[发明专利]麦克风装置

说明书

技术领域

本发明涉及扩音会议端点中的麦克风组件。

背景技术

传统的视频会议端点(end point)包括集成在机箱或机柜中的编 解码器、摄像机、视频显示器、扬声器和麦克风。在用于小会议室和 大会议室的较大端点中，单独地安装音频设备。麦克风通常位于会议 桌上，以使音频记录器更接近音源。

然而，个人视频会议端点，也称为台式终端，作为对较大端点或 传统电话的替代品或补充，在办公中正变得越来越常见。个人设备越 来越便携，并且在桌上更可能靠近用户放置。因此，属于一个端点的 所有设备，包括麦克风，都被集成在一个装置中。

通信系统中的麦克风应当以最高质量和适当灵敏度从用户(称作 近端用户)拾取话音。然而，由于台式系统相对小以及所有部件(包 括麦克风和扬声器)均集成在一个装置中的事实，麦克风必须位于与 扬声器相对近的位置。这隐含了下文将论述的几个音频问题。

对免提操作(扬声模式)，具有集成扬声器和麦克风的台式通信终 端(视频会议系统、IP电话或任何扩音集成通信系统)都会经受称为 反馈的效应。反馈是因来自扬声器的声音被麦克风拾取而造成的结果。 由于许多原因，在通信系统中非常不期望存在反馈。

首先，反馈导致通信中的回声(声音的回送)，其中，用户听到他 /她自己声音的延迟版本。通信系统中的回声会特别令人烦恼，尤其是 较大的延迟。由回声引起的通信质量的主观感觉降低由几个因素而定， 包括回声水平和延迟。图1图示了基本的回声问题。

其次，反馈对扬声器的最大可容许输出水平施加了限制，这会导 致近端用户难以听到远端用户。如所述，台式系统通常是紧凑型的， 意味着扬声器必须放置在麦克风附近，并且与近端用户和麦克风之间 的距离相比，通常扬声器更接近麦克风。因此，来自扬声器的声级通 常比来自近端用户(发言)的声级更强。如果来自扬声器的声级太高， 可能超过麦克风的负荷(声音过载)或超过电路的负荷(电力过载)， 会导致麦克风信号失真。因此，由麦克风拾取的、来自扬声器的声级 限制了音频电路的设计、音频信号处理以及来自扬声器的可容许的最 大等级。

扬声器信号可能由远端谈话以及近端系统所生成的声音例如按键 音、振铃音等组成。扬声器信号由麦克风拾取并发送回远端。通常， 在发送到远端的麦克风信号中不期望有扬声器信号。如果回声的水平 和/或延迟足够大，导致通信中的相当大的干扰，则必须从麦克风信号 去除或抑制所捕获的扬声器信号(称为回声)。这是一种发展良好的技 术，在大多数的基于数字IP的通信系统中都结合了声学回声抵消和/ 或回声抑制算法。

因此，带有扩音免提模式的集成通信系统的麦克风和扬声器设计 的目的是允许最佳可能的近端声音拾取(来自近端用户的声音，例如 发言)，同时最小化从扬声器到麦克风的声反馈水平。这样获得发送到 远端的信号的最佳可能质量，并且能最大化近端扬声器的水平，有利 于近端用户。回声抵消和抑制算法也从扬声器到麦克风的最小声反馈 受益，并且减小麦克风和音频电路过载的风险。数字信号处理通常用 于确保麦克风和音频电路不过载。最大扬声器信号利用动态处理技术 领域中的已知技术来限定。

通过增加从扬声器到麦克风的距离能够减小声反馈。然而，集成 系统的实际尺寸规定了最大距离。另外，与最大可能距离相比，其他 考虑可能要求将麦克风放置在离扬声器更近的位置。一个例子是如果 避免由话音的桌面反射引起的梳状滤波效应，则需要将麦克风放置得 离台面非常近。对于集成台式系统中的声反馈来说，这也许不是最优 的布置。

也可以利用定向麦克风来最大化麦克风朝一个或多个方向的灵敏 度，以及最小化或减小朝向扬声器的灵敏度，并且这在电话和会议设 备中已普遍使用。例如，Polycom Soundstation^TM系列就使用这样的麦 克风。然而，定向麦克风元件的物理特性要求声波必须能到达麦克风 的前部和后部。因此，它们在这种产品中通常安装在开放式声空间中， 通常安装在这种机构的带孔区域的下面，允许气流自由地通过麦克风。 这是一种空间要求高并易损的安装，就调整或优化麦克风的定向行为 而言也非常不灵活。

另外，仅当声音从麦克风正后方进入时，定向麦克风才有效抑制 声音。这在台式系统中难以获得。