JPS602837B2

JPS602837B2 - ２次音圧傾度単一指向性マイクロホンシステム

Info

Publication number: JPS602837B2
Application number: JP16615079A
Authority: JP
Inventors: 直孝宮地; 信山本; 行信石垣; 薫戸塚; 誠岩原
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1985-01-24
Also published as: JPS5689194A

Description

【発明の詳細な説明】最近、いわゆる生録などがアマチュアの間で盛んに行な
われるようになり、また、いわゆるサウンド８肋、ＶＴ
Ｒカメラなどの普及により、カメラの画面に見合った録
音が望まれるようになってきた。

例えばＶＴＲカメラの画面のズーミングに合せて収録目
的以外の音を遮断し、収録目的とする音のＳ／Ｎおよび
明瞭度を向上させる可変指向性マイクロホンシステムの
開発が望まれている。さらに、録音マニアの間でも、従
来から遠方の音をＳ／Ｎ良く収録する手段として、寸法
の長いいわゆるガンマィク（超指向性マイクロホン）や
いわゆるパラボラを使用する手段がとられてきたが、こ
のような狭角度の指向性を有するマイクロホンで、しか
も、小型のものが要望されている。このような要望から
、小型でしかも狭角度の指向性を有する超指向性マイク
ロホンを実現するために、従来の技術としては、２次音
圧頻度単一指向性を有するマイクロホンシステムがある
。このマイクロホンシステムは、２次音圧煩度単一指向
性を実現するための最も基本的なものであるが、少し欠
点がある。すなわち、後述するように低域のィコラィザ
ーで大幅に増幅するため、その低域の雑音が増加するこ
と、および風雑音に弱くなることである。この発明の目
的は、２次音圧鏡度単一指向性（超指向性）は生かしな
がら、前記のような低減の雑音や風雑音に強くなるよう
なマイクロホンシステムを提供することである。

第１図に示すブロック図は、従釆の２次音圧頻度単一指
向性のマイクロホンシステムの構成図で、単一指向性を
有するマイクロホンュニツトー，２を、音源Ｓに対して
マイクロホン主軸Ｘを向けてそれぞれ所定の間隔Ｄを置
いて配置する。

これらのマイクロホンユニット１，２はその感度、周波
数特性、指向特性は互いによく合致しているものを選ぶ
。また、これらのマイクロホンュニットー，２の配置間
隔Ｄは、２次音圧頃度単一指向性のマイクロホンシステ
ムの使用帯城を定めるものであって、後述するように、
この間隔○が音の波長と一致するその昔の周波数でディ
ップ（谷）を生じる。上記マイクロホンユニット１，２
の出力は減算回路３に通すように接続する。

この減算回路３の出力は、第４図に示した周波数特性の
ように、低域では周波数が低くなるに従って１オクター
ブに対して利得が母Ｂ下がる額斜を有する特性となり、
一方、高城では前記のようにマイクロホンユニット１，
２の配置間隔○が音の波長と一致するその昔の周波数で
特性にディップが生じる。従って、この減算回路３を通
した特性を平坦に補正するためには、第４図の特性曲線
と逆の特性を有するイコラィザー４を通す必要がある。
このイコライザー４を通して出力信号は、ほぼ上記マイ
クロホンユニット１，２の配置間隔Ｄが音の波長と一致
する帯城限界内の周波数帯城では、音波の正面軸上（ｏ
ｏ）の特性は、第２図に示すように、単一指向性を有す
る上記それぞれのマイクロホンユニット１，２と同様の
周波数特性を得ることができる。この第２図は２次音圧
額度単一指向性マイクロホンシステムを構成する典型的
な個々のマイクロホンユニットの周波数特性を示し、第
３図は単一指向性マイクロホンの指向特性を示すもので
ある。以上に説明した現象を数式で示すと次のようにな
る。

Ｅ＝（ここ芋ヱ）‐ごゆｔ‐（１−ご「皿帆の……‘１
１ここに、Ｅ：２次音圧懐度単一指向性マイクロホンシ
ステムの出力ひ：マイクロホンの主軸と音源とのなす角
度の：角周波数Ｋ：波長定数繁Ｄ：マイクロホンユニット１と２との間隔ご：自然対
数の底ただし、マイクロホンユニット１と２とは同一感
度、同ユ指向性（単一指向性）を有するものと仮定する
。

さらに、‘１１式を展開するとＥ＝Ｃ‐（ここ芋ヱ）‐ノ〔・−ＭＳ（肌…Ｓａ）〕２
十Ｓｉ〆ｍＭ船ａ）……■となり、さらに、■式におい
て、音源に対する正面軸方向のみを考えると、０＝００
であるから、ｃｏｓｏ：１となり、上記■式は下記の■
′式となる。

Ｅ＝Ｃ・ノ〔１一ｃｏｓ（Ｋｏ）〕２十ｓｉＴ（Ｋｏ
）…‘２’′ここで・ＫＤの中を考えると、Ｋ：空÷、
Ｃ：音速、ナ：周波数、Ｄ：マイクロホンユニット１と
２との間隔、であるから、ＫＤは周波数によって変化す
る。

ところで、ＫＤ＝２ｍｎ（ｎは整数）と考えると、ＫＤ
＝２ｍｎに相当する周波数では、ｃｏｓ（ＫＤ）＝１、
ｓｉｎ（ＫＤ）＝０となるから、Ｅ＝０となって、周波
数特性にデイツプが生じることになる。次に、出力Ｅが
低域に向って１オクターブにつき的Ｂの後斜で利得が下
がることは、次のように理解できる。

すなわち、上記｛２ー′式をさらに変形するとＥ＝Ｃ．
ノ友・ノ１−ｃｏｓ（ＫＤ）……‘２ｒとなり、ＫＤが
ＯＳＫＤミ２ｍの範囲では、出力Ｅの周波数特性が−的
Ｂ／オクターブの特性となることが理解できる。

もちろん、前記の周波数特性のディップについても上記
■″式から理解できる。第４図は上記‘１）式〜‘２’
ｒ式より計算した出力Ｅの周波数特性すなわち第１図に
示す減算回路３の出力の周波数特性を示していることに
なる。

また、第５図はこの従来の２次青圧蟻度単一指向性マイ
クロホンシステムにおけるある周波数での代表的な指向
特性を示したものである。このように、従釆の２次青圧
鏡度単一指向性マイクロホンシステムで、２次音圧懐度
単一指向性を実現するためにマイクロホンユニット１と
２の出力を減算回路３に通すと、その出力が低域に向っ
て１オクターブにつき母旧の後斜で利得が下って行くた
めに、これを補正するため第１図に示すように、低域に
向って１オクターブにつき的Ｂ利得が増加するィコラィ
ザー４が必要である。

その結果、たとえば再生帯城を０〜郷伍程度まで考慮す
ると１００ＨＺ付近のィコラィザー４の補正量は２のＢ
以上の増幅が必要となり、その結果、マイクロホンシス
テムとしてＳ／Ｎの劣化や風雑音に弱くなるなどの弊害
が生じる。この発明は、２次音圧額度単一指向性を実現
する手段において、前記従来例のようにＳ／Ｎの劣化お
よび風雑音に弱くなるという弊害を極力少なくした２次
音圧煩度単一指向性マイクロホンシステムを提供するも
のであり、第６図はこの発明の２次音圧頃度単一指向性
マイクロホンシステムのブロック図を示したものであっ
て、第１図に示す従来例と相違する点は、マイクロホン
ユニット１の出力回路にハィパスフィルター５を挿入し
、その／、ィパスフィルタ−５を通した出力と他方のマ
イクロホンユニット２の出力とを減算回路３によって減
算処理を行なうようにしたものである。

このようにすると、減算回賂３の出力は、後述するよう
な現象により、第７図に示すような周波数特性となる。
したがって、この減算回路３を通した出力特性を平坦に
補正するためには、この減算回路３の出力を、第７図に
示す周波数特性と逆の周波数特性を有るィコラィザー」
′に通せばよい。なお、ハイパスフイルタ−５は、マイ
クロホンユニット１の出力回路に代えてマイクロホンユ
ニット２の出力回路に挿入してもよい。次にこの発明の
動作を説明する。

まず、低域周波数では、マイクロホンユニット１の出力
は、ハィパスフィルター５を通過後はほとんど利得がな
くなるため、このマイクロホンシステムの周波数特性お
よび指向特性はほぼマイクロホンユニット２の特性に依
存する。また、マイクロホンユニット１の出力がほぼ利
得の損失ないこハィパスフィルタ−５を通過する帯域の
周波数（第７図の８０ＯＨＺ〜級Ｈｚ）においては、第
１図に示したマイクロホンシステムと同様に考えること
ができ、周波数特性は低域に向って１オクターブに対し
て利得が的Ｂ下がる鏡斜を有する特性となる。

さらに、青の波長がマイクロホンユニット１と２の間隔
Ｄと等しくなる周波数においてデイツブが生じる。した
がって、減算回路３を通した周波数特性は第７図に示し
たような周波数特性となる。

そして、この減算回路３を通した出力特性を平坦に補正
するには、この減算回路３の出力を、第８図に示すよう
な周波数特性を有するィコライザー４′に通せばよい。
この結果、補正を必要とする中城でのィコライザー４′
による補正量は１比旧程度でよく、前記従来例のィコラ
ィザー４による補正量の２ＭＢに比較し、大幅にその補
正量が少なくてよい。

したがつて、このマイクロホンシステムのＳ／Ｎはイコ
ライザーの補正量に依存するので、この発明のマイクロ
ホンシステムと前記従来のそれとでは、この発明の方が
、ィコラィザーの補正量が少ない分だけ有利となる。次
に、風雑音に対する効果であるが、風雑音の雑音スペク
トルは、低域に集中していることがよく知られている。

したがって、前記従釆例のマイクロホンシステムのィコ
ラィザーは前述したように低域の補正を大幅に行なわな
ければならないため、低域の雑音に対して弱いという欠
点があるが、この発明のマイクロホンシステムでは、第
８に示すイコラィザー４′の周波数特性のように、低減
での補正量は零であり、風雑音レベルに関してはほぼ単
一指向性ィクロホンと同等の性能と得ることができる。
さらに、この発明のマイクロホンシステムにおいては、
／・ィパスフィルター５のカットオフ周波数以下の帯城
では、このマイクロホンシステムの指向特性は単一指向
特性と同等になるが、使用帯域を限定し、前述の／・ィ
パスフィルター５のカットオフ周波数が、十分使用帯城
よりも低い周波数であるならば、使用帯域内での指向特
性は、ほぼ２次音圧額度単一指向性の指向特性を示すこ
とになる。

次に、この発明のマイクロホンシステムを数値的に鮫折
すると次のようになる。

Ｅ＝Ａ●ごｊ（のけ秋肌）‐（土こぎヱ）−Ｂ‐ご“■
‐皿肌ａ）●（ここ苧ヱ）……糊ここで、Ｅ、０、■、
Ｋ、０、ごは前記‘１１式とのＣＲ同じであり、また、
Ａ＝ゾ・十の２し肌Ｒ２＝ハイパスフィルターの利得
、Ｃ、Ｒはハイパスフイルターを構成するコンデンサと
抵抗、８：１、の（■）＝ｔａｎ−・（ポミ）＝ハイパ
スフイルタ−の位相角、さらに、ｏ＝Ｋ比ｏｓｏと置い
て【３｝式を整理すると、Ｅ＝どｊ■ｔ‐（ここ芋Ａ）
‐〔Ａ●ご」？−ごｊＱ〕……‘４１さらに、‘４’式
よりマイクロホン出力の絶対値を※※求めると、Ｅ＝（
ここ票Ａ）。

ノ（Ａ■Ｓの−のＳＱ）２十（ＡＳｉｎの十Ｓｉｎ。）
２……‘５１すなわち、｛５｝式がこの発明のマイクロ
ホンシステムのィコラィザ−による補正前の周波数特性
と指向特性を表わす式である。なお、この発明の第６図
に示すブロック図におけるハィパスフィルター５の周波
数特性は、前記のように１オクターブに対して紅Ｂの鏡
斜でも、あるいはＩＺ旧の煩斜を有するものでも、また
、それ以外のものでも何んでもよい。

ただ、この場合、マイクロホンユニット１と２の個々の
出力を減算回路３に通した後の出力信号の周波数特性は
、ハィパスフィルタ−のカットオフ周波数およびフィル
ター特性によって異なるので、それぞれの特性に合せて
、マイクロホンの正面鞠の出力特性が平坦となるよう調
整しなければならない。また、この発明の第６図に示す
ィコラィザー４′は、限らずしも減算回路３を通した後
の第７図に示した特性の逆の特性となるように設計する
必要はなく、必要に応じて、帯城を限定するため積極的
に低域を遮断してもよい。さらに、この発明の以上の説
明は主として２次青圧煩度単一指向性のマイクロホンシ
ステムの改善手段について述べたが、これらの技術が例
えば無指向性から超指向性まで連続変化する可変指向性
マイクロホンシステムに応用できることは言うまでもな
い。

図面の簡単な謙明第１図は従来の２次音圧額度単一指向性のマイクロホン
システムのブロック図、第２図は単一指向性のマイクロ
ホンユニットの周波数特性を示す図、第３図は同じく指
向特性を示す図、第４図は第１図の減算回路を通した後
の周波数特性を示す図、第５図は従来例およびこの発明
を含む一般の２次音圧鏡度単一指向性のマイクロホンシ
ステムの指向特性を示す図、第６図はこの発明の２次青
圧額度単一指向性のマイクロホンシステムのブロック図
、第７図は第６図の減算回路を通した後の周波数特性を
示す図、第８図は第６図のィコラィ・ザ−の周波数特性
を示す図である。

１，２……単一指向性のマイクロホンユニット、３…・
・・減算回路、４′・・・・・・ィコライザー、５……
／、ィパスフィルター、Ｓ・・・・・・音源、Ｄ…・・
・マイクロホンユニットの配直間隅、×…・・・マイク
ロホン主軸。

第１図ーー第２図第３図第４図第５図第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

１単一指向性のマイクロホンユニツトを復数個有する
上記マイクロホンユニツトの中の２個のマイクロホンユ
ニツトを用いて、２次音圧傾度単一指向性を実現する手
段において、上記２個のマイクロホンユニツトを音源方
向にそのマイクロホンユニツト軸を向けて所定間隔を置
いて配置し、さらに、上記２個のマイクロホンユニツト
の各々の出力回路のいずれか一方にハイパスフイルター
を挿入し、そのハイパスフイルターを通して出力と他方
のマイクロホンユニツトの出力を減算処理するように構
成したことを特徴とする２次音圧傾度単一指向性マイク
ロホンシステム。