CN104145483A

CN104145483A - 麦克风装置

Info

Publication number: CN104145483A
Application number: CN201380010390.4A
Authority: CN
Inventors: 熊谷邦洋; 盐泽安生; 江崎修一; 鬼束博文; 后藤清彦; 筒井克明
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2033-02-14
Also published as: EP2819427A4; JP2013201749A; EP2819427A1; WO2013125434A1; JP5708629B2; US20150373438A1; US9407983B2; EP2819427B1; CN104145483B

Abstract

提供了一种麦克风，其中由于绕射/反射引起的频率特性的改变被最小化。本发明具有：壳体，该壳体在其顶面中具有开口；以及内置在该壳体中并且设置在该开口内的全向麦克风单元。在所述壳体的顶面中，在所述顶面的整个周线上，从被定义为底面或侧面和所述顶面之间的边界的边缘到所述开口之间的距离在所述边缘的整个周线的至少一半的范围内具有变化，并且从所述边缘到所述开口的距离的平均值被配置为如下的尺寸，该尺寸小于人听觉敏感度低的频率范围中的声音波长的一半。

Description

麦克风装置

技术领域

本发明涉及麦克风装置，该麦克风装置被配置为减少由于绕射声和反射声引起的频率特性波动。

背景技术

一种使用麦克风测量扬声器或测听室的声学特性并基于该测量的结果来均衡音频信号的技术已经实际使用，还已提出了一种使用麦克风增强测量的准确性的技术(例如，参考专利文献1)。图1是示出传统上已经使用的用于这种测量的麦克风装置100的外观图。该麦克风装置100具有壳体，该壳体由圆盘形底座部分101和直立在该底座部分101的中央处的颈部102组成。在颈部102的顶部，设置有开口部分102A，麦克风单元103被朝向开口部分102A合并到颈部102的内部。在上述测量中，麦克风装置100被放置在测听点处，测试声音从扬声器发出，分析由麦克风装置100拾取的该测试声音以确定扬声器和测听室的声学特性。

此外，如图2中所示，如下技术也已经投入实际使用中，其中具有三个凹面部分101的麦克风底座110被放置在测听点处，麦克风装置100依次安装到三个凹面部分101中，测试声音被依次拾取以三维地测量测听室的声学特性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2009-37143

发明内容

本发明所要解决的问题

期望的是在上述测量中使用的麦克风装置的频率特性是平坦的。但是，在图1所示的传统麦克风装置100中，如图3所示，由于壳体的底座部分101的边缘而产生的绕射-折射声以及在麦克风装置100被放置在麦克风底座110上的情况下被麦克风底座110反射的反射声与直达声(direct sound)一起被拾取，由于直达声和绕射-反射声之间以及直达声和反射声之间的距离差而引起的干涉的原因，频率特性变成不平坦的，从而导致测量结果出现错误的问题。此处，绕射-反射声是来自麦克风装置100的表面的反射声被绕射(diffraction(绕射))并被麦克风单元103拾取的情况下获取的声音，因为来自边缘的绕射对由于干涉引起的特性波动起主导作用，该声音将被称作“(由于边缘引起的)绕射-反射声”。

本发明意在提供一种麦克风，其被配置为尽可能抑制由于绕射和反射引起的频率特性的波动。

解决问题的手段

本发明是一种麦克风装置，包括：壳体，该壳体具有在其顶面中的开口部分；无方向性的麦克风单元，其被合并到壳体中并设置在开口部分内，其中所述壳体的顶面具有这样的形状：在所述顶面的整个周线上，从被定义为顶面和侧面或底面之间的边界的边缘到开口部分之间的距离在所述边缘的整个周线的1/2或以上的范围内具有变化，并且从所述边缘到所述开口部分的距离的平均值小于人听觉敏感度低的频率范围中的声波的1/2波长。

其中所述人听觉敏感度低的频率范围可以是10kHz。此外，从所述边缘到所述开口部分的最长距离与最短距离之比可以是2或以上。此外，所述开口部分可以被设置在所述顶面的平面形状的外接圆的中央处。此外，所述顶面的平面形状可以是三角形。

本发明的优点

通过本发明，能够将绕射声和反射声对由麦克风单元拾取的声音的频率特性的影响抑制到最小。

附图说明

图1是示出传统麦克风装置的外观图；

图2是示出麦克风装置被安装至的麦克风底座的立体图；

图3是示出绕射声和反射声进入传统麦克风装置的示图；

图4是示出根据本发明的实施例的麦克风装置的外观图；

图5A至图5D是示出根据上述实施例的麦克风装置的频率特性和根据比较示例的频率特性的曲线图；

图6A至图6D是示出根据上述实施例的麦克风装置的频率特性和根据比较示例的频率特性的曲线图；

图7A至图7C是示出应用了本发明的麦克风装置的修改示例的示图；以及

图8A至图8D是图4所示的麦克风装置的频率特性与图7A所示的麦克风的频率特性比较的曲线图。

具体实施方式

图4是示出根据本发明的实施例的麦克风装置1的外观图。该麦克风装置1被用作测量麦克风，用于测量音频系统和测听室的声学特性。麦克风装置1具有壳体2和合并到壳体2中的麦克风单元3。壳体2(麦克风装置1)的平面形状是接近等边三角形的，其整体形状是比如通过垂直切割缓斜圆锥体使得形状与上述接近等边三角形的平面形状相匹配而获得的形状。壳体2的顶面10在中央处具有开口部分11并且向下朝向作为周边(边缘)的侧边13倾斜，开口部分11作为顶端。通过这种结构，在侧边13上的顶面10是曲面，其在距开口部分11最近的中间点13A处最高而在距开口部分11最远的尖端13B处最低。因此，顶面10的从侧边13垂直向下形成的侧面12是在中心部分处最高(即，中间点13A)而两端(即，尖端13B)最低的拱形平面。

此外，在开口部分11内，向上设置无方向性麦克风单元3。

采用这种形状，顶面10的侧边(边缘)距开口部分11(麦克风单元3)的距离不恒定。换句话说，在从最接近开口部分11的中间点13A到最远离开口部分11的尖端13B的范围中，(到开口部分11)的距离逐渐变化，并且该距离与到最近点(中间点13A)的距离和到最远点(尖端13B)的距离之比大约是1:2.5。

此外，关于麦克风装置1的平面尺寸，从开口部分11的中心部分到尖端13B的尺寸大约是2cm，从开口部分11的中心部分到中间点13A的尺寸大约是1cm，麦克风装置1的高度大约是1.5cm。假设音速是340米/秒，1cm相当于17kHz声波的波长λ的1/2。

采用这种形状，改善了频率特性，原因如下。

(1)由于从顶面10的侧边13的每个点到开口部分11(麦克风单元3)的距离逐渐变化，因此从侧边(边缘)13进入麦克风单元3的绕射-反射声的路径长度是不同的，这样，由于干涉引起的对进入麦克风单元3的直达声的影响不集中在特定频率上。

(2)由于壳体的尺寸如上所述较短，因此直达声和在侧边13处的绕射-反射声之间的路径差较小，由于由绕射-反射声引起的对直达声的影响出现在高频带(例如，听不见的频带)中，对声感的影响较小。

一般而言，假设人的可听范围是20Hz至20kHz。在该范围内，人耳对频率范围2kHz至4kHz的声音的敏感度较高，因此在这个范围中的声音容易听到。但是，在高于这个范围的频率中，敏感度取决于信号电平而减弱，人逐渐变得察觉不到声音；例如，难以听到频率范围10kHz附近中的声音，人变得察觉不到该声音。例如，在频率是例如大约10kHz或以上的情况下，即使存在绕射-反射声的影响，也可以认为实际上对声感的影响可以忽略。

图5D和图6D是示出图4所示的麦克风装置1的频率特性的曲线图。图5A到图5D是示出在麦克风装置1被放置在空气中的情况下的频率特性的曲线图，图6A到图6D是示出在麦克风装置1被安装在底座(例如，图3所示的底座之类)上的情况下的频率特性的曲线图。两种情况都示出从水平方向(θ＝0°)、向上20度方向(θ＝20°)和向下10度方向(θ＝-10°)到达的声音的频率特性。这些附图还示出了作为比较示例的具有图1所示的传统形状的麦克风装置的特性(图5A和图6A)；具有颈部长于图1示出的传统形状的颈部的形状的麦克风装置的特性(图5B和图6B)；以及具有四边平面形状底座和更长颈部的形状的麦克风装置的特性(图5C和图6C)。

如上所述，因为图5A到图5D示出了在麦克风装置被放置在空气中的情况下的频率特性，因此假定只有由壳体2(更具体的，侧边(边缘13))引起的绕射-反射声影响由麦克风单元20拾取的声音信号的频率特性。

在图5A和图5B中示出的比较示例中，从任意方向到达的声音的特性在2kHz或以上被改变，该特性变化取决于到达角度而不相同。此外，在从向上20度到达的声音中，在10kHz或以下的可听范围中出现下降(最小值)。此外，在图5C中示出的比较示例中，尽管在2kHz或以上频率，特性出现了很小的变化，但是整体上特性是平坦的。然而，由于特性变化取决于到达角度而变化，因此难以做出校正。另一方面，在根据本发明实施例的图5D中示出的麦克风装置1中，从任意角度到达的声音的特性不会向上或向下剧烈波动，从任意角度到达的声音的特性相互近似，即，在大约3kHz或以上略微上升；因此，可以在后级电路进行校正，从而可以做出准确的测量。

下面，如上所述，因为图6A到图6D示出了在麦克风装置1被安装在底座上的情况下的频率特性，因此假定由壳体2的侧边(边缘)13引起的绕射-反射声和被底座的表面反射的反射声影响频率特性。

在图6A到图6D示出的所有示例中，随着频率变高，从向上20度方向到达的声音的增益(特性)由于底座反射的影响而上升，以及随着频率变高，从向下10度方向到达的声音的增益由于底座屏蔽的影响而降低。此外，在从向上20度方向到达的声音的情况下，由于被底座反射的反射声被麦克风单元3拾取，因此取决于直达声和反射声之间的路径差，在频率特性中出现下降(最小值：路径差1/2λ)和最高点(最大值：路径差λ)。因为底座面和麦克风单元之间的距离更长，即，颈部更长，因此路径差变大，在最高点和下降处的频率转移到更低的频带。在图6A的比较示例中，下降出现在6500Hz附近，在图6B的比较示例中，下降出现在5000Hz附近，而在图6C的比较示例中，下降出现在更低的频率处，即，约2500Hz。另一方面，在图6D示出的根据本申请的实施例的麦克风装置1中，下降出现在对声感影响较小的高于10000Hz的频率处，从而下降对高保真音频的调整影响较小。如上所述，与其他比较示例中的频率特性相比，在图4所示的麦克风装置1的形状的情况下，频率特性不易受到由壳体2的侧边(边缘)13引起的绕射-反射声和由底座面引起的反射声的影响；即使频率特性被影响，也能够容易地做出校正。

此外，根据本发明的麦克风装置1的形状不限于图4中示出的形状。该形状可以是例如从壳体的顶面10的侧边13到开口部分11的距离不恒定或是例如壳体的尺寸是短的(绕射-反射声和直达声之间的路径差小于可听频率的1/2λ)，可以设想为各种形状，例如图7A到图7C中示出的形状。图7A所示的壳体形状为四边形(方形)。具有该形状的壳体容易生产且当安装在底座上时稳定。图7B中示出的壳体的平面形状是具有凹角的多边形(海星形)。在具有这种形状的壳体中，由于其最近点和最远点之间的距离差较大，可进一步降低由于边缘引起的绕射-反射声的影响。此外，图7C中示出的壳体小到这种程度，使得其能容纳麦克风单元，并设置有三个臂以便安装在图2所示的麦克风底座110的凹面部分111中。采用这种形状，由于壳体引起的绕射-折射声音的影响几乎可以忽略。

如上所述，期望的是麦克风装置1满足下列条件。期望的是顶面的形状具有长突出部分和深凹陷部分，即，最近点和最远点之间的距离差(距离比)越大越好，使得在整个周线上壳体顶面的侧边(边缘)和麦克风单元之间的距离不恒定。但是，整体尺寸越小越好，在到最远点的距离小于可听频率的1/2λ的情况下，出现有干涉的频带在不可听范围中，因此不需要考虑形状。在从壳体顶面的侧边13到开口部分11的距离如在本发明中这样变化的情况下，从实验已确认不存在声感问题，只要距离的平均值是约10kHz的大约1/2即可。由于麦克风装置更小，特性如上所述变得更好；但是，需要让麦克风装置具有一定重量，因为其麦克风电缆从其拔出；否则，麦克风装置不稳定。

此外，在麦克风装置被安装在图2中示出的麦克风底座110的圆形凹面部分111中的状态下做出测量的情况下，优选的是，麦克风装置的平面形状(底面的形状)形成为其外接圆具有与圆形凹面部分相同的尺寸以及麦克风单元3(开口部分11)被放置在外接圆的中央处，使得麦克风单元3的位置不取决于麦克风装置1的安装方向而改变。

图8A到图8D是在壳体具有从图7A到图7C中示出的不同形状中选定的图7A中示出的四边形平面形状的情况下的频率特性与在壳体具有图4中示出的三角形平面形状的情况下的频率特性比较的曲线图。尽管两种设备具有满足上述条件的形状的壳体并且两种设备与传统设备相比呈现优异的特性，但是发现具有三角形形状的壳体的设备(其中拐角数量较少且最近点和最远点之间的距离差(距离比)较大)呈现出更佳的特性。进一步优选的是，假定最近点和最远点之间的距离比是2(在等边三角形的形状中)。

在图4和图7A到图7C中示出的实施例中，麦克风装置的顶面和侧面之间的边界由单线(侧边(边缘)13)形成；但是，可以从顶面到侧面执行圆切斜边，从而可以将具有略微变化形状且具有一定宽度的脊线用作边界。此外，切斜边可以在多个拐角处执行，从而由多个带状部分形成边界。在这些情况下，具有该圆倒角脊线或该带状形状的具有宽度的范围可以假设为边缘。此外，在其顶面逐渐向底面倾斜的形状的情况下(没有侧面)，顶面(底面)的轮廓线(平面形状)可以假设为边缘。

在图4和图7A到图7C中示出的实施例中，从顶面的侧边(边缘)的每个点到开口部分(麦克风单元)的距离(即，顶面的轮廓线)逐渐连续地变化；但是，具有相同距离的部分可以在小范围内存在。在具有相同距离的范围是边缘全周长的1/2或更小的情况下，认为可以获取本发明的优点。

在图4和图7A到图7C中示出的实施例中，顶面的形状已经描述为从顶面的侧边(边缘)到开口部分(麦克风单元)的距离变化的形状，在开口部分处针对该距离的基准点为了方便起见已描述为开口部分的中心。但是，在根据本发明的实施例中，在开口部分处针对该距离的基准点不限于开口部分的中心。开口部分的边缘部分上的任意点可以用作基准点，或者在边缘部分上的任意点和中心部分之间的中间点可以用作基准点。整个开口部分也可以用作基准点。

虽然在实施例中已描述了用于测量音频系统或测听室的声学特性的测量麦克风装置1，但是本发明不限于测量麦克风装置，也可以应用于记录麦克风。

虽然已参考特定实施例描述了本发明的细节，但是对于本领域技术人员而言，显然的是，各种变化和修改可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出。

本发明基于2012年2月21日提交的日本专利申请(2012-034892)和2012年12月10日提交的日本专利申请(2012-269546)，其内容通过引用合并于此。

参考数字和标记说明

1 麦克风装置

2 壳体

3 麦克风单元

11 开口部分

13 侧边(边缘)

110 麦克风底座

111 凹面部分

Claims

1.一种麦克风装置，包括：壳体，其具有在其顶面中的开口部分；以及无方向性的麦克风单元，其被合并到所述壳体中并被设置在所述开口部分内，其中

所述壳体的顶面具有这样的形状：在所述顶面的整个周线上，从被定义为所述顶面和侧面或底面之间的边界的边缘到所述开口部分之间的距离在所述边缘的整个周线的1/2或以上的范围内具有变化，并且从所述边缘到所述开口部分的距离的平均值小于人听觉敏感度低的频率范围中的声波的1/2波长。

2.根据权利要求1所述的麦克风装置，其中所述人听觉敏感度低的频率范围是10kHz。

3.根据权利要求1或2所述的麦克风装置，其中从所述边缘到所述开口部分的最长距离与最短距离的比是2或以上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的麦克风装置，其中所述开口部分被设置在所述顶面的平面形状的外接圆的中央处。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的麦克风装置，其中所述顶面的平面形状是三角形。