JPH0728470B2 - アレイマイクロホン - Google Patents
アレイマイクロホンInfo
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- JPH0728470B2 JPH0728470B2 JP1025012A JP2501289A JPH0728470B2 JP H0728470 B2 JPH0728470 B2 JP H0728470B2 JP 1025012 A JP1025012 A JP 1025012A JP 2501289 A JP2501289 A JP 2501289A JP H0728470 B2 JPH0728470 B2 JP H0728470B2
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- array
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- sound
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- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
- H04R1/04—Structural association of microphone with electric circuitry therefor
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
- G10K11/341—Circuits therefor
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- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
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- H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
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。
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。
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。１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。
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。１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12から第ｎの信号増幅器15によってチェ
ビシェ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、上記のように構成された従来例
アレイマイクロホンの周波数1000Hz、2000Hz、4000Hz、
7000Hz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、機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。
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12から第ｎの信号増幅器15によってチェ
ビシェ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、上記のように構成された従来例
アレイマイクロホンの周波数1000Hz、2000Hz、4000Hz、
7000Hz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、機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ほ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。
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ほ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
も一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。
性をもち、収音すべき方向についてはどの角度について
も一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、ケー．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・エー・エヌ・エス．エー・シー・オー・ユ
ー・エス・ティー・，エス・ピー・イー・イー・シー・
エッチ アンド エス・アイ・ジー・エヌ・エー・エル
ピー・アール・オー・シー・イー・エス・エス.,エー
・エス・エス・ピー−30,1,ピー・ピー.52−60（エフ・
イー・ビー.1982）．｛K.L.Peacock:On the practical
design of discrete velocity filters for seismic da
ta processing",IEEE Trans.Acoust.,Speech ＆ Signal
Process.,ASSP-30,1,pp.52-60（Feb.1982）．｝を参
照。］を備えたものである。
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、ケー．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・エー・エヌ・エス．エー・シー・オー・ユ
ー・エス・ティー・，エス・ピー・イー・イー・シー・
エッチ アンド エス・アイ・ジー・エヌ・エー・エル
ピー・アール・オー・シー・イー・エス・エス.,エー
・エス・エス・ピー−30,1,ピー・ピー.52−60（エフ・
イー・ビー.1982）．｛K.L.Peacock:On the practical
design of discrete velocity filters for seismic da
ta processing",IEEE Trans.Acoust.,Speech ＆ Signal
Process.,ASSP-30,1,pp.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。
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ｆ2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＝ｆ1・ｄ・cos（θ）／（Ｔ・ｃ） 上に現れる。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。
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ｆ2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＝ｆ1・ｄ・cos（θ）／（Ｔ・ｃ） 上に現れる。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 |f2｜＜|f1｜ 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（ｚ1,z2）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-1（Ｔ・c/d）≦θ≦90゜＋cos-1（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
度についても一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。
タ）の伝達関数Ｈ（ｚ1,z2）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-1（Ｔ・c/d）≦θ≦90゜＋cos-1（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
度についても一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、１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１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。
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、１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１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。
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１から第ｎのマイクロホンユニ
ット４を通じてｎ個の信号として得られる。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10を含めた２次元フィルタ特性は多入力１
出力の（ｎ×ｎ）次ファンフィルタ特性となるように定
める。
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を通じてｎ個の信号として得られる。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10を含めた２次元フィルタ特性は多入力１
出力の（ｎ×ｎ）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一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。
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一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、タップ数ｍ（ｍ＞ｎ）として（ｍ×ｍ）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
（ｎ×ｍ）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。
ｎとしたが、タップ数ｍ（ｍ＞ｎ）として（ｍ×ｍ）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
（ｎ×ｍ）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θ θ＝２・cos-1（Ｔ・c/d） を自由に変化させることができる。
させることにより、収音領域角度θ θ＝２・cos-1（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一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。
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一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（ｍ×ｍ）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（ｎ×ｍ）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。
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（ｍ×ｍ）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（ｎ×ｍ）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θ θ＝２・cos-1（Ｔ・c/d） を自由に変化させることができる。
させることにより、収音領域角度θ θ＝２・cos-1（Ｔ・c/d） を自由に変化させることができる。
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。 １……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。
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。 １……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。
Claims (2)
- 【請求項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
と同数以上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たアレイマイクロホン。 - 【請求項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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1025012A JPH0728470B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | アレイマイクロホン |
| EP19900301057 EP0381498A3 (en) | 1989-02-03 | 1990-02-01 | Array microphone |
| US07/473,398 US5058170A (en) | 1989-02-03 | 1990-02-01 | Array microphone |
| KR1019900001298A KR930001076B1 (ko) | 1989-02-03 | 1990-02-03 | 어레이 마이크로폰 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1025012A JPH0728470B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | アレイマイクロホン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205200A JPH02205200A (ja) | 1990-08-15 |
| JPH0728470B2 true JPH0728470B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=12154005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1025012A Expired - Fee Related JPH0728470B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | アレイマイクロホン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5058170A (ja) |
| EP (1) | EP0381498A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0728470B2 (ja) |
| KR (1) | KR930001076B1 (ja) |
Families Citing this family (80)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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