JP4746498B2 - Unidirectional microphone - Google Patents
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Description
本発明は、単一指向性マイクロホンに係り、特に、音源との距離に応じて近接効果の影響を抑制することの可能な単一指向性マイクロホンに関する。 The present invention relates to a unidirectional microphone, and more particularly to a unidirectional microphone capable of suppressing the influence of a proximity effect according to the distance to a sound source.
マイクロホンの前方から伝来する音声に感応する単一指向性マイクロホンは、マイクロホンの全方位から伝来する音声に対して感応する全指向性マイクロホンとマイクロホンの前方および後方から伝来する音声に対して感応する双指向性マイクロホンを組み合わせて構成することができる(例えば、非特許文献1参照)。 A unidirectional microphone that is sensitive to sound transmitted from the front of the microphone is an omnidirectional microphone that is sensitive to sound transmitted from all directions of the microphone and a dual that is sensitive to sound transmitted from the front and rear of the microphone. A directional microphone can be combined (see, for example, Non-Patent Document 1).
双指向性マイクロホンを点音源に近接させた場合は、振動板に到達する音波は球面波となり、遠方から到達する平面状音波に比較して音圧傾度が急峻となるため、双指向性マイクロホンの前方および後方の音圧感度が低周波域で上昇する近接効果を有する。 When a bi-directional microphone is placed close to a point sound source, the sound wave reaching the diaphragm is a spherical wave, and the sound pressure gradient is steeper compared to a planar sound wave arriving from a distance. Proximity effect that the sound pressure sensitivity of the front and rear increases in the low frequency range.
図7は近接効果を示すグラフであって、音源とマイクロホンとの距離が7.5センチメートルである場合には、200Hzのマイクロホンの出力レベルは実際よりも約11デシベル大きくなる。 FIG. 7 is a graph showing the proximity effect. When the distance between the sound source and the microphone is 7.5 centimeters, the output level of the 200 Hz microphone is about 11 decibels higher than the actual level.
全指向性マイクロホンは近接効果の影響を受けないが、全指向性マイクロホンと双指向性マイクロホンとを組み合わせた単一指向性マイクロホンは近接効果の影響を受けることとなる。 The omnidirectional microphone is not affected by the proximity effect, but the unidirectional microphone in which the omnidirectional microphone and the bidirectional microphone are combined is influenced by the proximity effect.
そこで、近接効果を補正するイコライザを内蔵した単一指向性マイクロホンも既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Thus, a unidirectional microphone having a built-in equalizer for correcting the proximity effect has already been proposed (see, for example, Patent Document 1).
即ち、上記提案に係る単一指向性マイクロホンは、イコライザにより双指向性マイクロホンの出力の周波数特性を無指向性マイクロホンの出力の周波数特性と一致させた後、単一指向性マイクロホンおよび双指向性マイクロホンの出力を後方から伝来する音声に対する感度が相殺されるように組み合わせている。
しかしながら、特許文献1に開示されている単一指向性マイクロホンにあっては、イコライザの周波数特性は固定であった。
However, in the unidirectional microphone disclosed in
このため、マイクロホンと音源との間の距離が変化した場合には、近接効果を適切に抑制できない場合があった。例えば、マイクロホンと音源との間の距離が大である場合には、マイクロホンの後方から伝来する音声の低周波成分が必要以上に低減されるという課題があった。一方、マイクロホンと音源との間の距離が小である場合には、近接効果によって上昇したマイクロホンの出力の低周波成分を十分に低減できないという課題があった。 For this reason, when the distance between the microphone and the sound source changes, the proximity effect may not be appropriately suppressed. For example, when the distance between the microphone and the sound source is large, there is a problem that the low frequency component of the sound transmitted from behind the microphone is reduced more than necessary. On the other hand, when the distance between the microphone and the sound source is small, there has been a problem that the low-frequency component of the output of the microphone raised by the proximity effect cannot be sufficiently reduced.
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、音源との距離に応じて近接効果の影響を抑制することのできる単一指向性マイクロホンを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a unidirectional microphone capable of suppressing the influence of the proximity effect according to the distance to the sound source.
本発明の単一指向性マイクロホンは、全方位から伝来する音声に対して均一感度を有する全指向性マイクロホンと、前記全指向性マイクロホンに近接して配置され、前方および後方から伝来する音声に対して感度を有し、側方から伝来する音声に対して感度を有しない双指向性マイクロホンと、前記全指向性マイクロホンの出力と前記双指向性マイクロホンの出力とに基づいて、前方から伝来する音声を抽出する前方音声抽出部とを含む単一指向性マイクロホンであって、前記前方音声抽出部が、音声を発する音源と前記双指向性マイクロホンとの間の距離に応じて、前記双指向性マイクロホンの近接効果を抑制する近接効果抑制部と、前記双指向性マイクロホンの前方から伝来する音声に対する、前記全指向性マイクロホン、および、近接効果抑制後の前記双指向性マイクロホンの感度を同一とするための出力補正係数を、近接効果抑制後の前記双指向性マイクロホンの出力に乗じた後、前記全指向性マイクロホンの出力から前記出力補正係数が乗じられた近接効果抑制後の前記双指向性マイクロホンの出力を減算する減算部とを含む構成を有している。 The unidirectional microphone of the present invention is an omnidirectional microphone having uniform sensitivity to sound transmitted from all directions, and is disposed in the vicinity of the omnidirectional microphone, and for sound transmitted from the front and rear. The sound transmitted from the front based on the bidirectional microphone having no sensitivity to the sound transmitted from the side and the sensitivity from the side, and the output of the omnidirectional microphone and the output of the bidirectional microphone. A unidirectional microphone including a forward sound extracting unit for extracting the bi-directional microphone according to a distance between a sound source that emits sound and the bidirectional microphone. and suppressing proximity effect suppressing portion proximity effect, for the speech to be handed down from the front of the bidirectional microphone, the omnidirectional microphones, and proximity After the output correction coefficient for the sensitivity of the bidirectional microphone after fruit suppress the same, multiplied by the output of the bi-directional microphone after proximity suppression, the output correction from the output of the omnidirectional microphone And a subtracting unit that subtracts the output of the bidirectional microphone after the proximity effect is multiplied by the coefficient .
この構成により、音源との距離に応じて双指向性マイクロホンの近接効果を抑制することができることとなる。 With this configuration, the proximity effect of the bidirectional microphone can be suppressed according to the distance from the sound source.
本発明の単一指向性マイクロホンは、前記前方音声抽出部が、前記音源と前記双指向性マイクロホンとの距離を測定する距離測定部を含む構成を有している。 The unidirectional microphone of the present invention has a configuration in which the front voice extraction unit includes a distance measurement unit that measures a distance between the sound source and the bidirectional microphone.
この構成により、音源と双指向性マイクロホンとの距離を測定することができることとなる。 With this configuration, the distance between the sound source and the bidirectional microphone can be measured.
本発明の単一指向性マイクロホンは、前記近接効果抑制部が、前記距離測定部により測定された距離の関数として遮断周波数が決定される低域遮断型一次フィルタである構成を有していてもよい。 The unidirectional microphone of the present invention may have a configuration in which the proximity effect suppression unit is a low-frequency cutoff primary filter in which a cutoff frequency is determined as a function of the distance measured by the distance measurement unit. Good.
本発明の単一指向性マイクロホンは、前記近接効果抑制部が、前記双指向性マイクロホンの出力を周波数領域双指向性マイクロホン出力に変換するフーリエ変換部と、前記音源と前記双指向性マイクロホンとの間の距離に応じて周波数領域双指向性マイクロホンの近接効果を周波数領域で抑制する周波数領域近接効果抑制手段と、周波数領域近接効果抑制後の前記双指向性マイクロホンの出力をフーリエ逆変換するフーリエ逆変換部とを含む構成を有していてもよい。 In the unidirectional microphone of the present invention, the proximity effect suppression unit includes a Fourier transform unit that converts the output of the bidirectional microphone into a frequency domain bidirectional microphone output, the sound source, and the bidirectional microphone. Frequency domain proximity effect suppression means for suppressing the proximity effect of the frequency domain bidirectional microphone in the frequency domain according to the distance between them, and Fourier inverse transform that inversely transforms the output of the bidirectional microphone after the frequency domain proximity effect suppression You may have the structure containing a conversion part.
本発明は、音源と双指向性マイクロホンとの距離を測定する距離測定部を設けることにより、音源との距離に応じて近接効果の影響を抑制することができるという効果を有する単一指向性マイクロホンを提供することができるものである。 The present invention provides a unidirectional microphone having an effect that the influence of the proximity effect can be suppressed according to the distance to the sound source by providing a distance measuring unit that measures the distance between the sound source and the bidirectional microphone. Can be provided.
以下、本発明に係る単一指向性マイクロホンの実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of a unidirectional microphone according to the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、全指向性マイクロホンおよび双指向性マイクロホンと収音対象とする音源との距離はそれぞれ等しくなるように設置されているものとする。 It is assumed that the distance between the omnidirectional microphone and the bidirectional microphone and the sound source to be collected is equal.
本発明に係る単一指向性マイクロホン1は、図1のブロック図に示すように、全方位から伝来する音声に対して均一感度を有する全指向性マイクロホン11と、全指向性マイクロホン11に近接して配置され、前方および後方から伝来する音声に対して感度を有し側方から伝来する音声に対して感度を有しない双指向性マイクロホン12と、全指向性マイクロホン11の出力と双指向性マイクロホン12の出力とに基づいて前方から伝来する音声を抽出する前方音声抽出部13とを含む。
As shown in the block diagram of FIG. 1, the
そして、前方音声抽出部13は、音源Sと双指向性マイクロホン12との間の距離dに応じて、双指向性マイクロホン12の近接効果を抑制する近接効果抑制部131と、近接効果抑制後の双指向性マイクロホン12の出力を全指向性マイクロホン11の出力から減算する減算部132とを含む。
And the front audio |
また、前方音声抽出部13は、音源Sと双指向性マイクロホン12との距離を測定する距離測定部133を含んでいてもよい。
Further, the front
そして、近接効果抑制部131は、音源Sと双指向性マイクロホン12との間の距離dの関数として遮断周波数が決定される低域遮断型一次フィルタである。
The proximity
図2は、本発明の実施形態のハードウエア構成を示すブロック図であって、単一指向性マイクロホン1は全指向性マイクロホン11と、双指向性マイクロホン12と、距離測定器16と、操作部17と、マイクロプロセッサ2とから構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of the embodiment of the present invention. The
マイクロプロセッサ2は、全指向性マイクロホン用アナログ・ディジタル変換部21と、双指向性マイクロホン用アナログ・ディジタル変換部22と、入力インターフェイス部(以下入力I/F部と記す)23と、ディジタル・アナログ変換部24と、CPU25と、記憶部26とがバス27を介して相互に結合された構成を有する。
The
全指向性マイクロホン用アナログ・ディジタル変換部21には全指向性マイクロホン11が、双指向性マイクロホン用アナログ・ディジタル変換部22には双指向性マイクロホン12が、入力I/F部23には距離測定器16および操作部17がそれぞれ接続される。
The
ディジタル・アナログ変換部24は、単一指向性マイクロホン1の出力として、前方から伝来する音声を出力する。
The digital /
なお、距離測定器16としては、音源Sと双指向性マイクロホン12との間の距離を測定するものであって、超音波式、光式、レーザー光式等周知の距離測定器を使用することができる。
The
そして、近接効果抑制部131および減算部132は、マイクロプロセッサ2にインストールされる前方音声抽出ルーチンによりマイクロプロセッサ2内に構成される。
The proximity
以下に、前方音声抽出ルーチン、および、距離測定器16の測定結果に基づいて近接効果特性を決定する近接効果特性決定ルーチンのフローチャートを参照しつつ、本発明に係る単一指向性マイクロホンの動作を説明する。
The operation of the unidirectional microphone according to the present invention will be described below with reference to the flowcharts of the front sound extraction routine and the proximity effect characteristic determination routine for determining the proximity effect characteristic based on the measurement result of the
図3は、近接効果特性決定ルーチンのフローチャートであって、本発明に係る単一指向性マイクロホン1による収音に先立って実行される。
FIG. 3 is a flowchart of the proximity effect characteristic determination routine, which is executed prior to sound collection by the
CPU25は、距離測定器16により測定された音源Sと双指向性マイクロホン12との間の距離dを読み込み(ステップS31)、図4に示すような距離dに応じて定まる近接効果特性を決定する(ステップS32)。
The
なお、音源Sと双指向性マイクロホン12との間の距離dを、距離測定器16で測定せずに、操作部17を使用してユーザが設定するようにしてもよい。
The distance d between the sound source S and the
図4は、距離dをパラメータとする近接効果特性のグラフであって、横軸は周波数を、縦軸は減衰率を表す。例えば、音源Sと双指向性マイクロホン12との間の距離dが7.5センチメートルであるときの近接効果特性は、遮断周波数が1KHzである低域遮断型一次フィルタの特性となる。
FIG. 4 is a graph of the proximity effect characteristic using the distance d as a parameter, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents attenuation rate. For example, the proximity effect characteristic when the distance d between the sound source S and the
図5は、本発明に係る単一指向性マイクロホン1による収音時に所定時間Δtごとの割り込み処理として実行される第1の前方音声抽出ルーチンのフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart of a first forward sound extraction routine that is executed as an interrupt process at every predetermined time Δt during sound collection by the
CPU25は、全指向性マイクロホン11の出力mo(t)を読み込み(ステップS51)、双指向性マイクロホン12の出力md(t)を読み込む(ステップS52)。
The
次に、CPU25は、双指向性マイクロホン12の出力md(t)に含まれる近接効果によって上昇した低周波成分を近接効果特性決定ルーチンで決定された近接効果特性を使用して抑制する(ステップS53)。
Next, the
CPU25は、単一指向性マイクロホン1の前方から伝来する音声に対する全指向性マイクロホン11および双指向性マイクロホン12の感度が同一となるように双指向性マイクロホン12の出力を補正したのち(ステップS54)、全指向性マイクロホン11の出力mo(t)から出力補正後の双指向性マイクロホン12の出力md’(t)を減算して前方音声mf(t)を抽出する(ステップS55)。
最後に、CPU25は、前方音声mf(t)を出力してこのルーチンを終了する(ステップS56)。
Finally, the
図6は、第2の前方音声抽出ルーチンのフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart of the second front voice extraction routine.
CPU25は、全指向性マイクロホン11の出力mo(t)を読み込み(ステップS61)、双指向性マイクロホン12の出力md(t)を読み込む(ステップS62)。
The
次に、CPU25は、双指向性マイクロホン12の出力md(t)をフーリエ変換して周波数領域双指向性マイクロホン出力Md(ω)に変換し(ステップS63)、周波数領域双指向性マイクロホン出力Md(ω)に含まれる近接効果によって上昇した低周波成分を近接効果特性決定ルーチンで決定された近接効果特性を使用して周波数領域で抑制する(ステップS64)。
Next, the
CPU25は、近接効果抑制後の周波数領域双指向性マイクロホン出力Md’(ω)を逆フーリエ変換して近接効果抑制後の時間領域双指向性マイクロホン出力md’(t)を算出する(ステップS65)。
The
そして、CPU25は、単一指向性マイクロホン1の前方から伝来する音声に対する全指向性マイクロホン11および双指向性マイクロホン12の感度が同一となるように双指向性マイクロホン12の出力を補正したのち(ステップS66)、全指向性マイクロホン11の出力mo(t)から出力補正後の双指向性マイクロホン12の出力md’(t)を減算して前方音声mf(t)を抽出する(ステップS67)。
Then, the
最後に、CPU25は、前方音声mf(t)を出力してこのルーチンを終了する(ステップS68)。
Finally, the
上記では、マイクロプロセッサを使用して近接効果を補償しているが、既に説明したように、近接効果特性は低域遮断型一次フィルタの特性と同一であるので、双指向性マイクロホン12の後段に可変抵抗とコンデンサとで構成した低域遮断型一次フィルタを設置し、音源との距離に応じて可変抵抗の抵抗値を変更して遮断周波数を調整するようにしてもよい。 In the above, the proximity effect is compensated by using the microprocessor. However, as already described, the proximity effect characteristic is the same as the characteristic of the low-frequency cutoff primary filter, so A low-frequency cutoff primary filter composed of a variable resistor and a capacitor may be installed, and the cutoff frequency may be adjusted by changing the resistance value of the variable resistor according to the distance from the sound source.
以上説明したように、本発明に係る単一指向性マイクロホンによれば、音源からの距離が変動する状況であっても近接効果を抑制して前方音声を収音することが可能となる。 As described above, according to the unidirectional microphone according to the present invention, it is possible to collect the front sound while suppressing the proximity effect even in a situation where the distance from the sound source varies.
以上のように、本発明に係る単一指向性マイクロホンは、音源との距離に応じて近接効果特性を変更することにより近接効果を効果的に抑制できるという効果を有し、指向性マイクロホンとして有効である。 As described above, the unidirectional microphone according to the present invention has an effect that the proximity effect can be effectively suppressed by changing the proximity effect characteristic according to the distance to the sound source, and is effective as a directional microphone. It is.
1 単一指向性マイクロホン
11 全指向性マイクロホン
12 双指向性マイクロホン
13 前方音声抽出部
131 近接効果抑制部
132 減算部
133 距離測定部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記全指向性マイクロホンに近接して配置され、前方および後方から伝来する音声に対して感度を有し、側方から伝来する音声に対して感度を有しない双指向性マイクロホンと、
前記全指向性マイクロホンの出力と前記双指向性マイクロホンの出力とに基づいて、前方から伝来する音声を抽出する前方音声抽出部とを含む単一指向性マイクロホンであって、
前記前方音声抽出部が、
音声を発する音源と前記双指向性マイクロホンとの間の距離に応じて、前記双指向性マイクロホンの近接効果を抑制する近接効果抑制部と、
前記双指向性マイクロホンの前方から伝来する音声に対する、前記全指向性マイクロホン、および、近接効果抑制後の前記双指向性マイクロホンの感度を同一とするための出力補正係数を、近接効果抑制後の前記双指向性マイクロホンの出力に乗じた後、前記全指向性マイクロホンの出力から前記出力補正係数が乗じられた近接効果抑制後の前記双指向性マイクロホンの出力を減算する減算部とを含む単一指向性マイクロホン。 An omnidirectional microphone with uniform sensitivity to sound transmitted from all directions;
A bi-directional microphone that is arranged close to the omnidirectional microphone, has sensitivity to sound transmitted from the front and rear, and has no sensitivity to sound transmitted from the side;
Based on the output of the omnidirectional microphone and the output of the bidirectional microphone, a unidirectional microphone including a front voice extraction unit that extracts voice transmitted from the front,
The front voice extraction unit is
A proximity effect suppressing unit that suppresses a proximity effect of the bidirectional microphone according to a distance between a sound source that emits sound and the bidirectional microphone;
For the sound transmitted from the front of the bidirectional microphone, an output correction coefficient for making the sensitivity of the omnidirectional microphone and the bidirectional microphone after the proximity effect suppressed equal to each other is set as the output correction coefficient after the proximity effect is suppressed. A unidirectional signal including a subtracting unit that subtracts the output of the bidirectional microphone after proximity effect suppression multiplied by the output correction coefficient from the output of the omnidirectional microphone after multiplying the output of the bidirectional microphone Microphone.
前記音源と前記双指向性マイクロホンとの距離を測定する距離測定部を含む請求項1に記載の単一指向性マイクロホン。 The front voice extraction unit is
The unidirectional microphone according to claim 1, further comprising a distance measuring unit that measures a distance between the sound source and the bidirectional microphone.
前記距離測定部により測定された距離の関数として遮断周波数が決定される低域遮断型一次フィルタである請求項1または請求項2に記載の単一指向性マイクロホン。 The proximity effect suppression unit is
The unidirectional microphone according to claim 1 or 2, wherein the unidirectional microphone is a low-frequency cutoff primary filter in which a cutoff frequency is determined as a function of a distance measured by the distance measuring unit.
前記双指向性マイクロホンの出力を周波数領域双指向性マイクロホン出力に変換するフーリエ変換部と、
前記音源と前記双指向性マイクロホンとの間の距離に応じて周波数領域双指向性マイクロホンの近接効果を周波数領域で抑制する周波数領域近接効果抑制手段と、
周波数領域近接効果抑制後の前記双指向性マイクロホンの出力をフーリエ逆変換するフーリエ逆変換部とを含む請求項1または請求項2に記載の単一指向性マイクロホン。 The proximity effect suppression unit is
A Fourier transform unit for converting the output of the bidirectional microphone into a frequency domain bidirectional microphone output;
Frequency domain proximity effect suppression means for suppressing the proximity effect of the frequency domain bidirectional microphone in the frequency domain according to the distance between the sound source and the bidirectional microphone;
The unidirectional microphone according to claim 1, further comprising: a Fourier inverse transform unit that performs Fourier inverse transform on an output of the bidirectional microphone after the frequency domain proximity effect is suppressed.
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