的一部分或者在面板后面、附着于其上，例如在电池盒中。如上文已经指出的，骨骼振动检测器的位置不一定必须要在用户嘴部的前面，只要骨骼振动检测器在任何位置接触面板就足够了，因为面板拾取的振动传播过整个显示面板。
[0061]在本发明的其中用户将电话贴附于其耳朵并关闭其另一只耳朵的另一实施例中，本发明利用了电话被贴附于颅骨的这个事实，并且除了使用骨骼振动检测器作为骨骼传导麦克风以外，本发明的系统和装置还使用了接触用户的颅骨并被嵌入在电话中的骨骼传导扬声器。骨骼传导扬声器将传入的语音传递给用户。从而，本发明的系统的另一优点是标准扬声器和骨骼传导扬声器同时将传入的语音输送给用户，从而增大了耳朵中接收的声音的音量。
[0062]图7示意性示出了一种示范性情况，其中用户将移动电话710贴附于右耳701，并且在移动电话与用户的颅骨存在多点接触；因此，标准扬声器705通过耳朵的右侧空气管道将语音呼叫输送给用户。也与用户的右颅骨接触的骨骼传导扬声器703的工作方式不同；其振动颅骨并且声波715通过骨骼传播到两只耳朵701和702。在此情况下，用户在两只耳朵701和702中都听见语音，虽然电话只与颅骨的右侧接触。根据本发明的一个实施例，处理器分析并处理两个信号，以实现两只耳朵中听见的语音之间的平衡。用户在两只耳朵中都听见语音这个事实改善了接收语音的可理解性，因为两只耳朵都听到传入的呼叫。
[0063]在本发明的另一实施例中，如果用户关闭不与电话接触的耳朵，即左侧耳朵702，则透入的环境噪声减小，并且由于堵耳效应(occlusion effect)，其增强了传播到左耳的信号并且大幅改善了此耳朵中的SNR。如本领域技术人员将会清楚的，如果只使用一个源则不能实现平衡。假定设备被贴附到右侧，则在右侧中听到的信号比在左侧中听到的强得多(由于通过骨骼的声音的衰减)，这产生了不平衡的信号。从而，用户将主要听到右耳信号。虽然如果振动器位于头顶、前额或脖子上，则原则上可利用一个源来实现平衡，但这对于蜂窝电话用户来说显然不是实际的解决方案。
[0064]在本发明的另一实施例中，如上所述，处理器自动地分析并识别移动电话的操作模式并且自动地选择其自己的适当操作模式。处理器随着操作模式被改变而在不同处理之间切换并且使用上述麦克风和/或扬声器(常规和骨骼传导)的一部分或全部来实现最佳的噪声降低效果。
[0065]图8示意性示出了根据本发明实施例的移动电话800的典型结构的示例。本发明的系统和装置包括可位于电话中的不同位置处的标准的多个麦克风810。在图8中，可以看出移动电话800包括6个麦克风810。然而，如果必要，可以插入和使用更多麦克风(未示出)，或者只插入和使用它们中的一部分。例如，可以只使用位于不同位置处的两个麦克风，例如电话底部的麦克风和电话顶部的另一麦克风。或者，两个麦克风可位于电话的底部，或者一个麦克风可位于电话的底部，并且另一个位于电话的左侧或右侧，等等。麦克风810经由数字或模拟连接801连接到处理器825。标准扬声器815和816由处理器825经由数字或模拟连接801来馈给。当电话与用户的耳朵接触时，扬声器815用在手持模式中作为耳机扬声器，并且扬声器816用在扬声器模式中。检测显面板802上的振动的骨骼振动检测器805被嵌入在移动电话中作为面板802的一部分。振动检测器805也可位于面板后面(未示出)，只要在面板802与振动检测器805之间存在振动接触即可。当用户说话并且使电话与其颅骨发生接触时，由用户的语音产生的骨骼振动就传递到电话面板802，面板802相应地振动，面板的振动803被振动检测器805检测到。所拾取的振动表示说话人的话音。典型的振动检测器可利用对语音振动敏感的压电元件制成，或者由覆盖有橡胶的标准麦克风制成，其中橡胶接触面板的玻璃。振动检测器805的输出经由数字或模拟连接801被馈送给处理器825。接近检测器804也被嵌入在电话的面板中，并且其用于检测用户是否将电话握持得靠近其脸颊。在具有触摸屏面板的大多数移动电话中可以找到接近检测器。接近检测器804的输出经由数字或模拟连接801被馈送给处理器825。
[0066]必须注意，振动检测器位置不一定必须在用户接触其颅骨的位置后面，只要颅骨在任何位置接触面板就足够了，因为面板拾取的振动传播过整个显示面板。
[0067]骨骼传导扬声器820被嵌入在电话800中并且位于电话800的上部,从而在手持模式中骨骼传导扬声器820与用户的颅骨接触。话音信号被从处理器825经由数字或模拟连接801输送到扬声器820。骨骼传导扬声器820将传入的语音传递给用户。本发明的系统同时把从扬声器815和从骨骼传导扬声器820接收的语音输送给用户。因此,在移动电话与用户的颅骨之间存在接触的手持模式中，标准扬声器815通过耳朵的右侧空气管道将语音呼叫输送给用户。也与用户的颅骨接触的骨骼传导扬声器振动颅骨并且声波通过骨骼传播到两只耳朵。在此情况下，用户在两只耳朵中都听见语音，虽然电话只与颅骨的一侧接触。处理器825处理两个信号以实现两只耳朵中听见的语音之间的平衡。用户在两只耳朵中都听见语音这个事实改善了接收语音的可理解性，因为两只耳朵都听到传入的呼叫。此夕卜，如果用户关闭不与移动电话接触的耳朵，则透入的环境噪声减小，并且由于堵耳效应，其增强了通过骨骼传播到不与移动电话接触的耳朵的信号，这大幅改善了此耳朵中的SNR。
[0068]处理器825可以是包括处理能力的专用处理器，例如ARM处理器或DSP处理器，其与连接801对接。或者，处理器825可以实现在应用处理器或基带处理器中，应用处理器和基带处理器是当前许多移动电话中具备的。
[0069]在本发明的实施例中，处理器825检测用户的操作模式，即使用户按以下四种模式之中的哪一种动作:
[0070].情况1.扬声器模式，其中移动电话远离用户的嘴部
[0071].情况I1.扬声器模式，其中移动电话靠近用户的嘴部
[0072].情况II1.手持模式，其中在用户的耳朵、用户的颅骨与电话之间存在接触
[0073].情况IV.手持模式，其中在用户的耳朵、用户的颅骨与电话之间存在接触，并且同时用户的另一只耳朵被以用户的手或其他手段关闭。
[0074]一旦检测到操作模式，处理器就可执行对于检测到的模式适当的处理。有不同的方式来识别用户的操作模式，例如:处理器825分析两个信号:振动检测器805的输出和接近检测器804的输出。还可考虑使用来自应用处理器的关于用户在扬声器模式中还是手持模式中的指示，然而对于语音命令应用存在一些情况，其中这个指示不一定可用。在当前示例中，只使用振动检测器805的输出和接近检测器804的输出，这些输出经由连接801被馈送给处理器825。接近检测器804用于检测用户是否将电话握持得靠近其脸颊。如果电话被握持得靠近用户的脸颊，则意味着在手持模式中使用电话，因此面板在此操作模式期间被关闭以便节省电力。处理器如图9中所示使用此信息。
[0075]图9是根据本发明一个实施例的方法的示意性流程图。当用户在移动电话中操作语音通信时，方法900被激活。在第一步骤905中，作为从振动检测器805接收的骨骼信号的能量的信号Energy-bone (η)被低通滤波器滤波,例如，
[0076]Ebone (n)=Alpha*Ebone(η-1) + (1-alpha)*Energy_bone(η)
[0077]如果结果Ebone (n)小于预定的阈值ΤΗ1，则意味着没有检测到骨骼信号，即电话远离用户的嘴部，这意味着使用模式是“情况I”的扬声器模式。在此情况下，检测到使用模式。然而，如果结果Ebone (η)大于预定的阈值，则意味着骨骼振动检测器检测到说话人的语音。在该情况下，没有检测到使用模式，因为其可以是“情况Π”、“情况III”或“情况IV”，因此执行步骤910。在步骤910中，检查接近标准。如果接近标准不满足，则意味着电话未与用户的脸部接触。因此在此步骤检测到的使用模式是“情况II”的扬声器模式。如果接近标准满足，则执行步骤915。在步骤915中，满足接近，因此意味着使用模式是“情况III ”或“情况IV”。如果环境噪声水平“Noise_LeveI ”低于预定的阈值TH2，则意味着噪声不是太高，并且用户不必关闭其未使用的耳朵。在该情况下，检测到的使用模式是“情况III”。如果Noise_Level大于预定的阈值TH2,则意味着用户在高噪声环境中,然后系统激活骨骼扬声器，并且指出其已被激活，例如通过语音提示或通过短促的哔哔声来指出，从而建议关闭另一只耳朵。此外，系统向用户提供利用平衡控制按钮806来在两只耳朵之间平衡声音的能力。
[0078]在每种操作模式中，基于使用情况使用不同的噪声消除技术。每种情况中的典型处理的示例在下文描述。必须注意，本发明绝不限于本文描述的特定说明性技术，而是也可使用不同的技术。
[0079]情况I处理的示例
[0080]“情况I”是标准扬声器模式，其中移动电话远离用户的嘴部。在此情况下，假定环境噪声非常低，因此除了被执行来消除由扬声器产生的回声的某种标准回声消除处理以夕卜，处理器825还激活位于电话800的底部的一个麦克风810。应当注意，可以激活不同数目的麦克风810—例如，两个或更多个麦克风。而且也可执行标准噪声消除技术。
[0081]情况II处理的示例
[0082]情况II是标准扬声器模式，其中移动电话靠近用户的嘴部。对于此模式，假定环境噪声水平在低到中噪声水平的范围。在此情况下，用户在扬声器模式中讲话，但将电话握持得靠近其嘴部以便克服环境噪声并且能够经由扬声器听到传入的呼叫。根据本发明的一个实施例，处理器使用位于电话中的不同位置处的两个或更多个麦克风810，以及检测电话的显示面板802上的语音振动的骨骼振动检测器805。当用户说话并且其嘴部靠近电话的显示面板时，由用户的语音产生的振动传递到电话面板，电话面板相应地振动。此振动被嵌入在电话中或贴附于面板的振动检测器805检测到。所拾取的振动表示说话人的话音。应当注意，传感器805对用户的振动敏感，而对环境噪声则不敏感地多。不尝试对已经通过实验确定的此事实提供完整说明，相信其主要是由于以下事实引起的:只有垂直撞击电话面板的波才产生被振动检测器拾取的实质性振动。在大多数情况下，环境噪声的主要部分不会垂直撞击在电话的面板上，因此振动检测的噪声量与总噪声相比要小得多。
[0083]在此模式中，用户在电话呼叫期间可能会改变电话相对于用户嘴部的位置。当电话足够靠近用户的嘴部时，805检测到的语音水平较强并且其能量Ebone大于预定的阈值Thl0如果在呼叫期间用户将电话位置改变成远离嘴部，则能量Ebone减小并且其可变得低于阈值Thl。这在有噪环境中是不希望的。为了消除这种情形，在本发明的一个实施例中，处理器825向用户提供关于移动电话离嘴部有多远的通知。该指示可通过呼叫期间的语音注释实现，或者处理器可以转发一命令到面板控制器以显示向用户指出能量Ebone的强度的条柱。此指示充当对用户的反馈并且向用户指出电话与其嘴部的距离是否符合期望的距离。
[0084]如果用户将移动电话握持得远离其嘴部并且尽管有所述的视觉或音频指示却仍不改变电话位置，则在本发明的这个特定实施例中，系统被配置为自动地识别新的使用模式并从而自动地切换并调整到将用户的使用模式作为情况I来应对。
[0085]利用两个标准麦克风810和骨骼振动检测器805对传送的语音进行噪声消除的示例可通过以下式子来表述:
[0086]在标准的两个麦克风中检测到的信号M1 (η)和M2 (η)可由下式来描述:
[0087]M1 (n) =s (n) +d (n) +Ii1 (η)
[0088]M2 (η) = α (η) *s (η) + β (η) *d (η) +η2 (η)
[0089]其中:
[0090]s (η)是由近端用 户产生的话音；
[0091]d(n)是近端的环境噪声；
[0092]H1 (η)、η2 (η)是拾取设备的噪声；
[0093]α (η)是相对于ml话音经历的滤波器；并且
[0094]β (η)是相对于ml噪声经历的滤波器；并且
[0095]*表示卷积。
[0096]例如805那样的典型振动检测器对直到某些语音频率为止的用户振动敏感，而对环境噪声则不敏感得多。因此，振动检测器805 (即，骨骼传导麦克风)信号M3 (η)可被描述如下:
[0097]M3 (η) = X (n) *s (η) +η3 (η)
[0098]其中X (η)是对振动传感器特性建模的低通滤波器，并且η3(η)是振动传感器的噪声。
[0099]因此，
[0100]M1 (n) =s (n) +d (n) +Ii1 (η)
[0101]M2 (η) = α (η) *s (η) + β (η) *d (η)+η2 (η)
[0102]M3 (η) = X (η) *s (η) +η3 (η)
[0103]根据本发明的这个特定实施例，目标是估计原始话音s (η)和环境噪声d (η)，分别记为左(《)和d(ji) s
[0104]歲《)是传送到无端用户的“干净话音”信号。s(n)可通过各种已知的丽SE (最小均方误差)技术来估计。
[0105]用于计算妨;I)和J(/i)的一种替换方案如下:
[0106]首先通过下式来估计.§(?):[0107]..S
【权利要求】
1.一种移动通信设备，具有容纳电子组件的主体和包括显示器的前面板，所述移动通信设备还包括至少一个标准麦克风和位于与所述设备的前面板发生振动连接之处的振动传感器。
2.根据权利要求1所述的移动通信设备，还包括骨骼传导扬声器。
3.根据权利要求1所述的移动通信设备，其中，所述振动传感器被贴附到所述前面板。
4.根据权利要求1所述的移动通信设备，包括处理器，该处理器被配置为由于确定所述移动通信设备的用户在以下模式之一中操作所述移动通信设备而不同地操作: i) “扬声器模式”，其中所述设备远离用户的嘴部； ?) “扬声器模式”，其中所述设备靠近用户的嘴部； iii)“手持模式”，其中所述设备与用户的一只耳朵接触； iv)“手持模式”，其中所述设备与用户的一只耳朵接触，同时另一只耳朵被关闭。
5.根据权利要求4所述的移动通信设备，其中，所述模式是i)，并且所述处理器激活一个或多个标准麦克风。
6.根据权利要求4所述的移动通信设备，其中，所述模式是ii)或iii)，并且所述处理器激活位于所述通信设备中的两个不同位置处的两个或更多个标准麦克风，并且还操作振动检测器，该振动检测 器被定位来检测由用户的语音在所述设备的面板上产生的振动。
7.根据权利要求5所述的移动通信设备，其中，所述模式是iv)，并且所述处理器激活两个或更多个标准麦克风、振动检测器和骨骼传导扬声器。
8.根据权利要求1所述的移动通信设备，其中，当所述骨骼传导扬声器被激活时，所述处理器被配置为平衡传送到两只耳朵的信号以在两只耳朵中向用户提供大致相同强度的语音。
9.根据权利要求1所述的移动通信设备，设有指示器，该指示器适于提醒用户所述电话位于离其嘴部的距离大于预定值之处。
10.根据权利要求9所述的移动通信设备，其中，所述指示器提供听觉信号。
11.根据权利要求9所述的移动通信设备，其中，所述指示器提供视觉信号。
12.根据权利要求1所述的移动通信设备，设有噪声降低指示器，该噪声降低指示器适于向用户提供关于交谈所享有的噪声降低的水平的指示。
13.一种用于操作移动通信设备的方法，该移动通信设备具有容纳电子组件的主体和包括显示器的前面板，所述移动通信设备还包括至少一个标准麦克风和位于与所述设备的前面板发生振动连接之处的振动传感器，所述方法包括提供处理器，该处理器被配置为由于确定所述移动通信设备的用户在以下模式之一中操作所述移动通信设备而不同地操作: i) “扬声器模式”，其中所述设备远离用户的嘴部； ?) “扬声器模式”，其中所述设备靠近用户的嘴部； iii)“手持模式”，其中所述设备与用户的一只耳朵接触； iv)“手持模式”，其中所述设备与用户的一只耳朵接触，同时另一只耳朵被关闭。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述模式是i)，并且所述处理器激活一个或多个标准麦克风。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述模式是ii)或iii)，并且所述处理器激活位于所述通信设备中的两个不同位置处的两个或更多个标准麦克风，并且还操作振动检测器，该振动检测器被定位来检测由用户的语音在所述设备的面板上产生的振动。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述模式是iv)，并且所述处理器激活两个或更多个标准麦克风、振动检·测器和骨骼传导扬声器。
【文档编号】H04R25/00GK103718568SQ201380002198
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2012年3月1日
【发明者】A·赫尔曼, U·耶胡黛, R·罗艾米 申请人:骨声通信(以色列)有限公司