JP3153912B2 - マイクロホン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は：複数のマイクロホンユ
ニットを備え、その複数のマイクロホンユニットからの
各音声信号に基づいて、出力音声信号を得るようにした
マイクロホン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声がステレオで収音される場合、基本
的には、図８から理解されるように、単一指向性のマイ
クロホン３００が２つ用意され、各々のマイクロホン３
００は、その受音方向が、互いに角度θ（＝９０°〜１
３０°）となる姿勢で、且つ受音位置が値１５〔ｃｍ〕
以上となる位置に配設される。

【０００３】尚、単一指向性のマイクロホン３００とし
ては、図１０中、曲線Ｐで示される指向特性を有するも
のが一般的で、曲線Ｐはマイクロホン３００が中心Ｏに
配置された場合に得られる。

【０００４】又、図９から理解されるように、マイクロ
ホン３００がマイクカプセル３００Ａに装填された状態
で使用される場合、マイクカプセル３００Ａの正面と裏
面とから受音される音源の音波Ａ、Ｂが合成されたとき
に、図１０の指向性が得られる。

【０００５】そのため、マイクカプセル３００Ａの裏面
側等には、音源の音波が反射されて（音波Ｃ）マイクロ
ホン３００に受音されることがないように、障害物（反
射面）のない空間を確保する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
小型のビデオカメラにおいては、単一指向性のマイクロ
ホン３００がビデオカメラのケーシングに内蔵される
と、マイクカプセル３００Ａの周囲に十分な空間がとれ
ず、ステレオ録音が行なえなくなるため、例えばワンポ
イントステレオマイクロホンが、ケーシングの外部に突
出されて設けられている。

【０００７】従って、ビデオカメラの小型化、設計自由
度等に限界があるため、ケーシングに内蔵できるととも
に、ステレオでの収音が行なえるマイクロホンの開発が
要望されていた。

【０００８】そこで、本出願人は、先に、特願平２−１
３２０５１号（出願日；平成２年５月22日）で、例えば
ビデオカメラのケーシングに内蔵された状態で、音声が
ステレオで収音される内蔵型ステレオマイクロホン装置
を提案した。

【０００９】この内蔵型ステレオマイクロホン装置は、
左右両チャンネル用とされる２つの無指向性マイクロホ
ンユニットを、各々所望の距離だけ離間させて配設可能
な空間部が備えられた箱状キャビネットと、２つのマイ
クロホンユニットのうち、一方のマイクロホンユニット
から出力された音声信号が、２つのマイクロホンユニッ
トの離間距離に対応する時間遅延される遅延回路と、２
つのマイクロホンユニットのうち、他方のマイクロホン
ユニットから出力された音声信号に、遅延回路により遅
延された音声信号の極性が反転されて重量される加算器
とを有するものである。

【００１０】以下に、この先行例の内蔵型ステレオマイ
クロホン装置を図面に基いて説明する。図４及び図５か
ら理解されるように、ステレオマイクロホン装置１は、
断面略凸状のキャビネット３と、キャビネット３内に設
けられる左右（Ｌ、Ｒ）両チャンネル用の２つのマイク
ロホンユニット１０、２０とを有している。

【００１１】キャビネット３には、２つのマイクロホン
ユニット１０、２０の受音面ｃ、ｄが、距離（Ｗ；例え
ば値３０〔ｍｍ〕）だけ離間される空間部３ａが形成さ
れている。

【００１２】又、各々のマイクロホンユニット１０、２
０は、例えば図６中、曲線Ｑで示される指向特性を有す
る無指向性とされており、その受音面ｃ、ｄがキャビネ
ット３の外側面方向となる姿勢とされると共に、その受
音面ｃ、ｄの前方には、保護用のネット材５、５がキャ
ビネット３に固定されている。

【００１３】そして、図３から理解されるように、左右
のマイクロホンユニット１０、２０で受音された音波
は、音声信号に変換され、各々バッファアンプ３０、４
０を介して、各々遅延回路５０、６０に入力され、各々
減衰器７０、８０を介して、加算器１００、９０に入力
される。この場合、減衰器７０、８０の出力信号は、そ
の極性が反転されており、また加算器１００、９０に
は、各々バッファアンプ４０、３０の出力信号も入力さ
れる。そして、加算器９０、１００の出力信号は、各々
等化器（イコライザ）１１０、１２０を介して、各々Ｌ
チャンネル、Ｒチャンネルの出力音声信号として出力端
子１３０、１４０に出力される。

【００１４】尚、遅延回路５０、６０は、抵抗とコンデ
ンサを主体として構成される一般的なローパスフィルタ
を使用すると好適である。

【００１５】以上のように構成されたステレオマイクロ
ホン装置１では、波長が距離Ｗよりも短い音波（例えば
６〔ｋＨｚ〕以上の周波数の音波）は、図７から理解さ
れるように、マイクロホンユニット１０（または２０）
の前面、裏面、正面から各々収音・出力される音声信号
α、β、γの間に、距離Ｗに対応してレベル差が生じ、
このような周波数特性によりステレオ効果が得られる。
即ち、周波数が６〔ｋＨｚ〕以上の音波に対しては、キ
ャビネット３の構造により、ステレオでの収音が行なわ
れる。

【００１６】一方、周波数６〔ｋＨｚ〕よりも低い周波
数の音波に対しては、図３に示された回路構成により、
ステレオ感が実現される。即ち、図５に示されたよう
に、音源Ａ、音源Ｂに対して、Ｒチャンネルのマイクロ
ホンユニット２０の方が近い位置にある場合、Ｌチャン
ネルのマイクロホンユニット１０に音波が到達する時間
は、音源Ａに対して距離Ｗ（ｃ、ｄ間の距離）、音源Ｂ
に対して距離Ｘ（ｅ、ｄ間の距離）の間、音波が進行す
る時間分だけ、マイクロホンユニット２０への到達より
も遅れる。従って、その遅れた時間分だけ、バッファア
ンプ４０の出力信号が遅延回路６０で遅延され、その遅
延された信号を、バッファアンプ３０の出力信号から減
算することにより、加算器９０の出力は略相殺されるの
で、これによりステレオ感を得ることができる。尚、音
源がマイクロホンユニット１０に近い場合には、逆にＲ
チャンネルの出力が相殺される。

【００１７】以上の原理を詳細に説明すると、いまマイ
クロホンユニット２０に到達する音波をｓｉｎωｔ（ω
は角速度；ｔは時間）、マイクロホンユニット１０で受
音される音波をＬ（ω）、マイクロホンユニット１０で
の遅れ位相角度φ（Ｗとωの関数）、減衰器８０の変化
量をａ（≦１）、遅延回路の遅延量に想到する位相角度
をψとすると、下式(1) が与えられる。

【００１８】 Ｌ（ω）＝ｓｉｎ（ωｔ−φ）−ａｓｉｎ（ωｔ−ψ） ＝ａｓｉｎωｔ・ｃｏｓφ−ｃｏｓωｔ・ｓｉｎφ −ａ（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓψ−ｃｏｓωｔ・ｓｉｎψ） ＝ｓｉｎωｔ・ｃｏｓφ−ａｓｉｎωｔ・ｃｏｓψ −ｃｏｓωｔ・ｓｉｎφ＋ａｃｏｓωｔ・ｓｉｎψ ＝（ｓｉｎωｔ）（ｃｏｓφ−ｃｏｓψ） −（ｃｏｓωｔ）（ｓｉｎφ−ｓｉｎψ） ＋（１−ａ）（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓψ−ｃｏｓωｔ・ｓｉｎ・ψ） ＝（ｓｉｎωｔ） ｛２ｓｉｎ（φ＋φ）／２・ｓｉｎ（φ−φ）／２｝ −（ｃｏｓωｔ）・ ｛２ｃｏｓ（φ＋φ）／２・ｓｉｎ（φ−φ）／２｝ ＋（１−ａ）ｓｉｎ（ωｔ−ψ） ＝｛２ｓｉｎ（φ−φ）／２｝・ ｛ｓｉｎωｔ・ｓｉｎ（φ＋φ）／２ −ｃｏｓωｔ・ｃｏｓ（φ＋φ）／２｝ ＋（１−ａ）ｓｉｎ（ωｔ−ψ） ＝−｛２ｓｉｎ（φ−φ）／２｝・ｃｏｓ｛ωｔ＋（φ＋φ）／２｝ ＋（１−ａ）ｓｉｎ（ωｔ−ψ） ‥‥‥(1)

【００１９】そこで、遅延量が遅れ位相角度に等しくな
るように設定すると、φ＝ψであるから、上式(1) によ
り、 Ｌ（ω）＝（１−ａ）ｓｉｎ（ωｔ−ψ）となり、 さらに、ａ＝１に設定すれば、 Ｌ（ω）＝０となる。この場合、マイクロホン２０で受
音される音波Ｒ（ω）は、下式(2) となる。 Ｒ（ω）＝ｓｉｎωｔ−ａｓｉｎ（ωｔ−φ−ψ） ‥‥‥(2) 従って、上式(2) を変形すると、 Ｒ（ω）＝ｓｉｎωｔ｛１−ｃｏｓ（φ＋ψ）｝ ＋ｃｏｓωｔ・ｓｉｎ（φ＋ψ） ＋（１−ａ）ｓｉｎ（ωｔ−φ−ψ） ‥‥‥(3) となるため、 φ＝ψとすれば、 Ｒ（ω）＝２ｓｉｎφ・ｃｏｓ（ωｔ−φ）＋（１−
ａ）ｓｉｎ（ωｔ−２φ）となる。 ここで、ａ＝１とすれば、 Ｒ（ω）＝２ｃｏｓ（ωｔ−φ）・ｓｉｎφ となる。上式(1) 、(3) により、 ｉ) 音源がφ＝ψとなる位置にある場合、 Ｒ（ω）＝２ｓｉｎφ・ｃｏｓ（ωｔ−φ）＋（１−ａ）ｓｉｎ（ωｔ−２φ ） Ｌ（ω）＝（１−ａ）ｓｉｎ（ωｔ−ψ） ii）φ＝ψ、かつａ＝１の場合 Ｒ（ω）＝２ｓｉｎφ・ｃｏｓ（ωｔ−φ） Ｌ（ω）＝０ iii) φ≠ψ、かつａ＝１の場合 Ｒ（ω）＝ｓｉｎωｔ｛１−ｃｏｓ（φ＋・ψ）｝ ＋ｃｏｓωｔ・ｓｉｎ（φ＋ψ） Ｌ（ω）＝｛２ｓｉｎ（φ−ψ）／２｝ｃｏｓ｛ωｔ＋（φ＋ψ）／２｝ となり、各々の場合について、図７の周波数特性から理
解されるように、ステレオ感（左右のレベル差）を得る
ことができる。

【００２０】以上説明したように、この先行例では、６
〔ｋＨｚ〕以上の周波数特性を有する音波に対しては、
キャビネット３の構造によりステレオ感が与えられ、６
〔ｋＨｚ〕よりも低い周波数を有する音波に対しては、
電気的処理によりステレオ感が与えられる。そして、キ
ャビネット３はビデオカメラ２００のケーシングと一体
化されるので、ステレオマイクロホン装置１がビデオカ
メラ２００のケーシングに内蔵された状態で、ステレオ
による収音が行なえる従って、ステレオマイクロホン１
の内蔵、小型化が可能となるため、ビデオカメラ２００
かさらに小型化されるとともに、全体のデザイン等、設
計自由度が向上される。

【００２１】以上の説明で理解されるように、この先行
例の内蔵型ステレオマイクロホン装置ては、キャビネッ
トの構造により、比較的高音の音声に対してステレオ感
が与えられるとともに、比較的低音の音声に対しては、
遅延回路、加算器等を主体とする電気的構成部により、
ステレオ感が与えられる。従って、キャビネットが例え
ばビデオカメラのケーシングと一体化された場合、すな
わち、マイクロホンがケーシングに内蔵された状態で
も、音声をステレオで収音することができる。従って、
マイクロホン装置の小型化が可能となることに加え、例
えばビデオカメラの設計自由度が向上されるとともに、
さらに小型化が可能となる。

【００２２】ところで、風雑音の低減方法としては、従
来、この風雑音が１／ｆ雑音であることに着目して、低
域の音量が大に成ったとき、自動的に低域を低減するこ
とによって、風雑音を低減する方式が提案されている。
しかしこの従来の方式では、実音の低域のエネルギーが
大きい場合にも機能するので、実音の低域が減衰してし
まうと言う欠点がある。

【００２３】かかる点に鑑み、本発明は、複数のマイク
ロホンユニットを備え、その複数のマイクロホンユニッ
トからの各音声信号に基づいて、出力音声信号を得るよ
うにしたマイクロホン装置において、複数のマイクロホ
ンユニットからの音声信号中の風雑音を、その音声信号
のエネルギーの大小に拘らず、確実に低減することので
きるもの提案しようとするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明によるマイクロホ
ン装置は、複数のマイクロホンユニット１０、２０を備
え、その複数のマイクロホンユニット１０、２０からの
各音声信号に基づいて、出力音声信号を得るようにした
マイクロホン装置において、出力音声信号の供給される
低域軽減回路１５０、１７０、１８０、２１０；１６
０、１９０、２００、２２０と、複数のマイクロホンユ
ニット１０、２０よりの各音声信号から、相関性の無い
信号成分の低域成分を抽出する抽出回路２３０、２４０
と、その抽出回路２３０、２４０よりの相関性の無い信
号成分の低域成分をピーク検出する検出回路２５０とを
有し、その検出回路２５０よりの検出出力によって、低
域軽減回路１５０、１７０、１８０、２１０；１６０、
１９０、２００、２２０の低域軽減の程度を制御するよ
うにしたものである。

【００２５】

【作用】かかる本発明によれば、風雑音が多い程それを
抑圧するように、検出回路２５０よりの検出出力によっ
て、低域軽減回路１５０、１７０、１８０、２１０；１
６０、１９０、２００、２２０の低域軽減の程度を制御
する。

【００２６】

【実施例】以下に、図１を参照して、本発明を先行例の
ステレオマイクロホン装置に適用した実施例を説明す
る。尚、図１において、図３と対応する部分には同一符
号を付して、重複説明を省略する。

【００２７】等化回路１１０の出力側に、低域軽減回路
を設ける。即ち、等化回路１１０の出力側に、ハイパス
フィルタ１５０と、等化回路１１０の出力が直接及びハ
イパスフィルタ１５０を通じてそれぞれ供給される可変
減衰器１７０、１８０と、その可変減衰器１７０、１８
０の各出力が加算される加算器２１０とから成る低域軽
減回路を設け、その加算器２１０から出力端子１３０を
導出する。

【００２８】等化回路１２０の出力側に、低域軽減回路
を設ける。即ち、等化回路１２０の出力側に、ハイパス
フィルタ１６０と、等化回路１２０の出力が直接及びハ
イパスフィルタ１６０を通じてそれぞれ供給される可変
減衰器１９０、２００と、その可変減衰器１９０、２０
０の各出力が加算される加算器２２０とから成る低域軽
減回路を設け、その加算器２２０から出力端子１４０を
導出する。

【００２９】左右のマイクロホンユニット１０、２０間
の距離が比較的小さいと、各音声信号中の実音信号は強
い相関性を有するが、その高域は相関性が弱い。又、各
音声信号中の風雑音信号の高域成分はそのレベルはかな
り低い。しかし、風雑音は、マイクロホンカプセルの周
辺に起こる空気の流れ、例えば、空気の回転的流れ等が
マイクロホンカプセルの中に侵入することにより起こる
現象であるので、物理的に離間した位置に配された左右
のマイクロホンユニット１０、２０は、その間の距離が
いくら短くても、それぞれの周辺の空気の流れは同一に
はならない。そこで、左右のマイクロホンユニット１
０、２０からの各音声信号を加算器２３０に供給して、
一方から他方を減算することによって、相関性の無い信
号成分を抽出し、その相関性の無い信号成分をローパス
フィルタ２４０に供給することによって、その低域成分
を抽出し、即ち、高域成分を阻止し、その相関性の無い
信号成分の低域成分をピーク検出（検波）回路２５０に
供給してピーク検出（検波）し、その検出出力のレベル
に応じて、可変減衰器１７０、１８０；１９０、２００
の減衰比を可変制御する。

【００３０】次に、この実施例の動作を説明する。マイ
クロホンユニット１０、２０からの各音声信号中の風雑
音信号のレベルが高い程、ピーク検出（検波）回路２５
０の検出出力のレベルが大きく成り、又、マイクロホン
ユニット１０、２０からの各音声信号中の風雑音信号の
レベルが低い程、ピーク検出（検波）回路２５０の検出
出力のレベルが小さく成る。そこで、ピーク検出（検
波）回路２５０の検出出力のレベルが大きい程、可変減
衰器１７０、１９０の減衰量を大きくすると共に、可変
減衰器１８０、２００の減衰量を小さくし、又、ピーク
検出（検波）回路２５０の検出出力のレベルが小さい
程、可変減衰器１７０、１９０の減衰量を小さくすると
共に、可変減衰器１８０、２００の減衰器を大きくす
る。かくして、マイクロホンユニット１０、２０からの
音声信号中の風雑音信号を確実に除去し、又、実音信号
の低域成分のエネルギーが大きい場合であっても、その
実音信号の低域成分が除去される虞はない。従って、上
述したステレオマイクロホン装置において、風雑音の除
去効果が大きい。

【００３１】図２に示す如く、マイクロホン装置（ステ
レオマイクロホン装置）１が、例えば、ビデオカメラ２
００のケーシングの前面に一体化されて設けられる。
尚、その他の構成は、上述した先行例における図３〜図
７及びその説明と同様であるので、重複説明を省略す
る。

【００３２】

【発明の効果】上述せる本発明によれば、複数のマイク
ロホンユニットを備え、その複数のマイクロホンユニッ
トからの各音声信号に基づいて、出力音声信号を得るよ
うにいたマイクロホン装置において、複数のマイクロホ
ンユニットからの音声信号の音声信号中の風雑音を、そ
の音声信号のエネルギーの大小に拘らず、確実に低減す
ることのできるものを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック線図

【図２】マイクロホン装置をビデオカメラに取付け状態
の実施例を示す斜視図

【図３】先行例を示すブロック線図

【図４】先行例のキャビネットの構成を示す略線図

【図５】先行例のマイクロホンユニットと音源との位置
関係を示す説明図

【図６】先行例の無指向性マイクロホンユニットの指向
特性を示す線図

【図７】マイクロホンユニットの周波数特性を示す曲線
図

【図８】従来例のステレオ録音の説明図

【図９】従来例の単一指向性マイクロホン装置の使用態
様を示す線図

【図１０】従来例の単一指向性マイクロホンユニットの
指向特性を示す曲線図

【符号の説明】

１０ マイクカプセル ２０ マイクカプセル ３０ 増幅器 ４０ 増幅器 ５０ 遅延器 ６０ 遅延器 ７０ 減衰器 ８０ 減衰器 ９０ 加算器 １００ 加算器 １１０ 等化器 １２０ 等化器 １５０ ハイパスフィルタ １６０ ハイパスフィルタ １７０ 減衰器 １８０ 減衰器 １９０ 減衰器 ２００ 減衰器 ２１０ 加算器 ２２０ 加算器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のマイクロホンユニットを備え、該
   複数のマイクロホンユニットからの各音声信号に基づい
   て、出力音声信号を得るようにしたマイクロホン装置に
   おいて、上記出力音声信号の供給される低域軽減回路
   と、上記複数のマイクロホンユニットよりの各音声信号
   から、相関性の無い信号成分の低域成分を抽出する抽出
   回路と、該抽出回路よりの相関性の無い信号成分の低域
   成分をピーク検出する検出回路とを有し、該検出回路よ
   りの検出出力によって、上記低域軽減回路の低域軽減の
   程度を制御することを特徴とするマイクロホン装置。