JPH02205200A - アレイマイクロホン - Google Patents

アレイマイクロホン

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JPH02205200A
JPH02205200A JP1025012A JP2501289A JPH02205200A JP H02205200 A JPH02205200 A JP H02205200A JP 1025012 A JP1025012 A JP 1025012A JP 2501289 A JP2501289 A JP 2501289A JP H02205200 A JPH02205200 A JP H02205200A
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丈郎 金森
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は指向性マイクロホンの一つとして用いられてい
るアレイマイクロホンに関するものである。
従来の技術 近年、アレイマイクロホンは、任意方向の収音や会議な
どの拡声装置のハウリングを抑圧する手段などに用いら
れている。
以下図面を参照しながら、上述したアレイマイクロホン
の一例について説明する。第３図は、従来のアレイマイ
クロホンを示すものである。ｌは第１のマイクロホンユ
ニット、２は第２のマイクロホンユニット、３は第３の
マイクロホンユニット、４は第ｎのマイクロホンユニッ
ト。５はマイクロホンアレイで、第１のマイクロホンユ
ニット１から第ｎのマイクロホンユニット４までのｎ個
のユニットの１次元配列により構成される。１２は第１
の信号増幅器、１３は第２の信号増幅器、１４は第３の
信号増幅器、１５は第ｎの信号増幅器で、アレイマイク
ロホンの重み係数として用いられる。
１６は加算器で、第１の信号増幅器１２から第ｎの信号
増幅器１５までの出力を加算する。１７は端子である。
以上のように構成されたアレイマイクロホンについて、
以下その動作について説明する。まず、第１のマイクロ
ホンユニット１から第ｎのマイクロホンユニット４のｎ
個マイクロホンユニットで観測された音波はそれぞれ第
１の信号増幅器６から第ｎの信号増幅器９によってチエ
ビシエフ等の重み付けが行われ、指向特性および信号対
雑音比の向上が図られる。その結果、端子１７の出力と
してマイクロホンアレイのユニットの配列方向に対して
９０°方向が最大感度（正面方向）である指向特性を得
る。第４図（ａ）（ｂ）（Ｃ）（ｄ）は、上記のように
構成すれた従来例アレイマイクロホンの周波１１０００
Ｈｚ、２０００Ｈｚ、４０００Ｈｚ、７０００）（ｚで
の指向特性である。
ただし、マイクロホンアレイ長さ１ｍ、マイクロホンユ
ニット間隔２．５ｃｍ、マイクロホンユニット数４１個
で、横軸はマイクロホンアレイの配列方向を０°とした
ときの角度、縦軸は感度を示す。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では得られる指向性パ
ターンは周波数依存性を持ち第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）
（ｄ）に示されるように一般に高い周波数はど指向性が
鋭くなる。したがって、収音という点では、目的音が正
面方向からずれた場合音圧周波数特性が変化するという
問題点を有する。また、拡声装置の一部として見た場合
、高音域に対して指向特性の鈍い中・低音域は音響ルー
プの中で余分なゲインを与え、ハウリングの発生要因と
なるという問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、周波数に依存しない指向特
性をもち、収音すべき方向についてはどの角度について
も−様な音圧周波数特性で、かつ、死角領域と収音領域
の境界面が急峻な遮断特性を持つアレイマイクロホンを
提供するものである。
ここで、マイクロホンの指向特性において主軸を含んだ
領域を収音領域、収音領域に対して相対的に十分感度が
小さい領域を死角領域と呼ぶことにする。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のアレイマイクロホン
は、同一特性のマイクロホンユニットを複数個一次元配
列したマイクロホンアレイと、マイクロホンユニット後
段に設けられかつマイクロホンユニットの個数と同数の
タップ数を持つディジタルフィルタ及び各ディジタルフ
ィルタの出力を加算する加算部により構成されるファン
フィルタ［例えば、グー。エル、ピーコック：″オンザ
　プラクティカル　デザイン　オブ　ディスクリート　
ベロシティ　フィルターズ　フォー　サイズミック　デ
ータ　プロセッシング°゛、アイ・イー・イー・イー　
ティー・アール・ニー・エフ・ニス、ニー・シー・オー
・ニー・ニス・ティー、ニス・ピー・イー・イー・シー
・エッチ　アンド　ニス・アイ・ジー・エフ・ニー・エ
ル　ピー・アール・オー・シー−イー・ニス・ニス、。
ニー・ニス・ニス・ピー−３０，１，ピー・ピー。
５２−６０　（エフ・イー・ピー、　１９８２）　、　
　（Ｋ、　Ｌ、　Ｐｅａｃｏｃｋ：Ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒ
ａｃｔｉｃａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｄｉｓｃｒｅｔ
ｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　　ｆｉｌｔｅｒｓ　　ｆｏｒ　
ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｉ
ＥＥＥ　　Ｔｒａｒ＋　Ｓ、Ａｃｏｕｓｔ、、５ｐｅｅ
ｃｈ＆Ｓｉｇｎａｌ　　Ｐｒｏｃｅｓｓ、＋へ５ＳＰ−
３０．１．ｐり、５２−６０　（Ｆｅｂ、１９８２）、
）を参照。］を備えたものである。
また、ディジタルフィルタのタップ数をマイクロホンユ
ニットの数より大としてもよい。
作用 本発明は上記した構成によって、マイクロホンアレイか
ら得られた多入力信号に対して、空間軸と時間軸に関す
る２次元信号処理が可能となる。
すなわち、マイクロホンアレイからの信号が時間的にサ
ンプリングされることによる時間周波数ｆ１とマイクロ
ホンアレイの空間的なサンプリングによる空間周波数ｆ
２の２つの直交する周波数軸で表される２次元周波数平
面上で、マイクロホンアレイの配列方向をθ＝０°とし
たとき、このマイクロホンアレイにより観測される音波
のスペクトルが、 ｆ２＝ｆ、　　・ｄ−ｃｏｓ　（θ）／（Ｔ−ｃ）−ト
に現れる。ただし、Ｔはサンプリング時間、ｄはマイク
ロホンユニット間隔、Ｃは音速である。
ここで、２次元周波数平面上で Ｉｒｔ　　ｌ＜ｌｆｌ　　Ｉ の領域を通過域とする２次元フィルタ（ファンフィルタ
）の伝達関数Ｈ（ｚｔ、ｚｚ）を上記構成のアレイマイ
クロホンの重み付けに適用することにより、 ９０″’　−ｃｏｓ−’　（Ｔ−ｃ／ｄ）≦θ≦９０°
＋ｃｏｓ−’　（Ｔ−ｃ／ｄ）の収音領域を得る。上式
には周波数に関する変数が含まれていないことから、収
音すべき方向についてはどの角度についても−様な音圧
周波数特性で、かつ、死角領域と収音領域の境界面が急
峻な遮断特性を得ることとなる。
実施例 以下本発明の一実施例のアレイマイクロホンについて、
図面を参照しながら説明する。第１図は本発明の実施例
におけるアレイマイクロホンを示すものである。第１図
において、ｌは第１のマイクロホンユニット、２は第２
のマイクロホンユニット、３は第３のマイクロホンユニ
ット、４は第ｎのマイクロホンユニット。５はマイクロ
ホンアレイで、第１のマイクロホンユニット１から第ｎ
のマイクロホンユニット４までのｎ個のユニットの１次
元配列により構成される。６は第１のディジタルフィル
タで第１のマイクロホンユニットｌの後段に設けられる
。同様に、７，８．９はそれぞれ第２．第３．第ｎのデ
ィジタルフィルタで、それぞれ第２マイクロホンユニッ
ト２．第３マイクロホンユニット３．第ｎのマイクロホ
ンユニット４の後段に設けられる。さらに、第１のディ
ジタルフィルタ６から第ｎのディジタルフィルタ９の各
フィルタタップ数はｎである。１０は加算器で、第１の
ディジタルフィルタ６から、第ｎのディジタルフィルタ
９の出力を加算する。１１は端子である。
以上のように構成されたアレイマイクロホンについて、
以下その動作を説明する。
マイクロホンアレイ５によって観測された音波は、第１
のマイクロホンユニットｌから第ｎのマイクロホンユニ
ット４を通じてｎ個の信号とじて得られる。このｎ個の
信号は、各マイクロホンユニット後段に設けられた第１
のディジタルフィルタ６から、第ｎのディジタルフィル
タによってフィルタリングされた後、加算器１０で加算
され端子１１から出力が得られる。ただし、各ディジタ
ルフィルタと加算器ｌＯを含めた２次元フィルタ特性は
多入力ｌ出力の（ｎＸｎ）次ファンフィルタ特性となる
ように定める。
以上のように本実施例によれば、同一特性のマイクロホ
ンユニットを複数個一次元配列したマイクロホンアレイ
と、マイクロホンユニット後段に設けられかつマイクロ
ホンユニットの個数と同数のタップ数を持つディジタル
フィルタ及び各ディジタルフィルタの出力を加算する加
算部により構成されるファンフィルタを備えることによ
り、周波数に依存しない指向特性をもち、収音すべき方
向についてはどの角度についても−様な音圧周波数特性
で、かつ、死角領域と収音領域の境界面が急峻な遮断特
性を得ることができる。
なお本実施例では、各ディジタルフィルタのタップ数を
ｎとしたが、タップｉ’１ｍ（ｍ＞ｎ）として（ｍＸｍ
）次ファンフィルタの係数から空間次数のｎ次分を用い
て（ｎＸｍ）次の２次元信号処理をすることで、マイク
ロホンアレイを変更することなく本発明による効果をさ
らに改善することができる。
また、ディジタルフィルタのサンプリング時間′「を可
変させることにより、収音領域角度θθ＝２　・ｃ　ｏ
　ｓ−’　（Ｔ−ｃ／ｄ）を自由に変化させることがで
きる。
発明の効果 以上のように本発明は、同一特性のマイクロホンユニッ
トを複数個一次元配列したマイクロホンアレイと、マイ
クロホンユニット後段心ト設けられかつマイクロホンユ
ニットの個数と同数のタップ数を持フディジタルフィル
タ及び各ディジタルフィルタの出力を加算する加算部に
より構成されるファンフィルタを備えることにより、周
波数に依存しない指向特性をもち、収音ずべき方向につ
いてはどの角度についても−様な音圧周波数特性で、か
つ、死角領域と収音領域の境界面が急峻な遮断特性を得
ることができる。
また、マイクロホンアレイのマイクロホンユニット数を
ｎとするとき、各ディジタルフィルタのタップ数をｍ　
（ｍ＞ｎ）として（ｍＸｍ）次ファンフィルタの係数か
ら空間次数のｎ次分を用いて（ｎＸｍ）次の２次元信号
処理をすることで、マイクロホンアレイを変更すること
なく本発明による効果をさらに改善することができる。
また、ディジタルフィルタのサンプリング時間Ｔを可変
させることにより、収音領域角度θθ＝２−　ｃｏ　ｓ
−’　（Ｔ−ｃ／ｄ）を自由に変化させることができる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例におけるアレイマイクロホンの
構成図、第２図は本発明の実施例におけるアレイマイク
ロホンの周波数別指向特性を示すグラフ、第３図は従来
のアレイマイクロホンの構成図、第４図は従来のアレイ
マイクロホンの周波数別指向特性を示すグラフである。 ｌ・・・・・・第１のマイクロホンユニット、２・・・
・・・第２のマイクロホンユニット、３・・・・・・第
３のマイクロホンユニット、４・・・・・・第ｎのマイ
クロホンユニット、５・・・・・・マイクロホンアレイ
、６・・・・・・第１のディジタルフィルタ、７・・・
・・・第２のディジタルフィルタ、８・・・・・・第３
のディジタルフィルタ、９・・・・・・第ｎのディジタ
ルフィルタ、１０・・・・・・加算器、１１・・・・・
・端子。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名！・−＠ｔ
のマイクロホンユニット ２°−゛第２のマイクロホンユニ・・７ト３−＠３のマ
イクロホンユニ・ント ４−％ｎのマイクロホンユ＝゛ソト ５−゛マイクロホンアレイ ６・−＠／のディジタルフィルタ ７〜　ｖＩＪ２つディジダルフィルタ ８−　￥Ｊ３の子ィジタルフィルり 案２図 １１・−＠子 第 図 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）同一特性のマイクロホンユニットを複数個一次元
    配列したマイクロホンアレイと、マイクロホンユニット
    後段に設けられかつマイクロホンユニットの個数と同数
    のタップ数を持つディジタルフィルタ及び各ディジタル
    フィルタの出力を加算する加算部により構成されるファ
    ンフィルタを備えることを特徴としたアレイマイクロホ
    ン。
  2. （２）ディジタルフィルタのサンプリング時間Ｔを可変
    させることにより、収音領域角度θ θ：２・ｃｏｓ＾−＾１（Ｔ−ｃ／ｄ） ただし、Ｔ：サンプリング時間。 ｄ：マイクロホンユニット間隔。 ｃ：音速。 を変化させることができる請求項（１）記載のアレイマ
    イクロホン。
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