JP2001505396A

JP2001505396A - 改良された指向性マイクロホン・オーディオ・システム

Info

Publication number: JP2001505396A
Application number: JP51804099A
Authority: JP
Inventors: ジー．アンダースン、マシュー
Original assignee: シュールブラザーズインコーポレイテッド
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2001-04-17
Also published as: EP0938830A1; US6137887A; AU9315998A; WO1999014984A1; EP0938830A4

Abstract

(57)【要約】方向感応性マイクロフォンを用いた多重マイクロフォン動作制御システムは、話者のスピーチがマイクロフォンの前方の特定の「許容可能な角度」内から発せられた場合にのみ、マイクロフォン（７２Ａ，７４Ａ）をオンにする。さらに、本発明は、どのマイクロフォンが最もよく話者を「聞」くかを自動的に表示し、幾人かの話者のためにいくつかのマイクロフォンを同時にオンにすることを可能にしながら、話者毎に１つのマイクロフォンだけをオンにする。

Description

【発明の詳細な説明】改良された指向性マイクロホン・オーディオ・システム発明の背景本発明は、マイクロホンの自動制御システムに関し、特に、”音響で作動されるマイクロホンシステム”のタイトルでカールR.アンダーソンらに交付された米国特許第4,489,442号、及び、遠隔地間会議システムに適したマイクロホン動作制御システム”のタイトルでスティーブンD.ジャルストロームに交付された米国特許第4,658,425号に開示された発明を向上させるためのものである。米国特許第4,489,442号及び第4,658,425号は、いずれも、本願と同一のものにより所有されている。米国特許第4,489,442号及び第4,658,425号の内容は、下記に完全に記述されたかのごとく、参照することによりここに導入されている。簡単に参照するために、米国特許第4,489,442号は、以下単に”アンダーソン特許”と、米国特許第4,6 58,425号は、以下”ジャルソトローム特許”という。複数の話し手の声を増幅し及び／又は記録する必要がある会議室、教室又はステージの上などの部屋中の異なる位置に配置された複数のマイクロホンを利用することは、オーディオ技術において一般的なことである。このようなシステムでは、マイクロホンの出力は普通オーディオミキサーに加えられ（組み合わされ）、オーディオミキサーの出力は、アンプ、記録装置又は離れた場所のトランスミッションリンクに供給されるものである。複数のマイクロホンを使用するのは、各人の声がその人の口から比較的近くにある少なくとも一つのマイクロホンによってピックアップできることを保証するためであり、これにより、明瞭さを含むオーディオの質が各人に関し十分であることの保証に寄与するためである。会議室の中、教室の中、又はステージの上において、たった一つのマイクロホンを使用することは、常に、話し手の誰かが、他の者よりマイクロホンから遠くに離れていることを意味する。マイクロホンから遠くにいる話し手の声が、部屋のバックグランドノイズよりよく聞こえるということはないであろう。複数のマイクロホンを使用すると、各マイクロホンにおいて、部屋ののノイズ及び反響音に対する話し手の声からの直接の音の比率がより高くなる。しかしながら、所望の話し手の声と同様に不要な周囲のノイズ及び反響音を全てピックアップするマイクロホンを複数使用することは、いくつかの他の問題を引き起こす。アンダーソン特許は、背中合わせにした２つのカーディオイドマイクロホン要素を用いて、所定のマイクロホンのスイッチを入れるか切るかを決定するための方法及び装置を教示している。話し手の声がマイクロホンの前より発している場合には、前方に向けられたマイクロホンによって聞こえる信号は、後方に向けられたマイクロホンより大きくなり、マイクロホンのスイッチが入れられることとなる。カーディオイドマイクロホン要素の出力信号は、極座標にプロットすることができ、これは、アンダーソン特許の図３に示されたようにハート形状の図となる。角度シータにおいてカーディオイドマイクロホン要素に生じた音波は、べクトル”Ｓ”で表される出力レベルを有することになる。図３は、音波の発生角度の関数としてのカーディオイド要素の極座標のプロットである。要素に０度で衝突する波が、起こりうる最も高い出力を生じさせる；要素の後ろ、すなわち１８０度、に衝突する波は、理論では、出力を生じさせない。要素の極応答をアンダーソン特許に記載されている回路構成と組み合わせることで、マイクロホンの前方の所定角度内で音が発生した場合にスイッチが入る、方向に敏感なマイクロホンが得られる。このマイクロホンは、空間選択性を有する。アンダーソン特許で開示された発明は、マイクロホンの空間選択性を提供するのに有効であるが、このような空間選択性は、多くの場合、音声源の不要な方向を避けるのに不十分である。多数のマイクロホンが隣り合って配置された場合に、１より多いマイクロホンの、音に敏感な空間内で音源が発生すると、マイクロホンの空間選択性は、多数のマイクロホンのスイッチが入力されることを避けるのに十分ではない。複数のマイクロホンが、異なる話し手を聞くことができることを要求されるアプリケーションでは、話し手の声を”聞く”ことが最もよくできるものでないマイクロホンを無視できることが望ましいであろう。ジャルストローム特許では、オーディオ音響システムにおける多数のマイクロホンの出力を比較する、かつ、話し手毎に一つのマイクロホンのみのスイッチを入力するための回路が開示されているが、ジャルストローム特許では、マイクロホンの空間選択性のためのいかなる方法も提供されていない；話し手は、マイクロホンの前にいない場合に、それのスイッチを入力できる。したがって、話し手一人当たりの、スイッチが入っているマイクロホンの数と、音源の位置又は方向との双方を識別するオーディオシステムは、従来技術に対する進歩である。本発明の目的は、話し手が、マイクロホンとの関係において所定場所内にいることを確認し、かつ、話し手を最もよく聞くことのできるマイクロホンを確認するオーディオシステムを提供することである。発明の概要複数のマイクロフォンのなかで最も良好に音源を検出するものを認識する改良されたマルチ−マイクロフォン音響システムが本明細書で提供される。システムはチャンネル当たり単一指向性のマイクロフォンを複数備え、マイクロフォン検出素子の法線に対して所定の幾何的な角度の範囲外の音源からの音声信号を受けたマイクロフォンチャンネルを切断するように回路が連結されている。付加された信号処理では他のマイクロフォンからの出力信号の振幅を評価しいずれのマイクロフォンが瞬間的に出力信号が最大であるかを検出する。話し手を最も良く”聴いている”マイクロフォンを特定するためにマイク前（front-of-microphone）信号強度試験を用いて論理的”ＡＮＤ”により最大信号を判断する。図面の簡単な説明図１はマルチーマイクロフォン音響システムのブロック線図である。図２Ａは好ましい実施例に用いた単一指向性マイクロフォンの簡略化した断面図である。図２Ｂは図２Ａで示したマイクロフォン素子のカーディオイド（cardlold）型の相対出力レベルの指向性曲線を示すものであり、内蔵されたマイクロファン素子への音声信号の入射角の関数として表示したものである。図２Ｃは図２Ｂに示した２つの指向性曲線を重ねて表示し、前部のカーディオイド型素子と後部のカーディオイド型素子の出力信号レベルの相違を示すものである。図３Ａは本発明の好適実施例の機能的なブロック線図である。図３Ｂは本発明の別の実施例であってディジタル信号プロセッサの実施例の機能的要素を示すものである。図３Ｃは本発明の別の実施例であってマイクロプロセッサの実施例の機能的要素を示すものである。好ましい実施形態の詳細な説明図１は本明細書で記述する実施例によって実現されるマルチ−マイクロフォン音響システム（１０）を示す。話し手（１２）の声は他の配給のために増幅あるいは放送されることになるが、話し手は一般に３つのマイクロフォン（１４，１６および１８）の前方の音響検出領域内に位置している。話し手（１２）は少なくとも１つのマイクロフォン（１４，１６および１８）の近傍にいることが好ましいのであるが、実際には全ての３つのマイクロフォンが話し手の声を”聴いて ”いるということは現実に経験することである。マイクロフォン（１４，１６および１８）からの出力はそれらを加算するマイクロフォンミキサー（２６）に入力（２０，２２および２４）される。ミキサーの出力（２７）は音響スピーカ（３０）を駆動する増幅器（２９）に供給される。各マイクロフォン（１４，１６および１８）が話し手（１２）の音を拾うときに、１つのマイクロフォンは常に他のマイクロファオンよりも話し手の音を良好に聴いていることになろう。そのマイクロフォンは話し手の声を検出するために最良な位置あるいは向きにあり、そのマイクロフォンのみの音声を許可し、その出力のみが音響スピーカー（３０）から出力されることが好ましい。ここで開示される発明は”方向感知型（dlrection-sensitive）”マイクロフォンおよび話し手を最も良好に”聴いて”いるマイクロフォンから検出した話し手の音声を選択的に増幅する音声信号識別回路構成を使用している。方向感知型マイクロフォンは公知であって、米国特許第４４８９４４２号の” アンダーソン特許”に記載されている。参照のために、図２Ａには方向感知型マイクロフォンおよびその先行技術の簡略なブロック線図が示されている。図２Ａの実施例およびアンダーソン特許においては、好適実施例では長細いチューブであるハウジング（５１）がその中に、第１のカルディオイド型指向性マイクロフォン素子（５４）および第２のカルディオイド型指向性マイクロフォン素子（５４）を装備している。音波が速やかに通過するように長細いチューブ（５１）が構成されていることを理解すべきである。ワイヤーまたはプラスチック製のメッシュまたはスクリーンが２つのマイクロファン素子を支持しても良い。好ましい実施例においてはチューブ（５１）は、図２Ａに示す向きに２つのマイクロフォン素子を保持する円柱フレーム部材から構成されてもよい。図２Ａに示したチューブ（５１）の外形は方向性マイクロフォン素子をそこに保持する円柱フレーム部材の配置を表わしたものである。マイクロフォン素子は図示したマイクロフォン素子の入射面の方向を維持するように複数の堅いあるいは半ば堅いワイヤによって支持することも可能である。前部のあるいは第１のカルディオイド型指向性マイクロフォン素子（５４）は前部音声あるいは音響の入力ポート（５４Ａ）と後部音声入力ポート（５４Ｂ）を備える。後部のあるいは第２のカルディオイド型指向性マイクロフォン素子（５２）も前部音声あるいは音響の入力ポート（５２Ａ）と後部音声入力ポート（５２Ｂ）を備える。再びアンダーソン特許を参照すると、図３においてカルディオイド型指向性マイクロフォン素子からの相対出力レベルがマイクロフォンへの音響信号の入射角の関数として曲座標で表示されている。図２Ｂでは、第１カルディオイド型素子（５４）の相対出力強度が参照番号６４で示され、第２カルディオイド型素子（５２）の相対出力強度が参照番号６６で示されている。さらにアンダーソン特許を参照すると、カルディオイド型素子（５２および５４）は、前部音声入力ポートの面に対して実質的に垂直な角度で前部音声ポートに音波が入射したときに出力信号が最大となるような方向性素子と考えることができる。カルディオイド型素子の応答は公知であって図２Ｂに図示した曲座標表示もまた先行技術である。図２Ａを参照すると、第１と第２のマイクロホン素子５２、５４が延長チューブ５１内に備えられており、第１カージオイド指向性マイクロホン素子５４の前面オーディオ入力ポート５４Ａがチューブ５１の一端に面しているか、または方向付けされていることが分かる。そして、このチューブの一端はマイクロホン５０の前面５６であると考えることができる。チューブ５１の反対側の一端は指向性高感度マイクロホン５０の後面と考えられる。アンダーソン特許で明らかにしたように、マイクロホン５０の前面の一端５６に入射するオーディオ信号は、出力端子６２における第１のマイクロホン素子５４からの出力信号を生成し、そして、この出力信号は出力端子６０における第２のマイクロホン素子５２から出力される信号の振幅よりも十分に大きいものである。図２Ｂには、出力レベルの極プロット６４、６６を示し、これは、与えられた音響入射角シータに対して、前面あるいは第１のマイクロホン素子５４と後面あるいは第２のマイクロホン素子５２とによって生成されるものである。ベクトル６５は、前面マイクロホン素子５４からの出力レベルを表す長さＬ_frontを持っている。ベクトル６７は、後面マイクロホン素子５２からの出力レベルを表す長さＬ_rearを持っている。図２Ｃには、プロット６４、６６の重ね合わせを示し、角度シータに位置する音源に対して、ベクトル６５Ｌ_frontがベクトル６７Ｌ_rea _r よりも十分に大きいことを図示している。図２Ｃも前述のアンダーソン特許を開示しており、従来技術でもある。アンダーソン特許で明らかにしたように、入射角シータが約１５０度に等しくなると、前面マイクロホン素子５４の出力レベルは、後面マイクロホン素子５２の出力レベルよりも約９．５デシベル大きくなるであろう。図２Ａで分かるように、第１のマイクロホン素子５４と第２のマイクロホン素子５２は両方とも、中心軸を当然持った延長ハウジング５１内に備えられた指向性マイクロホン素子である。オーディオ信号の入射角は、マイクロホン素子の中心軸（図２Ａにおけるチューブ５１の大体の中心軸である）に関して測定される。別の実施例では、指向性マイクロホン素子５２、５４は、チューブだけでなく立方体や円錐体のような別の幾何学的な形状のハウジングに備えることができる。指向性マイクロホン素子は、好ましくは同一直線上にあり、お互いに正確さを保つようにする。こうすることによって、両方の素子がどのような空間に置かれた場合でも、両素子に入射するオーディオ信号の振幅における差を正確に測定することができるようになる。好ましい形状では、二つのマイクロホン素子５２、５４の後面オーディオ入力ポートは、延長チューブ５１内でお互いに対面するように方向付けられる。両方のマイクロホン素子５２、５４の前面オーディオ入力ポートは、チューブ５１の逆の一端、あるいは素子を含んでいる別のハウジングの逆の一端に向けられる。図２Ａに示す一定方向のマイクロホン装置は、マイクロホンのＡＭＳ線において、シュア・ブラザーズ社（Shure Brothers Incorporated）で商業的に利用可能となっている。必然的に両方のマイクロホン素子は出力端６０、６２を有し、そこから電気信号が生成され、その振幅は当たっているオーディオ波の相対的な振幅を表し、それによってマイクロホン素子５２、５４で検出される。図２Ａに示す実施例では、第１のマイクロホン素子５４は参照番号６２で示す出力端子を有している。参照番号６０は第２のマイクロホン素子５２の出力端子を示している。好ましい実施例では、これら二組の電気的な出力端子は共通のグランドを共有し、そして自分自身の出力線で利用可能なそれぞれのマイクロホン素子からの信号レベルを持っている。従って、マイクロホン５０に接続された３つのワイヤが存在する。ここに本発明で考えられたマイクロホンの顕著な特徴は、オーディオ信号が前面指向性高感度マイクロホン素子に６0度よりも十分に大きな角度で当たったときに、前面マイクロホンからの出力が後面指向性マイクロホン素子からの出力よりも大きく、９．５デシベル以下になることである。この９．５デシベル信号差は、回路構成をその比率に処理する後のオーディオ信号によって決定され、その比率ではマイクロホンの出力はオフにされる。別に述べたように、９．５ｄＢ以下の前面−後面マイクロホン信号差はオーディオ信号によって生じたもので、システムによって増幅されたものではない。この説明で分かるように、６０度指向性感度は、第１と第２それぞれのマイクロホン素子５２、５４からのオーディオ出力信号を処理する信号によって決定される技術的な選択事項である。そのように、６０度カットオフはあらかじめ決められた前面−後面信号差の総計である。方向性マイクロフォン素子（５４、５２）からの出力信号は、マイクロフォン（５０）の前及び後出力ターミナル（６２、６０）と看做し得るところに現れる。これらの出力ターミナルからの信号は、次に、回路によって処理され、前及び後マイクロフォン素子（５４，５２）によって検出された振幅の差が決定される。図３Ａは、図１及び図２Ａに示した方向感応性(direction-sensitive)マイクロフォンからの前及び後出力信号を受け入れる音響信号プロセッサの機能ブロック図を示す。この音響信号プロセッサは、第１すなわち前方向性マイクロフォン素子によって検出された音響信号レベルが、後すなわち第２マイクロフォン素子によって検出された音響信号レベルを約９．５デシベル上回っているとき、マイクロフォン（５０）によって検出された音響信号を出力として生成する。前述したように、またAnderson特許に開示されているように、音響信号が６０度の角度でマイクロフォンに入射するとき、前カージオイド素子が、後カージオイドマイクロフォン素子の出力レベルより約９．５デシベル大きい出力信号をもつことは、既に判断されていることである。後マイクロフォン素子に対する前マイクロフォン素子のこの差別化は、図３Ａに示した音響信号処理回路（７０Ａ）によって実行される。カージオイドマイクロフォン、すなわち前マイクロフォン素子（５４）と後マイクロフォン素子（５２）とからの信号出力は、２つの入力（７２Ａと７４Ａ）において音響信号プロセッサ（７０Ａ）に結合（カップリング）される。図３Ａに示した実施例では、入力（７２Ａ）は、出力端子（６２）（図３Ａには図示せず）を介して前方向性マイクロフォン（５４）からの信号を受け入れる。出力端子（６０）からの後方向性マイクロフォン素子（５２）からの音響信号は、音響信号処理回路（７０Ａ）の入力（７４Ａ）に結合(カップリング)される。入力（７２Ａ及び７４Ａ）の両方で受け入れられた信号は、マイクロフォンの前及び後カージオイド素子から受け入れられた信号レベルを後続回路部に適したレベルにまで増大させるため、同一量だけ予備増幅（７６，７８）される。予備増幅部（７６）からの出力は、以下でさらに述べる、さらに行われる信号処理のため、利得フェーダ部(gain fader stage)に結合される。予備増幅部（７６，７８）からの出力は、利得／バンドパス・イコライザー部（８２、８４）に結合される。８２，８４は、マイクロフォン素子から得られる音声帯域の周波数を強調し、後続回路部のためにさらに信号増幅する。これらのイコライズされた信号は、マッチング半波対数整流部(matching half-wave-loga rithmic-rectifler)とフィルター部（８６，８８）に供給される。半波対数整流部、フィルター部（８６，８８）からの出力は実質的にＤＣレベル信号であって、変化しているが、マイクロフォン（５０）の前及び後（５４、５２）カージオイドマイクロフォン素子からの信号レベル振幅出力を適正に表しているものである。半波対数整流部とフィルター部（８６，８８）からの出力は、比較され（９０）、前カージオイド素子（５４）における信号が後カージオイド素子（５２）における音響をあらかじめ定められた量、すなわち好ましい実施態様では９．５デシベル、上回っているか否かが決定され、方向感応性(direction-sensitive)マイクロフォン制御信号（９２）が生成される。設計上の選択の問題ではあるが、半波対数整流部とフィルター部（８６，８８）は、利得値の一つを調節されることができる。或いは代わりに、入力（７２）における信号レベル入力が入力（７４）への入力を約９．５デシベル上回っているとき、比較器からの出力が真すなわちアクティブとなるように、比較器９０が設計されてもよい。９．５デシベルの差は設計的な事項であって、音源が前マイクロフォン素子（５４）に対する垂線に対して６０度の開度にあるときにカージオイド素子によって検出される信号レベルを反映するものである。Anderson特許で述べられているように、この９．５デシベルの差は、カージオイドマイクロフォン素子の応答性の関数であり、音響信号処理回路（７０Ａ）の設計において選択されたトリガーポイントである。基本的に、音響信号処理回路（７０Ａ）は、第１すなわち前カージオイドマイクロフォン素子（５４）からの出力振幅が後すなわち第２カージオイド素子からの出力を予め定められた量上回るとき、出力として真すなわちアクティブとなる信号（９２）を生成する。望ましい実施態様において、この予め定められた量は、９．５デシベルとしていた。もちろん他の実施態様において、比較器（９０）の”真”出力を与えるため、より大きい或いは小さい差を考えることもできる。図３Ａはまた、入力（７２Ｂ、７４Ｂ）を有する第２音響信号処理回路（７０Ｂ）を示している。図１に示したような音響システムにおいては、各々のマイクロフォン（１４，１６，１８）は、自身の音響信号処理回路に必然的に接続されていることもあろう。図１に示した音響システムでは、第２音響信号処理回路（７０Ｂ）が、第２方向感応性マイクロフォンに接続されている。図３Ａの波線内において符号７０Ａで示した機能素子は、符号（７０Ｂ）で示した信号処理回路内においても繰り返されている。上記に記載のように、前置増幅段階（７６）の出力も処理され、単式ゲインフェーダ段階（８０Ａ）と連結され、その出力レベルはユーザによって変更して図１に示される音響システムに用いられる異なるマイクロフォンに適用する相対ゲインに調節することができる。ゲイン段階（８０Ａ）は可変ゲイン段階でありかくマイクロフォンに適したフェーダーレベル制御を単に提供する。ゲインフェーダ段階（８０Ａ）の出力は、続いてバンドパスイコライゼーション段階（９４）によって処理され、通話バンド周波数の信号を増強して回路構成部が通話には反応して部屋のノイズには無関係となるようにする。バンドパスイコライゼーション段階（９４）の出力は整流され、フィルターされて近ＤＣ信号を生成する。この近ＤＣ信号はそれからヒステリシスゲイン段階（１０１Ａ）に送られる。この段階は、この信号に６ｄＢのゲインを加えて、ＯＮであるマイクロフォンのいずれについても６ｄＢのアドバンテージを与える。これにより、同様のレベルの２つのマイクロフォン間での選択の不確定がなくなる。この回路はまたJulstorom特許に記載される。この段階になった近ＤＣ信号は、センシングダイオード回路（９８）に送られる。ライン（９９Ａ及び９９Ｂ）に現れる整流及びフィルター段階（９６Ａ及び９６Ｂ）及びヒステリシスゲイン段階（１０１Ａ及び１１０１Ｂ）からの出力信号は、フロント、つまり最初に、カーディオイドマイクロフォン素子（５４）で検出される音響入力信号の処理バージョンである。音響信号処理回路（７０Ｂ）に関して、それは、他のマイクロフォンからの信号を受信し、それらを同一に処理し、信号が他のセンシングダイオード回路（１００）と連結される対応する信号を出力ライン（９９Ｂ）に生成している。センシングダイオード回路（９８及び１００）は精密整流回路であり、単一ダイオードに関連した．３から．７ボルト降下を大きく減少される。これらの回路の”アノード”は抵抗（１０６）を通じてグランド（１０４）と連結される。いつでも少なくとも１つのセンシングダイオード回路が通じているだろう。いかなる場合も、最高入力レベルの帯域が、段階になったＤＣレベル（９９Ａ、９９Ｂ）によって表されるように、導通する。出力ライン（９９Ａ及び９９Ｂ）の信号が互いに変化し、両帯域が”ヒアリング”信号であることを示している場合、２つのセンシングダイオード回路（９８）及び（１００）の一方のみが前方バイアスされるだろう。他の帯域の信号レベルは、より高い信号によって効果的に”シャドウされ”、そのセンシングダイオード回路は導通しないだろう。前方バイアスされたダイオードとの電圧差がコンパレータ段階（１０２及び１０４）によってセンスされ、その出力は、受信している音響信号は、他のマイクロホンへの音響信号入力を超えていることを示す。出力ライン（９９Ａ及び９９Ｂ）上の段階になった信号が他のものより大きいときに１つのダイオード回路（９８又は１００）がオンになる限り、センシングダイオード回路（９８）及びコンパレータ（１０２）が提供される回路及びセンシングダイオード回路（１０４）及びコンパレータ（１０４）は、いかなる場合もどのマイクロフォン信号が最大つまり最高であるかを同定する出力を生成する比較回路として作用っする。差動アンプリファイヤ又はコンパレータ１０２の出力に関して、センシングダイオード回路（９８）が前方バイアスされると、その出力は出力ライン（１０６）上で”真”となる。バス１１０の電圧がライン９７Ａ上の音響信号処理回路７０Ａからの電圧より小さいときのみ、センシングダイオード回路（９８）は前方バイアスされるようになるだろう。バス１１０上の信号は、各方向センシティブなマイクロフォンからのフロント電気信号出力のより大きい大きさの信号に対応する最大信号を考慮され得る。逆に、センシングダイオード回路（１００）は、ライン（９７Ｂ）上の信号がバス１１０（以後、”最大バス”）上の電圧レベルより大きいときのみ、前方バイアスになるだろう。コンパレータ（１０２及び１０４）からの出力は、ＡＮＤゲート（１２２Ａ及び１２２Ｂ）及びホールドアップ回路（１２３Ａ及び１２３Ｂ）を介してゲート音響スイッチ（１１２及び１１４）に用いられる。音響信号処理回路（７０Ａ）及び最大バス（１１０）及びその関連する回路（８０Ａ，９４Ａ，９６Ａ，９８及び１０２）からの音響信号効果的に作用して、２つの条件が満たされるときのみ音響信号を出力（１２０）にゲートする：後方エレメントレベルに対する前方エレメントレベルの割合で示され音響信号処理回路（７０Ａ）によって決定されるように、音響はマイクロフォンの前から発生しなければならない；そして、同じマイクロフォンからの信号は、アンプリチュード処理回路（８０Ａ，９４Ａ，９6A及び98及び１０２）によって決定されるように、すべてのマイクロフォンによって検出される最大音響信号でなければならない。ライン（７７Ａ及び７７Ｂ）上の音響信号は、帯域フェーダー段階（８０Ａ及び８０Ｂ）からの出力であるが、実質的にマイクロフォン（５０）のフロントカーディオイドマイクロフォン素子で検出される音響信号である。スイッチ（１１２及び１１４）は、音響信号処理回路（７０Ａ及び７０Ｂ）からの出力それ自体が真でなければ、ＯＮ状態になるのが防止される。出力信号（９２Ａ及び９２Ｂ）は、比較回路（１０２及び１０４）からの出力と論理的に”ＡＮＤ”され（１２２Ａ及び１２２Ｂ）ゲートを提供するか又はホールドアップ回路（１２３Ａ及び１２３Ｂ）を通じてスイッチ（１１２及び１１４）について信号を可能とする。”ＡＮＤ”された出力信号（１２２Ａ及び１２２Ｂ）が非常に瞬間的であるので、通話の瞬間的な性質によって、ホールドアップ回路は、２つの理由により、ライン（１２２Ａ及び１２２Ｂ）での信号を約５秒に延長する。第１に、ホールドアップ回路は通話におけるギャップをブリッジしてマイクロフォンをＯＮのままにし、第２に、ホールドアップ回路は、多くの通話者が同時に多くのマイクロフォンをＯＮにするのを許容する。これは、Julstrom特許に議論される。そのような当業者は、図３Ａの装置にみられるシグナル処理はデジタルシグナル処理技術を用いて達成されうることを理解できる。図３Ｂには、デジタルドメインではあるが、先に述べた処理を実行するデジタルシグナルプロセッサーの機能的ブロック図が示されている。図３Ｂは、デジタルシグナルプロセッサー、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、あるいはその他のデジタル技術を用いて実行されうる。図３Ｂに関しては、デジタルシグナルプロセッサー（３１０Ａ）への入力信号は、入力ポート（７２Ａおよび７４Ａ）で受信される。これらの信号は共に、前置増幅器およびアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器段階（７６および７８）で、前置増幅されてデジタル信号に変換され、そして後続処理に向けてデジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）に入れられる。Ａ／Ｄ変換器の出力は、直列あるいは並列のデータ・ストリームである。前部マイクロホン素子（５４）と後部素子（５２）からの信号のデジタル表示は共に、その後、帯域通過して等化され（８２および８４）、整流化され、対数信号に変換され、それからデジタル的に濾波されて（８６および８８）、二つのレジスター（３０１および３０２）に、どんな時点でも各カーディオイドマイクロホン素子から得られるシグナルのエンベロープ（包絡線）を各々示す二つの数字を表示する。この二つの数字は、前部素子（５４）からの増幅が後部素子（５２）からの値をある見積もり分だけ超えると、サンプルごとに、あるいはサブーサンプルベースで互いに比較される（９０）。この量だけ前部素子（５４）からの増幅が後部素子（５２）からの値より上回るときは、送話者がマイクロホンの受信角内にいて、フラグがレジスター（９２）にセットされてこの基準が満たされていることを示すように決定がなされる。前部マイクロホン素子（５４）からの可聴シグナルは、使用者が調節可能な制御からの入力を基礎とする有効データ振幅を増加または減少させるゲインセッティングルーチン（８０Ａ）によっても処理される。この拡大縮小された信号は、それから、好ましい実施態様と同様にデジタル的に帯域通過して濾波されて（９４）、その後整流化されて濾波され（９６）、前部マイクロホン素子（５４）により検知された可聴信号の近ＤＣ表示を形成する。この表示は、レジスター（９７Ａ）に蓄積される。このレジスターは、その後、上記で明らかにしたように、第１マイクロホン素子、第１あるいは前部方向素子からの出力とその他のマイクロホンからの出力とを比べるために、その他のすべてのチャネルのレジスター（９７Ｂ）と対照してテストされる。与えられたサンプリングサイクルに対して最も高いチャネルのレジスターは、最大バス比較を”獲得”し、そして比較フラグ（３０７）は、そのチャネルに正しく合わせるようになっている。比較フラグ（３０７）とレジスター（９２）は、それから論理的に”アンド”される（３０８）。この状態が真であれば、ゲインルーチン（８０Ａ）の出力からの可聴データは加算ステージ（１１２）へと進み、その他のチャネルの信号と合算される。ここから、データはデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器（１１４）へ送られ、アナログ出力信号（１２０）に変換して戻される。先述のルーチンは一つのチャネル（３１０Ａ）を表して、これらのルーチンは第２チャネル（３１０Ｂ）用に複製されうる。図３Ｃは、ゲート判断をするためにマイクロプロセッサー（２１２）を用い、しかしアナログ回路を用いて可聴信号を通過させる本発明の別の実施態様を示している。図３Ｃにおいて、マイクロホン出力レベルの比較は、マイクロホン前置増幅器（７６および７８）後、Ａ／Ｄ変換（２００および２０２）を介してマイクロプロセッサーにつながっている。前部マイクロホンカートリッジ（５４）からの信号は、前置増幅器（７６）を通って、フェーダステージ（２０４）に行く。このフェーダステージからの出力は、最大バスルーチンへのデータを提供する第３Ａ／Ｄコンバータ（２０６）に入る。マイクロプロセッサーは、システムのオーディオデバイスに続く出力のライン（２１０）に可聴信号をフィードするオーディオスイッチ（２０８）に、ゲート制御信号を送る。濾波と判断のためのすべてのルーチンは、図３Ｂに示されたようなＤＳＰ導入のような類似のやり方で行われる。方向感応マイクロホンの組合せは、その出力はそれらに受信される可聴信号の入射角に応じて変化するようになっていて、それらの正面にはない音源からの可聴信号を捉えることができることを、これらの当業者は認識するであろう。マイクロホンが送話者から離れるにつれ、送話者の声は次第に弱い信号を発し、マイクロホンは検知できなくなって背景音と区別できなくなる。調整マイクロホン、すなわち送話者に調整された別の第２マイクロホンは、たとえ強度が弱くても、その送話者の声をひろうことができるかもしれない。ここに記載した可聴信号処理回路は、方向感応マイクロホンの出力を分析し、ある予測分だけマイクロホン前部入力が後部入力を超えているときのみ、その出力を増幅する。方向性マイクロホン前部入力レベルが実質的に後部入力レベルよりも大きいときは、マイクロホンは、マイクロホンの正面の所定角度内で生じている音声を検知する。そのような可聴信号を有する、あるいは検知しているすべてのマイクロホンの出力は、続いて、どのマイクロホンが最も強い信号を検知しているかを特定するために比較される。最も強い可聴信号を検知しているマイクロホンであって、方向感応性マイクロホンの正面から発生している可聴信号、すなわち前部と後部の入力値が９．５デシベルよりも大きい信号をもつものは、おそらく、送話者に最も近く、最も大きい出力を捉えているマイクロホンであるに違いない。したがって、この発明により、一つのマイクロホンの出力は、与えられた音源に対し最も大きな振幅を持つものとして認識される。音源を最もよく聴いているマイクロホンの出力は、他のオーディオ処理機器、たとえば、拡声器やテープ、あるいはその他の音声伝達機器に送られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．前部及び後部出力端子にそれぞれ結合された前部及び後部マイクロフォン素子を備え、前記前部マイクロフォン素子及び前記後部マイクロフォン素子で第１の音響信号を受信し、前記前部出力端子で前記前部マイクロフォン素子により検知された音響信号を示す前部電気信号を生成し、前記後部出力端子で前記後部マイクロフォン素子により検知された音響信号を示す後部電気信号を生成するための第１の方向感応性マイクロフォン手段と、前部及び後部出力端子にそれぞれ結合された前部及び後部マイクロフォン素子を備え、前記前部マイクロフォン素子及び前記後部マイクロフォン素子で第２の音響信号を受信し、前記前部出力端子で前記前部マイクロフォン素子により検知された音響信号を示す前部電気信号を生成し、前記後部出力端子で前記後部マイクロフォン素子により検知された音響信号を示す後部電気信号を生成するための第２の方向感応性マイクロフォン手段と、前記第１の方向感応性マイクロフォン手段の前記前部及び後部出力端子に結合されて、前記第１の方向感応性マイクロフォンの前記前部電気信号が前記第１の方向感応性マイクロフォンの前記後部電気信号を所定の量超えた場合に第１の方向感応性マイクロフォン制御信号を生成するための第１のオーディオ信号処理手段と、前記第２の方向感応性マイクロフォン手段の前記前部及び後部出力端子に結合されて、前記第２の方向感応性マイクロフォンの前記前部電気信号が前記第２の方向感応性マイクロフォンの前記後部電気信号を所定の量超えた場合に第２の方向感応性マイクロフォン制御信号を生成するための第２のオーディオ信号処理手段と、前記第１の方向感応性マイクロフォンの前記前部電気信号を受信するために前記第１の方向感応性マイクロフォン手段に結合されるとともに、前記第２の方向感応性マイクロフォンの前記前部電気信号を受信するために前記第２の方向感応性マイクロフォン手段に結合され、前記第１及び第２の方向感応性マイクロフォンの前記前部電気信号のいずれの振幅がより大きいかを決定し、前記第１の方向感応性マイクロフォン及び第２の方向感応性マイクロフォンの前記前部電気信号のより大きな振幅信号に相当する最大信号を生成し、前記第１及び第２のマイクロフォンの前記前部電気信号に対する前記最大信号を比較して、前記第１及び第２のマイクロフォンのいずれが最大振幅前部電気信号を有するかを示すマイクロフォン選択信号を生成するためのオーディオ信号レベル比較手段と、前記マイクロフォン選択信号を受信するために前記オーディオ信号レベル比較手段に結合されるとともに、前記第１及び第２方向感応性マイクロフォン制御信号を受信するために前記第１及び第２のオーディオ信号処理手段に結合され、前記マイクロフォン選択信号並びに前記第１及び第２の方向感応性マイクロフォン制御信号に基づいて前記第１及び第２の方向感応性マイクロフォンの１つにより検知されたより大きな振幅の前部電気信号に相当するオーディオ出力信号を生成するためのゲート手段と、からなるサウンドシステム。２．前記第１及び第２の方向感応性マイクロフォンの少なくとも１つは、カージオイドマイクロフォン素子からなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。３．前記第１及び第２の方向感応性マイクロフォンの少なくとも１つは、単一指向性マイクロフォンである請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。４．前記第１及び第２の方向感応性マイクロフォンの少なくとも１つは、シュアー・ブラザーズ社（ＳｈｕｒｅＢｒｔｈｅｒｓＩｎｃ．）製ＡＭＳマイクロフォンである請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。５．前記第１及び第２の前記第１のオーディオ信号処理手段の少なくとも１つは、オーディオ前置増幅器からなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。６．前記第１及び第２の前記第１のオーディオ信号処理手段の少なくとも１つは、利得バンドパス等化ステージからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。７．前記第１及び第２の前記第１のオーディオ信号処理手段の少なくとも１つは、対数整流器及びフィルターステージからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。８．前記第１及び第２の前記第１のオーディオ信号処理手段の少なくとも１つは、半波対数整流器及びフィルターステージからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。９．前記第１及び第２の前記第１のオーディオ信号処理手段の少なくとも１つは、比較器ステージからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１０．前記オーディオ信号レベル比較手段は、バンドパス等化ステージからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１１．前記オーディオ信号レベル比較手段は、整流及びフィルターステージからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１２．前記オーディオ信号レベル比較手段は、センシング・ダイオード回路からなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１３．前記オーディオ信号レベル比較手段は、比較器からなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１４．前記ゲート手段は、オーディオスイッチを含む請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１５．前記第１及び第２のオーディオ信号処理手段の少なくとも１つは、デジタル信号プロセッサからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１６．前記第１及び第２のオーディオ信号処理手段の少なくとも１つは、マイクロプロセッサからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１７．前記オーディオ信号レベル比較手段は、デジタル信号プロセッサからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１８．前記オーディオ信号レベル比較手段は、マイクロプロセッサからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。１９．前記ゲート手段は、デジタル信号プロセッサからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。２０．前記ゲート手段は、マイクロプロセッサからなる請求の範囲第１項記載のサウンドシステム。２１．オーディオ源からの音響信号を検知する複数の方向感応性マイクロフォンからなるオーディオシステムにおいて、単一の方向感応性マイクロフォンからの音響信号を選択的に増幅する方法であって、ａ）前記複数の方向感応性マイクロフォンにおける前部及び後部マイクロフォン素子で音響信号を検知して、前記複数の方向感応性マイクロフォンのそれぞれの方向感応性マイクロフォンから前部及び後部電気出力信号を生成する段階と、ｂ）前記複数の方向感応性マイクロフォンのそれぞれの方向感応性マイクロフォンからの前記前部及び後部電気出力信号を処理して、後部電気出力信号を所定の量超える前部電気出力信号を有する前記方向感応性マイクロフォンのそれぞれからマイクロフォン出力制御信号を生成する段階と、ｃ）前記複数の方向感応性マイクロフォンの前部電気出力信号を比較して、前記マイクロフォンのいずれが最大振幅の前部電気信号を有するかを示すマイクロフォン選択制御信号を生成する段階と、ｄ）前記マイクロフォン選択信号及び前記方向感応性マイクロフォン制御信号に基づき、前記複数のマイクロフォンの１つの前部電気信号を出力にゲートさせる段階と、からなる方法。２２．前記段階ｄは、前記マイクロフォン選択信号及び前記方向感応性マイクロフォン制御信号の論理ＡＮＤからなる請求の範囲第２１項記載の方法。２３．前記複数の方向感応性マイクロフォンのそれぞれの方向感応性マイクロフォンからの前記前部及び後部電気出力信号を処理して、後部電気出力信号を所定の量超える前部電気出力信号を有する前記方向感応性マイクロフォンのそれぞれからマイクロフォン出力制御信号を生成する段階ｂは、前記前部及び後部電気出力信号を前置増幅する段階を含む請求の範囲第２１項記載の方法。２４．前記複数のマイクロフォンの前記前部及び後部電気出力信号をパンドパス等化する段階をさらに含む請求の範囲第２３項に記載の方法。２５．前記複数のマイクロフォンの前記前部及び後部電気出力信号を対数的に整流しフィルタリングする段階をさらに含む請求の範囲第２４項に記載の方法。２６．前記複数のマイクロフォンの前記前部及び後部電気出力信号を比較して、前記マイクロフォン出力制御信号を生成する段階をさらに含む請求の範囲第２５項に記載の方法。