JPH05191888A - マイクロホンシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 収音空間において前方の音源方向を忠実に収
音できる安価なステレオのマイクロホンシステムを実現
すること。 【構成】 カージオイドの指向性を有するマイクロホン
ユニット１１，１２を特定の角度だけ中心軸をずらせて
配置する。マイクロホンユニット１１，１２の信号を減
衰する減衰回路１３，１４と、これらの出力信号を反転
する反転回路１５，１６を設ける。更に左右の２個のマ
イクロホンユニットの一方の信号と他方を減衰反転した
信号とを加算する加算回路１７，１８を設ける。各加算
回路１７，１８の出力をステレオ音声信号として出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音響映像機器の記録媒
体にマイクロホンを用いて録音する場合、録音対象の音
源を明確にして音声信号を録音するためのマイクロホン
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のステレオマイクロホンシステムに
ついて説明する。図４は通常ＭＳマイクロホンと呼ばれ
ているステレオマイクロホンユニットの指向特性を示す
説明図である。本図において音源を含む空間の中央位置
にステレオマイクロホンユニットが設置されている。こ
のマイクロホンユニットには、床面に対し垂直な位置に
２種類のマイクロホンが設けられ、音圧感度が最大とな
る中心軸が互いに直角になるよう第１及び第２のマイク
ロホン１，２が夫々配置されている。矢印Ｙ方向を正面
とすると、この方向に向けられた第１のマイクロホン１
は、実線で示すようにカージオイドの曲線となる指向感
度特性を持つマイクロホンである。

【０００３】一方、第２のマイクロホン２は、破線で示
すように＋Ｘ，−Ｘ方向に指向特性を有するバイディレ
クショナル（双指向性）のマイクロホンである。そして
このステレオマイクロホンシステムは、第１及び第２の
マイクロホン１，２の出力信号を処理する演算回路を有
し、第１のマイクロホン１で収音された信号Ｍと、第２
のマイクロホン２で収音された２チャンネル信号＋Ｓ，
−Ｓとを演算回路により夫々加算して、左チャンネル出
力信号（Ｍ＋Ｓ）と右チャンネル出力信号（Ｍ−Ｓ）を
得るようにしている。

【０００４】このＭＳマイクホンは下記の論文に詳しく
記述されている。 W.L.Dooley and R.D.Streicher,"M-S Stereo:A Powerfu
l Technique for Working in Stereo,"J.A.E.S. Vol.3
0,1982 Oct p707-718 さて、このＭＳマイクロホンで収音された２チャンネル
信号を、開き角９０度で室内の前方に配置した２個のス
ピーカで再生する場合には、音像定位方向は図５のよう
になる。

【０００５】図５は左右に配置されたスピーカから放射
される音圧を夫々変化させて、視聴者が感じる音の定位
感を視聴室で調べた音像の位置を示す図である。横軸は
音像又は音源の方向（角度）を示し、縦軸は２チャンネ
ル間の音圧レベル差を示している。これは次に示す文献
にて報告されている。 H.D.Harwood,"Stereophonic Image Sharpness"Wireless
World,July 1968, p207-211

【０００６】曲線Ａは音源の方向を変化させたときの２
チャンネル間のレベル差を示している。例えば直角二等
辺三角形の二頂点にスピーカを配置し、直角の頂点にい
る視聴者が音源の位置を耳で推定する。例えば左のスピ
ーカの音量を大きくして音を出すと、音源の位置は中心
軸より左側と意識される。そして左へ４５度の位置にあ
ると意識されるときの左右の音圧差は１８〜１９ｄＢ程
度となる。左右のスピーカから同じレベルの音を出射す
ると、音源の位置は中央（０度）にあると意識し、左右
の音圧差は０ｄＢになる。

【０００７】一方、曲線Ｂは、音源の方向を変化させこ
の音をＭＳマイクロホンで収音したとき、音像の定位方
向とＭＳマイクロホンの２チャンネル出力間のレベル差
の関係を示している。このデータは、図４において矢印
Ｙ方向をθ＝０とすると、第１のマイクロホン１の指向
特性を表す式は(1＋ cosθ)/2 となり、又矢印Ｘ方向を
θ’＝０とすると、第２のマイクロホン２の指向特性を
表す式は sinθ’となり、この式を用いて計算した結果
である。図５から分かるように、曲線Ａと曲線Ｂは概ね
類似しており、このようなＭＳマイクロホンで収音した
場合は音源方向を忠実に再生できるといえる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような構成
のマイクロホンユニットは、指向特性がカージオイドと
なる第１のマイクロホン１と、指向特性が双指向性の第
２のマイクロホン２とを用いるため、価格が高いものと
なっている。又、双指向性のマイクロホン２は構造が複
雑であり、生産性に劣るという欠点があった。

【０００９】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、簡単な構成で実現でき、かつ生
産性に優れた安価なマイクロホンシステムを実現するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は特定の角度だけ
中心軸をずらせて配設され、指向特性がカージオイドの
曲線を描く第１及び第２のマイクロホンユニットと、第
１のマイクロホンユニットの出力を減衰する第１の減衰
回路と、第２のマイクロホンユニットの出力を減衰する
第２の減衰回路と、第１の減衰回路の出力を反転する第
１の反転回路と、第２の減衰回路の出力を反転する第２
の反転回路と、第２の反転回路の出力と第１のマイクロ
ホンユニットの出力を加算する第１の加算回路と、第１
の反転回路の出力と第２のマイクロホンユニットの出力
を加算する第２の加算回路と、を具備することを特徴と
するものである。

【００１１】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、カー
ジオイドの指向特性を有する第１，第２のマイクロホン
ユニットを特定の角度だけ中心角をずらせて配置する。
空間内の前方左右の任意の所から音が放射されると、各
マイクロホンユニットはその指向特性に基づく振幅の電
気信号を出力する。これらの信号は各減衰回路で減衰さ
れ反転回路を介して各加算回路に与えられる。第１の加
算回路は第２の反転回路の出力及び第１のマイクロホン
ユニットの出力を加算し、第２の加算回路は第１の反転
回路の出力及び第２のマイクロホンユニットの出力を加
算する。そして第１，第２の加算回路の音声出力はステ
レオ信号として出力される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例におけるマイクロホ
ンシステムについて図面を参照しながら説明する。図１
は本発明の一実施例におけるマイクロホンシステムの構
成を示すブロック図である。本図において録音したい音
源９から離れた位置にマイクロホンユニットが設置され
ている。マイクロホンユニット１０はカージオイドの指
向特性を有する第１及び第２のマイクロホンユニット１
１及び１２を含み、床面と垂直な直線上に配置されてい
る。第１及び第２のマイクロホンユニット１１及び１２
の開き角２ψは後述する条件に基づいて決定されるもの
で、指向性の各中心軸が正面方向に対して左右対称とな
るように、マイクロホンユニット１０が設置される。

【００１３】図１において音源９から発せられた音波Ｗ
は、第１，第２のマイクロホンユニット１１，１２によ
り収音され、夫々電気信号Ｓ１，Ｓ２に変換される。こ
れらの信号Ｓ１，Ｓ２は第１，第２の減衰回路１３，１
４に夫々与えられる。減衰回路１３，１４は信号Ｓ１，
Ｓ２を夫々減衰させる回路であり、その減衰率をＧとし
ている。減衰回路１３，１４の出力は第１，第２の反転
回路１５，１６に与えられる。反転回路１５，１６は減
衰回路１３，１４の出力を夫々反転する回路である。

【００１４】一方、第１の加算回路１７は反転回路１６
の出力と第１のマイクロホンユニット１１の信号Ｓ１を
加算する回路である。第２の加算回路１８は反転回路１
５の出力と第２のマイクロホンユニット１２の信号Ｓ２
を加算する回路である。加算回路１７，１８の加算信号
は出力端１９，２０より右チャンネル、左チャンネルの
ステレオ音声信号として出力される。

【００１５】さて、前述した指向特性がカージオイドで
あるマイクロホンユニット間の開き角２ψ及び減衰回路
の減衰率Ｇについて説明する。マイクロホンユニット１
０の正面方向に対する音源の角度をθとすると、前方右
側に向けられた第１のマイクロホン１１の指向特性Ｄ_R
( θ) 及び、前方左側に向けられた第２のマイクロホン
ユニット１２の指向特性Ｄ_L ( θ) は、次の（１）式及
び（２）式で表される。

【００１６】 Ｄ_R （θ) ＝（１＋cos(θ＋ψ))/2 ・・（１） Ｄ_L （θ) ＝（１＋cos(θ−ψ))/2 ・・（２）

【００１７】従って図１において、マイクロホンシステ
ムの出力端１９から出力される前方右チャンネル出力信
号Ｅ_R ( θ) は、次の（３）式となる。 Ｅ_R （θ) ＝（１＋cos(θ＋ψ))/2−Ｇ× (１＋cos(θ−ψ))/2・・（３） 同様にして出力端２０から出力される前方左チャンネル
出力信号Ｅ_L ( θ) は、次の（４）式となる。 Ｅ_L （θ) ＝（１＋cos(θ−ψ))/2−Ｇ× (１＋cos(θ＋ψ))/2・・（４）

【００１８】ここで、音源角度θを０〜４５度まで変化
させたとき、マイクロホンユニット１１，１２の特定の
開き角２ψ及び各減衰回路の減衰率Ｇに対応して得られ
る曲線が、図５の曲線Ａに近似するように決定すれば良
い。

【００１９】先ず減衰率Ｇの値を１／２に設定した場合
の最適の開き角２ψを考える。この場合の指向特性は、
次の（５）式及び（６）式で表される。

【００２０】 Ｅ_R （θ) ＝（１＋cos(θ＋ψ))/2− (１＋cos(θ−ψ))/4 ・・（５） Ｅ_L （θ) ＝（１＋cos(θ−ψ))/2− (１＋cos(θ＋ψ))/4 ・・（６）

【００２１】図２は、図１の出力端１９，２０から出力
される音声信号のレベル差と音像の位置（θ）の関係を
示す特性図である。本図において曲線Ａは図５の曲線Ａ
と同一であり、左右の音圧のレベル差と音像位置が理想
的になる場合の特性である。第１，第２のマイクロホン
ユニット１１，１２の開き角２ψを６０度とすると曲線
Ｃが得られる。ここで曲線Ｃは音像の位置θが０〜３５
度程度の範囲で曲線Ａと合致し、原音の位置を忠実に再
生できる音声信号が出力端１９，２０から得られる。

【００２２】又、開き角２ψを７０度とすると曲線Ｄが
得られる。ここで曲線Ｄは音像の位置θが０〜４５度の
全範囲で曲線Ａとほぼ合致し、４０度までは曲線Ａより
やや音圧差を大きめにすれば原音の位置を忠実に再生す
る音声信号が得られる。

【００２３】次に開き角２ψを９０度に設定した場合の
最適の減衰率Ｇの値を考える。この場合の指向特性は、
次の（７）式及び（８）式で表される。 Ｅ_R （θ) ＝（１＋cos(θ＋45))/2−Ｇ× (１＋cos(θ−45))/2・・（７） Ｅ_L （θ) ＝（１＋cos(θ−45))/2−Ｇ× (１＋cos(θ＋45))/2・・（８）

【００２４】図３は、この場合の音声信号のレベル差と
音像の位置（θ）の関係を示す特性図である。本図にお
いて曲線Ａは図５の曲線Ａと同一であり、図１の減衰回
路１３，１４の減衰率Ｇを１／３とすると曲線Ｅが得ら
れる。ここで曲線Ｅは音像の位置θが０〜３５度の範囲
で曲線Ａとよく合致し、原音の位置を忠実に再生できる
音声信号が得られる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、特定の角
度だけ中心軸をずらせて配設したカージオイドの指向特
性を有する第１及び第２のマイクロホンユニットを用い
ることにより、音源を含む空間の２チャンネルの音声信
号を忠実に出力する優れたマイクロホンシステムが実現
できる。又カージオイドの指向特性のマイクロホンユニ
ットだけを用いているため構成が簡単となり、かつ生産
性に優れた安価なものとなる。このマイクロホンシステ
ムで録音した音声を、空間の前方左右に設けたスピーカ
で再生することにより、臨場感と定位感に優れたステレ
オ音を再生できるという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるマイクロホンシステム
の構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例における２個のマイクロホンユニット
間の音圧レベル差と音像の位置の関係を示す特性図（そ
の１）である。

【図３】本実施例における２個のマイクロホンユニット
間の音圧レベル差と音像の位置の関係を示す特性図（そ
の２）である。

【図４】従来のステレオマイクロホンユニットの指向特
性を示す説明図である。

【図５】従来のステレオマイクロホンユニットにおける
音圧レベル差と音像の位置の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

９ 音源 １０ マイクロホンユニット １１ 第１のマイクロホンユニット １２ 第２のマイクロホンユニット １３ 第１の減衰回路 １４ 第２の減衰回路 １５ 第１の反転回路 １６ 第２の反転回路 １７ 第１の加算回路 １８ 第２の加算回路 １９，２０ 出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の角度だけ中心軸をずらせて配設さ
   れ、指向特性がカージオイドの曲線を描く第１及び第２
   のマイクロホンユニットと、 前記第１のマイクロホンユニットの出力を減衰する第１
   の減衰回路と、 前記第２のマイクロホンユニットの出力を減衰する第２
   の減衰回路と、 前記第１の減衰回路の出力を反転する第１の反転回路
   と、 前記第２の減衰回路の出力を反転する第２の反転回路
   と、 前記第２の反転回路の出力と前記第１のマイクロホンユ
   ニットの出力を加算する第１の加算回路と、 前記第１の反転回路の出力と前記第２のマイクロホンユ
   ニットの出力を加算する第２の加算回路と、を具備する
   ことを特徴とするマイクロホンシステム。