JPH06133388A

JPH06133388A - マイクロホン装置

Info

Publication number: JPH06133388A
Application number: JP21850192A
Authority: JP
Inventors: Toru Sasaki; 徹佐々木; Hitoshi Okubo; 仁大久保; Takayuki Mizuuchi; 崇行水内; Kaoru Gyotoku; 薫行徳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1994-05-13
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JP3064685B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型のマイクロホン装置で、所望方向から入
射する音のみを収音し、それ以外の音を適切に抑圧す
る。【構成】希望音声を収音するための第１のマイクロホ
ン１１と、希望音声の到来方向の感度が低い指向性の第
２のマイクロホン１２とを近接して配置し、第２のマイ
クロホン２１の出力信号Ｓ21を、適応フィルタ回路２４
を介して、減算手段１５に供給して、減算手段では、第
１のマイクロホンの出力信号Ｓ11から適応フィルタ手段
の出力信号を減算する。減算手段の出力パワーが最小化
されるように適応フィルタ手段を調整すると共に、両マ
イクロホンの出力信号のレベル比Ｓ21／Ｓ11を検出する
レベル比検出手段５１の出力に基づいて、適応フィルタ
手段の動作を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロホン装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カメラ一体型ＶＴＲでは、被写
体を撮影しながら、この被写体の周囲の音声を同時に録
音するようにしている。この録音に当たっては、一般
に、被写体の方向、即ち、カメラの正面方向からの音声
のみを主として収音するような指向性を有するマイクロ
ホン装置が用いられる。

【０００３】この種のマイクロホン装置の一例として、
高次音圧傾度型、いわゆるガンマイクと呼ばれるものが
知られている。図１０に示すように、このガンマイク
は、振動板１の前方（図の右側）に、パイプ部２が同軸
に配設され、パイプ部２の側壁に多数の透孔３が設けら
れて構成される。

【０００４】図１０Ａに示すように、マイクロホンの前
方から到来する音波に対しては、各透孔３を経て振動板
１に到達するまでの経路長が、パイプ部２の先端からの
経路長と同一となり、各経路の音波が、同位相で加算さ
れて、互いに強め合う。一方、図１０Ｂ，Ｃに示すよう
に、マイクロホンの側方または後方から到来する音波に
対しては、各透孔３から振動板１までの経路長が異な
り、各経路の音波が異なる位相で加算されて、全体とし
て弱められる。

【０００５】こうして、前方からの音に対して感度が高
く、側方及び後方からの音に対して感度が低い、単一指
向性のマイクロホンが得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようなマイクロホンは、長いパイプ部を必要とし、大型
になる欠点がある。また、前述のような単一指向性では
あっても、カメラの近傍で発せられた不要の音声は、例
えば、側方ないし後方から入射しても大きく収音されて
しまうという問題があった。

【０００７】この発明は、以上の点にかんがみ、小型で
あって、しかも希望方向から入射する音のみを収音し、
それ以外の音を適切に抑圧することができるマイクロホ
ン装置を提供することを第１の目的とする。また、この
発明は、希望方向からの入射音に歪みが生じないように
することを第２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明によるマイクロホン装置は、後述の実施例
の参照符号を対応させると、希望音声を収音するための
第１のマイクロホン１１と、希望音声の到来方向の感度
が低い指向性の第２のマイクロホン２１と、この第２の
マイクロホンからの音声信号が供給される適応フィルタ
手段２４と、この適応フィルタ手段の出力信号を第１の
マイクロホンの音声信号から減算する減算手段１５と、
第１及び第２のマイクロホンの音声信号のレベル比を検
出するレベル比検出手段５１とを備え、減算手段の出力
パワーが最小化されるように適応フィルタ手段を調整す
る《と共に、レベル比検出手段の出力に基づいて、適応
フィルタ手段の動作を制限》するようにしたことを特徴
とする。

【０００９】

【作用】かかる構成によれば、希望音声到来方向の感度
が低い第２のマイクロホン２１からの音声信号は、第１
のマイクロホン１１からの希望音声とは相関が少なく、
この発明のマイクロホン装置は、適応型雑音低減システ
ムの構成となり、減算手段の出力パワーが最小化される
と、第２のマイクロホン２１の音声信号が第１のマイク
ロホン１１からの音声信号から除去されて、希望音声の
みが出力される。

【００１０】また、第２のマイクロホン２１の音声信号
が所定のレベルより低いときは、適応処理が制限され
る。これにより、第２のマイクロホンの入力レベルが小
さい場合であっても、希望方向の入射音に歪みが生じる
のを防止することができる。すなわち、この発明のマイ
クロホン装置は、希望音声到来方向にのみ感度を有し、
それ以外の方向から入射する音を適切に抑圧する。

【００１１】

【実施例】以下、図１〜図４を参照しながら、この発明
によるマイクロホン装置の一実施例について説明する。

【００１２】図１において、１１は希望音声を収音する
ための主要入力用マイクロホン、２１は雑音として除去
したい方向の不要音声や周囲騒音を収音するための参照
入力用マイクロホンである。この例は、希望音声の到来
方向は、主として、図２において矢印ＡＲで示すよう
に、図上、上方から下方に向かう方向（以下正面方向と
いう）であり、この方向と逆方向（以下背面方向とい
う）からの音を雑音として収音しないようにするマイク
ロホン装置を実現する例である。

【００１３】この例の場合には、主要入力用マイクロホ
ン１１は、図２に示すような無指向性のマイクロホンで
構成される。一方、参照入力用マイクロホン２１は、図
２に示すように、希望音声到来方向に感度を有せず、背
面方向にのみ感度を有する単一指向性のマイクロホンで
構成される。

【００１４】そして、主要入力用マイクロホン１１によ
り収音され、電気信号に変換されて得られた音声信号
は、増幅器１２を介してＡ−Ｄ変換器１３に供給され
て、デジタル信号に変換され、遅延回路１４を介して減
算回路１５に供給される。また、参照入力用マイクロホ
ン２１により収音され、電気信号に変換されて得られた
音声信号は、増幅器２２を介してＡ−Ｄ変換器２３に供
給されて、デジタル信号に変換され、適応フィルタ回路
２４に供給される。

【００１５】この実施例では、適応フィルタ回路２４
は、図３に示すような、ＦＩＲフィルタ型の適応線形結
合器３００と、この線形結合器３００を適応制御する演
算回路、この例ではＬＭＳ演算回路３２０から構成さ
れ、Ａ−Ｄ変換器２３からのデジタル信号は、線形結合
器３００を介して減算回路１５に供給される。この適応
フィルタ回路２４は、マイクロプロセッサからなるＤＳ
Ｐ（デジタルシグナルプロセッサ）により構成すること
ができる。

【００１６】減算回路１５の出力信号は、この適応フィ
ルタ回路２４の演算回路３２０に帰還されると共に、Ｄ
−Ａ変換器１６によりアナログ信号に戻され、出力端子
１７に導出される。

【００１７】さらに、この実施例では、レベル比検出回
路５１が設けられ、このレベル比検出回路５１には、増
幅器１２，２２とＡ−Ｄ変換器１３，２３を介して、各
マイクロホン１１，２１からの音声信号Ｓ11，Ｓ21が供
給されて、主要・参照の両入力音声信号のレベルが比較
される。レベル比検出回路５１の出力信号が、制御信号
として、適応フィルタ回路２４の演算回路３２０に供給
される。

【００１８】なお、Ｄ−Ａ変換器１６を省いて、減算回
路１５の出力信号をデジタル信号のままで出力端子１７
に導出するようにしてもよい。また、遅延回路１４は、
適応フィルタ回路２４での伝播時間や適応処理のための
演算に要する時間遅れなどの時間遅延を補償するための
ものである。

【００１９】適応フィルタ回路２４では、後述するよう
に、主要入力音声信号中に含まれる雑音成分に、参照入
力音声信号が近似するように制御される。これにより、
主要入力用マイクロホン１１で収音された音声中の希望
音声と雑音とが無相関であるとすると、減算回路１５で
は、主要入力用マイクロホン１１の音声信号から、参照
入力用マイクロホン２１の音声信号（雑音）が減算され
て除去され、減算回路１５からは、希望音声信号のみが
得られる。すなわち、この実施例の構成は、主要入力と
して主要入力用マイクロホン１１の出力音声信号が供給
され、参照入力としての雑音として参照入力用マイクロ
ホン２１の出力音声信号が供給された適応型雑音低減シ
ステムの構成となっている。まず、このシステムの基
本動作を説明する。この場合、Ａ−Ｄ変換器１３からの
主要入力音声信号は、矢印ＡＲの正面方向からの希望音
声信号ｓと、これと無相関と考えられる背面方向からの
雑音ｎ0 とが加算されたものである。一方、Ａ−Ｄ変換
器２３からの参照入力音声信号を、ｎ1 とすると、上記
の説明から明らかなように、この参照入力音声信号ｎ1
は、希望音声信号とは無相関であるが、雑音ｎ0 とは相
関がある。適応フィルタ回路２４は、参照入力音声信号
ｎ1 をフィルタリングして信号ｙを出力し、適応のアル
ゴリズムは、減算回路１５の出力である減算誤差ｅを最
小にするように働く。

【００２０】今、ｓ，ｎ0 ，ｎ1 ，ｙが統計的に定常で
あり、平均値が０であると仮定すると出力は、ｅ＝ｓ＋ｎ0 −ｙとなる。これを二乗したものの期待値は、ｓがｎ0 と、
また、ｙと無相関であるから、Ｅ［ｅ²］＝Ｅ［ｓ²］＋Ｅ［（ｎ0 −ｙ）²］＋２Ｅ［ｓ（ｎ0 −ｙ）］＝Ｅ［ｓ²］＋Ｅ［（ｎ0 −ｙ）²］となる。適応フィルタ回路３０が収束するものとすれ
ば、適応フィルタ回路３０は、Ｅ［ｅ²］が最小になる
ように調整される。このとき、Ｅ［ｓ²］は影響を受け
ないので、Ｅmin ［ｅ²］＝Ｅ［ｓ²］＋Ｅmin ［（ｎ0 −ｙ）²］となる。すなわち、Ｅ［ｅ²］が最小化されることによ
ってＥ［（ｎ0 −ｙ）²］が最小化され、適応フィルタ
回路３０の出力ｙは、雑音ｎ0 の推定量になる。そし
て、減算回路１５からの出力の期待値は、希望信号のみ
となる。すなわち、適応フィルタ回路３０を調整して全
出力パワーを最小化することは、減算出力ｅが、希望音
声信号ｓの最小二乗推定値になることに等しい。

【００２１】適応フィルタ回路３０の一実施例を、適応
のアルゴリズムとして、いわゆるＬＭＳ（最小平均自
乗）法のアルゴリズムを使用した場合の例を図３に示
す。

【００２２】図３に示すように、この例では、ＦＩＲフ
ィルタ型の適応線形結合器３００を使用する。これは、
それぞれ単位サンプリング時間の遅延時間Ｚ^-1を有する
複数個の遅延回路ＤＬ１，ＤＬ２，……ＤＬｍ（ｍは正
の整数）と、入力信号ｎ1 及び各遅延回路ＤＬ１，ＤＬ
２，……ＤＬｍの出力信号と加重係数との掛け算を行う
加重回路ＭＸ０，ＭＸ１，ＭＸ２，……ＭＸｍと、加重
回路ＭＸ０〜ＭＸｍの出力を加算する加算回路３１０を
備える。加算回路３１０の出力はｙである。

【００２３】加重回路ＭＸ０〜ＭＸｍに供給する加重係
数は、例えばマイクロコンピュータからなるＬＭＳ演算
回路３２０で、減算回路１５からの残差信号ｅから形成
される。このＬＭＳ演算回路３２０で実行されるアルゴ
リズムは、次のようになる。

【００２４】今、時刻k における入力ベクトルＸk を、
図３にも示すように、Ｘ_k＝［ｘ_0k ｘ_1k ｘ_2k ・・・ｘ_mk］^T とし、出力をｙ_k、加重係数をｗ_jk（j=0,1,2,…m ）と
すると、入出力の関係は、次の数１に示すように、

【００２５】

【数１】となる。

【００２６】そして、時刻k における加重ベクトルＷ_k
を、Ｗ_k＝［ｗ_0k ｗ_1k ｗ_2k ・・・ｗ_mk］^T と定義すれば、入出力関係は、ｙ_k＝Ｘ_k ^T・Ｗ_k で与えられる。希望の応答をｄ_kとすれば、出力との誤
差ｅ_kは次のように表される。ｅ_k＝ｄ_k−ｙ_k ＝ｄ_k−Ｘ_k ^T・Ｗ_k ＬＭＳ法では、加重ベクトルの更新を、Ｗ_k+1＝Ｗ_k＋２μ・ｅ_k・Ｘ_k なる式により行っていく。ここで、μは適応の速度と安
定性を決める利得因子（ステップゲイン）である。

【００２７】こうして、出力端子１７には、雑音、この
例では背面方向からの不要音声信号が選択的に除去され
て、結果的に、希望音声信号が残って出力される。換言
すれば、実質的に超指向性が実現されたことになる。し
かも、正面方向以外の方向から、近傍で音声を発して
も、適切に抑圧されるので、さらに良好な収音品質が得
られる。

【００２８】ところで、上述のように適応処理により参
照入力を用いて主要入力中の雑音を低減するには、前述
したように、希望音声と参照雑音とは無相関である必要
がある。このため、従来、この種の適応型雑音低減シス
テムでは、参照入力としては希望音声を収音しないよう
に、参照入力用マイクロホンに防音の工夫を凝らした
り、雑音源のできるだけ近くに設置し、主要入力用マイ
クロホンから離しておくなどの対策を取ることが行われ
ている。しかし、これではシステムが大きくなり、移動
も困難である。

【００２９】これに対して、この発明の場合、音声の到
来方向によって希望音声と雑音とを区別する。そして、
主要入力用マイクロホン１１は、希望音声到来方向から
の音声を収音できる指向特性（無指向性を含む）を有す
るような構成とすると共に、参照入力用マイクロホン２
１は、希望音声到来方向に感度を有しない、あるいは低
い感度の指向性とする構成として、主要入力用マイクロ
ホン１１で収音された音声中の希望音声と、参照入力用
マイクロホン２１で収音された雑音とは無相関となるよ
うにしている。

【００３０】したがって、この発明の場合には、主要入
力用マイクロホンと参照入力用マイクロホンの指向性の
みを考えればよく、両マイクロホンを近接して配置する
ことも可能であり、従来のマイクロホンシステムに比べ
て、小型にできる。

【００３１】そして、この発明の構成により、雑音信号
は主要入力から良好に除去され、その結果、雑音入力到
来方向に感度の低い、あるいは感度がない指向性のマイ
クロホン装置を簡単に実現することができる。図４は、
この例の場合の効果を実験的に確認したものを示すため
の図である。

【００３２】すなわち、この実験装置は、図２に示すよ
うに、希望音声到来方向を矢印ＡＲの方向として、主要
入力用マイクロホン１１と、参照入力用マイクロホン２
１とを、主要入力用マイクロホン１１を前として、希望
音声到来方向に沿って前後に配置する。そして、例えば
１ｋＨｚの正弦波信号を希望音声として、矢印ＡＲの方
向から到来させ、また、背面方向と例えば３０°の方向
から６００Ｈｚの正弦波を雑音として到来させるように
して、音声の収音を行う。

【００３３】この例の場合、全指向性の主要入力用マイ
クロホン１１の感度は０ｄＢ、参照入力用マイクロホン
２１は、正面からの音声に対しては−２０ｄＢ、背面方
向の感度は０ｄＢ、背面から３０°の方向から入力する
音声に対する感度は−０．７ｄＢとされている。

【００３４】このとき、主要入力用マイクロホン１１の
入力波形は、図４Ａに示すように、１ｋＨｚの正弦波
と、６００Ｈｚの正弦波の合成されたものとなるが、出
力端子１７に得られた出力音声波形は図４Ｂに示すよう
になり、図４Ｃに示す出力理想波形の１ｋＨｚの正弦波
に近似している。これにより、この発明によるマイクロ
ホン装置の基本的効果が確認できた。

【００３５】ところで、上述のように適応処理により参
照入力を用いて主要入力中の雑音を低減するには、前述
したように、参照入力は、希望音声とは無相関で、しか
もある程度のレベルで存在することが前提となってい
る。しかし、例えば正面方向前方の楽器演奏者による演
奏を収音するような状況の場合には、演奏会などでは、
周囲で雑音が生じないようにした環境で収音するため、
前記の参照入力のレベルがかなり低い、あるいは希望音
声のみで、実質的に参照入力がない状態となる場合が考
えられる。このような場合、参照入力には微少な残留雑
音が入力されたと等価になり、適応フィルタ回路２４の
特性は、本来の望ましいものから大きくずれてしまう。
前述のように、雑音低減システムはその出力パワーを最
小化するように働くので、希望音声信号も何らかの歪を
受けてしまうことになる。

【００３６】これを改善するため、この実施例では、レ
ベル比検出回路５１を設けて、主要入力音声信号と参照
入力音声信号（雑音）とのレベルを比較し、主要入力に
比較して参照入力のレベルが低下したときには、適応処
理を制限するようにする。

【００３７】すなわち、主要入力信号に対する参照入力
信号のレベル比（Ｓ21／Ｓ11）が所定値以上であれば
（つまり、不要信号があるレベル以上入射している場
合）、適応フィルタ回路２４では、上述のような通常の
適応処理を行なうようにする。

【００３８】そして、この入力信号レベル比（Ｓ21／Ｓ
11）が所定値より小さくなった場合には、レベル比検出
回路５１の出力により、適応フィルタ回路２４の加重係
数の更新について制限を加える。この制限の方法として
は、次の３種がある。（１）ステップゲインμ＝０とする。

【００３９】（２）ステップゲインμを、通常の値より
小さくする。例えば１／１０にする。

【００４０】（３）ステップゲインμ＝０とすると共
に、フィルタ係数値を予め用意したデフォルト値にセッ
トする。

【００４１】（１）、（２）の方法は、適応フィルタ回
路２４での係数更新を停止または抑制することで、不要
信号が適性であった時点の係数を、レベル比（Ｓ21／Ｓ
11）が適正な値になるまで保持して動作させるものであ
る。この方法により、希望信号と残留雑音による適応フ
ィルタの大幅な変化を抑えることができる。

【００４２】（３）の方法では、例えば指向性として単
一指向性を形成するような係数を適応フィルタにセット
して、不要信号の平均的抑圧を行うものである。

【００４３】以上の適応動作の制限により、参照入力の
レベル低下時に希望音声信号が歪んでしまうのを回避す
ることができると共に、参照入力のレベル回復後には、
適応フィルタ回路２４において通常の適応処理が行なわ
れて、主要入力音声信号中の雑音を適切に低減すること
ができる。

【００４４】次に、図５〜図８を参照しながら、この発
明によるマイクロホン装置の他の実施例について説明す
る。この発明の他の実施例の要部の構成を図５に示す。

【００４５】図５において、３０及び３１は、それぞれ
無指向性のマイクロホンユニットであって、図６に示す
ように、距離ｄだけ離れて配置される。両マイクロホン
ユニット３３，３１の出力信号が、１対の減算回路とし
ての、オペアンプ３２，３３の各非反転入力端子にそれ
ぞれ供給されると共に、オペアンプ３２の反転入力端子
には、マイクロホンユニット３１の出力信号がフィルタ
回路３４を介して供給され、また、オペアンプ３３の反
転入力端子には、マイクロホンユニット３１の出力信号
がフィルタ回路３５を介して供給される。

【００４６】この例では、フィルタ回路３４は、抵抗器
３４ｒとコンデンサ３４ｃとから低域通過型に構成さ
れ、他方のフィルタ回路３５も同様に構成される。そし
て、抵抗器３４ｒ，３５ｒの抵抗値をＲ1 、コンデンサ
３４ｃ，３５ｃの容量をＣ1 としたとき、Ｃ1 ・Ｒ1 ＝ｄ／ｃ（ただし、ｃは音速である）となるように抵抗値Ｒ1 及
び容量Ｃ1 が選定されている。

【００４７】そして、この例では、オペアンプ３２，３
３の出力信号は、周波数特性を平坦にするための積分器
などの周波数特性補正回路３６，３７を介して、１対の
出力端子３８，３９に導出される。そして、この出力端
子３８，３９に得られる信号は、等価的には、後述のよ
うな１対の単一指向性マイクロホンからの主要入力音声
信号及び参照入力音声信号（雑音）として、前述した図
１のＡ−Ｄ変換器１３，２３にそれぞれ供給される。そ
の余の構成は前記の図１の例と同様である。

【００４８】図５の実施例では、以下に説明するよう
に、オペアンプ３２，３３において、１対の無指向性の
マイクロホンユニット３０，３１の一方の出力信号か
ら、フィルタ回路３４または３５を経た他方のマイクロ
ホンユニットの出力信号を減算することにより、それぞ
れが単一指向性の１対のマイクロホンを実現している。

【００４９】図６に示すように、２個のマイクロホンユ
ニット３０，３１の配列方向に対してθなる角度の方向
に音源があって、これら２個のマイクロホンユニット３
０，３１に入射しているとした場合に、各ユニット３
０，３１の出力をＰ0 ，Ｐ1 とすると、出力Ｐ1 は、Ｐ1 ＝Ｐ0 ε^{−ｊω（ｄ／ｃ）ｃｏｓθ} となる。なお、ωは角周波数である。

【００５０】マイクロホンユニット３１の出力はフィル
タ回路３４を通じて一方の減算回路３２に供給されるの
で、減算回路３２の出力信号Ｐａは、次の数２に示すよ
うなものとなる。

【００５１】

【数２】なお、数２において、Ａはフィルタ回路３４のフィルタ
関数を表わし、また、ω・ｄ／ｃ＜＜１である。

【００５２】そして、数２において、このフィルタ関数
Ａが次の数３を満足すれば、出力Ｐａは単一指向性を示
すものとなる。

【００５３】

【数３】つまり、フィルタ関数Ａがこの数３の式を満足すると、
前記数２は、Ｐａ＝Ｐ0 ・ｊω（ｄ／ｃ）（１＋ｃｏｓθ）となり、θ＝０゜での最大値からθ＝１８０゜での最小
値まで、角度θに関して単調に変化する。即ち、減算回
路３２の出力信号Ｐａは、角度θに関して単一指向性と
なる。

【００５４】ところで、フィルタ回路３４のフィルタ関
数Ａは、上記の例の場合、Ａ＝１／（１＋ｊωＣ1 ・Ｒ1 ）で表され、Ｃ1 ・Ｒ1 ＝ｄ／ｃとなるように構成されて
いるので、Ａ＝１／（１＋ｊωｄ／ｃ）となり、数３と等しくなる。上述の説明から、図５の実
施例では、一方の減算回路３２の出力信号が単一指向性
を呈することは明らかである。

【００５５】同様に、他方の減算回路３３の出力信号も
単一指向性を呈するが、図５から明かなように、この減
算回路３３には、減算回路３２とは逆の関係で、マイク
ロホンユニット３０，３１の出力信号Ｐ0 ，Ｐ1 が供給
されているので、両減算回路３２，３３の出力信号は、
互いに逆向きの単一指向性を呈する。

【００５６】ただし、上述の減算回路の出力信号Ｐａ
は、角度θに関する係数に周波数因子ωを含んでおり、
その周波数特性は右上がり（高域ほどレスポンスが大）
の特性になる。この例では、周波数特性補正回路３６，
３７が、この右上がりの特性を平坦に補正するために設
けられている。

【００５７】こうして、図５の実施例では、１対の無指
向性のマイクロホンユニット３０，３１を用いながら、
等価的には、図８に示すように、互いに逆方向に配置さ
れた１対の単一指向性マイクロホンを実現している。

【００５８】なお、図５の例において、フィルタ回路３
４，３５や、減算回路３２，３３、さらには周波数特性
補正回路３６，３７は、デジタルフィルタや処理プログ
ラム（ソフトウエア）によっても実現することができ
る。例えば、フィルタ回路３４，３５は、図７のよう
に、加算器４１と、遅延回路４２と、伝達関数Ａの帰還
アンプ４３とからなるデジタルフィルタで構成すること
ができる。

【００５９】図５の実施例の場合、等価的には、図１の
例の主要入力用マイクロホン１１と、参照入力用マイク
ロホン２１とが、図８に示すように、それぞれ単一指向
性のものとされ、主要入力用マイクロホン１１を前とし
て、希望音声到来方向に沿って前後に配置したものとな
る。この図５の例の場合、主要入力用マイクロホン１１
は、正面方向に最も高い感度の方向を向けて配置され、
また、参照入力用マイクロホン２１は、例えば背面方向
に最も高い感度の方向を向けて配置される。つまり、参
照入力用マイクロホン２１は、希望音声の到来方向の感
度が低く、この例の場合の雑音の到来方向とされた背面
方向の感度が高い。

【００６０】したがって、この例の場合も、主要入力音
声中の希望音声と、参照入力として収音された雑音とが
無相関となり、前述のような適応処理により、雑音を選
択的に低減することができて、希望音声のみを出力とし
て得るマイクロホン装置を実現することができる。

【００６１】主要入力信号に対する参照入力信号のレベ
ル比（Ｓ21／Ｓ11）が所定値以上であれば、適応フィル
タ回路２４（図１参照）では、前述のような通常の適応
処理が行なわれる。この例の場合、雑音の到来方向が、
背面方向からおよそ９０度の範囲であるとすれば、この
範囲では主要入力用マイクロホン１１の感度が低いの
で、主要入力中の雑音レベルは低くなる。したがって、
主要入力用マイクロホン１１、それ自体で雑音低減効果
がある。

【００６２】そして、この実施例でも、入力信号レベル
比（Ｓ21／Ｓ11）が所定値より低下した時には、前述の
ような適応動作の制限の（１），（２），（３）の方
法、つまり加重係数更新の休止ないしは抑制による対処
方法や、適応フィルタ回路２４の各加重回路ＭＸ０〜Ｍ
Ｘｍにデフォルト（既定）の加重係数を設定する方法に
より、主要入力中の希望音声が歪むのが防止される。そ
して、この例の場合、前記（３）の方法を採用するとき
は、適応フィルタ回路２４の伝達特性が［０．５］とな
るような加重係数をロードすることにより、図８に示す
ような、互いに逆方向に配置されている１対の単一指向
性マイクロホン１１，２１から、ハイパーカーディオイ
ドの指向性が形成される。

【００６３】これにより、参照入力のレベル低下時に
も、希望音声信号の歪を回避しながら雑音を平均的に低
減することができると共に、参照入力のレベル回復後に
は、適応フィルタ回路２４において通常の適応処理が行
なわれて、主要入力音声信号中の雑音を適切に低減する
ことできる。

【００６４】ちなみに、ハイパーカーディオイドのマイ
クロホンは、その指向性指数が−６ｄＢであって、−５
ＤＢの単一指向性マイクロホンよりも鋭い指向性を備え
ており、前述のような高次音圧傾度型を除けば、指向性
が最も鋭いといえる。ここに、指向性指数(directivity
index) とは、指向効率（directive efficiency）を常
用対数で表したものである。指向効率は、次の数４で定
義される。

【００６５】

【数４】ここで、Ｄ（Ω）は角度Ωにおける入射波にたいする出
力電圧と、Ω＝０のそれに対する比を、ｄΩは角度Ωの
方向の微小立体角を表す。

【００６６】この指向効率は、すべての方向から等しい
確率でランダムに入射する音に対する、指向性マイクロ
ホンのエネルギーレスポンスと、正面感度が等しい無指
向性マイクロホンのエネルギーレスポンスとの比を表
す。指向効率の常用対数である指向性指数は、指向性が
鋭くなるほどマイナスの数値が大きくなり、特に拡散音
場で意味を持つものである。

【００６７】また、この実施例では、レベル比検出回路
５１を設けて、１対の単一指向性マイクロホン１１，２
１の出力信号のレベルを比較しているが、正面方向から
の希望音声が主体で入射しているときは、両信号のレベ
ル比が（Ｓ21／Ｓ11）＜１となり、対数で表わせばマイ
ナスとなる。逆に、背面方向からの不要音が主体で入射
しているときは、両信号のレベル比が（Ｓ21／Ｓ11）＞
１となり、対数で表わせばプラスとなる。したがって、
この信号レベル比（Ｓ21／Ｓ11）を監視することによ
り、主体となる音波が正面方向からのものであるか、背
面方向からのものであるかを容易に推定することができ
る。

【００６８】上述の各実施例では、図２，図８に示すよ
うに、参照入力用として、背面方向に感度が高い指向性
のマイクロホンユニットを使用したが、除去したい雑音
の到来方向を希望音声到来方向の９０度方向付近に制限
したり、９０度方向の参照入力用マイクロホン感度をよ
り高くしたい場合には、図９に示すように、参照用マイ
クロホン２１の指向特性が、双指向性（８字型指向性）
とされる。この図９の場合、主要入力用マイクロホン１
１は、図８の例と同様に、希望音声方向を最も感度が高
くなるように配置された単一指向性のものとされるが、
図１の例と同様に、無指向性であってもよい。

【００６９】なお、上述の各実施例では、カメラ一体型
ＶＴＲの収音マイクロホン装置の場合として、この発明
のマイクロホン装置を説明したが、この発明は、この例
に限らず、単体のマイクロホン装置はもちろんのこと、
業務用ビデオカメラや、測定用マイクロホン装置など、
すべてのマイクロホン装置に適用可能である。

【００７０】また、上述の各実施例では、適応フィルタ
回路はデジタル回路で構成したので、全体としてデジタ
ル回路の構成としたが、適応フィルタ回路をアナログ回
路の構成として、全体としてアナログ回路の構成とする
ことも可能であり、あるいは、適応フィルタ回路部分の
みをデジタル構成とすることもできる。さらに、参照入
力のレベル低下時には、適応フィルタ回路の加重係数に
よる各種の対処方法を組み合わせて用いてもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、希望音声を収音するための第１のマイクロホンと、
希望音声の到来方向の感度が低い指向性の第２のマイク
ロホンとを近接して配置し、第２のマイクロホンの出力
信号を、適応フィルタ回路を介して、減算手段に供給し
て、減算手段では、第１のマイクロホンの出力信号から
適応フィルタ手段の出力信号を減算し、減算手段の出力
パワーが最小化されるように適応フィルタ手段を調整す
ると共に、両マイクロホンの出力信号のレベル比を検出
するレベル比検出手段の出力に基づいて、適応フィルタ
手段の動作を制限するようにしたので、小型で、所望方
向から入射する音のみを収音し、それ以外の音を適切に
抑圧することができるマイクロホン装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるマイクロホン装置の一実施例の
構成を示すブロック図である。

【図２】第１及び第２のマイクロホンの指向性の一例を
示す図である。

【図３】図１の例の適応フィルタ回路の一例を示す図で
ある。

【図４】この発明によるマイクロホン装置の動作の説明
のための図である。

【図５】複数個のマイクロホンユニットによりマイクロ
ホンを構成する例を示す図である。

【図６】複数個のマイクロホンユニットによりマイクロ
ホンを構成する例を説明するための図である。

【図７】図５の例の一部の他の構成例を示す図である。

【図８】第１及び第２のマイクロホンの指向性の他の例
を示す図である。

【図９】第１及び第２のマイクロホンの指向性のさらに
他の例を示す図である。

【図１０】従来のマイクロホン装置の一例を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１１，２１マイクロホン１５減算回路２４適応フィルタ回路５１レベル比検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者行徳薫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希望音声を収音するための第１のマイク
ロホンと、上記希望音声の到来方向の感度が低い指向性の第２のマ
イクロホンと、この第２のマイクロホンからの音声信号が供給される適
応フィルタ手段と、この適応フィルタ手段の出力信号を上記第１のマイクロ
ホンの音声信号から減算する減算手段と、この減算手段の出力パワーが最小化されるように上記適
応フィルタ手段を調整する手段と、上記第１及び第２のマイクロホンの音声信号のレベル比
を検出するレベル比検出手段と、このレベル比検出手段の出力に基づいて、上記適応フィ
ルタ手段の適応動作を制限する手段とを備えたマイクロ
ホン装置。
【請求項２】上記適応フィルタ手段の適応動作の制限
が加重係数の更新休止である請求項１記載のマイクロホ
ン装置。
【請求項３】上記適応フィルタ手段の適応動作の制限
が加重係数の更新ためのステップデインを小さくするこ
とである請求項１に記載のマイクロホン装置。
【請求項４】上記適応フィルタ手段の適応動作の制限
が加重係数の既定値への切り換えである請求項１に記載
のマイクロホン装置。