KR101146795B1 - 광대역 초지향성 마이크로폰 - Google Patents

광대역 초지향성 마이크로폰 Download PDF

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KR101146795B1 KR1020110035295A KR20110035295A KR101146795B1 KR 101146795 B1 KR101146795 B1 KR 101146795B1 KR 1020110035295 A KR1020110035295 A KR 1020110035295A KR 20110035295 A KR20110035295 A KR 20110035295A KR 101146795 B1 KR101146795 B1 KR 101146795B1
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정을곤
최윤선
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Abstract

본 발명은 2개의 단방향 지향성 마이크로폰과 디지털신호처리기(DSP)를 이용하여 구현된 광대역 초지향성 마이크로폰에 관한 것이다.
본 발명의 마이크로폰은 음향홀이 전방으로 배치되어 전방음에 대한 단일 지향성을 갖는 제1 단방향 지향성 마이크로폰; 음향홀이 후방으로 배치되어 후방음에 대한 단일 지향성을 갖는 제2 단방향 지향성 마이크로폰; 상기 제1 단방향 지향성 마이크로폰의 포지티브 출력과 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰의 네거티브 출력을 합성하여 양방향 지향성 패턴을 생성하는 양방향 패턴 생성부; 및 상기 양방향 패턴 생성부로부터 양방향 패턴신호를 입력받고, 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰으로부터 포지티브 출력을 입력받아 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰의 포지티브 출력을 레퍼런스로 하여 양방향 패턴신호와 비교하면서 동일한 신호를 제거하여 전방에 대한 초지향성 패턴신호를 생성하는 디지털신호처리기로 구성된다.

Description

광대역 초지향성 마이크로폰{WIDEBAND ULTRA DIRECTIONAL MICROPHONE}
본 발명은 초지향성 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개의 단방향 지향성 마이크로폰과 디지털신호처리기(DSP)를 이용하여 구현된 광대역 초지향성 마이크로폰에 관한 것이다.
일반적으로, 초지향성 마이크로폰(ultra directional microphone)이란 주변 잡음은 제거하고 먼 거리에서 들려오는 소리만을 포착할 수 있도록 고안된 것으로서, 외형이 총(gun)을 닮았다고 해서 건 마이크라고도 부른다. 초지향성 마이크로폰은 카디오이드(cardioid) 특성을 갖는 단일 지향성 마이크로서, 예리한 단일 지향성을 가지고 있으며 주로 텔레비전 프로그램, 중계 프로그램 등에서 원거리 수음을 목적으로 사용되고 있으며, 음파의 간섭을 이용한 라인 마이크가 중심이지만 그외에 카디오이드 특성의 마이크 유닛을 두 개 이상 조합한 고차음압 경사형 마이크도 있다.
종래의 초지향성 마이크로폰은 양방향(bi-directional) 마이크로폰과 단방향(Uni-directional) 마이크로폰의 조합으로 구현하고 있다. 그러나 이러한 경우 양방향 마이크로폰(Bi-directional microphone)의 근접효과(저주파대의 레벨 저하 현상)로 인하여 저역 주파수대를 제외한 고역 주파수대에서만 초지향성 특성을 이끌어 내고 있다. 또한 다른 형태의 초지향성 마이크로폰인 파라보릭 마이크로폰(parabolic microphone)의 경우에도 저주파대에서는 파장의 길이에 의하여 초지향성 패턴을 유지하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 2개의 단방향 지향성 마이크로폰과 DSP를 이용하여 저주파에서 고주파수 대까지 전 주파수 대역에 걸쳐 초 지향 빔 패턴(beam pattern)을 구현할 수 있는 광대역 초지향성 마이크로폰을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마이크로폰은 음향홀이 전방으로 배치되어 전방음에 대한 단일 지향성을 갖는 제1 단방향 지향성 마이크로폰; 음향홀이 후방으로 배치되어 후방음에 대한 단일 지향성을 갖는 제2 단방향 지향성 마이크로폰; 상기 제1 단방향 지향성 마이크로폰의 포지티브 출력과 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰의 네거티브 출력을 합성하여 양방향 지향성 패턴을 생성하는 양방향 패턴 생성부; 및 상기 양방향 패턴 생성부로부터 양방향 패턴신호를 입력받고, 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰으로부터 포지티브 출력을 입력받아 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰의 포지티브 출력을 레퍼런스로 하여 양방향 패턴신호와 비교하면서 동일한 신호를 제거하여 전방에 대한 초지향성 패턴신호를 생성하는 디지털신호처리기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 광대역 초지향성 마이크로폰은 상기 디지털신호처리기의 출력을 증폭하는 증폭기를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰은 2개의 단방향 지향성 마이크로폰(Uni-directional microphone)을 이용하여 저주파대에서도 레벨 손실이 없는 양방향 패턴 특성을 구현하고, 이 신호에서 후방 취음 성분을 제거함으로써 건 마이크와 같이 길이를 길게 하지 않고서도 측방과 후방에서 잡음(noise)을 최소화시킬 수 있는 광대역의 초지향성 패턴을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰의 광대역 주파수 특성을 도시한 그래프,
도 3은 본 발명에 따라 2개의 단방향 지향성 마이크로폰으로 구현한 양방향 패턴의 저주파 대역 패턴도,
도 4는 본 발명에 따라 2개의 단방향 지향성 마이크로폰으로 구현한 양방향 패턴의 고주파 대역 패턴도,
도 5는 본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰의 초지향성 패턴을 도시한 패턴도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰의 구성을 도시한 블럭도이다.
본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 음향홀이 전방으로 배치되어 전방음에 대한 단일 지향성을 갖는 제1 단방향 지향성 마이크로폰(110)과, 음향홀이 후방으로 배치되어 후방음에 대한 단일 지향성을 갖는 제2 단방향 지향성 마이크로폰(120)과, 제1 단방향 지향성 마이크로폰(110)의 포지티브 출력과 제2 단방향 지향성 마이크로폰(120)의 네거티브 출력을 합성하여 양방향 패턴을 생성하는 양방향 패턴 생성부(130)와, 양방향 패턴 생성부(130)로부터 양방향 패턴신호를 입력받고 제2 단방향 지향성 마이크로폰(120)으로부터 포지티브 출력을 입력받아 제2 단방향 지향성 마이크로폰의 포지티브 출력을 레퍼런스로 하여 양방향 패턴신호와 비교하면서 동일한 신호를 제거하여 초지향성 패턴신호를 생성하는 디지털신호처리기(DSP: 140)와, 디지털신호처리기(140)의 출력을 증폭하는 증폭기(150)로 구성된다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 2개의 단방향 마이크로폰(Uni-directional microphone;110,120)을 사용하여 저주파대에서도 레벨 손실이 없는 양방향 마이크로폰(Bi-directional microphone)의 특성을 구현한 후, 초지향성 빔 형성을 위하여 양방향 마이크로폰(Bi-directional microphone)이 제거하지 못하는 후방 (180도) 입사음을 1개의 단방향 마이크로폰(Uni-directional microphone;120)으로 취음하여 제거해야 할 기준음으로 사용하여 이를 제거해 줌으로써 초지향성 패턴을 구현하게 된다. 이때 양방향 패턴 생성부(130)에 의해 생성된 신호는 저주파 대역에서도 레벨 손실(loss)이 없으므로 저주파에서 고주파 대역까지 광대역에 걸친 양방향 빔 패턴(directional beam pattern)을 구현할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에서는 2개의 단방향 마이크로폰(Uni-directional microphone)으로 양방향 마이크로폰(Bi-directional microphone)을 구현하고, 단방향 마이크로폰(Uni-directional microphone)의 배치를 서로 다른 방향으로 배치한 후 후방음을 받아들이도록 배치된 단방향 마이크로폰(Uni-directional microphone;120)을 기준 신호로 선택하여 후방 입사음을 제거함으로써 전방에 대한 초지향성 마이크로폰을 구현한다.
본 발명의 실시 예에서는 제2 단방향 지향성 마이크로폰(120)의 포지티브 출력을 레퍼런스로 사용하고 네거티브 출력을 양지향성 마이크로폰을 사용하는데 사용하고 있으나 이러한 네거티브 출력은 포지티브 출력을 이용하여 인버터를 사용하여 쉽게 상호 변환할 수 있으므로 포지티브 출력만을 이용하여 네거티브를 만들 수도 있다. 따라서 제2 단방향 지향성 마이크로폰(120)의 네거티브 출력은 상황에 따라 여러 가지 방식으로 구현 될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰의 광대역 주파수 특성을 도시한 그래프이고, 도 3은 본 발명에 따라 2개의 단방향 지향성 마이크로폰으로 구현한 양방향 패턴의 저주파 대역 패턴도이며, 도 4는 본 발명에 따라 2개의 단방향 지향성 마이크로폰으로 구현한 양방향 패턴의 고주파 대역 패턴도이고, 도 5는 본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰의 초지향성 패턴을 도시한 패턴도이다.
본 발명에 따른 광대역 초지향성 마이크로폰(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 단방향 지향성 마이크로폰(Uni-directional microphone;110,120)을 이용한 양방향(Bi-directional) 특성 구현으로 인해 저주파수대의 레벨이 원거리(far field)에서도 떨어지지 않는 것을 확인할 수 있다.
또한 본 발명에 따라 2개의 단방향 마이크로폰(Uni-directional microphone)을 사용하여 구현된 양방향 마이크로폰(Bi-directional microphone)은 도 3 및 도 4에 도시된 패턴도와 같이, 저주파수대와 고주파수대의 폴라 패턴(polar pattern) 특성에 차이가 없는 것을 알 수 있다.
그리고 2개의 단방향 지향성 마이크로폰(Uni-directional microphone;110,120)을 이용하여 저주파대에서도 레벨 손실이 없는 양방향 마이크로폰(Bi-directional microphone)의 특성을 구현하고, 이후 후방 취음 성분을 제거함으로써 도 5에 도시된 바와 같이, 측방과 후방에서 잡음(noise)을 최소화시키는 초지향성 패턴을 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
110,120: 단방향 지향성 마이크로폰
130: 양방향 패턴 생성부
140: 디지털신호처리기(DSP)
150: 증폭기

Claims (2)

  1. 음향홀이 전방으로 배치되어 전방음에 대한 단일 지향성을 갖는 제1 단방향 지향성 마이크로폰;
    음향홀이 후방으로 배치되어 후방음에 대한 단일 지향성을 갖는 제2 단방향 지향성 마이크로폰;
    상기 제1 단방향 지향성 마이크로폰의 포지티브 출력과 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰의 네거티브 출력을 합성하여 양방향 지향성 패턴을 생성하는 양방향 패턴 생성부; 및
    상기 양방향 패턴 생성부로부터 양방향 패턴신호를 입력받고, 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰으로부터 포지티브 출력을 입력받아 상기 제2 단방향 지향성 마이크로폰의 포지티브 출력을 레퍼런스로 하여 양방향 패턴신호와 비교하면서 동일한 신호를 제거하여 전방에 대한 초지향성 패턴신호를 생성하는 디지털신호처리기로 구성되는 광대역 초지향성 마이크로폰.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광대역 초지향성 마이크로폰은
    상기 디지털신호처리기의 출력을 증폭하는 증폭기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광대역 초지향성 마이크로폰.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2623654C1 (ru) * 2016-03-01 2017-06-28 Михаил Алексеевич Горбунов Направленный прием звуковых сигналов в малом телесном угле

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