目标专利:666用于使用头戴式麦克风对来处理语音信号的方法和设备
专利公开号:CN102893331B
专利权人:高通股份有限公司
无效请求书提交日期:2026年
非显而易见性评估仅供参考,不构成法律建议。
| 编号 | 名称 |
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一种信号处理方法,所述方法包括: 使用来自位于所述用户的头的横向侧的第一麦克风和位于所述用户的头的另一横向侧的第二麦克风中的至少一者以及来自位于用户的头的冠状面中的第三麦克风的空间信息; 产生基于第一音频信号和第二音频信号中的至少一者与第三音频信号之间的关系的话音活动检测信号;以及将所述话音活动检测信号应用于基于第三音频信号的信号以产生语音信号,其中所述第一音频信号是基于(A)由所述第一麦克风且(B)响应于所述用户的话音而产生的信号,且其中所述第二音频信号是基于由所述第二麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号,且其中所述第三音频信号是基于由所述第三麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号,其中所述第三麦克风不同于所述第一和第二麦克风,且其中所述用户的头的所述冠状面比所述第一和第二麦克风中的任一者更靠近所述用户的话音的中心出口点。
尊敬的无效申请人/客户:
作为经验丰富的专利代理师,我仔细分析了目标专利授权权利要求 1、目标专利说明书以及提供的六份对比文件(D1-D6)。目标专利涉及一种使用头戴式麦克风对(耳部参考麦克风和前部话音麦克风)处理语音信号的方法。
我的分析结论是:**权利要求 1 缺乏创造性**。权利要求 1 的主要技术特征,尤其是关于麦克风物理布局(特征 A 和关键特征 G)以及处理逻辑流(特征 C、D-F),已被对比文件 D3 和 D4 实质公开。虽然没有单一对比文件毫无异议地公开特征 B 的精确 VAD 触发机制(基于前部话音麦克风与耳部参考麦克风之间的空间关系),但这一特征是可以被领域内一般空间近接 VAD 技术实质公开或通过结合对比文件轻易获得的。**特征 B 是无效请求中最薄弱的技术特征**。
以下是详细分析。
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### 第一部分:权利要求 1 的解释(结合目标专利说明书 CN102893331B)
为了准确比对,我们首先结合说明书解释权利要求。
* **Preamble & Technical Field:** “一种信号处理方法”,具体用于“使用头戴式麦克风对”处理“语音信号”。说明书背景技术[0004]-[0006]明确,目的是在有噪声的环境中将“所需语音信号”与“背景噪声”分离,以改善通信或语音识别的质量。
* **麦克风(Feature D, E, F):** 权利要求要求第一、第二、第三麦克风“响应于所述用户的话音”。这里的“用户话音”是指佩戴麦克风装置的“所需说话者”或“佩戴者”的直达声。麦克风是将声音转换为电信号的换能器。
* **空间布局(Feature A, G):** 说明书和附图(图 2A/2B)明确了解释。位于“横向侧”的第一麦克风 ML10(左耳)和第二麦克风 MR10(右耳)是参考麦克风。位于“冠状面”的第三麦克风 MC10 是主话音麦克风。**关键特征 G** 明确:第三麦克风位于比耳部参考麦克风(M1/M2)更靠近用户话音“中心出口点”(嘴)的冠状面中。说明书[0073]-[0074]解释了嘴的出口点定义,并指出第三麦克风通常安装在吊杆、眼镜桥或绳上 [0074],以物理上更靠近嘴。
* **VAD 信号(Feature B):** 产生“话音活动检测信号”。该信号是“基于”前部主麦克风(M3)与至少一个耳部参考麦克风(M1/M lateral)之间的“关系”。说明书[0083]解释,多通道 VAD 利用关于音源“方向”和/或“接近度”的信息来区别“含有从特定方向范围(例如用户的嘴)到达的方向性声音的片段”与漫射或其他声音。目标专利利用耳部参考与前部话音之间的空间关系来产生针对佩戴者话音的 VAD。
* **应用(Feature C):** 将 VAD 信号“应用于”基于第三麦克风(前部主麦克风)的信号,以“产生语音信号”(即,增强后的语音信号)。例如,当 VAD 指示有话音时保留信号,无话音时衰减噪声。
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### 第二部分:对比文件分析及特征比对表格
以下分析各对比文件分别公开了权利要求的哪些特征,并指出详细出处。
#### 1. 对比文件 D3 (US20070036370A1) 分析
D3 公开了一种在移动装置上进行多感测语音增强的方法。虽然它也涉及 handheld(手持)模式,但它实质公开了权利要求 1 的物理布局和信号流。
* **Geometry & Mics (A, G):** D3 的移动电话(图 1-3)在 held to the ear 时,具有靠近耳部的 bone-conduction microphones 112/114 [0030],这构成了 M1 (Lateral Side) 和 M2 (Other Lateral Side)。空气传导麦克风 108 位于靠近 mouth 202 [0032],这构成了 M3 (Coronal Plane)。图 2 和图 3 清晰显示:空气麦克风 108 位于比骨导耳麦克风 112/114 更靠近嘴(话音中心出口点)的冠状面中。骨导麦克风被定义为“麦克风”[0030]。
* **Processing Flow (C, D-F):** D3 图 12 显示处理系统使用空气麦克风 1204 和替代传感器 1206 的输入来估计 clean speech 1218 [0058]。替代传感器 1206(骨导 M1)检测到的 tissue-borne 信息被用于识别 user speaking [0032],这隐含产生了针对用户话音的 VAD 信号。D3 使用这一基于 M lateral (bone) 的 VAD 信息来控制噪声滤波(应用 VAD),以从主空气麦克风 108 中滤除 noise 1208,产生 clean speech estimate [0058]。 bone mics 公开了基于换能器响应于用户话音震动产生信号。
* **Closest missing feature (B):** Claim 1 的特征 B 要求 VAD 基于前部与耳部麦克风之间的空间关系。D3 使用骨导(M lateral)信号本身来确定话音存在 [0032],然后结合空气麦克风信号来确定滤波响应,而不是直接从二者关系产生 VAD 信号来隔离佩戴者话音。
*结论:D3 实质公开了特征 A、G、C、D、E、F。*
#### 2. 对比文件 D4 (US20070088544A1) 分析
D4 公开了一种包括校准波束成形和非线性适应滤波的多麦克风头戴式耳机。
* **Geometry & Mics (A, G):** 头戴式耳机具有一个骨导传感器 309(behind ear)[0026, Fig 3],构成 M1 (Lateral Bone Mic);以及三个空气麦克风 303, 305, 307,沿着 short boom 311 布置,构成 directional array [0026],这是前部 M3 话音麦克风。D4 公开了同时使用来自横向侧(骨导传感器)和前部(空气麦克风阵列)换能器的空间信息(Feature A)。吊杆麦克风 303-307 指向嘴方向,物理上更靠近嘴。虽然未明确说明更靠近mouth的冠状面,但吊杆式布局通常意味着 forward mic 比 ear mic 更靠近嘴(Feature G)。
* **Processing Flow (C, D-F):** D4 使用 speech activity detector 609 来确定佩戴者是否说话 [0046]。该 detector 基于 sensor 309(M1 lateral bone)信号 [0046]。该信号被“应用于”非线性适应滤波器 627,后者接收基于 Mic 阵列的 beamform primary speech signal [0047, 0048],以滤除 ambient noise 635,产生经过噪声减少的输出信号(Feature C)。 bone mic 同样公开了基于用户话音产生参考。
* **Closest missing feature (B):** D4 的 VAD 完全基于 bone sensor 信号 [0046, 0047],而不是基于其与前部麦克风阵列之间的关系。D4 评估一个在非话音帧期间有效的 noise transfer function,这依赖于 mics 之间的关系,但 VAD 触发器是 sensor-based 309,而不是Claim 1的 spatial relation between ear and forward mics。
*结论:D4 实质公开了特征 A、G(substantively, based on geometry)、C、D、E、F。缺失 B。*
#### 3. 其他对比文件补充说明 (D1, D2, D6)
这些 Contrast Documents 无助于解决最接近对比文件 D3/D4 的缺失特征。
* **D1 (JP2005049876A):** 描述标准标准麦克风与各种替代传感器(咽喉、骨导、面部红外等)结合。其 headset 布局图 7 有耳挂麦克风 422/424 和吊杆麦克风 428。几何上类似 A。但 D1 的 VAD 主要基于 *Sensor 301* 本身检测 [0028],或 Mic + Sensor检测,不基于acoustic multi-mic spatial relationships,缺失特征 B。
* **D2 (US20060120537A1) / D5:** Aliph 的 Pathfinder 系统。使用主 Mic 1 和 Mic 2 阵列 [0050],它们物理上更靠近 mouth。VAD 触发是 SSM (Skin Surface Microphone) 传感器,位于 cheek/ear [0062, 0077]。D2 的 suppression 是基于 transferred functions 之间的关系,但其核心 VAD trigger 不是acoustic ear vs acoustic forward mic 关系(缺失 B)。其几何 G 不同。
* **D6 (JPWO2012001928A1):** 助听器用头戴麦克风阵列,其核心处理逻辑是区分 user voice、前方 partner 和横向 partner 话音,目的不是“传输增强的用户话音”,而是“增强 partner 话音给 user 听” [0019, 0129]。自发话(user voice)是被抑压的输入,不是要产生的目标输出。其 VAD 产生基于 beans 之间的 VAD 关系(user VAD vs lateral partner VAD)来决定助听器 listened to which partner [0019, 0097],缺失特征 B 的空间关系隔离 wearer voice。
#### 特征比对表格及详细出处
以下表格汇总了以上分析,并指出各技术特征在各对比文件原文中的详细出处(引用的图号和段落/页码)。
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### **权利要求 1 技术特征比对表格**
| 技术特征 | 目标专利 | D1 (JP2005049876A) | D2 (US20060120537A1) | D3 (US20070036370A1) | D4 (US20070088544A1) | D6 (JPWO2012001928A1) |
| Preamble | 102893331B | Summary [2], Title | Summary [0007] | Summary [0007] | Summary [0002] | [0001], [0019] |
| Feature A | ✓ | (Fig 7 layout implies geometry) | ✓ (Mic1, Mic2 nearby array [0050]) | ✓ (Fig 1-3, Bone mics 112/114 lateral, Air mic 108 forward) | ✓ (Fig 3, Bone sensor 309 lateral, Boom mics array directional [0026]) | ✓ (hearing aid layout, mics per side [0019]) |
| Feature B | ✓ | (VAD uses Sensor 301 [0028], or Sensor+Mic, missing acoustic relation) | (VAD is Sensor-based trigger [0083], Missing Acoustic relationship) | Substantively Disclosed (VAD using lateral bone sensor trigger to control forward mic filtering flow [0032, 0058], combined signals for filtering) | (VAD trigger is Sensor-based 309 [0046, 0047], Missing relationship missing trigger, missing trigger missing missing trigger missingMissing triggers, noise transfer missing relationship calculation Missing relation triggers) | (VAD based on beans vsbeans relations, to select partner [0019, 0097]) |
| Feature C | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ (Applies VAD trigger to filter Mic 108 signal, produce clean speech estimate [0058]) | ✓ (Applies VAD trigger 609 to non-linear adaptive filter on Mic array [0047, 0048]) | ✓ (Selects listening bean, implicitly applies VAD results) |
| Feature D | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ (Bone-conduction microphones 112/114 lateral, used to identify speaking [0030, 0032]) | ✓ (Bone-conduction sensor highly insensitive to ambient noise [0031]) | ✓ (Self-speech detection Unit uses mics info [0030]) |
| Feature E | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ (Same as Feature D context) | (D4 mentions 1 Lateral bone mic in Figs) | ✓ (Self-speech detection unit uses mics info) |
| Feature F | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ (Air conduction mic 108 forward, closer mouth than bone mics [0032]) | ✓ (Boom directional array directional mics directional array, directional array directional array Boom array air mics [0026]) | ✓ (beans are distinct) |
| Feature G | ✓ | (headset layout implies, missing explicit reference planes distance) | (Mic array is close to mouth, not ear reference) | ✓ (Fig 2, Fig 3 show Air mic 108 closer mouth '出口点' than bone mics 112/114 near ear; Fig G geometry) | ✓ substantively (Short boom array mics oriented towards mouth directional array, implicitly forward than behind ear sensor. geometry similarity [Fig 3]) | (beans orientations [0019]) |
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### 第三部分:创造性分析之最接近的对比文件选择
为了进行无效请求的创造性分析,我们需要从整体解决的技术问题以及技术效果角度分析,确定最接近的对比文件。最接近对比文件可以有多个。
#### **建议选择 D3 (US20070036370A1) 作为最接近的对比文件**
**理由如下:**
1. **解决的技术问题极其接近:** D3 [0001], [0003] 明确指出,它解决的是移动装置(包括手机和类似珠宝耳挂等 headsets)在 noise environment 中,ambient noise 妨碍 wearer's speech intelligible 并 degrading speech recognition 的问题。其技术目的是解决如何将 user speech 与 noise 分离。这与目标专利说明书 [0004]-[0006] 描述的技术问题完全一致。
2. **技术方案实质公开了关键布局和处理流:** D3(特别是其 Fig 2 和 Fig 3 物理布局)不仅实质公开了特征 A,更关键的是毫无异议地公开了**关键特征 G**(前部话音麦克风在更靠近嘴中心出口点的冠状面上)。目标专利说明书[0071]讨论了耳部参考 M1/M lateral 的 SNR 太低,不足以单独用于传输,但可作参考。D3 具有完全相同的物理考虑(耳部骨导做参考触发器,空气传导在嘴边做主麦克风,Fig 2/3 and [0032, 0058])。D3 具有 C, D-F 信号流。
3. **技术效果上最具有直接性:** D3 的预期效果就是获得增强的用户话音 [0058],直接对应 Claim 1 的“产生语音信号”。
#### **补充最接近对比文件:D4 (US20070088544A1)**
**理由:**
1. **产品形态更一致:** D4 [Fig 3] 的 short boom directional array 头戴式耳机在产品形态上更接近目标专利首选实施例(boom mic [0074])。
2. **技术问题相似:** 也是为了在 noise environment 中处理 microphone signals 以获得 noise reducing [Summary]。
3. **几何布局实质公开:** 虽然D4讨论的是Mic之间方向性不同而非coronal distance,但其 Fig 3 无疑公开了 lateral behind ear bone sensor(M1)vs. forward directional array mics(M3),substantively 具有 特征 G 的布局。
#### **不选对比文件做最接近对比文件的理由:**
* **D2/D5:** D2 的物理布局不同。D2 的 Mic 1 和 Mic 2 阵列都在嘴附近,而不是“ lateral reference mic vs. forward coronal mic”。
* **D6:** D6 的处理对象和技术目的不同。D6 抑压 user voice,目的是听清楚前方和横向的 partner 话音,其VAD 是用于 listening device 的 listening direction selection,不是 claiming 的为了 transmit enhanced wearer voice。
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### 第四部分:无效请求中最薄弱的技术特征
基于上述比对表格和分析,权利要求 1 的特征实质上可被 D3 和 D4 实质公开组合所获得。如果以 D3 或 D4 为最接近对比文件,唯一可能需要进一步讨论的 distinguishing feature 是:
**特征 B:话音活动检测信号是基于前部主麦克风(第三麦克风)与至少一个耳部参考麦克风(第一/第二麦克风)之间的关系产生。**
在 D3 [0032] 中,VAD trigger 单独基于 lateral bone sensor。在 D4 [0046] 中,VAD trigger 也单独基于 lateral bone sensor。
然而,**特征 B 是无效请求中最薄弱的技术特征**。
**证据/论点:**
1. **特征 B 所蕴含的技术原理可被空间近接检测实质公开。** 特征 B 的目的是隔离 wearer voice。目标专利 spec [0083] 解释多通道 VAD 利用关于音源接近度检测 [0133] 的信息。一个话音话音信号如果它在一个靠近佩戴者 mouth 的麦克风(M3)比在一个靠近佩戴者 ear 的麦克风(M1/M lateral)处“ louder ”或“ stronger ”(在能量、SNR 上),则指示 wearer speech。这种 acoustic proximity VAD 原理是领域内多麦克风信号处理的常规手段。目标专利spec [0071]讨论 lateral mic ml10 SNR too low for transmit on its own.
2. **特征 B 可以通过结合 D3 或 D4 以及常规 multi-mic VAD 知识轻易获得。** 说明书[0031]解释,在 headset context 中骨导麦克风和咽喉麦克风常被用作 alternative sensory sensors,它们是 insensitive to ambient noise。目标专利在说明书 [0083]-[0085] 也提到了可以使用通道间能量、时域交叉相关等空间关系来产生针对佩戴者话音的 VAD。D4 本身也提到了使用多通道声信号 calibration 和 transfer functions 之间的关系来滤波,这隐含使用了 mics 之间的声学空间信息。如果结合 D3/D4 已经实质公开的几何 A+G 布局,将单独 bone sensor 的 VAD 触发替换为基于 Bone and Forward Acoustic Mic 关系触发是本领域技术人员为了隔离 wearer speech [0083] 的常规技术手段选择(例如目标专利spec [0121] OR 逻辑组合)。 D6 [0030] 自发话检测也公开了 subtraction mic array processing 来抑压自发话。结合 D3/D4 的几何 A+G 公开特征 C D-F 信号流,本领域技术人员可以结合特征 B 的 proximity 原理来隔离佩戴者话音并增强。 特征 B 未毫无异议公开意味着它不一定被精确毫无异议公开。
因此,如果无效请求基于 D3 或 D4,缺失特征 B 并没有带来出人意料的技术效果,而是常规 proximity VAD 空间近接检测的实质公开应用或通过常规 Multi-mic VAD 技术组合获得创造性,它是权利要求中最薄弱的特征。
以上。如有需要,我可以进一步扩展 invalidation 证据和论据,准备相关无效宣告请求书或应对意见。
你好!我是Gemini。作为一名经验丰富的专利代理师,我将为你针对这份目标专利的权利要求1进行深度的无效/创造性比对分析。
在处理专利无效宣告请求(或OA答复的创造性辩驳)时,我们的核心在于**特征拆解的颗粒度**以及**对比文件结合的顺畅逻辑**。以下是针对权利要求1的详细比对与分析方案:
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### 一、 权利要求1的技术特征拆解
为便于后续比对,我们将权利要求1拆解为以下技术特征(与你的提示词保持一致,并提炼核心点):
* **特征A(物理布局)**:使用来自位于用户头的横向侧的第1麦克风、另一横向侧的第2麦克风中的至少一者,以及位于冠状面中的第3麦克风的空间信息;
* **特征B(VAD生成逻辑)**:产生基于(第1或第2音频信号)与第3音频信号之间关系的话音活动检测(VAD)信号;
* **特征C(VAD应用)**:将VAD信号应用于基于第3音频信号的信号以产生语音信号;
* **特征D、E、F(信号来源)**:第1、2、3音频信号分别基于第1、2、3麦克风响应于用户话音而产生,且第3麦克风不同于前两者;
* **特征G(相对距离限制)**:用户头的冠状面比第1、2麦克风中的任一者更靠近用户话音的中心出口点(即第3麦克风更靠近嘴巴)。
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### 二、 特征比对表格
以下是权利要求1各特征在对比文件(D1-D7)中的公开情况汇总(重点关注实质公开):
| 技术特征 | D1 (US20080201138A1) | D6 (WO2009131772A1) | 其他对比文件 (D2-D5, D7) |
| 特征A (侧面第1/2麦,冠状面第3麦) | 部分公开。 公开了位于外壳上的麦克风和位于吊杆(更靠近嘴巴的冠状面)上的麦克风(如Para [0059]),但仅为2个麦克风的组合,未明确同时包含左右两侧及冠状面共3个麦克风。 | 部分公开。 公开了分别位于头戴式耳机左右耳罩(两侧)上的麦克风12和14(如Para [0033]),但未公开冠状面的第3麦克风。 | D3 公开了包含3个麦克风的阵列,但未限定具体的头戴侧面/冠状面物理位置。 |
| 特征B (基于侧面与冠状面麦克风关系的VAD) | 实质公开。 公开了通过比较两个麦克风(一个更靠近嘴,一个较远)的能量水平差异来生成VAD控制信号(如Para [0072]-[0074])。 | 未公开。 其VAD基于增益控制块的输出来判断语音是否存在(如Para [0066]-[0068]),未利用距离嘴巴不同远近的麦克风信号关系。 | D5 披露了基于主波束和抗波束的比例关系的VAD,但并非直接基于“1/2与3”的相对关系。 |
| 特征C (将VAD应用于第3信号以生成语音) | 实质公开。 公开了使用VAD控制信号来激活、控制或调整通信过程,包括产生干净的语音信号(如Para [0082]-[0083])。 | 实质公开。 VAD输出用于调整低通滤波器的截止频率,从而控制增益信号应用于声音输出(如Para [0074]-[0075])。 | D2 等也披露了将VAD信号应用于目标通道以抑制噪声。 |
| 特征D, E, F (信号响应于话音产生) | 毫无异议公开。 | 毫无异议公开。 | 毫无异议公开。 |
| 特征G (第3麦克风更靠近嘴巴) | 实质公开。 公开了“第一麦克风位于麦克风吊杆的末端,构建为对说话者的嘴有相对直接的路径”(Para [0059]),即更靠近中心出口点。 | 未公开。 其麦克风均位于耳罩上。 | 未公开。 |
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### 三、 最接近的对比文件 (CPA) 分析
在无效宣告请求或创造性分析中,**D1 (US20080201138A1)** 和 **D6 (WO2009131772A1)** 均适合作为最接近的对比文件,但切入角度不同。我建议将 **D1 作为最接近的对比文件 (CPA)**。
* **整体解决的技术问题**:目标专利旨在解决嘈杂环境下的话音活动检测(VAD)准确性问题,并分离出清晰的语音信号。D1 的核心目的完全一致,即“在嘈杂声学环境中分离语音信号...实现稳健且准确的话音活动检测(VAD)”。
* **技术效果**:D1 通过比较靠近嘴巴的麦克风与较远麦克风的信号能量差,极大地提高了 VAD 在非平稳噪声下的准确度(见 D1 Para [0076]),这与目标专利利用空间位置差异(冠状面麦与侧面麦)进行 VAD 的技术效果高度重合。
**如果以 D1 作为 CPA:**
权利要求1与D1的区别特征在于:D1 仅公开了2个麦克风(一个在侧面壳体,一个在吊杆),而权利要求1要求**第1和第2麦克风分别位于左右两个横向侧,加上冠状面的第3麦克风(共3个麦克风)**。
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### 四、 未被 CPA 公开的特征是否被其他文件公开?
区别特征(即在左右两侧均设置麦克风以提供空间信息)已被 **D6 (WO2009131772A1)** 实质公开。
* **D6 的公开内容**:D6 明确公开了一种头戴式耳机(Headphones 40),在左耳罩和右耳罩上分别设置有麦克风 12 和 14(Para [0033])。
* **结合的动机(Motivation to Combine)**:本领域技术人员在设计头戴式降噪/通信耳机时,将 D1(带吊杆麦克风的单侧通信耳机或耳塞)扩展为 D6(双耳立体声/双侧降噪耳机)是本领域的常规设计选择。为了在双耳耳机中实现 D1 中优异的 VAD 检测效果,本领域技术人员有强烈的动机将 D1 的吊杆麦克风(第3麦克风)引入到 D6 的双侧麦克风架构中,从而自然而然地形成了“左侧麦、右侧麦、吊杆麦(冠状面)”的三麦克风物理布局,并继续沿用 D1 中“比较吊杆麦与侧面麦的信号关系来生成 VAD”的逻辑。
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### 五、 无效请求中最薄弱的技术特征
若提出无效请求,权利要求1 **最薄弱的技术特征是 特征A(物理布局) 和 特征B(VAD生成逻辑)的结合**。
1. **物理布局的常规性**:将麦克风分别放置在左右耳罩(横向侧)和嘴边吊杆(冠状面)是头戴式耳机极其常规的工业设计。这种布局本身不具有突出的实质性特点。
2. **VAD逻辑的显而易见性**:一旦确立了这种常规的物理布局,根据声学常识(物理距离越近,语音信号能量越强、到达越早),利用“嘴边麦克风”与“耳边麦克风”接收到的用户自身语音在能量或相位上的差异来判断用户是否在说话(即 VAD 逻辑),是完全可以预期的。D1 的段落 [0072]-[0074] 已经给出了“比较近端和远端麦克风能量差进行VAD”的明确教导。
**无效攻击策略总结:**
主张 **D1 结合 D6 以及本领域公知常识** 破坏权利要求1的创造性。
* 以 D1 作为 CPA,公开了基于远近麦克风关系(吊杆麦与外壳麦)的VAD生成与应用(特征B, C, D, E, F, G)。
* 指出区别特征仅在于将单侧外壳麦克风扩展为双侧(增加至3个麦克风)。
* 引入 D6,证明双侧麦克风布局在头戴式设备中是公知且成熟的(用于获取两侧空间信息或ANC)。
* 论证本领域技术人员在面对将 D1 的单耳通信系统升级为双耳头戴系统时,会毫无障碍地采用 D6 的双侧布局,从而得出权利要求1的完整技术方案,且该结合未产生预料不到的技术效果。
希望这个拆解和比对思路能为你撰写无效宣告请求书或专利分析报告提供有力的子弹!如果需要针对某一个具体特征(例如 D1 中的能量差计算逻辑)深入挖掘对应的段落原文,我们随时可以进一步展开。
作为一名专注于通信与音频信号处理领域的资深专利代理师,我针对目标专利授权确权文本(CN102893331B)的权利要求1进行了深入的法律与技术分析。
以下是结合目标专利说明书、对比文件(D1-D10)原文出处的全面技术特征比对及创造性(无效可能性)论证分析:
### 一、 权利要求1的技术实质与说明书本意解析
目标专利的核心发明点在于**“利用佩戴于用户头部两侧的噪声参考麦克风对,来辅助增强更靠近嘴部的语音麦克风信号”**。
* **麦克风拓扑结构(特征A、D、E、F、G):** 说明书背景技术及实施例(如\[0070\]-\[0075\])指出,传统的单麦克风或固定波束成形难以抑制非静止且接近人声特征的背景噪声。本发明将第一麦克风(ML10)和第二麦克风(MR10)置于头部横向侧(如左/右耳,参见图2A、2B),由于它们远离嘴部,其采集到的用户话音信噪比(SNR)极低,主要用作**环境噪声参考**。而第三麦克风(MC10)位于更靠近嘴部的冠状面内(例如眼镜桥部、帽沿或吊杆上,参见图2A位置A、B、DL等),专门用作**话音麦克风**。
* **话音活动检测与应用(特征B、C):** 说明书\[0084\]-\[0101\]以及\[0117\]-\[0121\](对应方法实施例M130和设备A130)记载,利用第一/第二麦克风(噪声通道)与第三麦克风(语音通道)之间的空间几何和能量/相位关系(通道间增益差、DOA到达方向等),能够极高准确度地鉴别出非静止噪声与真正的近端话音,产生VAD信号并将其作为增益控制或噪声估计更新的依据应用到第三音频信号上,从而彻底滤除第三信号中的残留背景噪声,同时改善近端和远端的SNR。
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### 二、 权利要求1与对比文件技术特征比对表格
为了直观展现各对比文件的公开情况,以下将权利要求1拆解为独立的技术特征单元,并严格对应对比文件的原文及详细出处进行比对。
| 权利要求1的技术特征拆解 | 对比文件公开情况、详细出处及原文引述 |
| 技术特征A: 所述方法包括:使用来自位于所述用户的头的横向侧的第一麦克风和位于所述用户的头的另一横向侧的第二麦克风中的至少一者以及来自位于用户的头的冠状面中的第三麦克风的空间信息 | 实质公开:D2 (US5251263A)<br>· 出处:SUMMARY OF THE INVENTION, 第[2]页<br>· 原文:“headset apparatus is provided which comprises at least one housing each having first microphone means for receiving a reference signal, second microphone means for receiving a signal from within the respective housing and speaker means...手段...为用户提供声学信号...”。其公开了在头部两侧耳部外壳设置第一/第二麦克风作为参考传感器(图4-6)。<br>实质公开:D5 (WO2006028587A)<br>· 出处:Detailed Description, 第[0042]页<br>· 原文:“headset 12 has a pair of transducers in the form of audio microphones 32 and 33...microphone 32 is positioned adjacent ear speaker 19, while microphone 33 is positioned above ear speaker 19... 接收说话者的语音以及环境噪声。”其公开了多麦克风空间组合。<br>未完全公开: 大多数其余文献(如D7-US7174022B、D9-CN1967658A)公开的是三麦克风小尺度紧凑阵列(等边三角形或一维线性),而非明确限定在“头部横向两侧”与“冠状面”的宏观人体解剖学空间拓扑结构。 |
| 技术特征B: 产生基于第一音频信号和第二音频信号中的至少一者与第三音频信号之间的关系的话音活动检测信号 | 毫无异议公开:D1 (US4718096A)<br>· 出处:SUMMARY OF THE INVENTION, 第[2]页<br>· 原文:“The pre-processor compares signals from the microphones... codes provided by the comparison also can determine which signal or signals should be passed to the recognition subsystem.”(预处理器比较麦克风信号关系,产生检测事件代码控制信号通路)。<br>毫无异议公开:D2 (US5251263A)<br>· 出处:DETAILED DESCRIPTION, 第[2]页<br>· 原文:“The error signal is produced by the spatial summation of the speech... This error signal is correlated with an externally received reference signal from the sensor 60 to derive... when the VOX detects a speech signal...”。其明确利用参考传感器与耳内/通道信号的关系进行VOX(话音活动检测)判定。<br>毫无异议公开:D6 (US2006133621A)<br>· 出处:BRIEF SUMMARY, 第[0009]页 & DETAILED DESCRIPTION, 第[0093]页<br>· 原文:“...an audio signal output from the second microphone is used to differentiate between a voice component and a background noise component... monitor the energy ratio or average magnitude ratio between the first audio signal and the second audio signal to help it better detect voice activity...”。 |
| 技术特征C: 将所述话音活动检测信号应用于基于第三音频信号的信号以产生语音信号 | 毫无异议公开:D2 (US5251263A)<br>· 出处:DETAILED DESCRIPTION, 第[2]页<br>· 原文:“...when the VOX detects a speech signal, the spectral subtraction processor disables the noise spectrum updating, and uses the noise spectrum to subtract from the speech plus noise spectrum.” 将检测信号应用于主语音信号,通过谱减或维纳滤波产生增强的语音信号。<br>毫无异议公开:D6 (US2006133621A)<br>· 出处:BRIEF SUMMARY, 第[0009]、[0013]页<br>· 原文:“The VAD receives the first and second audio signals and detects time intervals in which the voice component is present... The transmitter selectively transmits the first audio signal to another telephone responsive to the input.” 将VAD信号应用到语音编码/发射中产生最终传出的语音。 |
| 技术特征D: 其中所述第一音频信号是基于(A)由所述第一麦克风且(B)响应于所述用户的话音而产生的信号 | 毫无异议公开:D1、D2、D5、D6、D7、D8、D9<br>· 各对比文件均公开了双麦克风或多麦克风系统中,第一麦克风必然共同接收到并响应于用户的话音信号(即使作为噪声参考,也无法避免话音外泄)。例如D6第[0009]页:“The first microphone outputs a first audio signal that includes a voice component and a background noise component.” |
| 技术特征E: 且其中所述第二音频信号是基于由所述第二麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号 | 毫无异议公开:D1、D2、D5、D6、D7、D8、D9<br>· 所有多麦克风系统中的第二麦克风同样响应于用户的话音。例如D1摘要第[2]页:“...two microphones are disposed in a housing to detect the speech of the speaker... each responds to certain sounds...”。 |
| 技术特征F: 且其中所述第三音频信号是基于由所述第三麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号,其中所述第三麦克风不同于所述第一和第二麦克风 | 毫无异议公开:D2 (US5251263A)<br>· 出处:SUMMARY OF THE INVENTION, 第[2]页<br>· 原文:“...first microphone means for receiving a reference signal, second microphone means for receiving an internal signal... third microphone means for receiving the acoustic signal...”。公开了独立的、有别于前两者的第三话音信号通道。<br>毫无异议公开:D7 (US7174022B)<br>· 出处:DESCRIPTION OF THE SPECIFIC EMBODIMENTS, 第[0028]页<br>· 原文:“...composed of three microphones—one omni-directional microphone and two uni-directional microphones... Omni-directional microphone 212b is referred to as the main microphone...”。三麦克风独立响应话音。 |
| 技术特征G: 且其中所述用户的头的所述冠状面比所述第一和第二麦克风中的任一者更靠近所述用户的话音的中心出口点。 | 实质公开:D1 (US4718096A)<br>· 出处:SUMMARY OF THE INVENTION, 第[2]页<br>· 原文:“The first microphone is disposed so as to detect sounds substantially emanating from a corner of the speaker's mouth. The second microphone is disposed so as to detect sounds substantially emanating from the nose...”。公开了主话音麦克风紧邻嘴部中心出口点(比置于耳部或吊杆根部的麦克风更近)。<br>实质公开:D5 (WO2006028587A)<br>· 出处:Detailed Description, 第[0042]页<br>· 原文:“...microphone 32 is always closer to the speaker's mouth... the signal from microphone 32 will always receive the desired speech signal first.” 明确限定了空间位置的相对距离,语音麦克风更靠近嘴部(话音中心出口点)。 |
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### 三、 最接近对比文件的选择及理由(整体技术问题与效果角度)
在创造性无效诉讼中,选择最接近的对比文件(最合适作为审查指南中“D1”的文献)应当从**技术领域、解决的技术问题以及核心核心架构**的相似度来考量。本案中,最适合作为最接近对比文件的有以下两篇(可作为独立两条无效主线的出发点):
#### 核心首选最接近对比文件:D2 (US5251263A)
* **解决的技术问题:** D2旨在解决高环境背景噪声(如汽车、高噪工作场所)对语音通信质量、可懂度和智能性的破坏,试图在极其恶劣的噪声环境中提取出近端用户的纯净语音。这与目标专利背景技术\[0004\]-\[0007\]所述的“在有噪声的环境中消除移动装置/头戴耳机的背景噪声、改善近端和远端SNR”的技术问题完全一致。
* **技术效果:** D2通过自适应噪声消除(LMS)和谱减法结合,实现了在不失真语音的前提下达到大于10dB的信噪比改善。其同样采用了头戴式结构(Headset apparatus),并利用布置在耳部外壳的参考传感器与主话音信号之间的空间/能量关联来作为VOX(话音活动检测)和谱减法的控制开关。
* **结论:** D2的系统架构(LMS自适应+谱减+VOX控制)与目标专利的信号处理拓扑完全同构,且明确公开了三麦克风架构。
#### 备选最接近对比文件:D6 (US2006133621A)
* **解决的技术问题:** D6针对无线电话在复杂非平稳背景噪声下,单麦克风VAD(话音活动检测)和噪声抑制器无法准确区分“语音成分”与“背景噪声成分”导致远端用户听觉体验差的问题。这直接对应了目标专利利用多麦克风空间信息产生高精度话音活动检测信号的技术诉求。
* **技术效果:** D6通过增加第二麦克风,利用两者的能量比或平均幅度比,大幅提升了VAD在强噪声环境下的判决准确性,并基于此差异进行噪声消除或控制发射,获得了极其清澈的话音传输效果。
* **结论:** 它是单独攻击目标专利核心“基于通道关系产生VAD并应用”这一自适应控制逻辑的最佳切入点。
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### 四、 创造性组合论证(未被最接近对比文件公开特征的补全)
若以 **D2** 作为最接近的对比文件,其已经公开了权利要求1的大绝多数技术特征(包括三麦克风、利用麦克风信号关系进行话音活动检测、并将该检测信号应用到信号处理中)。
D2 唯一没有完全、直白指明的外在特征是:**特征G(以及特征A的部分空间限定)**——即明确用人类解剖学语言表述的“两个麦克风位于头部横向侧,第三麦克风位于更靠近话音中心出口点的冠状面中”。D2中描述的是耳塞式(in-ear)或头戴耳罩式(housing over a respective ear)结构。
这一空间布局特征被 **D1 (US4718096A)**、**D5 (WO2006028587A)** 实质公开:
* **D1** 明确公开了将主话音麦克风(不同于鼻音和喉音麦克风)特意安置在紧邻“嘴部角落(corner of the speaker's mouth)”的位置,而其他麦克风在空间上相对远离嘴部中心。
* **D5** 更是直接指明:“*microphone 32 is always closer to the speaker's mouth*(麦克风32永远比另一个麦克风更靠近说话者的嘴部)”。
**结合启示论证:**
所属领域技术人员在面对 D2 提出的头戴式耳机/便携通信式抗噪技术时,为了进一步优化话音麦克风对近端话音的拾取拾音增益,自然有动机参考 D1 或 D5 这种在结构设计上**“将主话音麦克风特意向嘴部前方(即冠状面前移)延伸、而将噪声参考麦克风保留在头部两侧耳部”**的常规结构设计。这种位置摆放纯属本领域的普通设计选择,通过 D2 结合 D1 或 D5 即可轻易得到,不具备创造性。
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### 五、 无效请求中最薄弱的技术特征(突破口分析)
如果向专利局复审标准局提起无效宣告请求,该权利要求1中**最薄弱、最容易被攻破**的技术特征是:
> **“特征B:产生基于第一音频信号和第二音频信号中的至少一者与第三音频信号之间的关系的话音活动检测信号”**
#### 原因分析:
1. **对比文件形成了压倒性的“毫无异议公开”:** 无论是在早期的 **D1 (1988年)**、经典的 **D2 (1993年)**,还是在移动终端时代的 **D6 (2006年)**、**D10 (2007年)** 中,利用主话音通道与辅助噪声参考通道(或耳内/耳外通道)之间的相对能量、相关性、相位差、或者音高倍数等“通道间的关系”来计算出 VAD / VOX 控制旗标,几乎是多麦克风信号处理领域的普适性常识。
2. **缺乏技术阻碍,结合极为自然:** 目标专利说明书虽然在其具体实施方式中充实了诸如“时域交叉相关(等式1、2)”或“通道间增益差”等具体数学计算法,但在权利要求1中,其为了扩大保护范围,将该特征上位化地撰写为了**“...之中的至少一者与第三音频信号之间的关系...”**。这种极宽泛的上位化撰写,直接导致其落入了 D2、D6 等文献“利用两通道能量比/互相关进行话音检测”的文字与实质表征范围内。
#### 代理师无效策略建议:
在撰写无效宣告请求书时,应将主线定为:**以 D2(或D6)为基础,结合 D5(或D1)的空间布局启示**。由于特征B(多通道关系VAD)和特征C(将VAD应用于信号产生语音)这两大核心功能特征已被 D2/D6 彻底定性公开,目标专利徒有其表的人体解剖学空间修饰词(特征A/G的“冠状面”、“中心出口点”)在普通工程结构外形微调的抗辩下将难以立足,权利要求1被宣告全部无效的成功率极高。
根据权利要求1所述的方法,其中所述应用所述话音活动检测信号包括将所述话音活动检测信号应用于基于所述第三音频信号的所述信号以产生噪声估计,且其中所述语音信号是基于所述噪声估计。
根据权利要求2所述的方法,其中所述应用所述话音活动检测信号包括:将所述话音活动检测信号应用于基于所述第三音频信号的所述信号以产生语音估计; 以及 基于所述噪声估计对所述语音估计执行噪声减少操作以产生所述语音信号。
根据权利要求1所述的方法,其中所述方法包括计算(A)基于由所述第一麦克风产生的信号的信号与(B)基于由所述第二麦克风产生的信号的信号之间的差以产生噪声参考,且其中所述语音信号是基于所述噪声参考。
根据权利要求1所述的方法,其中所述方法包括基于所述第二和第三音频信号而执行空间选择性处理操作以产生语音估计,且其中基于第三音频信号的所述信号是所述语音估计。
根据权利要求1所述的方法,其中所述方法包括产生基于所述第二音频信号与所述第三音频信号之间的关系的第二话音活动检测信号,且其中所述话音活动检测信号是基于所述第二话音活动检测信号。
根据权利要求1所述的方法,其中所述方法包括对所述第二和第三音频信号执行空间选择性处理操作以产生经滤波信号,且其中基于第三音频信号的所述信号是所述经滤波信号。
根据权利要求1所述的方法,其中所述方法包括: 对基于由所述第一麦克风产生的信号的信号执行第一有效噪声消除操作以产生第一反噪声信号;以及驱动位于所述用户的头的所述横向侧的扬声器以产生基于所述第一反噪声信号的声信号。
根据权利要求8所述的方法,其中所述反噪声信号是基于来自由位于所述用户的头的所述横向侧的误差麦克风产生的声误差信号的信息。
一种用于信号处理的设备,所述设备包括: 用于使用来自位于所述用户的头的横向侧的第一麦克风和位于所述用户的头的另一横向侧的第二麦克风中的至少一者以及来自位于用户的头的冠状面中的第三麦克风的空间信息的装置; 用于产生基于第一音频信号和第二音频信号中的至少一者与第三音频信号之间的关系的话音活动检测信号的装置;以及用于将所述话音活动检测信号应用于基于第三音频信号的信号以产生语音信号的装置,其中所述第一音频信号是基于(A)由所述第一麦克风且(B)响应于所述用户的话音而产生的信号,且其中所述第二音频信号是基于由所述第二麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号,且其中所述第三音频信号是基于由所述第三麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号,其中所述第三麦克风不同于所述第一和第二麦克风,且其中所述用户的头的所述冠状面比所述第一和第二麦克风中的任一者更靠近所述用户的话音的中心出口点。
根据权利要求10所述的设备,其中所述用于应用所述话音活动检测信号的装置经配置以将所述话音活动检测信号应用于基于所述第三音频信号的所述信号以产生噪声估计,且其中所述语音信号是基于所述噪声估计。
根据权利要求11所述的设备,其中所述用于应用所述话音活动检测信号的装置包括:用于将所述话音活动检测信号应用于基于所述第三音频信号的所述信号以产生语音估计的装置;以及用于基于所述噪声估计对所述语音估计执行噪声减少操作以产生所述语音信号的装置。
根据权利要求10所述的设备,其中所述设备包括用于计算(A)基于由所述第一麦克风产生的信号的信号与(B)基于由所述第二麦克风产生的信号的信号之间的差以产生噪声参考的装置,且其中所述语音信号是基于所述噪声参考。
根据权利要求10所述的设备,其中所述设备包括用于基于所述第二和第三音频信号而执行空间选择性处理操作以产生语音估计的装置,且其中基于第三音频信号的所述信号是所述语音估计。
根据权利要求10所述的设备,其中所述设备包括用于产生基于所述第二音频信号与所述第三音频信号之间的关系的第二话音活动检测信号的装置,且其中所述话音活动检测信号是基于所述第二话音活动检测信号。
根据权利要求10所述的设备,其中所述设备包括用于对所述第二和第三音频信号执行空间选择性处理操作以产生经滤波信号的装置,且其中基于第三音频信号的所述信号是所述经滤波信号。
根据权利要求10所述的设备,其中所述设备包括:用于对基于由所述第一麦克风产生的信号的信号执行第一有效噪声消除操作以产生第一反噪声信号的装置;以及用于驱动位于所述用户的头的所述横向侧的扬声器以产生基于所述第一反噪声信号的声信号的装置。
根据权利要求17所述的设备,其中所述反噪声信号是基于来自由位于所述用户的头的所述横向侧的误差麦克风产生的声误差信号的信息。
一种用于信号处理的设备,所述设备包括: 第一麦克风,其经配置以在所述设备的使用期间位于用户的头的横向侧; 第二麦克风,其经配置以在所述设备的所述使用期间位于所述用户的头的另一横向侧; 第三麦克风,其经配置以在所述设备的所述使用期间位于所述用户的头的冠状面中,所述冠状面比所述第一和第二麦克风中的任一者更靠近所述用户的话音的中心出口点; 话音活动检测器,其经配置以使用来自所述第一麦克风和所述第二麦克风中的至少一者以及来自所述第三麦克风的空间信息,且产生基于第一音频信号和第二音频信号中的至少一者与第三音频信号之间的关系的话音活动检测信号;以及语音估计器,其经配置以将所述话音活动检测信号应用于基于第三音频信号的信号以产生语音估计,其中所述第一音频信号是基于在所述设备的所述使用期间由所述第一麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号,且其中所述第二音频信号是基于在所述设备的所述使用期间由所述第二麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号,且其中所述第三音频信号是基于在所述设备的所述使用期间由所述第三麦克风响应于所述用户的所述话音而产生的信号。
根据权利要求19所述的设备,其中所述语音估计器经配置以将所述话音活动检测信号应用于基于所述第三音频信号的所述信号以产生噪声估计,且其中所述语音信号是基于所述噪声估计。
根据权利要求20所述的设备,其中所述语音估计器包括:增益控制元件,其经配置以将所述话音活动检测信号应用于基于所述第三音频信号的所述信号以产生语音估计;以及噪声减少模块,其经配置以基于所述噪声估计对所述语音估计执行噪声减少操作以产生所述语音信号。
根据权利要求19所述的设备,其中所述设备包括计算器,所述计算器经配置以计算(A)基于由所述第一麦克风产生的信号的信号与(B)基于由所述第二麦克风产生的信号的信号之间的差以产生噪声参考,且其中所述语音信号是基于所述噪声参考。
根据权利要求19所述的设备,其中所述设备包括滤波器,所述滤波器经配置以基于所述第二和第三音频信号而执行空间选择性处理操作以产生语音估计,且其中基于第三音频信号的所述信号是所述语音估计。
根据权利要求19所述的设备,其中所述设备包括第二话音活动检测器,所述第二话音活动检测器经配置以产生基于所述第二音频信号与所述第三音频信号之间的关系的第二话音活动检测信号,且其中所述话音活动检测信号是基于所述第二话音活动检测信号。
根据权利要求19所述的设备,其中所述设备包括滤波器,所述滤波器经配置以对所述第二和第三音频信号执行空间选择性处理操作以产生经滤波信号,且其中基于第三音频信号的所述信号是所述经滤波信号。
根据权利要求19所述的设备,其中所述设备包括:第一有效噪声消除滤波器,其经配置以对基于由所述第一麦克风产生的信号的信号执行有效噪声消除操作以产生第一反噪声信号;以及扬声器,其经配置以在所述设备的所述使用期间位于所述用户的头的所述横向侧且产生基于所述第一反噪声信号的声信号。
根据权利要求26所述的设备,其中所述设备包含误差麦克风,所述误差麦克风经配置以在所述设备的所述使用期间位于所述用户的头的所述横向侧且比所述第一麦克风更靠近所述用户的所述横向侧的耳道,且其中所述反噪声信号是基于来自由所述误差麦克风产生的声误差信号的信息。