JP2002247684A - ステレオ音場合成演算方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近接効果を補正し、風雑音やタッチノイズを
低減する。 【解決手段】 ステレオ化演算回路４０の端子２１には
左チャンネルの有指向性信号が出力され、端子３１には
左チャンネルの無指向性信号が出力されている。この端
子２１からの信号は遅延器４１を介して加算器４４の＋
側端子に入力されると共に、遅延器４２を介してクロス
フェード切替え手段４７の一方の端子に入力され、また
制御信号生成手段４５の一方の端子にも入力される。同
様に端子３１からの信号は遅延器４３を介してクロスフ
ェード切替え手段４７の他方の端子に入力され、また制
御信号生成手段４５の他方の端子にも入力される。さら
に制御信号生成手段４５からの制御信号４６がクロスフ
ェード切替え制御信号とされ、切替えられた信号は加算
器４４の−側端子に入力されると共に端子５１から出力
され、また加算器４４の出力は端子５０から出力され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロホン（以
下、マイクと略称する）が用いられる機器、例えばビデ
オカメラや音声付デジタルカメラ等に内蔵されるマイク
に使用して好適なステレオ音場合成演算方法及び装置に
関する。詳しくは、複数の無指向性マイクからの信号を
ステレオ化演算処理にて有指向性のステレオ音場を生成
する場合に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロホン（以下、マイクと略称す
る）が用いられる機器、例えばビデオカメラや音声付デ
ジタルカメラ等に内蔵されるマイクにおいては、一般的
に周辺のキャビネット等による空間的な影響を受けにく
い、圧力形の無指向性マイクが使用される。またステレ
オ２チャンネル記録をするためには、このような無指向
性マイクを複数個使用し、ステレオ化演算回路にてカメ
ラの左右方向に指向特性を持つステレオ音場を形成する
のが一般的である。

【０００３】ここでこのステレオ化演算回路における処
理は、複数個の無指向性マイクに入射する音源からの音
波の位相が、音源の方向によりそれぞれ異なることを利
用して、無指向特性を有指向特性に変換している。すな
わち図１８には、例えば従来のステレオ化演算回路の構
成を示す。

【０００４】この図１８において、マイク１、２には、
例えば図１９のＡ、Ｂのように配置された２個の無指向
性マイク１及び２が用いられる。なお、図１９のＡに示
すマイク配置例１は、無指向性マイク１と無指向性マイ
ク２の受音面を前方方向に向けて横に直線的に並べた場
合であり、また、図１９のＢに示すマイク配置例２は受
音面を左右方向に向けて横に直線的に並べた場合である
が、どちらもマイク間距離は１０ｍｍから３０ｍｍ程度
に配置される。

【０００５】そしてこれらの無指向性マイク１及び２か
ら出力された信号は、それぞれ右側入力及び左側入力と
してゲインの揃った前段増幅器１０及び１１を介して、
増幅器１０の出力は加算器１６の＋側端子と遅延器１２
に入力され、増幅器１１の出力は加算器１７の＋側端子
と遅延器１３に入力される。また前記遅延器１２及び１
３で所定の遅延処理を施された信号は減衰器１４及び１
５でレベルを減衰し、それぞれ前記加算器１７と１６の
−側端子に入力される。

【０００６】さらに加算器１７では減衰器１４からの信
号が増幅器１１からの信号から減算され、加算器１６で
は減衰器１５からの信号が増幅器１０からの信号から減
算されてマトリクス演算が行われる。ここで遅延器１２
及び１３の遅延量は図１９のＡ、Ｂにおけるマイク間距
離に相当する音波の伝播時間に設定される。また減衰器
１４及び１５はステレオ量を決定し、減衰量が−∞であ
れば無指向性信号がそのまま出力されるためステレオ量
が最小であり、０ｄＢ（スルー）であればステレオ量が
最大であり、通常は使用するセット仕様に合わせて最適
化される。

【０００７】そして加算器１６及び１７の出力はイコラ
イザ等化器１８及び１９を介して端子２０及び２１から
ステレオの右チャンネル信号及び左チャンネル信号とし
て出力される。なお、等化器１８及び１９は、前段のマ
トリクス演算が周波数に比例して振幅レベルが増加する
周波数特性を有するため、これを平坦化するために挿入
されるもので、減衰器１４及び１５で設定される減衰量
に応じて最適化され、一例ではバスブーストフィルタで
構成される。

【０００８】そこで図２０に、図１８のステレオ化演算
回路で生成されるステレオ指向性パターン例１を示し説
明する。この指向性パターンは３６０度方向からの音源
に対する感度特性を示したものであり、図２０の実線は
図１８の端子２１からの左チャンネル出力、破線は図１
８の端子２０からの右チャンネル出力の指向性パターン
を示している。このように図１８におけるステレオ化演
算回路では左チャンネル方向からの音源には左チャンネ
ル＞右チャンネル、右チャンネル方向からの音源には左
チャンネル＜右チャンネルとなるように無指向性マイク
からの出力にレベル差をもたせた有指向性パターンを生
成している。

【０００９】そしてこのようにして生成される有指向性
パターンは、例えば音源とマイクとの距離が入射する音
波の波長に対して十分に長い場合には、音波の波面は平
面に近似でき、複数個のマイク間に発生する位相差はそ
のマイク間隔（一例では１０〜３０ｍｍ程度）による時
間差のみに依存する。ところが音源とマイクとの距離が
入射する音波の波長に近づいてくると、音波の波面は音
源に対して球面波とみなされ、複数個のマイク間に発生
する位相差は、そのマイク間隔に依存する以外に球面に
よる位相差が加わり、位相差が拡大するために感度差が
拡大し、いわゆる球面波効果または近接効果と呼ばれる
現象が生ずる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】すなわち従来のステレ
オ化演算回路では、近接音源からの低い周波数の音波が
供給された場合に、それ以外の音波に比してステレオ化
演算処理後のステレオ音場が変化し、ステレオ感が増大
し、またマイクの一様な周波数、対感度特性を乱す要因
にもなる。またこのような近接効果は、例えばマイク内
蔵機器においては機器へのタッチノイズや風雑音等のマ
イク近傍で発生する雑音の低域成分が強調されてしまう
などの問題が生じていた。

【００１１】しかしながらこのような近接音だけを検出
して低域の感度補正することは容易ではなく、単体の高
級マイクでは近接音源に使用する場合を考慮して、ユー
ザーが低域感度を落とすためのスイッチを設けたものが
市販されているが、家庭用機器ではこのようなスイッチ
を設けることはわずらわしく、このため今までは、あら
かじめ低域感度を一定量落としておくことで妥協する場
合が多く、この場合には近接音以外でも低域感度が落ち
てしまい、音質を損なう原因になっている。

【００１２】これに対して特開平５−２０７５８７号公
報には、単一指向性マイクと無指向性マイクからの出力
レベルを比較して、その比較結果から複数個のハイパス
フィルタを制御して低域感度を補正する提案が成されて
いるが、例えば近距離と遠距離の音波が同時に到来する
場合においては近距離の音波のみならず、遠距離の音波
も低域レベルが落ちてしまい、近距離音のみの感度補正
ができない。また単一指向性マイクと無指向性マイクが
独立しているため感度バラツキがあると正確なレベル比
較ができない問題が生じるものである。

【００１３】以上のような問題点を鑑み、本発明におい
ては圧力形無指向性マイク複数個からステレオ化演算処
理によりステレオ２チャンネルの音圧傾度形指向特性信
号を形成し、ここから前記無指向性マイクからの信号を
減算することにより近接音を抽出し、これにより近接効
果による低域の感度上昇を補正すると共に、抽出した近
接音を積極的に利用してマイク内蔵機器へのタッチノイ
ズや風雑音をも低減することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため本発明において
は、複数の無指向性マイクからの信号をステレオ化演算
処理にて有指向性のステレオ音場を生成する場合に、圧
力傾度型マイク特有の近接効果を利用して近接音を抽出
するようにしたものであって、これによれば、その近接
音信号を同マイクの出力信号から減算することで近接効
果を補正し、さらに近接音に含まれる風雑音やタッチノ
イズを低減したステレオ音場合成演算方法及び装置を実
現できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】すなわち本発明のステレオ音場合
成演算方法においては、所定の間隔をもって配置される
複数の無指向性マイクロホンからの信号を用いて有指向
性の左チャンネル信号及び有指向性の右チャンネル信号
を生成してこれらの信号を出力すると共に、無指向性マ
イクロホンからの信号に左右チャンネル信号を生成する
処理における遅延と同等の遅延及び所定のゲインで増幅
した信号を出力してなるものである。

【００１６】また、本発明のステレオ音場合成演算装置
においては、所定の間隔をもって複数の無指向性マイク
ロホンが配置され、複数の無指向性マイクロホンからの
信号を用いて有指向性の左チャンネル信号及び有指向性
の右チャンネル信号を生成するステレオ化演算手段を有
し、ステレオ化演算手段で処理された信号を出力すると
共に、無指向性マイクロホンからの信号にステレオ化演
算手段における処理遅延と同等の遅延量を有する遅延器
と所定のゲインを有する増幅器を介した信号を出力して
なるものである。

【００１７】以下、図面を参照して本発明を説明する
に、図１は本発明によるステレオ音場合成演算方法を適
用したステレオ化演算回路の一実施形態の構成を示すブ
ロック図である。

【００１８】なおこの実施形態において、マイク１及び
２には上述の図１９に示したマイク配置を用いる。すな
わち図１９のＡのマイク配置例１は無指向性マイク１と
無指向性マイク２の受音面を前方方向に向けて横に直線
的に並べた場合であり、また図１９のＢのマイク配置例
２は受音面を左右方向に向けて横に直線的に並べた場合
であり、どちらもマイク間距離は１０ｍｍから３０ｍｍ
程度に配置されるが、本発明では、マイク配置はこれに
限定されず、それぞれのマイクを所定の角度をもって配
置してもかまわない。

【００１９】また、この実施形態では無指向性マイクを
使用するが、これは従来技術項に述べた理由以外に、一
般的に複数のマイクユニット間の感度や周波数特性を揃
えることは、例えば無指向性マイクと単一指向性マイ
ク、無指向性マイクと双指向性マイク等の異種間よりも
同種間の方が、構造が同じであるために容易であること
が上げられる。よって本発明においてもすべて無指向性
マイクを使用する。

【００２０】さらにこのような無指向性マイク複数個か
ら音圧傾度を持つ有指向性マイクを形成するため、無指
向性マイクと有指向性マイクが独立して構成される先願
の構成よりもマイク間の特性バラツキが少ないメリット
がある。また前述のようにカメラ一体型ＶＴＲ等におい
ては、複数の無指向性マイクからステレオ化演算処理に
より２チャンネルのステレオ信号を生成するため、本マ
イク配置はこのような用途において有効である。

【００２１】さらに図１を用いて、本発明のステレオ化
演算回路の第１の実施形態を図１８と同機能ブロックに
は同一符号を付し説明する。すなわち図１において、マ
イク１及び２は図１９と同様に配置された無指向性マイ
クである。

【００２２】これらのマイク１及び２の出力は、右側及
び左側信号として増幅器１０及び１１で増幅される。そ
して増幅器１０の出力は加算器１６の＋側端子と遅延器
１２に入力され図１８と同様に処理されると共に、新た
に遅延器３２に入力され、増幅器３４を介して端子３０
から出力される。また増幅器１１の出力は加算器１７の
＋側端子と遅延器１３に入力され図１８と同様に処理さ
れると共に、新たに遅延器３３に入力され、増幅器３５
を介して端子３１から出力される。この他の回路構成は
図１８と同様にされる。

【００２３】従ってこのステレオ化演算回路において、
図１８と同様に処理されたステレオ２チャンネルの右チ
ャンネル信号が端子２０から出力され、左チャンネル信
号が端子２１から出力されるが、さらにこの回路におい
ては、端子３０からは右側マイク１からの無指向性信号
が所定の遅延とレベル変換が施されて出力され、同様に
端子３１からは左側マイク２からの無指向性信号が所定
の遅延とレベル変換が施されて出力される。

【００２４】ここで図２の指向性パターンを用いて、図
１のステレオ化演算回路についてさらに説明する。すな
わち図２のＡの実線は図１における端子２１からの信号
の指向性パターンであり、破線は端子３１からの信号の
指向性パターンであるが、本発明においては前記増幅器
３５のゲインは実線の有指向性信号の最大感度に、破線
の無指向性信号の感度を合わせるように設定される。ま
た前記遅延器３３はこのように設定された指向性パター
ン上で同一方向音源からの音波に対して、端子２１と端
子３１の信号が同タイミングで出力されるように両者の
遅延量を揃えるために挿入されている。

【００２５】同様に図２のＢの短破線は図１における端
子２０からの信号の指向性パターンであり、長破線は端
子３０からの信号の指向性パターンであるが、本発明に
おいては前記増幅器３４でのゲインは短破線の有指向性
信号の最大感度に、長破線の無指向性信号の感度を合わ
せるように設定される。また前記遅延器３２はこのよう
に設定された指向性パターン上で同一方向音源からの音
波に対して、端子２０と端子３０の信号が同タイミング
で出力されるように両者の遅延量を揃えるために挿入さ
れている。

【００２６】さらに図３及び４を用いて図１のステレオ
化演算回路に低域の近接音が入射した場合の指向性パタ
ーン例について説明する。まず先の図２の指向性パター
ンは近接効果を示さない音源からの音波によるもので、
この状態において図１の各ブロックが最適設定される。

【００２７】次にマイク１及び２と音源までの距離が音
波の波長に近づく、つまり低域の近接音になるほど、圧
力傾度形特性である有指向性パターンは近接効果により
感度が指向性方向に上昇する。ここで圧力形マイクであ
る無指向性パターンは近接効果をもたないため感度変化
しないため、図３の近接音における左チャンネル指向性
パターンは、音源の周波数が図３のＡ（２００Ｈｚ）、
図３のＢ（５０Ｈｚ）に示されるように低域になる程、
破線の無指向性パターンに対して実線の有指向性パター
ンは感度が上昇する。

【００２８】また、図４の近接音における右チャンネル
指向性パターンも同様に、音源の周波数が図４のＡ（２
００Ｈｚ）、図４のＢ（５０Ｈｚ）に示されるように低
域になる程、長破線の無指向性パターンに対して短破線
の有指向性パターンは感度が上昇する。そして本発明に
おいてはそれぞれの無指向性パターンに対して有指向性
パターンの感度が上回る領域の信号成分を抽出すること
で近接音を抽出するようにしている。

【００２９】そこで図５に、本発明のステレオ音場合成
演算方法及び装置の第１の実施形態のブロック図を示し
説明するが、図１のステレオ化演算回路以後の信号処理
は左チャンネル及び右チャンネルで共通であるため、以
降の説明は左チャンネルのみを図示して説明する。すな
わち図５におけるステレオ化演算回路４０は図１と同様
に構成され、端子２１には左チャンネルの有指向性信号
が出力され、端子３１には左チャンネルの無指向性信号
が出力されているものとして説明する。

【００３０】まず端子２１からの信号は遅延器４１を介
して加算器４４の＋側端子に入力されると共に、遅延器
４２を介して後述するクロスフェード切替え手段４７の
一方の端子に入力され、また後述する制御信号生成手段
４５の一方の端子にも入力される。同様に端子３１から
の信号は遅延器４３を介してクロスフェード切替え手段
４７の他方の端子に入力され、また制御信号生成手段４
５の他方の端子にも入力される。

【００３１】さらに制御信号生成手段４５からの制御信
号４６がクロスフェード切替え制御信号としてクロスフ
ェード切替え手段４７に入力され、クロスフェード切替
え手段４７にて切替えられた信号は前記加算器４４の−
側端子に入力されると共に端子５１から出力され、また
加算器４４の出力は端子５０から出力される。ここで遅
延器４３はステレオ化演算処理４０内の遅延器３３を兼
ねて、回路を簡略化しても良い。

【００３２】次に前記制御信号生成手段４５について、
図６のブロック図と図７の動作説明図を示し、図７を参
照しながら図６を説明する。

【００３３】まず図７のＡに示す入力１の信号波形が端
子８０に入力し、同図入力２に示す信号波形が端子８１
に入力し、それぞれ絶対値化処理８２と８３にて同図の
Ｂの実線に示すように正値に絶対値化される。さらに包
絡線検波８４と８５で同図のＢの破線に示すようにそれ
ぞれの波形の包絡線が検出され、さらに加算器８６の＋
側端子に入力１側の信号が入力され、−側端子に入力２
側の信号が入力されて先の入力１側の信号から減算され
た出力が符号検出８７に入力される。

【００３４】また、符号検出８７では図７のＣに示すよ
うに検出された包絡線信号についてのレベル比較を符号
で検出するが、ここでは入力１と２の信号レベルが入力
１＞入力２では＋符号となり、入力１＜入力２では−符
号となり、入力１＝入力２ではゼロと符号検出されて、
この符号が制御信号生成８８に入力される。制御信号生
成８８は、一例ではアップダウンカウンタで構成され、
符号に対して以下のように動作する。

【００３５】 ＋符号 ：アップカウント −符号 ：ダウンカウント ゼロ ：前値ホールド

【００３６】従って、アップダウンカウンタの出力が１
６ビットの０〜７ＦＦＦ〔ｈｅｘ〕（ｈｅｘは１６進数
の意）範囲の係数で出力されるとすれば、検出された符
号に従って時間と共にカウント動作を連続的に繰り返
す。具体的には図７のＤに示すように前段の符号検出８
７で検出された符号が、−符号であればある任意のカウ
ント値でダウンカウントし、＋符号になれば任意のカウ
ント値でアップカウントし、ゼロであればカウント動作
を停止して前カウント値をホールドするような動作を繰
り返す。

【００３７】さらに図示はされていないが、０〜７ＦＦ
Ｆ〔ｈｅｘ〕範囲を越えた場合にはリミッタが設けてあ
るため、ダウンカウントし続けた場合には最小値である
０がホールドされ、同様にアップカウントし続けた場合
には最大値である７ＦＦＦ〔ｈｅｘ〕がホールドされ
る。

【００３８】このように制御信号生成８８にて生成され
た制御信号は、時定数付加８９に入力され、人間の聴感
になめらかになるように時定数が付加される。この時定
数付加３８は、例えば低域通過フィルタで構成され、具
体的には図７のＥのように信号波形の高域成分が除去さ
れてなめらかになる。また制御信号生成８８においてア
ップ側とダウン側の設定するカウント値を変えること
で、変化の傾きを変えて最適化しても良いし、アップ側
とダウン側のカウント値を非対称にすることでさらに最
適化可能である。

【００３９】さらにクロスフェード切替え手段４７のブ
ロック図を図８に、その特性図を図９に示し説明する。

【００４０】まず端子７０及び７２には入力１及び２が
入力し、端子７１には図５における制御信号４６、つま
り前記制御信号生成手段４５にて生成された制御信号が
入力される。入力１は制御信号にて可変制御される減衰
器７３を介して加算器７６の一方の＋側端子に入力さ
れ、入力２は制御信号を係数反転７５にて変換された信
号で可変制御される減衰器７４を介して加算器７６の他
方の＋側端子に入力され、加算器７６の出力は端子７７
から出力される。

【００４１】先の係数反転７５は、制御信号が１６ビッ
トで０〜７ＦＦＦ〔ｈｅｘ〕の範囲の信号ｋとすれば
（７ＦＦＦ−ｋ）を実行する。また減衰器７３及び７４
の減衰レベルは制御信号の係数が０で−∞ｄＢとなり、
係数が７ＦＦＦ〔ｈｅｘ〕で０ｄＢになるとすれば、横
軸に制御信号の係数を、縦軸に減衰器減衰レベルをとれ
ば、図９の特性図に示すようになる。

【００４２】すなわちこの回路において、減衰器７３は
制御信号の係数が０で減衰レベル−∞ｄＢとなり、この
時減衰器７４は係数反転７５により係数７ＦＦＦ〔ｈｅ
ｘ〕となるため減衰レベルは０ｄＢとなり、逆に制御信
号の係数が７ＦＦＦ〔ｈｅｘ〕では減衰器７３が減衰レ
ベル０ｄＢとなり、この時減衰器７４は係数反転７５に
より係数０となるため減衰レベル−∞ｄＢとなる。一例
では、減衰器は制御信号の係数乗算器で構成される。

【００４３】従って端子７７の出力信号をＹ、入力１を
Ａ、入力２をＢとすればＹは、 Ｙ＝ｋＡ＋（７ＦＦＦ−ｋ）Ｂ で表わされるため、Ｙは制御信号ｋが０で信号Ｂが出力
され、制御信号Ｋが７ＦＦＦ（ｈｅｘ）で信号Ａが出力
され、制御信号ｋがその中間値ではその比による入力１
と２の合成信号が出力される。

【００４４】すなわち本発明においては、信号Ａと信号
Ｂの切替えをこのようにクロスフェード切替えすること
を特徴としており、一例でこのクロスフェード時間を数
ｍＳ程度に設定することで、切替え時のノイズがほとん
ど発生せずに聴感上も違和感が無く、切替えることが可
能であり、本発明の使用例においては後で説明するが、
同一方向からの波形が似ている信号を切替えるために、
全く違和感なく聴感上は瞬時に切替るものである。

【００４５】そこでさらに以上のように構成された図５
において、図１と同様の回路で音場合成された端子２１
からの有指向性信号と端子３１からの無指向性信号は制
御信号生成手段４５において両者の信号レベルが比較さ
れ、常にレベルの小なる信号側がクロスフェード切替え
手段４７にて選択されるように制御信号４６が生成され
る。そしてクロスフェード切替え手段４７では制御信号
４６にて両者の信号を切替えて端子５１と加算器４４の
−側端子へ出力する。

【００４６】さらに遅延器４２、４３ではクロスフェー
ド切替え手段４７に入力する両者の信号の位相が等しく
なるように遅延量が設定されると共に、制御信号生成手
段４５の処理時間による遅延量も施されて、レベル比較
された信号とタイミングが合わされて切替えるようにし
ている。また遅延器４１は加算器４４に入力する２信号
の位相が合うように遅延が施される。

【００４７】ここで図２に示したような近接効果をもた
ない距離や周波数にある音源の有指向性信号と無指向性
信号が端子２１と端子３１から入力すれば、クロスフェ
ード切替え手段４７では常に同一方向の音源に対しては
感度の低い側、つまり信号レベルの小さい有指向性信号
側が選択されて端子５１から出力され、端子５０は加算
器４４にて同じ有指向性信号から減算されるため両者が
キャンセルされてほとんど出力はゼロとなる。また図示
はしないがこれらは右チャンネルにおいても同様に出力
されるものである。

【００４８】これに対して図３に示したような近接効果
を示す近接音である音源の有指向性信号と無指向性信号
が端子２１と端子３１から入力すれば、クロスフェード
切替え手段４７では、近接効果のために感度が上昇し、
有指向性信号が無指向性信号のレベルを上回る方向の音
波には、信号レベルの小さい無指向性信号側が選択され
て端子５１から出力され、さらに加算器４４で有指向性
信号から減算されるために端子５０からは近接効果によ
る感度上昇成分のみが抽出されて出力される。また図示
はしないが右チャンネルにおいても同様に出力される。

【００４９】従って図５の本発明の第１の実施形態にお
いては、端子５１から近接効果が無い音源や周波数では
そのままの有指向性信号が得られ、近接効果のある音源
や周波数では近接効果の無い、無指向性信号が得られ、
これらが音源によりクロスフェード切替えでほぼ瞬時に
切替わるため、聴感上は近接効果による感度上昇が抑え
られたステレオ２チャンネルの有指向性信号を得ること
ができる。また端子５０からは常にその時に抽出された
近接音成分が出力される。

【００５０】次に図１０で本発明のステレオ音場合成演
算方法及び装置の第２の実施形態を、図５と同機能、同
ブロックについては同一の参照番号を付し説明を割愛し
ながら、やはり左チャンネルのみ図示し説明する。

【００５１】すなわち図１０は図５と同様の方法で近接
効果による近接音を抽出し、その抽出した近接音信号を
積極的に利用することで、例えばカメラ一体型ＶＴＲや
デジタルカメラにおいて内蔵するマイクに入力される風
雑音や機能スイッチ操作時に発生するタッチノイズ及び
スイッチクリックノイズ等をアクティブにキャンセルす
るものである。

【００５２】まず図１と同様の回路で音場合成された端
子２１からの有指向性信号と端子３１からの無指向性信
号は図５と同様の制御信号生成手段４５において両者の
信号レベルが比較され、常にレベルの小なる信号側がク
ロスフェード切替え手段４７にて選択されるように制御
信号４６が生成される。そしてクロスフェード切替え手
段４７では制御信号４６にて両者の信号を切替えて加算
器４４の−側端子へ出力する。

【００５３】さらに加算器４４の＋側端子には遅延器４
１からの有指向性信号が入力されており、これから減算
することで加算器４４の出力には図５と同様に近接効果
による感度上昇成分が抽出され、増幅器６０を介して加
算器６２の−側端子に入力される。また加算器６２の＋
側端子には遅延器４１からの有指向性信号が入力されて
おり、これから−側端子の近接効果による感度上昇成分
を増幅した信号を減算して端子６１から出力される。

【００５４】ここで増幅器６０にて設定される増幅ゲイ
ンは加算器６２の＋側端子に入力された有指向性信号の
近接効果による低域上昇時の信号レベルと同レベルにな
るようにゲイン設定されるため、加算器６２で減算する
と出力の端子６１には近接音の低域成分、つまり近接音
の数Ｈｚから数百Ｈｚ程度が除去された有指向性信号が
得られる。ここで遅延器４３はステレオ化演算処理４０
内の遅延器３３を兼ねて、回路を簡略化しても良い。

【００５５】一般的にカメラ一体型ＶＴＲやデジタルカ
メラにおいて内蔵するマイクで発生する風雑音の信号成
分は１ｋＨｚ以下であり、また低域ほどエネルギーが集
中している。また発生原因がマイク周辺の金網やキャビ
ネットの風切音であるため、マイク近傍の近接音であ
る。さらにタッチノイズ等もキャビネットからマイクに
伝わる近接音であると共に、低域に多くのエネルギーが
ある。

【００５６】従って前記の近接効果を示す近接音の低域
成分を除去することでこれらのノイズ成分が低減でき
る。またこれ以外の効果として撮影者が、撮影中に発す
る音声レベルを抑えられることがある。一般的に遠距離
より近距離の音声レベルが大きく記録されてしまうこと
により、撮影したい遠距離の音声より近距離の撮影者の
音声が目立ってしまう問題を避けることができる。

【００５７】また、図１１で本発明のステレオ音場合成
演算方法及び装置の第３の実施形態を、図１０と同機
能、同ブロックについては同一の参照番号を付し説明を
割愛しながら、やはり左チャンネルのみ図示し説明す
る。

【００５８】すなわち図１１は近接効果による感度上昇
成分の抽出に帯域制限を設けた場合であり、図１と同様
に構成されたステレオ化演算回路４０の端子２１からの
有指向性信号と端子３１からの無指向性信号のそれぞれ
に低域通過フィルタ９１、９２を追加して、遅延器４
１、４２、４３、及び制御信号生成手段４５に入力して
いる。そして図１０同様にクロスフェード切替え手段４
７にて、それぞれの帯域内における信号レベルの小なる
側の信号を選択して出力するようにする。

【００５９】これにより加算器４４の出力には帯域制限
された近接効果による感度上昇成分が抽出されて、加算
器６２の−側端子に入力される。そしてステレオ化演算
回路４０の端子２１からの帯域制限されない有指向性信
号に遅延器９３を介して＋側端子に入力された信号から
減算することで、前記低域通過フィルタ９１、９２にて
制限される帯域内のみで近接効果による感度補正が成さ
れて端子５０から出力される。

【００６０】またこの時遅延器９３は低域通過フィルタ
９１〜９２、遅延器４１〜４３、及びクロスフェード切
替え手段４７による処理遅延分を有する加算器６２の−
側端子の信号と位相を合わせるために挿入されている。

【００６１】このように図１１の第３の実施形態では、
帯域制限を設けることである特定の帯域のみ近接音補正
が可能になると共に、近接効果が発生する帯域内で制御
信号生成手段４５にて制御信号を生成し、クロスフェー
ド切替え手段４７にて切替えるため他の帯域からの影響
を最小化できる利点がある。また遅延器４３はステレオ
化演算処理４０内の遅延器３３を兼ねて、回路を簡略化
しても良い。

【００６２】さらに図１２で本発明ののステレオ音場合
成演算方法及び装置の第４の実施形態を、図１０と同機
能、同ブロックについては同一の参照番号を付し説明を
割愛しながら、やはり左チャンネルのみ図示し説明す
る。

【００６３】すなわち図１２は図１１の実施形態に対し
て、加算器４４の出力に増幅器６０を介して加算器６２
の−側端子に入力し、前記遅延器９３の出力から減算し
て端子６１から出力するものである。そしてこの時増幅
器６０にて設定される増幅ゲインを加算器６２の＋側端
子に入力された有指向性信号の近接効果による低域上昇
時の信号レベルと同レベルになるように設定すること
で、端子６１からは帯域制限された近接音の信号成分の
みが除去された有指向性信号が得られる。

【００６４】従ってこの第４の実施形態の場合も帯域制
限を設けることで、ある特定の帯域のみ除去が可能にな
ると共に、近接効果が発生する帯域内で制御信号生成手
段４５にて制御信号を生成し、クロスフェード切替え手
段４７にて切替えるため他の帯域からの影響を最小化で
きる利点がある。また遅延器４３はステレオ化演算処理
４０内の遅延器３３を兼ねて、回路を簡略化しても良
い。

【００６５】さらに図１３は本発明によるステレオ音場
合成演算方法を適用したステレオ化演算回路の他の実施
形態の構成を示すブロック図である。なおこの実施形態
においては、例えば無指向性マイクロホンを３個使用す
る。そこでまず図１４には３個の無指向性マイクロホン
を使用するマイク配置例３を示し、最初に前記図１９に
示した２個のマイクによるステレオ方式に対して、３個
のマイクによるステレオ方式における近接音抽出ステレ
オ化演算処理について説明する。

【００６６】すなわち図１４ではマイクロホン１、２に
対してさらにマイクロホン３をマイクロホン１、２から
等距離の位置に配置している。この例ではすべてのマイ
クの受音面を前方方向に向け、各マイクを正三角形の頂
点に置いているが、すべてのマイクロホンは無指向特性
であるため、特に受音面の方向はこれに限定されず、ま
た配置もこれに限定されない。そこでこの図１４に示し
たマイク配置例３から有指向性のステレオ２チャンネル
信号を生成するステレオ化演算回路の他の実施形態のブ
ロック図を図１３に示し説明する。

【００６７】まずマイク１、２、３から出力した信号
は、それぞれ増幅器１００、１０２、１０１で増幅さ
れ、増幅器１００の出力は加算器１０９の＋側端子と遅
延器１０３を介し、さらに増幅器１０７を介して端子３
０から出力される。同様に増幅器１０２の出力は加算器
１１０の＋側端子と遅延器１０５を介し、さらに増幅器
１０８を介して端子３１から出力される。

【００６８】また増幅器１０１の出力は遅延器１０４を
介し、さらに減衰器１０６を介して前記加算器１０９と
１１０のそれぞれ−側端子に入力される。さらに加算器
１０９の出力はイコライザ等化器１１１を介して端子２
０から出力され、同様に加算器１１０の出力はイコライ
ザ等化器１１２を介して端子２１から出力される。

【００６９】ここで図１３の動作について説明する。ま
ず遅延器１０３、増幅器１０７は図１における遅延器３
２、増幅器３４と同機能であり端子３０からは右チャン
ネル側の無指向性信号が得られる。同様に遅延器１０
５、増幅器１０８は図１における遅延器３３、増幅器３
５と同機能であり端子３１からは左チャンネル側の無指
向性信号が得られる。次に遅延器１０４において設定さ
れる遅延量は図１４のマイク配置がマイク１と３間の距
離とマイク２と３間の距離が等しくなるように成される
ため、この距離に相当する音波の伝播時間分の遅延が施
される。

【００７０】従って減衰器１０６がスルー（０ｄＢ）で
ある場合には加算器１０９でマイク１の出力から減算す
ると、図１５に示すステレオ指向性パターン例２の破線
のようなマイク１と３を結ぶ軸方向にカージオイド特性
を有する、有指向性信号が生成される。同様に加算器１
１０でマイク２の出力から減算すると、図１５の実線の
ようなマイク２と３を結ぶ軸方向にカージオイド特性を
有する、有指向性信号が生成される。

【００７１】これらのカージオイド特性は減衰器１０６
の減衰量を可変してさらに最適化しても良い。また加算
器１０９と１１０の出力は周波数の増加に比例してレベ
ルが増加する周波数特性を有するため、それぞれに等化
器１１１と１１２を挿入して、周波数特性の平坦化を行
って、端子２０からは右チャンネル側の有指向性信号と
して出力され、端子２１からは左チャンネル側の有指向
性信号として出力される。

【００７２】ここで図１６のＡ、Ｂに、図１３のステレ
オ化演算回路に近接効果を示さない距離もしくは周波数
の音源が入力した場合の左チャンネル指向性パターンと
右チャンネル指向性パターンを示す。図１６のＡの破線
は端子３１からの無指向性信号のパターンを示してお
り、実線は端子２１からの有指向性信号のパターンを示
している。ここでは図１３の増幅器１０８で無指向性パ
ターンの感度の最大値を、有指向パターンの感度の最大
値に合わせている。

【００７３】同様に図１６のＢの長破線は端子３０から
の無指向性信号のパターンを示しており、短破線は端子
２０からの有指向性信号のパターンを示しており、図１
３の増幅器１０７で無指向性パターンの感度の最大値
を、有指向パターンの感度の最大値に合わせている。従
ってそれぞれの無指向性パターンと有指向性パターンは
指向主軸方向で最大感度となり感度が一致するように設
定される。

【００７４】次に図１７のＡ、Ｂに近接効果を示す近接
音の低域周波数の音源が入力した場合の左チャンネル指
向性パターンと右チャンネル指向性パターンを示す。こ
の時それぞれの無指向性パターンは近接効果を示さない
ため感度は変わらず、有指向性パターンのみが主に指向
主軸方向に感度が上昇する。つまり図１７のＡ、Ｂのパ
ターン例では感度上昇分だけ無指向性パターンの感度を
上回り、このレベルは音源までの距離が短いほど、また
周波数が低いほど顕著になる。

【００７５】従って６の上回る信号成分を左チャンネル
と右チャンネルそれぞれで抽出することにより近接効果
による感度上昇分が検出できる。なお、図１３における
端子３０、２０、３１、２１は、図１のそれと同様な出
力になっているため、図５、１０、１１、１２の各実施
形態でステレオ化演算回路４０を図１３に置換えること
により同様の効果を得ることができるが、これらの詳細
な説明は重複するため割愛する。

【００７６】以上のように本発明においては、複数個の
無指向性マイクからの出力信号から音場演算処理により
ステレオ２チャンネル信号を生成する場合に、その左チ
ャンネル及び右チャンネルそれぞれについて、構成する
無指向性マイクからの出力信号と生成された有指向性信
号から、有指向性信号に含まれる近接音の低域成分を抽
出し、近接効果を補正できると共に、風雑音やタッチノ
イズ等を低減するものである。

【００７７】こうして上述のステレオ音場合成演算方法
によれば、所定の間隔をもって配置される複数の無指向
性マイクロホンからの信号を用いて有指向性の左チャン
ネル信号及び有指向性の右チャンネル信号を生成してこ
れらの信号を出力すると共に、無指向性マイクロホンか
らの信号に左右チャンネル信号を生成する処理における
遅延と同等の遅延及び所定のゲインで増幅した信号を出
力することにより、近接効果を補正し、さらに近接音に
含まれる風雑音やタッチノイズを低減したステレオ音場
合成演算方法を実現できるものである。

【００７８】また、上述のステレオ音場合成演算装置に
よれば、所定の間隔をもって複数の無指向性マイクロホ
ンが配置され、複数の無指向性マイクロホンからの信号
を用いて有指向性の左チャンネル信号及び有指向性の右
チャンネル信号を生成するステレオ化演算手段を有し、
ステレオ化演算手段で処理された信号を出力すると共
に、無指向性マイクロホンからの信号にステレオ化演算
手段における処理遅延と同等の遅延量を有する遅延器と
所定のゲインを有する増幅器を介した信号を出力するこ
とにより、近接効果を補正し、さらに近接音に含まれる
風雑音やタッチノイズを低減したステレオ音場合成演算
装置を実現できるものである。

【００７９】なお本発明は、上述の説明した実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱するこ
となく種々の変形が可能とされるものである。

【００８０】

【発明の効果】従って請求項１及び５に記載の本発明に
よれば、複数個の同種の無指向性マイクからステレオ２
チャンネルの有指向特性を生成して、その近接効果によ
る低域上昇信号成分を抽出するため、先願における異種
のマイクを使用する場合よりも特性ばらつきを抑えるこ
とができ、また一般的に無指向性マイクを内蔵マイクと
して使用するカムコーダやデジタルカメラでも容易に実
現できるため、機器の小型化やコストにあまり影響を与
えずに実現できる。

【００８１】また、請求項１及び５で抽出した低域上昇
信号成分を、近接効果を持つステレオ有指向性信号から
減算することで、近接効果の抑えられた有指向性ステレ
オマイクが得られ、さらに所定のゲインをもって増幅し
減算することで、低域の近接音を除去した有指向性ステ
レオマイクが得られ、さらにあらかじめ低域通過フィル
タ等で帯域制限して上記と同様な処理を行うことで、特
定の帯域に絞った補正や除去も可能であり、従ってカム
コーダーやデジタルカメラ等の内蔵マイクにおける風雑
音やマイク近傍へのタッチノイズや、カメラ機能スイッ
チ（例えばズームスイッチ、露出、シャッタースピード
等の特殊効果スイッチ）の操作時に発生するクリックノ
イズを、収音した音声信号から容易に低減できる。

【００８２】また、撮影者の音声も近接音であるため、
本実施形態により抽出してレベルを低減することによ
り、被写体の発する音声レベルに対して抑えることがで
き、再生時に聞きやすくなる。

【００８３】さらに無指向性信号と有指向性信号の切替
えをクロスフェード加算にて行うため、瞬時に切替えて
も、切替え時のノイズ発生がなく、またレベル変化の違
和感も抑えられる。

【００８４】また、クロスフェード切替え手段や制御信
号生成手段等の機能ブロックはアナログ回路でも構成可
能であるが、デジタルで処理することにより、ＤＳＰや
ＬＳＩによるハードウェアーやマイコン等によるソフト
ウェアでも実現が容易であり、今後の半導体微細化、高
密度化、メモリー高容量化により、回路規模の増加はほ
とんど問題とならずに実現が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステレオ音場合成演算方法を適用
したステレオ化演算回路の一実施形態の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】その動作の説明のための指向性パターン図であ
る。

【図３】その動作の説明のための指向性パターン図であ
る。

【図４】その動作の説明のための指向性パターン図であ
る。

【図５】本発明によるステレオ音場合成演算方法及び装
置の第１の実施形態のブロック図である。

【図６】その制御信号生成手段のブロック図である。

【図７】その動作の説明のための波形図である。

【図８】そのクロスフェード切替え手段のブロック図で
ある。

【図９】その動作の説明のための特性図である。

【図１０】本発明によるステレオ音場合成演算方法及び
装置の第２の実施形態のブロック図である。

【図１１】本発明によるステレオ音場合成演算方法及び
装置の第３の実施形態のブロック図である。

【図１２】本発明によるステレオ音場合成演算方法及び
装置の第４の実施形態のブロック図である。

【図１３】本発明によるステレオ音場合成演算方法を適
用したステレオ化演算回路の他の実施形態の構成を示す
ブロック図である。

【図１４】その説明のためのマイク配置図である。

【図１５】その動作の説明のための指向性パターン図で
ある。

【図１６】その動作の説明のための指向性パターン図で
ある。

【図１７】その動作の説明のための指向性パターン図で
ある。

【図１８】従来のステレオ化演算回路のブロック図であ
る。

【図１９】その説明のためのマイク配置図である。

【図２０】その説明のための指向性パターン図である。

【符号の説明】

１，２…マイク、１０，１１…前段増幅器、１２，１
３，３２，３３…遅延器、１４，１５…減衰器、１６，
１７…加算器、１８，１９…イコライザ等化器、２０，
２１…端子、３０，３１…出力端子、３４，３５…増幅
器、４０…ステレオ化演算回路、４１，４２，４３…遅
延器、４４…加算器、４５…制御信号生成手段、４６…
制御信号、４７…クロスフェード切替え手段、５０，５
１…出力端子

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔をもって配置される複数の無
   指向性マイクロホンからの信号を用いて有指向性の左チ
   ャンネル信号及び有指向性の右チャンネル信号を生成し
   てこれらの信号を出力すると共に、 前記無指向性マイクロホンからの信号に前記左右チャン
   ネル信号を生成する処理における遅延と同等の遅延及び
   所定のゲインで増幅した信号を出力することを特徴とす
   るステレオ音場合成演算方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のステレオ音場合成演算方
   法において、 前記左右チャンネル信号を生成する処理を行った第１の
   信号と前記遅延及び増幅を行った第２の信号とをレベル
   比較し、 前記第１及び第２の信号に所定の遅延を施した後にクロ
   スフェード切替えを行い、 前記クロスフェード切替えでは、前記レベル比較の結果
   に基づいて前記第１及び第２の信号のレベルの小なる側
   を選択して出力すると共に、 前記左右チャンネル信号を生成する処理を行った信号に
   所定の遅延を施した信号から前記クロスフェード切替え
   で選択された信号を減算して出力することを特徴とする
   ステレオ音場合成演算方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のステレオ音場合成演算方
   法において、 前記クロスフェード切替えで選択された信号を前記左右
   チャンネル信号を生成する処理を行った信号に所定の遅
   延を施した信号から減算すると共に所定のゲインの増幅
   を行った第３の信号を形成し、 前記第３の信号を前記左右チャンネル信号を生成する処
   理を行った信号に所定の遅延を施した信号から減算して
   出力することを特徴とするステレオ音場合成演算方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のステレオ音場合成演算方
   法において、 前記左右チャンネル信号を生成する処理を行った第１の
   信号と前記遅延及び増幅を行った第２の信号とにそれぞ
   れ帯域制限を施し、 前記帯域制限の施された前記第１及び第２の信号をレベ
   ル比較し、 前記帯域制限の施された前記第１及び第２の信号に所定
   の遅延を施した後にクロスフェード切替えを行い、 前記クロスフェード切替えでは、前記レベル比較の結果
   に従って前記第１及び第２の信号のレベルの小なる側を
   選択して出力すると共に、 前記左右チャンネル信号を生成する処理を行った信号に
   前記帯域制限を施して所定の遅延を施した信号から前記
   クロスフェード切替えで選択された信号を減算して第４
   の信号を形成し、 前記第４の信号を前記帯域制限を施さない前記左右チャ
   ンネル信号を生成する処理を行った信号に所定の遅延を
   施した信号から減算して出力することを特徴とするステ
   レオ音場合成演算方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のステレオ音場合成演算方
   法において、 前記左右チャンネル信号を生成する処理を行った信号に
   前記帯域制限を施して所定の遅延を施した信号から前記
   クロスフェード切替えで選択された信号を減算すると共
   に所定のゲインの増幅を行った第５の信号を形成し、 前記第５の信号を前記帯域制限を施さない前記左右チャ
   ンネル信号を生成する処理を行った信号に所定の遅延を
   施した信号から減算して出力することを特徴とするステ
   レオ音場合成演算方法。
6. 【請求項６】 所定の間隔をもって複数の無指向性マイ
   クロホンが配置され、 前記複数の無指向性マイクロホンからの信号を用いて有
   指向性の左チャンネル信号及び有指向性の右チャンネル
   信号を生成するステレオ化演算手段を有し、 前記ステレオ化演算手段で処理された信号を出力すると
   共に、 前記無指向性マイクロホンからの信号に前記ステレオ化
   演算手段における処理遅延と同等の遅延量を有する遅延
   器と所定のゲインを有する増幅器を介した信号を出力す
   ることを特徴とするステレオ音場合成演算装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のステレオ音場合成演算装
   置において、 前記ステレオ化演算手段から出力される第１の信号と前
   記無指向性マイクロホンからの信号に前記遅延及び増幅
   を施した第２の信号とをレベル比較して制御信号を生成
   する制御信号生成手段が設けられ、 前記第１及び第２の信号に所定の遅延を施した後にクロ
   スフェード切替えするクロスフェード切替え手段を有
   し、 前記クロスフェード切替え手段では、前記制御信号生成
   手段からの制御信号により前記レベル比較の結果に従っ
   て前記第１及び第２の信号のレベルの小なる側を選択し
   て出力すると共に、 前記クロスフェード切替え手段からの出力信号を前記ス
   テレオ化演算手段からの出力信号に所定の遅延を施した
   信号から減算して出力することを特徴とするステレオ音
   場合成演算装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載のステレオ音場合成演算装
   置において、 前記ステレオ化演算手段からの出力信号に所定の遅延を
   施した信号から前記クロスフェード切替え手段からの出
   力信号を減算すると共に所定のゲインを有する増幅器を
   介して第３の信号を形成する手段を設け、 前記第３の信号を前記ステレオ化演算手段からの出力信
   号に所定の遅延を施した信号から減算して出力すること
   を特徴とするステレオ音場合成演算装置。
9. 【請求項９】 請求項６記載のステレオ音場合成演算装
   置において、 前記ステレオ化演算手段から出力される第１の信号と前
   記無指向性マイクロホンからの信号に前記遅延及び増幅
   を施した第２の信号とにそれぞれ帯域制限手段により帯
   域制限を施すと共に前記帯域制限の施された前記第１及
   び第２の信号をレベル比較して制御信号を生成する制御
   信号生成手段が設けられ、 前記帯域制限の施された前記第１及び第２の信号に所定
   の遅延を施した後にクロスフェード切替えするクロスフ
   ェード切替え手段を有し、 前記クロスフェード切替え手段では、前記制御信号生成
   手段からの制御信号により前記レベル比較の結果に従っ
   て前記第１及び第２の信号のレベルの小なる側を選択し
   て出力すると共に、 前記ステレオ化演算手段からの出力信号に前記帯域制限
   を施して所定の遅延を施した信号から前記クロスフェー
   ド切替え手段からの出力信号を減算して第４の信号を形
   成する手段を設け、 前記第４の信号を前記帯域制限を施さない前記ステレオ
   化演算手段からの出力信号に所定の遅延を施した信号か
   ら減算して出力することを特徴とするステレオ音場合成
   演算装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のステレオ音場合成演算
    装置において、 前記ステレオ化演算手段からの出力信号に前記帯域制限
    の施して所定の遅延を施した信号から前記クロスフェー
    ド切替え手段からの出力信号を減算すると共に所定のゲ
    インを有する増幅器を介して第５の信号を形成する手段
    を設け、 前記第５の信号を前記帯域制限を施さない前記ステレオ
    化演算手段からの出力信号に所定の遅延を施した信号か
    ら減算して出力することを特徴とするステレオ音場合成
    演算装置。