CN101569209A - 使用麦克风的噪声抽取装置 - Google Patents

Abstract

本发明的噪声抽取装置具备：第1及第2麦克风单元(11、12)，用来收音声音；指向性合成部，将来自上述第1及第2麦克风单元(11、12)的输出信号指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号；音响抵消部，通过从上述两个指向性合成信号的一个减去另一个，而从上述一个指向性合成信号消除音响成分，由此抽取噪声成分。

Description

使用麦克风的噪声抽取装置

技术领域

本发明涉及噪声抽取装置，特别涉及抽取对来自两个以上麦克风单元的信号进行信号处理而得到输出的麦克风装置的振动噪声的、使用麦克风的噪声抽取装置。

背景技术

有对来自两个以上麦克风单元的信号进行信号处理而得到输出的麦克风装置，作为该麦克风装置中的信号处理，例如有声压斜度型的指向性合成方法。指向性合成方法具有小型、能够形成指向性的优点，另一方面，具有在指向性合成时声压灵敏度下降的缺点。即，在指向性合成方法中，虽然能够形成指向性，但对于声压的灵敏度比由麦克风单元产生的振动噪声的噪声电平低。因此，在指向性合成方法中，相对地振动噪声的问题变大。

此外，作为以往的麦克风的振动噪声的对策，存在1)浮动、2)使用振动传感器的消除、3)来自麦克风单元的信号间的消除等。以下，作为对振动噪声的问题的对策方法，对与本发明关联较深的2)使用振动传感器的消除进行说明。

图10是用来说明对于振动噪声的以往的对策方法的图。图10所示的麦克风装置800具备麦克风单元1；声孔被密闭的麦克风单元2；保持麦克风单元1和麦克风单元2的框体3；被输入来自麦克风单元1的输出信号与来自麦克风单元2的输出信号、进行被输入的这些信号的减法的信号减法部4。

接着，说明关于如以上那样构成的麦克风装置800进行的对振动噪声的对策处理的动作。

麦克风单元1主要为了收音目的声波而设置，输出收音到的目的声波。但是，在实用上，由目的声波以外的要因带来的振动也使麦克风单元1的振动板振动，通过该振动产生的振动噪声被叠加在收音的目的声波的信号上而被从麦克风单元1输出。

为了将该振动噪声去除，如图10所示那样设有麦克风单元2。麦克风单元2将声孔堵塞以使其对声波的灵敏度充分降低，使其作为振动传感器动作。此外，麦克风单元2固定在与麦克风单元1相同的框体3中。这是为了尽量使目的声波以外的要因带来的振动对于麦克风单元1及麦克风单元2同样地产生。

这样，麦克风单元2对也在麦克风单元1中产生、通过由目的声波以外的要因带来的振动产生的振动噪声进行收音。

因而，来自麦克风单元2的输出信号与来自麦克风单元1的输出信号的振动噪声成分相等，通过用信号减法部4进行减法处理，能够将叠加在麦克风单元1的输出信号中的振动成分消除。

由此，麦克风装置800能够从信号减法部4得到麦克风装置800想要收音的声波的信号的输出。

特许文献1：日本特开昭56-25892号公报

但是，在上述以往的结构中，虽然麦克风单元1和麦克风单元2固定在同一框体3中，但从两个麦克风单元输出的振动噪声并不为相同的信号。即，在上述以往的结构中，不仅实质上没有对两个麦克风单元传递相同的振动，而且由于存在麦克风单元1与麦克风单元2的有关振动灵敏度的个体差异等，所以从两个麦克风单元输出的振动噪声不为相同的信号。因而，在信号减法部4中，难以将叠加在麦克风单元1的输出信号中的振动成分消除，不能得到充分的效果。即，麦克风装置800从信号减法部4除了得到了麦克风装置800想要收音的声波以外还得到了包含振动噪声的信号的输出。

进而，在上述以往的结构中，需要与收音目的声波的麦克风单元1另外地设置用于将振动成分消除的振动传感器(这里是麦克风单元2)，成为安装上的制约。

发明内容

所以，本发明是鉴于上述状况而做出的，目的是提供一种在收音声波的麦克风装置中、不新追加振动传感器而抽取噪声的噪声抽取装置。

为了达到上述目的，本发明的噪声抽取装置的特征在于，具备：第1及第2麦克风单元，用来收音声音；指向性合成部，将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号；以及音响抵消部，通过从上述两个指向性合成信号的一个减去另一个，从上述一个指向性合成信号消除音响成分，由此抽取噪声成分。

这里，也可以是，上述指向性合成部具备：将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成的第1、第2及第3指向性合成部；以及，将分别来自上述第1、第2及第3指向性合成部的输出信号绝对值运算而输出绝对值信号的第1、第2及第3信号绝对值部；音响抵消部具备抵消运算部，取得从上述第1信号绝对值部输出的绝对值信号作为上述一个指向性合成信号，根据从上述第2及第3信号绝对值部输出的绝对值信号生成上述另一个指向性合成信号，通过从上述一个指向性合成信号减去上述另一个指向性合成信号，将上述音响成分消除。

此外，也可以是，上述第2及第3指向性合成部与上述第1指向性合成部相比，对上述噪声成分的灵敏度较高、或者对上述音响成分的灵敏度较低。

此外，也可以是，上述第2及第3指向性合成部按照声压斜度型的指向性合成方法指向性合成，以使各个输出信号所具有的指向性图案成为相反的方向；分别来自上述第2及第3指向性合成部的输出信号所具有的指向性图案的和与来自上述第1指向性合成部的输出信号所具有的指向性图案相等。

此外，也可以是，上述第1指向性合成部通过将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号进行信号相加而进行加法型的指向性合成；上述第2指向性合成部通过对来自上述第2麦克风单元的输出信号施加规定的延迟、从第1麦克风单元的输出信号减去，进行声压斜度型的指向性合成；上述第3指向性合成部通过对来自上述第1麦克风单元的输出信号施加规定的延迟、从第2麦克风单元的输出信号减去，进行声压斜度型的指向性合成。

此外，也可以是，上述噪声抽取装置还具备限制分别来自上述第1、第2及第3指向性合成部的输出信号的信号频带并对第1、第2及第3信号绝对值运算部分别输出的第1、第2及第3信号频带限制部。

此外，也可以是，上述音响抵消部输出表示所抽取的上述噪声成分的输出信号；上述噪声抽取装置还具备根据来自上述音响抵消部的输出信号和来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号来复原噪声波形信号并输出的信号复原部。

此外，也可以是，上述信号复原部，通过来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号的符号与来自上述信号抵消运算部的输出信号的相乘，将噪声波形信号复原。

此外，也可以是，上述噪声抽取装置还具备对上述第1、第2及第3指向性合成部的前段或后段部分进行从时间区域向频率区域的变换的时间频率变换部；上述信号抵消运算部按照频率抽取上述噪声信号。

此外，也可以是，上述噪声抽取装置还具备根据来自上述信号抵消运算部的输出信号和来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号来复原噪声波形信号并输出的信号复原部；上述信号复原部，利用来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号的按照频率的相位信息和来自上述信号抵消运算部的输出信号的按照频率的振幅信息，复原噪声波形信号。

此外，也可以是，上述噪声抽取装置构成为振动传感器。

此外，也可以是，上述噪声抽取装置从上述一个指向性合成信号中抽取音响成分。

另外，本发明不仅作为装置实现，也可以作为具备这样的装置所具备的处理机构的集成电路实现，或作为以构成该装置的处理机构为步骤的方法实现，或作为使计算机实现这些步骤的程序实现。

发明的效果：

根据本发明，能够不在收音声波的麦克风装置中新追加振动传感器而实现抽取噪声的噪声抽取装置。

由此，能够实现能够正确地抽取混入到从两个以上麦克风单元通过信号合成得到输出信号的麦克风装置中的振动噪声的装置。

具体而言，在本发明中，采用从用来得到麦克风装置想要收音的声波的输出信号的麦克风单元自身抽取振动噪声的结构。此外，抽取出的振动噪声与混入到麦克风装置中的振动噪声相关度较高。通过使用该抽取的振动噪声，能够正确地抑制或控制有关麦克风单元的位置上的噪声(混入到麦克风装置中的振动噪声)。

此外，在本发明中，作为抽取包含在麦克风单元中的振动噪声的抽取方法，使用振动灵敏度不同的指向性合成输出，一边总是将来自所有方向的声波消除，一边仅抽取振动噪声。由此，能够不受声波的强度影响而检测正确的振动噪声电平，能够推测振动噪声波形。

另外，本发明是将收音时的声波的信号抵消、仅抽取噪声的方法。因而，对于信号的动作与声波不同、并且性质与振动噪声类似的例如风噪声也能够得到同样的效果。这里，所谓的风噪声，是风吹到麦克风上而产生的噪声。

此外，根据本发明，不需要新追加振动传感器。能够使用以收音目的声波的目的设置的多个麦克风单元，不受收音信号对声波的影响而仅抽取振动噪声成分。由此，能够使用多个麦克风单元高精度地进行将混入到具备它的麦克风装置中的振动噪声消除，所以能够实现具备多个麦克风单元、耐振动性良好的麦克风装置。

另外，本发明不仅作为装置实现，也可以作为具备这样的装置所具备的处理机构的集成电路实现，或作为以构成该装置的处理机构为步骤的方法实现，或作为使计算机实现这些步骤的程序实现。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的使用麦克风的噪声抽取装置的结构的块图。

图2是表示本发明的实施方式1的输出信号的信号波形例、指向特性和对声波的灵敏度的关系的表。

图3是表示以本发明的实施方式1的麦克风单元单体的振动噪声电平为基准的振动抽取灵敏度的图。

图4是表示本发明的实施方式2的使用麦克风的噪声抽取装置的结构的块图。

图5是表示本发明的实施方式3的使用麦克风的噪声抽取装置的结构的块图。

图6是表示本发明的实施方式4的使用麦克风的噪声抽取装置的结构的块图。

图7是表示使用本发明的实施方式5的噪声抽取装置的麦克风装置的结构的块图。

图8是表示本发明的实施方式5的麦克风装置的功能结构的块图。

图9是表示本发明的麦克风装置能够使用的应用的例子的图。

图10是用来说明对于以往的振动噪声的以往的对策方法的图。

标号说明

4、32、42、82、99信号减法部

11第1麦克风单元

12第2麦克风单元

20第1指向性合成部

22、81信号加法部

23、98信号放大部

30第2指向性合成部

31、41、97信号延迟部

33、43频率特性修正部

40第3指向性合成部

51第1时间频率变换部

52第2时间频率变换部

53第3时间频率变换部

61第1信号频带限制部

62第2信号频带限制部

63第3信号频带限制部

71第1信号绝对值运算部

72第2信号绝对值运算部

73第3信号绝对值运算部

80信号抵消运算部

90、900信号复原部

91信号符号抽取部

92信号乘法部

93信号相位抽取部

94信号振幅相位合成部

95频率时间变换部

100、200、300、400噪声抽取装置

500、600、800麦克风装置

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1的使用麦克风的噪声抽取装置的结构的块图。另外，在以后的说明中，关于时间区域的信号使信号名的头字符为小字符，关于频率区域的信号使信号名的头字符为大字符而进行说明。此外，将xm0(n)标记为xm0，将Xm0(ω)标记为Xm0进行说明。

图1所示的噪声抽取装置100具备第1麦克风单元11及第2麦克风单元12，具备第1指向性合成部20、第2指向性合成部30、第3指向性合成部40、第1信号绝对值运算部71、第2信号绝对值运算部72、第3信号绝对值运算部73及信号抵消运算部80。

第1指向性合成部20具备信号加法部22及信号放大部23。第2指向性合成部30具备信号延迟部31、信号减法部32及频率特性修正部33。第3指向性合成部40具备信号延迟部41、信号减法部42及频率特性修正部43。

第1指向性合成部20被输入来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1。对被输入的信号um0和um1进行加法型指向性合成，输出输出信号xm0。

第2指向性合成部30被输入来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1。对被输入的信号um0和um1进行声压斜度型的指向性合成，输出输出信号xm1。

第3指向性合成部40被输入来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1。对被输入的信号um0和um1进行声压斜度型的指向性合成，输出输出信号xm2。

第1信号绝对值运算部71运算来自第1指向性合成部20的输出信号xm0的绝对值(以下记作第1输出信号)并输出。

第2信号绝对值运算部72同样运算来自第2指向性合成部30的输出信号xm1的绝对值(以下记作第2输出信号)并输出。

第3信号绝对值运算部73同样运算来自第3指向性合成部40的输出信号xm2的绝对值(以下记作第3输出信号)并输出。

信号抵消运算部80被输入来自第1信号绝对值运算部71的第1输出信号、来自第2信号绝对值运算部72的第2输出信号及来自第3信号绝对值运算部73的第3输出信号。信号抵消运算部80根据第1输出信号、第2输出信号和第3输出信号，进行将对声波的音响信号成分抵消的运算，例如输出振动噪声的噪声信号成分的输出信号nv1。

另外，上述各结构部在物理上也可以作为在接受第1麦克风单元11及第2麦克风单元12的输出的处理器上执行的功能而安装。

如以上那样构成噪声抽取装置100。

接着进行噪声抽取装置100的动作的说明。在以下的说明中，关于振动噪声进行叙述。

首先说明动作的概要。在噪声抽取装置100中，使用本来用于收音声音的麦克风，抽取施加于该麦克风的振动噪声成分。具体而言，噪声抽取装置100通过将振动灵敏度不同、并且对声压的指向特性和音响中心位置(音

的中心位置)一致的输出信号、指向性合成的输出信号彼此相减，将对从所有方向到来的声波的信号相抵消(将声波消除)，仅抽取振动噪声成分。

这里，作为振动灵敏度较低(声压灵敏度较高)、即对振动承受性较强的麦克风的输出信号，使用来自第1指向性合成部20的输出信号(第1输出信号)。此外，作为振动灵敏度较高(声压灵敏度较低)、即对振动承受性较弱的麦克风的输出信号，使用将来自第2指向性合成部30和第3指向性合成部40的多个输出信号(第2输出信号和第3输出信号)运算合成的输出信号(合成输出信号)。

以下，对进行声波的消除、进行振动噪声的抽取的噪声抽取装置100的处理详细地说明。

在第1指向性合成部20中，首先，信号加法部22对信号放大部23输出将来自第1麦克风单元11的输出信号um0和来自第2麦克风单元12的输出信号um1相加的指向性合成信号。接着，信号放大部23调节所输入的该指向性合成信号的增益，输出指向性合成输出信号xm0。

另外，设信号放大部23的增益为1，进行以后的说明。

因而，来自第1指向性合成部20的输出信号如(式1)那样表示。这里，Xm0(ω)、Um0(ω)、Um1(ω)是将以时间区域表现的信号xm0(n)、um0(n)、um1(n)以频率区域表现的量。

(式1)Xm0(ω)＝Um0(ω)+Um1(ω)

接着，在第2指向性合成部30中，通过使来自第2麦克风单元12的输出信号um1在信号延迟部31中延迟时间τ、在信号减法部32中从来自第1麦克风单元11的输出信号um0减去，形成指向性。这里，在第2指向性合成部30形成的指向特性为指向轴正面在连结两个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)的线上朝向第1麦克风单元11的方向的指向特性。

在第2指向性合成部30中，通过使延迟时间τ为(式2)，能够形成指向性以具有心形线型的单一指向特性。

(式2)τ＝d/c(其中，d是麦克风单元间隔，c是声速)

此外，在第2指向性合成部30中，频率特性修正部33将从信号减法部32输入的输出信号的频率特性修正，输出输出信号xm1。这里，作为修正特性，使用例如由(式3)表示的特性。由此，能够将从信号减法部32输入的输出信号的频率特性、即在低音频频段中以6dB/oct衰减的声压灵敏度修正为平坦的特性。

[式3]

H_EQ(ω)＝1/(1-Ae^-jωτ)

其中，A是在实际使用数字滤波器等实现修正部时为了防止振荡而设置的常数。这里，设A接近于1，并且是比1小的值。在以后的说明中，在理论上考虑为A≈1，设A＝1而进行说明。另外，在实用上，通过所需频带的低频边界决定设定值。

以上，如果将来自第2指向性合成部30的输出信号xm1用式子表示，则为(式4)。

[式4]

Xm1(ω)＝(Um0(ω)-Um1(ω)e^-jωτ)/(1-Ae^-jωτ)

另外，(式4)为将一般的单一指向性合成用式子表示的式子。

接着，在第3指向性合成部40中，通过使来自第1麦克风单元11的输出信号um0在信号延迟部41中延迟时间τ、在信号减法部42中从来自第2麦克风单元12的输出信号um1减去，形成指向性。

这里，在第3指向性合成部40形成的指向特性为指向轴正面在连结两个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)的线上朝向第2麦克风单元12的方向的指向特性。在第3指向性合成部40中，与第2指向性合成部30的情况同样，通过使延迟时间τ为(式2)，能够形成指向性以具有心形线型的单一指向特性。

此外，在第3指向性合成部40中，频率特性修正部43修正从信号减法部42输入的输出信号的频率特性，输出输出信号xm2。这里，与第2指向性合成部30的情况同样，在修正特性中使用(式3)。根据以上，如果将来自第3指向性合成部40的输出信号xm2用式子表示，则为(式5)。

[式5]

Xm2(ω)＝(Um1(ω)-Um0(ω)e^-jωτ)/(1-Ae^-jωτ)

图2是表示本发明的实施方式1的输出信号的信号波形例、指向特性和对声波的灵敏度的关系的表。

在图2中，表示来自第1指向性合成部20的输出信号xm0、来自第2指向性合成部30的输出信号xm1、和来自第3指向性合成部40的输出信号xm2的关系。

这里，设配置有第1麦克风单元11和第2麦克风单元12的麦克风单元间隔(单元间距离)d为10mm。此时，作为加法型的指向性合成的来自第1指向性合成部20的输出信号xm0在与单元间距离d相比波长较长的频带(例如1kHz)中大致为无指向性。此外，该输出信号xm0的声压灵敏度由于是加法型，所以其绝对值变高。因此，相对于声压灵敏度的振动灵敏度相对地变低。在图2的表的(i)的信号波形的项中，表示来自第1指向性合成部20的输出信号xm0的信号波形例。图中，对表示声波的部分和发生了振动噪声的部分添加了箭头。

另一方面，作为声压斜度型的指向性合成的来自第2指向性合成部30的输出信号xm1作为指向性而表示单一指向性。此外，输出信号xm1的声压灵敏度由于是声压斜度型(减法型)，所以绝对值与加法型相比变低。因此，相对于声压灵敏度的振动灵敏度相对地变高。在图2的表的(ii)的信号波形的项中表示来自第2指向性合成部30的输出信号xm1的信号波形例。

输出信号xm1由于振动灵敏度较高，所以与(i)所示的输出信号xm0相比，振动噪声区间的信号电平变高。

来自第3指向性合成部40的输出信号xm2作为指向性而表示与xm1相反方向的单一指向性。此外，输出信号xm2的声压灵敏度同样由于是声压斜度型所以变低。因此，相对于声压灵敏度的振动灵敏度相对地变高。在图2的表(iii)的信号波形的项中表示来自第3指向性合成部40的输出信号xm2的信号波形例。

输出信号xm2由于振动灵敏度较高，所以与来自第2指向性合成部30的输出信号xm1同样，来自第3指向性合成部40的输出信号xm2也与(i)所示的输出信号xm0相比振动噪声区间的信号电平变高。

基于以上的说明，将来自信号抵消运算部80的输出信号nv1用(式6)表示。

另外，输出信号nv1分别被输入输出信号xm0、输出信号xm1、和输入信号xm2，从第1信号绝对值运算部71、第2信号绝对值运算部72和第3信号绝对值运算部73分别输出第1输出信号、第2输出信号和第3输出信号。是将所输出的第1输出信号、第2输出信号和第3输出信号通过信号抵消运算部80内部的信号加法部81及信号减法部82运算而输出的信号。

(式6)nv1＝|xm1|+|xm2|-|xm0|

另外，在图1所示的信号抵消运算部80中，得到合成输出信号(|xm1|+|xm2|)，然后减去第1输出信号(|xm0|)。但是，只要是能够得到与(式6)等价的输出的式子，如(式6)所示，运算的顺序并没有限制。

如果将该运算以频率区域表示，代入到上述(式1)、(式4)及(式5)中，则成为(式7)那样。

[式7]

$\mathrm{Nv}1\left(\mathrm{\ω}\right)=\left|\frac{(\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)-\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right)e^{-\mathrm{j\ω\τ}})}{(1-A{e}^{-\mathrm{j\ω\τ}})}\right|+\left|\frac{(\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right)-\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)e^{-\mathrm{j\ω\τ}})}{(1-A{e}^{-\mathrm{j\ω\τ}})}\right|-|\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)+\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right)|$

接着，使用该(式7)，说明对于该输出信号nv1中的声波的灵敏度和对于振动的灵敏度为怎样的。

首先，对于声波的灵敏度用对于声波的输出信号Nv1(ω)表示。如上所述，第1指向性合成部20、第2指向性合成部30和第3指向性合成部40的指向性合成的方法是指向性主瓣(主ロ一ブ)的极性相等、哪个都不具有旁瓣(サイドロ一ブ)的合成方法。此外，由于音响中心位置在两个麦克风单元的中点是共通的，所以(式7)的绝对值内的符号(相位旋转)为相等。因而，对于声波的输出信号Nv1(ω)等于偏离了绝对值的(式8)。

[式8]

$\mathrm{Nv}1\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{(\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)-\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right)e^{-\mathrm{j\ω\τ}})}{(1-A{e}^{-\mathrm{j\ω\τ}})}+\frac{(\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right)-\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)e^{-\mathrm{j\ω\τ}})}{(1-A{e}^{-\mathrm{j\ω\τ}})}-(\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)+\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right))$

$=\frac{(\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)-\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right)e^{-\mathrm{j\ω\τ}})+(\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right)-\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)e^{-\mathrm{j\ω\τ}})}{(1-A{e}^{-\mathrm{j\ω\τ}})}-(\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)+\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right))$

$=\frac{(1-e^{-\mathrm{j\ω\τ}})(\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)+\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right))}{(1-A{e}^{-\mathrm{j\ω\τ}})}-(\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)+\mathrm{Um}1\left(\mathrm{\ω}\right))$

$\≅0$

由(式8)，对于声波的灵敏度，来自第1指向性合成部20、第2指向性合成部30和第3指向性合成部40的输出信号相抵消。由此，可知实施方式1的输出信号nv1为0。

但是，在(式8)中，在相对于麦克风单元间隔d为1/2波长以下的高频(这里为17kHz以上(c/(2×d)＝17kHz))中发生空间混淆，在发生该空间混淆的频带中，产生极性反转的旁瓣，所以不再成立。这里，所谓的空间混淆，是在正面方向以外的方向中声音的行路差成为波长的整数倍而声音相互加强、产生不需要的指向性的现象。因而，麦克风单元间隔d等需要根据所需频带而设定为适当的距离、或限制使用的频带。

接着，对振动噪声进行说明。在混入到第1麦克风单元11和第2麦克风单元12中的振动噪声中，存在在这两个麦克风单元的输出信号间有相关和没有相关的振动噪声。但是，对于有相关的振动噪声，在声压斜度型的指向性合成时，由于振动成分也与声波同样地衰减，所以不会成为大的问题。特别成为问题的是没有相关的振动噪声。

因此，在(式7)中，可以认为将Um0(ω)或Um1(ω)的任一个消除的是起因于另一个麦克风单元的振动噪声输出。

因而，如果将Um1(ω)消除并整理，则关于来自第1麦克风单元11的输出信号um0的振动噪声的输出信号为(式9)那样。

[式9]

$\mathrm{Nv}1\left(\mathrm{\ω}\right)=\left|\mathrm{Um}0\left(\mathrm{\ω}\right)\right|\{\frac{2}{\left|(1-{\mathrm{Ae}}^{-\mathrm{j\ω\τ}})\right|}-1\}$

(式9)表示在第1麦克风单元11中产生了振动噪声的情况下、设从第1指向性合成部20输出的振动噪声的输出信号的量为|Um0(ω)|时的输出信号Nv1(ω)的电平。

图3是表示以本发明的实施方式1的麦克风单元单体的振动噪声电平为基准的振动抽取灵敏度的图。

图3是将(式9)的{·}的部分图表化的图，越是低频，检测电平越高。

如图3那样越是低频、检测电平越上升，这是因为，对于振动灵敏度较高而容易拾取振动的输出信号xm1及输出信号xm2，通过频率特性修正部33及43施加了由(式3)表示的修正特性。因此，输出信号Nv1的特性变得接近于包含在输出信号xm1或输出信号xm2中的振动噪声的频率特性。

以上，噪声抽取装置100的对声波的灵敏度如(式8)所示那样被相互抵消(声波被消除)。关于混入到噪声抽取装置100中的振动噪声，作为在第1麦克风单元11及第2麦克风单元12中单独产生的成分，如(式9)所示，得到输出信号Nv1作为振动噪声的振幅值。

在图2的表的(iv)的信号波形的项中，表示来自信号抵消运算部80的输出信号nv1的信号波形例。如图2所示，来自信号抵消运算部80的输出信号nv1不具有对声波的灵敏度(将声波消除)，而能够抽取振动噪声(振动噪声的波形振幅信息)。

以上，在本发明的实施方式1的噪声抽取装置100中，使用多个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)，能够不受对声波的收音信号的影响而仅抽取振动噪声成分。因而，能够使用多个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)，高精度地进行将混入到具备它的麦克风装置中的振动噪声消除的控制。由此，能够实现具备多个麦克风单元、耐振动性良好的麦克风装置。

此外，在噪声抽取装置100中，能够使用多个指向性合成部(第1指向性合成部20、第2指向性合成部30和第3指向性合成部40)的输出值进行振动成分的抽取。即，利用信号抵消运算部80中的合成输出信号(信号加法部输出)与作为第1指向性合成部20的输出信号的第1输出信号相比相对地包含更多对于音响信号的振动成分的性质，在噪声抽取装置100中进行振动成分的抽取。由此，能够将本来是捕捉声波的用途的麦克风设备不仅用于麦克风的功能，还用于振动传感器。

来自信号加法部81的输出信号具有抽取振动成分的属性，即，通过将第1输出信号和来自信号加法部81的输出信号相减，能够抽取振动成分。由此，能够并不新使用专用的传感器，而是将本来是捕捉声波的用途的麦克风设备不仅用于麦克风的功能，还用于振动传感器。

另外，信号抵消运算部80只要是能够得到与(式6)所示的加法结果和等价的输出的结构，运算的顺序没有限制。

此外，在本发明的实施方式1中，为了使说明变得简单，用第1指向性合成部20的输出表示无指向性、第2指向性合成部30及第3指向性合成部40的输出表示单一指向性的表现进行了说明。但是，只要指向性图案一致，也可以不是上述无指向性与单一指向性的组合。例如，在本实施方式1中，也在高频边界的17kHz附近的频带中，来自第1指向性合成部20、第2指向性合成部30及第3指向性合成部40的输出信号的绝对值相加的指向性形状不是无指向性而为双指向性形状，但只要指向性图案一致就可以。

此外，在上述中，作为混入到麦克风装置中的噪声，着眼于振动噪声进行了说明。但是，在本发明的实施方式1中说明的抽取方法是将收音时的声波的信号抵消而仅抽取噪声的方法。因而，对于信号的动作与声波不同、并且性质与振动噪声类似的、例如风噪声也能够得到同样的效果。即，对于在麦克风装置中成为问题的风噪声，也由于对多个麦克风单元无相关地产生风噪声，所以动作与振动噪声共通就可以，能够同样地应用。这里，所谓的风噪声，是风吹到麦克风上而产生的噪声。因而，能够不新使用专用的传感器，而将本来是捕捉声波的用途的麦克风设备不仅用于麦克风功能、还用作风噪声传感器。

此外，在本发明的实施方式1中，说明了在麦克风单元的数量为两个的情况下构成的情况，但并不限于此。也可以利用3个以上的多个麦克风单元构成指向性合成输出，以将声压灵敏度不同、并且在指向特性模式上相互将信号抵消(将声波消除)，以便仅抽取噪声成分。

(实施方式2)

以下对本发明的实施方式2进行说明。

图4是表示本发明的实施方式2的使用麦克风的噪声抽取装置的结构的块图。对于与图1同样的要素赋予相同的标号，省略详细的说明。

图4所示的噪声抽取装置200具备第1麦克风单元11及第2麦克风单元12，具备第1指向性合成部20、第2指向性合成部30、第3指向性合成部40、第1信号频带限制部61、第2信号频带限制部62、第3信号频带限制部63、第1信号绝对值运算部71、第2信号绝对值运算部72、第3信号绝对值运算部73及信号抵消运算部80。

此外，第1指向性合成部20具备信号加法部22及信号放大部23。第2指向性合成部30具备信号延迟部31、信号减法部32及频率特性修正部33。第3指向性合成部40具备信号延迟部41、信号减法部42及频率特性修正部43。

图4所示的噪声抽取装置200与实施方式1的噪声抽取装置100不同的地方是，在第1、第2及第3指向性合成部20、30及40、与第1、第2及第3信号绝对值运算部71、72及73的各自之间设置了第1信号频带限制部61、第2信号频带限制部62及第3信号频带限制部63。

在图4中，第1信号频带限制部61对从第1指向性合成部20输入的输出信号xm0限制信号频带而输出。

同样，第2信号频带限制部62对从第2指向性合成部30输入的输出信号xm1限制信号频带而输出。

此外，第3信号频带限制部63对从第3指向性合成部40输入的输出信号xm2限制信号频带而输出。

其他结构要素与第1实施方式是同样的。第1指向性合成部20对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行加法型指向性合成，输出输出信号xm0。第2指向性合成部30对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行声压斜度型指向性合成，输出输出信号xm1。第3指向性合成部40对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行声压斜度型指向性合成，输出输出信号xm2。

此外，第1信号绝对值运算部71运算对从第1信号频带限制部61输入的输出信号的绝对值并输出。第2信号绝对值运算部72运算对从第2信号频带限制部62输入的输出信号的绝对值并输出。第3信号绝对值运算部73运算对从第3信号频带限制部63输入的输出信号的信号的绝对值并输出。

信号抵消运算部80被输入来自第1信号绝对值运算部71的第1输出信号、来自第2信号绝对值运算部72的第2输出信号及来自第3信号绝对值运算部73的第3输出信号。信号抵消运算部80通过将第1输出信号、第2输出信号和第3输出信号加减法处理，进行对于声波的音响信号成分的抵消，输出振动噪声的噪声信号成分的输出信号nv1。

如以上这样构成噪声抽取装置200。

接着，对噪声抽取装置200的动作进行说明。在图4中，对作为与实施方式1不同的地方的第1信号频带限制部61、第2信号频带限制部62及第3信号频带限制部63进行说明。对于其他结构要素，由于与实施方式1是同样的，所以省略说明。

第1信号频带限制部61、第2信号频带限制部62及第3信号频带限制部63通过在要抽取振动噪声的频带被限制的情况下对输出的输出信号的频带进行限制，能够从要抽取振动噪声的频带抽取振动噪声。因而，噪声抽取装置200能够在将没有产生振动噪声的频带中的、对检测成为妨碍的成分除去后抽取振动噪声。由此，能够提高噪声抽取装置200的振动噪声检测灵敏度即检测精度。

此外，在第1指向性合成部20、第2指向性合成部30和第3指向性合成部40中，例如在噪声抽取装置200向框体的安装上、有受到反射或衍射等的影响、存在指向特性从理想状态偏离的部分的情况。在此情况下，通过第1信号频带限制部61、第2信号频带限制部62及第3信号频带限制部63，能够在将产生不良状况的频带除去之后进行接着的处理。因而，噪声抽取装置200能够使抽取振动噪声时的抽取误差变小。

此外，在第1指向性合成部20、第2指向性合成部30和第3指向性合成部40中，有能够形成只有特定的频带能够进行对于声波的音响信号的抵消的指向性图案的状况。在此情况下，能够通过第1信号频带限制部61、第2信号频带限制部62及第3信号频带限制部63对特定的频带限制处理。因而，噪声抽取装置200能够提高抽取振动噪声时的振动检测灵敏度。

以上，在实施方式2的噪声抽取装置200中，即使在实施方式1的噪声抽取装置100的结构中存在有不正确地动作的要因的频带的情况下，通过将该频带去除，也能够更正确地进行振动噪声的有无判断等。

(实施方式3)

以下对本发明的实施方式3进行说明。

图5是表示本发明的实施方式3的使用麦克风的噪声抽取装置的结构的块图。对于与图1及图4同样的部分赋予相同的标号，省略详细的说明。

图5所示的噪声抽取装置300与实施方式2的噪声抽取装置100不同的部分是设有信号复原部90的部分。

信号复原部90包括信号符号抽取部91和信号乘法部92。信号复原部90被输入从信号抵消运算部80输出的、表示振动噪声振幅信息的输出信号nv1、和来自第3指向性合成部40的输出信号xm2，输出输出信号nv2。

具体而言，信号符号抽取部91抽取来自第3指向性合成部40的输出信号xm2的信号符号。

信号乘法部92将从信号抵消运算部80输出的、表示振动噪声振幅信息的输出信号nv1、和输出信号xm2的信号符号相乘，输出输出信号nv2。

其他结构要素与第1实施方式是同样的。第1指向性合成部20对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行加法型指向性合成，输出输出信号xm0。第2指向性合成部30对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行声压斜度型指向性合成，输出输出信号xm1。第3指向性合成部40对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行声压斜度型指向性合成，输出输出信号xm2。

此外，第1信号绝对值运算部71运算对从第1指向性合成部20输入的输出信号xm0的绝对值并输出。第2信号绝对值运算部72运算对从第2指向性合成部30输入的输出信号xm1的绝对值并输出。第3信号绝对值运算部73运算对从第3指向性合成部40输入的输出信号xm2的绝对值并输出。

信号抵消运算部80被输入来自第1信号绝对值运算部71的第1输出信号、来自第2信号绝对值运算部72的第2输出信号及来自第3信号绝对值运算部73的第3输出信号。信号抵消运算部80通过将第1输出信号、第2输出信号和第3输出信号加减法处理，进行对于声波的音响信号成分的抵消，输出例如振动噪声的噪声信号成分的输出信号nv1。

如以上这样构成噪声抽取装置300。

接着，对噪声抽取装置300的动作进行说明。在图5中，对作为与实施方式1不同的地方的信号复原部90进行说明。关于其他结构要素，由于与实施方式1是同样的，所以省略说明。

信号复原部90包括信号符号抽取部91和信号乘法部92。来自信号抵消运算部80的输出信号nv1可以认为是抽取了来自振动灵敏度较高的第2指向性合成部30和第3指向性合成部40的输出信号xm1和输出信号xm2的振动噪声成分。可知这是因为信号抵消运算部80进行了(式6)所示的运算、结果得到图2的表的(iv)所示的信号波形、值仅向正的方向振动。

此外，作为包含在输出信号xm1及输出信号xm2中的振动噪声，例如在图5所示的块机构上追踪施加在um0上的振动噪声的信号的情况下，在xm1中没有延迟而出现振动噪声的信号，在xm2中以时间τ的延迟、并且反相位出现振动噪声的信号。

输出信号xm1及输出信号xm2在第2信号绝对值运算部72及第3信号绝对值运算部73取绝对值，在信号加法部81被相加。因此，包含在信号加法部81输出的信号(|xm1|+|xm2|)中的振动噪声成为包含在各信号中的振动噪声的大致2倍的值。

另一方面，来自第1指向性合成部20的输出信号mx0的振动灵敏度较低。因此，在来自信号抵消运算部80的输出中，得到混入到输出信号xm1或输出信号xm2中的振动噪声的2倍的振幅信息，通过添加正负的符号，能够将振动噪声的波形复原。

这里，在信号抵消运算部80中，通过信号减法部82，从由信号加法部81相加后的信号(|xm1|+|xm2|)减去信号|xm0|。由于包含在信号|xm0|中的振动噪声的值较小，所以包含在减法结果得到的输出信号nv1中的振动噪声成为与包含在信号(|xm1|+|xm2|)中的振动噪声大致相同。

此外，由于输出信号xm2是振动灵敏度较高的指向性合成输出信号，所以在振动噪声产生区间中，较强地反映振动噪声波形的正负符号。

因而，在信号复原部90中，通过对作为振动噪声的振幅信息的nv1乘以从xm2抽取的正负的符号，能够将振动噪声的波形模拟地复原。

以上，在实施方式3的噪声抽取装置300中，能够不从多个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)受到对声波的收音信号的影响而抽取振动噪声波形。因而，能够使用多个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)，高精度地进行将混入到具备它的麦克风中的振动噪声消除(将振动噪声消除的控制)或抑制振动噪声成分的处理。由此，能够实现具备多个麦克风单元、耐振动性良好的麦克风装置。此外，能够不新使用专用的传感器、而将本来是捕捉声波的用途的麦克风设备不仅用于麦克风的功能、还用作振动传感器。

(实施方式4)

以下对本发明的实施方式4进行说明。

图6是表示本发明的实施方式4的使用麦克风的噪声抽取装置的结构的块图。对于与图5同样的部分赋予相同的标号，省略详细的说明。

图6所示的噪声抽取装置400相对于实施方式3的噪声抽取装置300，以下的点不同。第1，在第1指向性合成部20、第2指向性合成部30及第3指向性合成部40的后段分别设有第1时间频率变换部51、第2时间频率变换部52及第3时间频率变换部53这一点。第2，信号复原部90成为信号复原部900的结构这一点不同。即，实施方式3的信号复原部90包括信号符号抽取部91和信号乘法部92，相对于此，图6所示的信号复原部900包括信号相位抽取部93、信号振幅相位合成部94、和频率时间变换部95。此外，信号复原部900在被变换为频率区域的信号的输出信号中，输出将根据振幅信息和相位信息按照频率推测波谱的输出信号通过频率时间变换部95变换为时间领域的信号后的输出信号nv2。

其他结构要素与实施方式3是同样的。第1指向性合成部20对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行加法型指向性合成，输出输出信号xm0。第2指向性合成部30对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行声压斜度型指向性合成，输出输出信号xm1。第3指向性合成部40对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行声压斜度型指向性合成，输出输出信号xm2。

此外，第1时间频率变换部51将来自第1指向性合成部20的输出信号xm0从时间区域向频率区域变换。同样，第2时间频率变换部52将来自第2指向性合成部30的输出信号xm1从时间区域向频率区域变换。第3时间频率变换部53将来自第3指向性合成部40的输出信号xm2从时间区域向频率区域变换。另外，在图中，将第1时间频率变换部51、第1时间频率变换部51及第1时间频率变换部51标记为FFT(Fast FourierTransform)。

此外，第1信号绝对值运算部71运算对从第1时间频率变换部51输入的输出信号Xm0的按照频率成分的绝对值并输出。第2信号绝对值运算部72运算对从第2时间频率变换部52输入的输出信号Xm1的按照频率成分的绝对值并输出。第3信号绝对值运算部73运算对从第3时间频率变换部53输入的输出信号Xm2的按照频率成分的绝对值并输出。

信号抵消运算部80被输入来自第1信号绝对值运算部71的第1输出信号|Xm0|、来自第2信号绝对值运算部72的第2输出信号|Xm1|及来自第3信号绝对值运算部73的第3输出信号|Xm2|。信号抵消运算部80通过将第1输出信号|Xm0|、第2输出信号|Xm1|和第3输出信号|Xm2|加减法处理，进行对于声波的音响信号成分的抵消，输出例如振动噪声的噪声信号成分的输出信号Nv1。

信号复原部900包括信号相位抽取部93、信号振幅相位合成部94和频率时间变换部95。信号复原部900被输入从信号抵消运算部80输出的表示振动噪声振幅信息的输出信号Nv1、和来自第3指向性合成部40的输出信号Xm2，输出输出信号nv2。

具体而言，信号相位抽取部93抽取来自第3指向性合成部40的输出信号Xm2的信号相位。

信号振幅相位合成部94将从信号抵消运算部80输出的表示振动噪声的振幅波谱信息的输出信号Nv1、与表示指向性输出信号xm2的波谱的输出信号Xm2的信号相位乘法合成，输出表示波谱的输出信号Nv2。

频率时间变换部95将从信号振幅相位合成部94输出的表示波谱的输出信号Nv2变换为时间信号而输出输出信号nv2。另外，在图中，频率时间变换部95标记为IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)。

如以上这样构成噪声抽取装置400。

接着，对噪声抽取装置400的动作进行说明。

在图6中，对作为与实施方式3不同的地方的第1时间频率变换部51、第2时间频率变换部52、第3时间频率变换部53及信号复原部900进行说明。噪声抽取装置400，通过第1时间频率变换部51、第2时间频率变换部52、第3时间频率变换部53及信号复原部900，在频率领域中按照频率，根据振幅信息和相位信息推测输出信号波谱，从而得到输出信号nv2。关于其他结构要素，由于与实施方式1同样，所以省略说明。

在上述实施方式3的噪声抽取装置300中的课题是在信号符号抽取部91中、根据xm2的信号波形得到用于振动噪声波形复原的信号符号这一点。即，由于在xm2中混杂有声波的音响信号成分和振动噪声的成分，所以有受到声波的影响而在用于振动噪声波形复原所使用的信号符号信息中产生误差的情况。

相对于此，在实施方式4的噪声抽取装置400中，按照频率成分进行抵消声波的成分而推测振动噪声振幅成分的处理、和信号相位抽取部93中的抽取相位信息的处理。由此，特别能够减轻抽取相位信息的部分中的信号的叠加(声波与振动)带来的误差，所以能够改善振动噪声波形复原的精度。

以上，在实施方式4的噪声抽取装置400中，能够不从多个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)受到对声波的收音信号的影响而高精度地进行振动噪声波形的抽取。由此，能够使用多个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)，改善进行将混入到具备它的麦克风装置中的振动噪声消除(消除振动噪声的控制)或抑制振动噪声成分的处理的精度(性能)。因而，能够实现具备多个麦克风单元、耐振动性良好的麦克风装置。进而，能够得到即使在作为振动传感器使用的情况下也不易受到声波的影响、能够改善检测振动噪声的精度的效果。

(实施方式5)

以下对本发明的实施方式5进行说明。

图7是表示使用本发明的实施方式5的噪声抽取装置500的麦克风装置的结构的块图。对于与图6同样的部分赋予相同的标号，省略详细的说明。

图7所示的麦克风装置500与实施方式4的噪声抽取装置400不同的部分是新设有信号延迟部97、信号放大部98和信号减法部99这一点。其他结构要素与实施方式4是同样的。

第1指向性合成部20对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行加法型指向性合成，输出输出信号xm0。第2指向性合成部30对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行声压斜度型指向性合成，输出输出信号xm1。第3指向性合成部40对来自第1麦克风单元11的输出信号um0、和来自第2麦克风单元12的输出信号um1进行声压斜度型指向性合成，输出输出信号xm2。

此外，第1时间频率变换部51将来自第1指向性合成部20的输出信号xm0从时间区域向频率区域变换。同样，第2时间频率变换部52将来自第2指向性合成部30的输出信号xm1从时间区域向频率区域变换。第3时间频率变换部53将来自第3指向性合成部40的输出信号xm2从时间区域向频率区域变换。

此外，第1信号绝对值运算部71运算从第1时间频率变换部51输入的输出信号Xm0的按照频率成分的绝对值并输出。第2信号绝对值运算部72运算从第2时间频率变换部52输入的输出信号Xm1的按照频率成分的绝对值并输出。第3信号绝对值运算部73运算从第3时间频率变换部53输入的输出信号Xm2的按照频率成分的绝对值并输出。

信号抵消运算部80被输入来自第1信号绝对值运算部71的第1输出信号|Xm0|、来自第2信号绝对值运算部72的第2输出信号|Xm1|及来自第3信号绝对值运算部73的第3输出信号|Xm2|。信号抵消运算部80通过将第1输出信号|Xm0|、第2输出信号|Xm1|和第3输出信号|Xm2|加减法处理，进行对于声波的音响信号成分的抵消，输出例如振动噪声的噪声信号成分的输出信号Nv1。

信号复原部900包括信号相位抽取部93、信号振幅相位合成部94和频率时间变换部95。信号复原部900被输入从信号抵消运算部80输出的表示振动噪声振幅信息的输出信号Nv1、和来自第3指向性合成部40的输出信号Xm2，输出输出信号nv2。

具体而言，信号相位抽取部93抽取来自第3指向性合成部40的输出信号Xm2的信号相位。

信号振幅相位合成部94将从信号抵消运算部80输出的表示振动噪声的振幅波谱信息的输出信号Nv1与表示指向性输出信号xm2的波谱的输出信号Xm2的信号相位乘法合成，输出表示波谱的输出信号Nv2。

频率时间变换部95将从信号振幅相位合成部94输出的表示波谱的输出信号Nv2变换为时间信号而输出输出信号nv2。

信号延迟部97被输入来自第3指向性合成部40的输出信号xm2，使被输入的信号xm2延迟而输出。

信号放大部98被输入来自频率时间变换部95的输出信号nv2，调节被输入的信号nv2的输出电平并输出。

信号减法部99被输入来自信号延迟部97的信号和由信号放大部98调节了输出电平的输出信号nv2，将被输入的这些信号相减并输出。

如以上这样构成麦克风装置500。

接着，对麦克风装置500的动作进行说明。

在图7中，对作为与实施方式4不同的部分的信号延迟部97、信号放大部98和信号减法部99进行说明。关于其他结构要素，由于与实施方式4是同样的，所以省略说明。

从信号复原部900输出的表示被抽取的振动噪声波形的输出信号nv2为包含在来自第3指向性合成部40的指向性信号输出xm2中的振动噪声。

输出信号nv2使用FFT(第1时间频率变换部51、第2时间频率变换部52及第3时间频率变换部53)和IFFT(频率时间变换部95)延迟了时间频率变换及频率时间变换的处理时间的量。因此，在信号延迟部97中，使来自第3指向性合成部40的输出信号xm2延迟，进行处理时间量的时间修正。

通过这样在使相位一致的状态下用信号减法部99相减，来自信号减法部99的输出信号成为被消除了振动噪声的指向性麦克风输出(目的声波的收音信号)。

另外，表示推测振动噪声信号的输出信号nv2由于如上述那样表示包含在xm2中的振动噪声波形的2倍的振幅，所以在信号放大部98中进行0.5倍的信号放大。

以上，在实施方式5的麦克风装置500中，能够使用用来将目的声波消除的多个麦克风单元(第1麦克风单元11及第2麦克风单元12)将混入到麦克风单元中的振动噪声和对于声波的音响信号分离并输出。由此，能够实现具备多个麦克风单元、耐振动良好的麦克风装置。进而，能够同时实现使该麦克风装置承担振动传感器的作用的功能。

如以上那样，本发明利用多个麦克风单元的输出运算指向性形成。利用其运算结果(特别是向相反的方向的指向性合成输出的合成输出信号)相对地含有较多混入到麦克风装置中的振动成分、也能够用于振动成分的检测这一属性。由此，以收音目的声波的目的设置的多个麦克风单元也能够兼用作振动传感器。即，根据本发明，通过不新使用专用的传感器，而利用本来捕捉声波的麦克风设备抽取混入到麦克风装置中的振动噪声、将抽取的振动噪声除去，能够实现耐振动良好的麦克风装置。

另外，通过功能结构表示并说明上述麦克风装置500。

图8是表示本发明的实施方式5的麦克风装置的功能结构的块图。

图8所示的麦克风装置600对应于麦克风装置500，具备用来收音声音的第1麦克风单元11及第2麦克风单元12。此外，麦克风装置600具备指向性合成部120及150、音响抵消部180、信号复原部190、和音响输出部199。

指向性合成部120及150将来自第1麦克风单元11及第2麦克风单元12的输出信号进行指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对于声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号。指向性合成部120进行对振动承受性较强的合成，指向性合成部150进行对振动承受性较弱的合成。

此外，音响抵消部180通过从两个指向性合成信号的一个减去另一个，而从上述一个指向性合成信号中消除音响成分，由此抽取噪声成分。音响抵消部180输出表示所抽取的上述噪声成分的输出信号。

信号复原部190根据来自音响抵消部180的输出信号和来自指向性合成部120及150的任一个的输出信号，复原噪声波形信号并输出。

音响输出部199通过从来自指向性合成部150的输出信号减去由音响抵消部180抽取并由信号复原部190复原的噪声波形信号，输出抑制了振动的音响信号。

如以上那样，麦克风装置600能够输出抑制了振动的音响信号、即消除了振动噪声的指向性麦克风输出(目的声波的收音信号)。

以上，根据本发明，能够不对收音声波的麦克风装置新追加振动传感器而实现抽取噪声的噪声抽取装置。

另外，在本发明的实施方式1～4中，说明了作为进行将包含在来自第3指向性合成部40的指向性信号输出xm2中的振动噪声消除的处理的最简单的结构的减法机构的例子。但是，例如也可以使用使主信号为xm2、使参照信号为nv2、在功率谱的区域中进行处理的双输入型噪声抑制机构，也可以使用具有适应滤波器的消除器。

此外，在本发明的实施方式1～4中说明的各个部也可以通过将装置预先保持的各种计算机程序在作为硬件的1个或多个处理器上执行来实现。

此外，上述基于来自第1指向性合成部20的第1输出信号、来自第2指向性合成部30的第2输出信号及来自第3指向性合成部40的第3输出信号导出的合成输出信号的指向性图案并不特别限定于形成对单一的方向的指向性，也可以形成无指向性。并且，即使是相同的模式，只要包含在合成输出信号中的振动电平相对于音响信号电平的相对比比包含在第1输出信号中的振动电平相对于音响信号电平的相对比大就可以。

(其他变形例)

另外，基于上述实施方式及变形例说明了本发明，但本发明当然并不限于上述实施方式。以下这样的情况也包含在本发明中。

(1)上述除了麦克风单元以外的各处理部(指向性合成部、信号绝对值运算部、信号抵消运算部等)具体而言作为由微处理器、ROM、RAM等构成的计算机系统安装。在RAM中存储有计算机程序。

通过微处理器按照计算机程序动作，各装置及各结构部实现其功能。这里，计算机程序是为了实现规定的功能、将表示对计算机的指令的命令代码组合多个而构成的。

(2)构成上述各装置的结构要素的一部分或全部也可以由1个系统LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)构成。

系统LSI是将多个结构部集成在1个芯片上而制造的超多功能LSI。具体而言，是包括微处理器、ROM、RAM等而构成的计算机系统。在RAM中存储有计算机程序。

通过微处理器按照计算机程序动作，系统LSI实现其功能。

(3)构成上述各装置的结构要素的一部分或全部也可以由相对于各装置可拆装的IC卡或单体的模块构成。

IC卡或模块是由微处理器、ROM、RAM等构成的计算机系统。IC卡或模块也可以包括上述超多功能LSI。

通过微处理器按照计算机程序动作，IC卡或模块实现其功能。该IC卡或模块也可以具有耐篡改性。

(4)本发明也可以是上述所示的方法。此外，也可以是通过计算机实现这些方法的计算机程序，也可以是由计算机程序构成的数字信号。

此外，本发明也可以是将计算机程序或数字信号记录在计算机可读取的记录介质、例如软盘、硬盘、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(Blu-ray Disc)、半导体存储器等中的产品。此外，也可以是记录在这些记录介质中的数字信号。

此外，本发明也可以是将计算机程序或数字信号经由电气通信线路、无线或有线通信线路、以因特网为代表的网络、数字广播等传送的系统。

此外，本发明也可以是具备微处理器和存储器的计算机系统，存储器存储有计算机程序，微处理器按照上述计算机程序动作。

此外，也可以通过将程序或数字信号记录在记录介质中并输送、或者通过将程序或数字信号经由网络等输送，由独立的其他计算机系统实施。

(5)也可以做成将上述实施方式及上述变形例分别组合的结构。

工业实用性

本发明不仅能够应用在振动噪声抽取装置或风噪声抽取装置等的噪声抽取装置中，还能够作为耐振动性或耐风噪声性能良好的麦克风装置使用。

特别是，通过使使用指向性麦克风的麦克风装置兼用作振动噪声抽取装置及风噪声抽取装置，在图9所示那样的摄录机700中，能够作为耐振动性或耐风噪声性能良好的麦克风装置使用。进而，在能够使用来自多个麦克风的信号通过信号合成得到输出的收音方法中，抑制振动噪声或风噪声的上升，能够作为耐振动性或耐风噪声性能良好的麦克风装置使用，所以除了一般的麦克风以外，还能够在内置于可佩戴设备的收音、扬声系统一体型收音系统、可携式摄像机、具有可动部的设备中的麦克风等的振动噪声或风噪声成为课题的设备中使用。

此外，由于能够根据麦克风信号高精度地仅检测振动，所以能够作为振动传感器或复合传感器使用。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1、一种噪声抽取装置，其特征在于，具备：

第1及第2麦克风单元，设在空间上不同的位置上，用来收音声音；

指向性合成部，将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号；以及

音响抵消部，通过从上述两个指向性合成信号的一个减去另一个，而从上述一个指向性合成信号消除音响成分，由此抽取噪声成分。

2、如权利要求1所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述指向性合成部具备：将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成的第1、第2及第3指向性合成部；以及，将分别来自上述第1、第2及第3指向性合成部的输出信号绝对值运算而输出绝对值信号的第1、第2及第3信号绝对值部；

音响抵消部具备抵消运算部，取得从上述第1信号绝对值部输出的绝对值信号作为上述一个指向性合成信号，根据从上述第2及第3信号绝对值部输出的绝对值信号生成上述另一个指向性合成信号，通过从上述一个指向性合成信号减去上述另一个指向性合成信号，将上述音响成分消除。

3、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述第2及第3指向性合成部与上述第1指向性合成部相比，对上述噪声成分的灵敏度较高、或者对上述音响成分的灵敏度较低。

4、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述第2及第3指向性合成部按照声压斜度型的指向性合成方法指向性合成，以使各个输出信号所具有的指向性图案成为相反的方向；

分别来自上述第2及第3指向性合成部的输出信号所具有的指向性图案的和与来自上述第1指向性合成部的输出信号所具有的指向性图案相等。

5、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述第1指向性合成部通过将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号进行信号相加而进行加法型的指向性合成；

上述第2指向性合成部通过对来自上述第2麦克风单元的输出信号施加规定的延迟、从第1麦克风单元的输出信号减去，进行声压斜度型的指向性合成；

上述第3指向性合成部通过对来自上述第1麦克风单元的输出信号施加规定的延迟、从第2麦克风单元的输出信号减去，进行声压斜度型的指向性合成。

6、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置还具备限制分别来自上述第1、第2及第3指向性合成部的输出信号的信号频带并对第1、第2及第3信号绝对值运算部分别输出的第1、第2及第3信号频带限制部。

7、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述音响抵消部输出表示所抽取的上述噪声成分的输出信号；

上述噪声抽取装置还具备根据来自上述音响抵消部的输出信号和来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号来复原噪声波形信号并输出的信号复原部。

8、如权利要求7所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述信号复原部，通过来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号的符号与来自上述信号抵消运算部的输出信号的相乘，将噪声波形信号复原。

9、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置还具备对上述第1、第2及第3指向性合成部的前段或后段部分进行从时间区域向频率区域的变换的时间频率变换部；

上述信号抵消运算部按照频率抽取上述噪声信号。

10、如权利要求9所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置还具备根据来自上述信号抵消运算部的输出信号和来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号来复原噪声波形信号并输出的信号复原部；

上述信号复原部，利用来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号的按照频率的相位信息和来自上述信号抵消运算部的输出信号的按照频率的振幅信息，复原噪声波形信号。

11、如权利要求1所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置构成为振动传感器。

12、如权利要求11所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置从上述一个指向性合成信号中抽取音响成分。

13、一种麦克风装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的噪声抽取装置；以及

音响输出部，通过从来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号减去由上述噪声抽取装置抽取的上述噪声信号的成分，输出抑制了噪声的音响信号。

14、一种噪声抽取方法，其是具备设在空间上不同的位置上、用来收音声音的第1及第2麦克风单元的噪声抽取装置的噪声抽取方法，其特征在于，包括：

指向性合成步骤，将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号；以及

音响抵消步骤，通过从上述两个指向性合成信号的一个减去另一个，而从上述一个指向性合成信号消除音响成分，由此抽取噪声成分。

15、一种集成电路，其是具备设在空间上不同的位置上、用来收音声音的第1及第2麦克风单元、抽取噪声成分的集成电路，其特征在于，具备：

指向性合成部，将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号；以及

音响抵消部，通过从上述两个指向性合成信号的一个减去另一个，而从上述一个指向性合成信号消除音响成分，由此抽取噪声成分。

16、一种摄像机，其特征在于，具备：

权利要求13所述的麦克风装置；以及

拍摄对象物的摄像机部。

Claims (16)

1、一种噪声抽取装置，其特征在于，具备：

第1及第2麦克风单元，用来收音声音；

指向性合成部，将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号；以及

音响抵消部，通过从上述两个指向性合成信号的一个减去另一个，从上述一个指向性合成信号消除音响成分，由此抽取噪声成分。

2、如权利要求1所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述指向性合成部具备：将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成的第1、第2及第3指向性合成部；以及，将分别来自上述第1、第2及第3指向性合成部的输出信号绝对值运算而输出绝对值信号的第1、第2及第3信号绝对值部；

音响抵消部具备抵消运算部，取得从上述第1信号绝对值部输出的绝对值信号作为上述一个指向性合成信号，根据从上述第2及第3信号绝对值部输出的绝对值信号生成上述另一个指向性合成信号，通过从上述一个指向性合成信号减去上述另一个指向性合成信号，将上述音响成分消除。

3、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述第2及第3指向性合成部与上述第1指向性合成部相比，对上述噪声成分的灵敏度较高、或者对上述音响成分的灵敏度较低。

4、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述第2及第3指向性合成部按照声压斜度型的指向性合成方法指向性合成，以使各个输出信号所具有的指向性图案成为相反的方向；

分别来自上述第2及第3指向性合成部的输出信号所具有的指向性图案的和与来自上述第1指向性合成部的输出信号所具有的指向性图案相等。

5、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述第1指向性合成部通过将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号进行信号相加而进行加法型的指向性合成；

上述第2指向性合成部通过对来自上述第2麦克风单元的输出信号施加规定的延迟、从第1麦克风单元的输出信号减去，进行声压斜度型的指向性合成；

上述第3指向性合成部通过对来自上述第1麦克风单元的输出信号施加规定的延迟、从第2麦克风单元的输出信号减去，进行声压斜度型的指向性合成。

6、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置还具备限制分别来自上述第1、第2及第3指向性合成部的输出信号的信号频带并对第1、第2及第3信号绝对值运算部分别输出的第1、第2及第3信号频带限制部。

7、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述音响抵消部输出表示所抽取的上述噪声成分的输出信号；

上述噪声抽取装置还具备根据来自上述音响抵消部的输出信号和来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号来复原噪声波形信号并输出的信号复原部。

8、如权利要求7所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述信号复原部，通过来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号的符号与来自上述信号抵消运算部的输出信号的相乘，将噪声波形信号复原。

9、如权利要求2所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置还具备对上述第1、第2及第3指向性合成部的前段或后段部分进行从时间区域向频率区域的变换的时间频率变换部；

上述信号抵消运算部按照频率抽取上述噪声信号。

10、如权利要求9所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置还具备根据来自上述信号抵消运算部的输出信号和来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号来复原噪声波形信号并输出的信号复原部；

上述信号复原部，利用来自上述第1、第2及第3指向性合成部的任一个的输出信号的按照频率的相位信息和来自上述信号抵消运算部的输出信号的按照频率的振幅信息，复原噪声波形信号。

11、如权利要求1所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置构成为振动传感器。

12、如权利要求11所述的噪声抽取装置，其特征在于，

上述噪声抽取装置从上述一个指向性合成信号中抽取音响成分。

13、一种麦克风装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的噪声抽取装置；以及

音响输出部，通过从来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号减去由上述噪声抽取装置抽取的上述噪声信号的成分，输出抑制了噪声的音响信号。

14、一种噪声抽取方法，其是具备用来收音声音的第1及第2麦克风单元的噪声抽取装置的噪声抽取方法，其特征在于，包括：

指向性合成步骤，将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号；以及

音响抵消步骤，通过从上述两个指向性合成信号的一个减去另一个，而从上述一个指向性合成信号消除音响成分，由此抽取噪声成分。

15、一种集成电路，其是具备用来收音声音的第1及第2麦克风单元、抽取噪声成分的集成电路，其特征在于，具备：

指向性合成部，将来自上述第1及第2麦克风单元的输出信号指向性合成，生成噪声灵敏度不同、但对声压的指向特性一致、且音响中心位置一致的两个指向性合成信号；以及

音响抵消部，通过从上述两个指向性合成信号的一个减去另一个，而从上述一个指向性合成信号消除音响成分，由此抽取噪声成分。

16、一种摄像机，其特征在于，具备：

权利要求13所述的麦克风装置；以及

拍摄对象物的摄像机部。

Images