KR102458129B1

KR102458129B1 - 어레이 마이크로폰 시스템 및 이를 조립하는 방법

Info

Publication number: KR102458129B1
Application number: KR1020177034219A
Authority: KR
Inventors: 매튜 티. 에이브러햄; 데이비드 그랜트 케이슨; 존 케이시 깁스; 그레고리 윌리엄 랜츠; 앨버트 프랜시스 맥거번; 브렌트 로버트 슈마드
Original assignee: 슈어 애쿼지션 홀딩스, 인코포레이티드
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2022-10-21
Also published as: TW201707473A; CA2984269A1; US11310592B2; TW202214005A; AU2016254056B2; AU2016254056C1; EP3289777A2; CN111263265A; CN107750464A; US20160323668A1; AU2022202279B2; US20220369028A1; AU2020203905B2; US20200288237A1; WO2016176429A2; KR20170141760A; JP7098328B2; USD940116S1; AU2020203905A1; JP2018515028A

Abstract

실시예들은, 어레이 마이크로폰, 및 어레이 마이크로폰을 지지하도록 구성되고 드롭 천장(drop ceiling)에 포함된 복수의 천장 타일 중 적어도 하나의 천장 타일을 대신하여 드롭 천장에 장착될 수 있는 크기 및 형상을 갖는 하우징을 포함하는 마이크로폰 조립체를 포함한다. 하우징의 전면은 복수의 천장 타일 중 적어도 하나와 실질적으로 유사한 크기 및 형상을 갖는 사운드-투과성 스크린(sound-permeable screen)을 포함한다. 실시예들은 또한, 기판 상에, 기판의 중심점 주변에서 다양한 크기들의 복수의 동심형의 네스팅된 링(concentric, nested ring)들로 배치된 복수의 마이크로폰을 포함하는 어레이 마이크로폰 시스템을 포함한다. 각각의 링은 링의 원주를 따라 미리결정된 간격들로 배치된 복수의 마이크로폰의 서브셋을 포함한다.

Description

어레이 마이크로폰 시스템 및 이를 조립하는 방법

본 출원은, 2015년 4월 30일 출원된 미국 특허 출원 번호 제14/701,376호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 대체로 어레이 마이크로폰 시스템 및 이를 조립하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 드롭 천장(drop ceiling)의 천장 타일에 끼워 맞출 수 있고 음성 주파수 범위에 걸쳐 최적화된 전체 지향성 지수(directivity index)를 갖는 360도 오디오 픽업을 제공할 수 있는 어레이 마이크로폰(array microphone)에 관한 것이다.

회의실, 화상 회의 설정 등과 같은 회의 환경은, 오디오 소스로부터 사운드를 포착하기 위해 마이크로폰의 이용을 포함할 수 있다. 오디오 소스는, 예를 들어, 인간 화자(human speaker)를 포함할 수 있다. 포착된 사운드는, 환경 내의 화자, 텔레캐스트, 및/또는 웹캐스트를 통해 청중에게 유포될 수 있습니다.

일부 환경에서, 마이크로폰은 사운드를 포착하기 위해 오디오 소스 근처의 테이블 또는 강의 책상에 놓일 수 있다. 그러나, 이러한 마이크로폰은, 그 크기 및/또는 마이크로폰이 이용되고 있는 환경의 심미적 이유로, 눈에 거슬리거나 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 테이블 위에 놓인 마이크로폰은, 펜 두들김 또는 종이 넘김 등의 바람직하지 않은 잡음을 검출할 수 있다. 테이블에 놓인 마이크로폰은 또한, 종이, 헝겊 또는 냅킨 등으로 덮이거나 막혀, 사운드가 적절하게 또는 최적으로 포착되지 않을 수 있다.

다른 환경에서, 마이크로폰은 주로 한 방향의 사운드에 민감한 샷건 마이크로폰(shotgun microphone)을 포함할 수 있다. 샷건 마이크로폰은 오디오 소스로부터 멀리 떨어져 위치할 수 있고, 오디오 소스가 점유한 영역으로 마이크로폰을 향하게 함으로써 특정한 오디오 소스의 사운드를 검출하도록 지향될 수 있다. 그러나, 오디오 소스로부터 나오는 사운드를 최적으로 검출하기 위해 샷건 마이크로폰을 지향시키는 방향을 결정하는 것은 어렵고 지루할 수 있다. 오디오 소스로부터의 사운드의 최적 검출을 위해 샷건 마이크로폰의 위치를 조정하기 위해서는 시행착오가 필요할 수 있다. 따라서, 오디오 소스로부터의 사운드는 마이크로폰의 위치가 적절하게 조정될 때까지 이상적으로 검출되지 않을 수 있다. 그리고 심지어, 오디오 소스가 마이크로폰의 픽업 범위를 들락날락 움직인다면(예를 들어, 인간 화자가 말하는 동안 자신의 자리에서 이동한다면), 오디오 검출은 최적이 아닐 수 있다.

일부 환경에서, 마이크로폰은, 테이블 공간을 자유롭게 하고 인간 화자가 방 주변을 자유롭게 움직일 수 있게 하기 위해 회의실의 천장 또는 벽에 장착됨으로써, 테이블위 및 샷건 마이크로폰과 관련된 상기 문제점들 중 적어도 일부를 해결할 수 있다. 기존의 천장-장착형 마이크로폰은, 천장에 직접 고정되거나 천장에 설치된 드롭-다운 케이블에 매달리도록 구성된다. 그 결과, 이들 제품들은 복잡한 설치를 요구하며 영구적 고정물이 되는 경향이 있다. 또한, 천장형 마이크로폰은 테이블로부터 거리를 두고 있을 때 테이블위 소음을 픽업하지 않을 수 있지만, 이러한 마이크로폰들은, 확성기 및 HVAC 시스템에 더 가깝고, 오디오 소스로부터 더 멀리 떨어져 있으며, 기류 또는 백색 잡음에 대한 감도 증가 때문에, 자체 오디오 픽업 문제가 있다.

따라서, 이러한 문제를 해결하는 시스템을 구현할 기회가 있다. 더 구체적으로는, 눈에 거슬리지 않고, 기존 환경 내에 설치하기 용이하며, 오디오 소스, 예를 들어, 인간 화자로부터의 사운드를 최적으로 검출하고 원치않는 잡음 및 반사를 제거하도록 마이크로폰 어레이의 조정을 가능하게 할 수 있는 어레이 마이크로폰을 포함하는 시스템을 구현할 기회가 있다.

본 발명은, 특히, 하기의 것들을 위해 설계된 시스템 및 방법을 제공함으로써 전술된 문제점을 해결하기 위한 것이다 : (1) 천장 타일 대신 드롭 천장에 장착할 수 있는 크기와 형상의 어레이 마이크로폰 조립체를 제공한다; 및 (2) 음성 주파수 범위에 걸쳐 개선된 방향성 감도 및 규정된 조향 각도 범위에 걸친 최적의 메인 대 사이드 로브 비(main to side lobe ratio)를 달성하는 동심형 구성의 마이크로폰들을 포함하는 어레이 마이크로폰 시스템을 제공한다.

한 실시예에서, 어레이 마이크로폰 시스템은, 기판과, 기판 상에서 다양한 크기들의 복수의 동심형의 네스팅된 링들로 배치된 복수의 마이크로폰을 포함한다. 상기 실시예에서, 각각의 링은 링의 원주를 따라 미리결정된 간격들로 배치된 복수의 마이크로폰의 서브셋을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 마이크로폰 조립체는, 복수의 마이크로폰을 포함하는 어레이 마이크로폰, 및 어레이 마이크로폰을 지지하도록 구성된 하우징을 포함한다. 상기 실시예에서, 하우징은 드롭 천장에 포함된 복수의 천장 타일 중 적어도 하나 대신에 드롭 천장에 장착될 수 있는 크기 및 형상을 갖는다. 또한, 하우징의 전면(front face)은 복수의 천장 타일 중 적어도 하나와 실질적으로 유사한 크기 및 형상을 갖는 사운드-투과성 스크린(sound-permeable screen)을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 어레이 마이크로폰을 조립하는 방법은, 기판 상에 제1 구성을 형성하기 위해 제1 복수의 마이크로폰을 배치하는 단계 및 기판 상에 제2 구성을 형성하기 위해 제2 복수의 마이크로폰을 배치하는 단계를 포함하고, 여기서, 제2 구성은 제1 구성을 동심형으로 둘러싼다. 이 방법은, 제1 및 제2 복수의 마이크로폰 각각을, 마이크로폰에 의해 포착된 오디오 신호를 처리하기 위한 오디오 프로세서에 전기적으로 결합하는 단계를 더 포함한다.

이들 및 다른 실시예들, 및 다양한 치환들 및 양태들은, 본 발명의 원리들이 채용될 수 있는 다양한 방식을 나타내는 예시적인 실시예들을 개시하는 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 명백해지고 더욱 완전하게 이해될 것이다.

도 1은 소정 실시예들에 따른 예시적인 어레이 마이크로폰 조립체의 전면 사시도이다.
도 2는 소정 실시예들에 따른 도 1의 어레이 마이크로폰 조립체의 배면 사시도이다.
도 3은 소정 실시예들에 따른 도 1의 어레이 마이크로폰 조립체의 분해도이다.
도 4는 소정 실시예들에 따른 도 3의 어레이 마이크로폰 조립체의 측 단면도이다.
도 5는 소정 실시예들에 따른 도 3의 어레이 마이크로폰 조립체에 포함된 어레이 마이크로폰의 평면도이다.
도 6은 소정 실시예들에 따른 도 1의 어레이 마이크로폰 조립체를 포함하는 예시적인 환경이다.
도 7은 소정 실시예들에 따른 도 2의 어레이 마이크로폰 조립체를 포함하는 또 다른 예시적인 환경이다.
도 8은 소정 실시예들에 따른 도 2의 어레이 마이크로폰 조립체를 포함하는 또 다른 예시적인 환경이다.
도 9는 소정 실시예들에 따른 또 다른 예시적인 어레이 마이크로폰에서의 마이크로폰 배치를 도시하는 그래프이다.
도 10은 소정 실시예들에 따른 예시적인 어레이 마이크로폰 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 11은 소정 실시예들에 따른 도 9의 어레이 마이크로폰의 선택 극성 응답(select polar response)을 도시하는 극성 플롯이다.
도 12는 소정 실시예들에 따른 어레이 마이크로폰을 조립하기 위한 예시적인 프로세스를 나타내는 흐름도이다.

이하의 설명은 본 발명의 하나 이상의 소정 실시예들을 그 원리에 따라 설명하고 도시하며 예시한다. 본 설명은, 본 발명을 여기서 설명된 실시예들로 제한하기 위해 제공되는 것이 아니라, 오히려 본 기술분야의 통상의 기술자가 이들 원리를 이해할 수 있게 하는 방식으로 본 발명의 원리를 설명하고 교시하기 위한 것이며, 여기서 설명된 실시예들 뿐만 아니라 이들 원리에 따라 생각할 수 있는 다른 실시예들에도 적용할 수 있다. 본 발명의 범위는, 문자 그대로 또는 균등론에 따라, 첨부된 청구항들의 범위 내에 들 수 있는 이러한 모든 실시예들을 포함하고자 한다.

설명 및 도면에서, 유사하거나 실질적으로 유사한 요소에는 동일한 참조 번호가 라벨링될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 때때로 이들 요소들에는 상이한 번호들이 라벨링될 수 있는데, 예를 들어, 이러한 라벨링이 더 명확한 설명을 용이하게 하는 경우에 해당된다. 추가로, 여기서 개시된 도면은 반드시 축척 비율대로 그려진 것은 아니며, 일부 경우에는 소정 피쳐들을 더 명확하게 도시하기 위해 비율이 과장되었을 수도 있다. 이러한 라벨링 및 도면 관행은 반드시 기저의 실체적 목적을 의미하는 것은 아니다. 전술된 바와 같이, 본 명세서는 여기서 교시되고 본 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 본 발명의 원리에 따라 전체로서 취해지고 해석되어야 한다.

여기서 설명되고 도시된 예시적인 시스템, 컴포넌트 및 아키텍쳐와 관련하여, 실시예들은, 본 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는, 하나 이상의 시스템, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 펌웨어 구성이나 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한, 수 많은 구성과 컴포넌트들에 의해 또는 이들로 구현될 수 있다는 것도 역시 이해해야 한다. 따라서, 도면들이, 여기서 고려되는 실시예들의 하나 이상에 대해 컴포넌트들을 포함하는 예시적인 시스템을 나타내지만, 각각의 실시예에 관해, 하나 이상의 컴포넌트들은 그 시스템에 존재하지 않거나 필요하지 않을 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

(1) 기존의 천장 패널 대신에, 예를 들어 회의실 또는 중역실 환경의 드롭 천장에 장착가능하도록 구성되고, (2) 예를 들어, 최적의 지향성 지수 및 최대 메인-대-사이드-로브(main-to-side-lobe) 비를 갖는 고성능 어레이를 생성하기 위해 자기-유사형 또는 프랙탈형의 구성 또는 컨스텔레이션(constellation)으로 선택적으로 배치된 복수의 마이크로폰 트랜스듀서를 포함하는 어레이 마이크로폰 조립체에 대한 시스템 및 방법이 여기서 제공된다. 실시예들에서, 이 물리적 구성은, 어레이 마이크로폰이 3차원(예를 들어, X-Y-Z) 공간에서의 임의의 주어진 조망 각도(look angle)에서 균등한 빔폭 성능을 갖는 것을 허용하는 동심형 링들로 마이크로폰을 배치함으로써 달성될 수 있다. 그 결과, 여기서 설명된 어레이 마이크로폰은, 선형, 직사각형 또는 정사각형 컨스텔레이션을 갖는 어레이 마이크로폰보다 더 일관된 출력을 제공할 수 있다. 또한, 마이크로폰 컨스텔레이션 내의 각각의 동심형 링은 사이드 로브 성장을 최소화하기 위해 모든 다른 링으로부터 약간의 회전 오프셋을 가져, 어레이 마이크로폰은 동일-선형으로 배치된 요소(co-linearly positioned element)들을 갖는 기존의 어레이보다 낮은 사이드 로브를 제공할 수 있다. 이 옵셋 구성은 또한, 더 먼 빔 조향(further beam steering)을 용인할 수 있어서, 어레이가 더 넓은 픽업 영역을 커버하는 것을 허용한다. 게다가, 마이크로폰 컨스텔레이션은 주어진 세트의 별개의 주파수 대역들에 걸쳐 빔폭을 최적화하기 위해 조화 네스팅(harmonically nest)될 수 있다.

실시예들에서, 어레이 마이크로폰은 음성 주파수 범위에 걸쳐 및 적어도 부분적으로 마이크로 전기-기계 시스템(MEMS) 마이크로폰의 이용에 기인한 넓은 범위의 어레이 포커스(예를 들어, 조망) 각도에 걸쳐, 최대 사이드 로브 제거를 달성할 수 있어서, 기존의 어레이에 비해, 더 높은 마이크로폰 밀도와 진동 소음의 개선된 제거를 허용한다. 어레이 컨스텔레이션의 마이크로폰 밀도는 변동 빔폭 제어를 허용할 수 있는 반면, 기존 어레이는 고정된 빔폭으로 제한된다. 다른 실시예들에서, 마이크로폰 시스템은, 마이크로폰 밀도가 유지된다면, 대체 변환(alternate transduction) 방식(예를 들어, 콘덴서, 평형 전기자 등)을 이용하여 구현될 수 있다.

도 1 내지 도 5는 실시예들에 따른 하우징(102) 및 어레이 마이크로폰(104)을 포함하는 예시적인 마이크로폰 어레이 조립체(100)를 나타낸다. 더 구체적으로, 도 1은 마이크로폰 어레이 조립체(100)의 전면 사시도를 도시하고, 도 2는 마이크로폰 어레이 조립체(100)의 배면 사시도를 도시하며, 도 3은 하우징(102)의 다양한 컴포넌트들 및 그 내부에 포함된 마이크로폰 어레이(104)를 도시하는 마이크로폰 어레이 조립체(100)의 분해도를 도시하고, 도 4는 마이크로폰 어레이 조립체(100)의 측 단면도를 도시하고, 도 5는 실시예에 따른 마이크로폰 어레이(104)를 도시한다. 간소화 및 예시를 위해, 예를 들어 스크류, 세척기, 배면 장착 판(101), 및 케이블 장착 후크(103), 스탠드오프(standoff, 105) 등의 수 개의 구조적 지지 요소들이, 선택 도면들, 예를 들어, 도 3 내지 도 5로부터 적어도 부분적으로 제거되었다.

(여기서는 "마이크로폰 어레이"라고도 언급되는) 어레이 마이크로폰(104)은, 환경에서 사운드를, 예를 들어, 회의 테이블 주변의 의자에 앉아있는 화자들이 말하는 음성을 검출 및 포착하도록 구성된 (여기서는 "마이크로폰"이라고도 하는) 복수의 마이크로폰 트랜스듀서(106)를 포함한다. 사운드는 오디오 소스(예를 들어, 인간 화자)로부터 마이크로폰(106)으로 이동한다. 일부 실시예들에서, 마이크로폰(106)은 주로 한 방향으로 민감한 단방향 마이크로폰일 수 있다. 다른 실시예들에서, 마이크로폰(106)은, 원한다면, 심장형곡선(cardioid), 부분심장형곡선(subcardioid), 또는 전방향성 등의, 다른 지향성 또는 극성 패턴을 가질 수 있다.

마이크로폰(106)은 오디오 소스로부터의 사운드를 검출하고 사운드를 전기적 오디오 신호로 변환할 수 있는 임의의 적합한 유형의 트랜스듀서일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 마이크로폰(106)은 마이크로-전기 기계 시스템(MEMS; micro-electrical mechanical system) 마이크로폰이다. 다른 실시예에서, 마이크로폰(106)은, 콘덴서 마이크로폰, 평형 전기자(balanced armature) 마이크로폰, 일렉트릿(electret) 마이크로폰, 다이나믹 마이크로폰, 및/또는 기타 유형의 마이크로폰일 수 있다.

마이크로폰(106)은 기판(107)에 결합되거나 기판(107) 상에 포함될 수 있다. MEMS 마이크로폰의 경우에, 기판(107)은 하나 이상의 (여기서는 "마이크로폰 PCB"라고도 하는) 인쇄 회로 보드일 수 있다. 예를 들어, 도 5에서, 마이크로폰(106)은 마이크로폰 PCB(107)에 표면 장착되고 단일 평면에 포함된다. 다른 실시예들에서, 예를 들어, 마이크로폰(106)이 콘덴서 마이크로폰인 경우, 기판(107)은 탄소-섬유 또는 기타의 적절한 재료로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(102)은 어레이(104)를 보호하고 구조적으로 지지하기 위해 마이크로폰 어레이(104)를 완전히 감싸도록 구성된다. 더 구체적으로, 하우징(102)의 제1 면 또는 전면은, 사운드-투과성 스크린 또는 그릴(grill, 108)을 포함하고, 하우징(102)의 제2 면 또는 배면은 배면 패널 또는 지지부(110)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스크린(108)은 복수의 작은 개구를 포함하는 천공된 표면을 가질 수 있고, 알루미늄, 플라스틱, 와이어 메쉬(wire mesh) 또는 기타의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 스크린(108)은 사운드-투과성 필름 또는 직물로 형성된 실질적으로 고체 표면을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(102)은 또한, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이해하는 바와 같이, 스크린(108)과 마이크로폰 어레이(104) 사이에 위치한, 발포체 또는 기타의 적절한 재료로 형성된 박막(111)을 포함하여 마이크로폰 어레이(104)를 외부 요소로부터 보호한다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(102)은, 배면 지지부(110), 발포 박막(111), 및 스크린(108)의 각각의 측면을 함께 고정하여 하우징(102)을 형성하기 위한 측면 레일(112)을 더 포함한다. 하우징(102)은, 마이크로폰 어레이(104)를 하우징(102) 및/또는 조립체(100)의 다른 컴포넌트들로부터 멀리 기계적으로 지지하기 위한 스탠드오프(105) 및 스페이서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

추가로 도 6을 참조하면, 내부에 마이크로폰 어레이 조립체(100)가 설치된 예시적인 천장(600)이 도시되어 있다. 천장(600)은, 예를 들어, 오디오 소스 또는 인간 화자로부터 사운드를 포착하기 위해 마이크로폰이 이용되는 중역실 등의 회의 환경의 일부일 수 있다. 도 6의 예시적인 환경에서, 인간 화자(미도시)는, 천장(600) 아래의, 더 구체적으로는 마이크로폰 어레이 조립체(100) 아래의 테이블에 있는 의자에 착석할 수 있지만, 오디오 소스 및/또는 마이크로폰 어레이 조립체(100)의 다른 물리적 구성 및 배치가 고려될 수 있고 가능하다. 실시예들에서, 마이크로폰 어레이(104)는, 예를 들어 표준 천장 높이(예를 들어, 8 내지 10 피트 높이), 또는 기타 임의의 적절한 높이 범위에 따라, 환경의 바닥 위의 소정 높이 또는 높이 범위에서의 최적의 성능을 위해 구성될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 천장(600)은 (드롭형 천장 또는 현수형 천장이라고도 알려진) 드롭 천장이거나 주 구조적 천장 아래에 매달려 있는 2차 천장일 수 있다. 통상적으로, 드롭 천장(600)은 주 천장으로부터 와이어(미도시)로 매달려 있고 규칙적으로 이격된 셀들의 패턴을 형성하는 금속 채널들의 격자(602)를 포함한다. 각각의 셀은, 예를 들어 타일들 위의 영역의 수리 또는 검사를 위한 액세스를 제공하기 위해 제거될 수 있는 경량의 천장 타일 또는 패널(604)로 채워질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 천장 타일(604)은, 격자 또는 기타의 타일(604)을 교란시키지 않고 용이하게 설치 또는 제거될 수 있는 드롭-인(drop-in) 타일이다. 각각의 천장 타일(604)은 전형적으로 격자의 "셀 크기"에 따라 크기 및 형상이 정해진다. 미국에서는, 예를 들어, 셀 크기는 통상적으로 약 2 피트 × 2 피트의 정사각형, 또는 약 2 피트 × 4 피트의 직사각형이다. 또 다른 예로서, 유럽에서는, 셀 크기는 통상적으로 약 600 밀리미터(mm) × 600 mm의 정사각형이다. 또 다른 예로서, 아시아에서는, 셀 크기는 통상적으로 약 625 mm × 625 mm의 정사각형이다.

실시예들에서, 하우징(102)은, 천장 타일(604)들 중 적어도 하나 대신에 드롭 천장(600)에 설치하기 위한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(102)은 드롭 천장(600)을 형성하는 격자의 셀 크기와 실질적으로 동등한 길이 및 폭 치수들을 가질 수 있다. 한 실시예에서, 하우징(102)은 대략 2 피트 × 2 피트(예를 들어, 측면 레일(112) 각각은 약 2 피트 길이)의 치수를 갖는 실질적으로 정사각형이어서, 하우징(102)은 표준 미국 드롭 천장의 천장 타일(604)들 중 임의의 하나를 대체할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하우징(102)은 천장 타일(604)들 중 2개 이상을 대체할 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(102)은 정사각형을 형성하는 4개의 인접한 임의의 천장 타일(604) 그룹을 대체하기 위해 대략 4 피트 × 4 피트 정사각형으로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 하우징(102)은, 표준 유럽 드롭 천장(예를 들어, 600 mm × 600 mm), 또는 표준 아시아 드롭 천장(예를 들어, 625 mm × 625 mm)에 맞도록 크기를 정할 수 있다. 마이크로폰 어레이 조립체(100)를 드롭 천장(600)의 천장 타일(604) 대신에 장착함으로써, 조립체(100)는 (예를 들어 무한 배플링(infinite baffling)을 위해) 스피커 캐비닛에 스피커를 장착하는 것과 유사한 음향 이득을 얻을 수 있다.

일부 경우에는, 하우징(102)보다 큰 셀 크기를 갖는 드롭 천장과 호환되도록 하우징(102)을 레트로핏팅(retrofit)하거나 적응시키기 위해 어댑터 프레임(미도시)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 어댑터 프레임은, 하우징(102)의 주위 둘레에 결합될 수 있고 미리결정된 셀 크기에 맞추기 위해 하우징(102)의 치수를 확장시키는 폭을 갖는 알루미늄 프레임일 수 있다. 이러한 경우에, 표준 미국 천장을 위한 크기를 갖는 하우징(102)은, 예를 들어, 표준 아시아 천장에 맞도록 적응될 수 있다. 다른 경우에, 하우징(102)은 최소 셀 크기(예를 들어, 600 mm × 600 mm 정사각형 등)에 맞도록 설계될 수 있으며, 어댑터 프레임은, 필요하다면, 다양한 상이한 셀 크기(예를 들어, 2 피트 × 2 피트 제곱, 625 mm × 625 mm 제곱 등)에 맞게 하우징(102)의 치수를 확장시킬 수 있는 복수의 크기 또는 폭으로 제공될 수 있다.

실시예들에서, 하우징(102)의 전부 또는 일부는, 경량의 견고한 알루미늄 또는 마이크로폰 어레이 조립체(100)가 드롭 천장(600)의 격자에 의해 지지되도록 허용하기에 충분히 가볍고 하우징(102)이 내부에 장착된 마이크로폰 어레이(104)를 지지할 수 있게 하기에 충분히 강한 기타 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소정 실시예들에서, 적어도 배면 패널(110)은 (예를 들어, Plascore®에 의해 제조된) 허니콤 코어(honeycomb core)를 포함하는 편평한 항공우주 등급의 알루미늄 보드를 포함한다. 또한, 소정 실시예들에 따르면, 하우징(102)의 컴포넌트들(예를 들어, 측면 레일(112), 배면 부분(110), 스크린(108), 마이크로폰 어레이(104) 등)은 조립을 위해 용이하게 함께 끼워 맞출수 있고 분해를 위해 용이하게 분리가능하도록 구성될 수 있다. 이러한 특징은, 하우징(102)이, 예를 들어 스크린(108)을 상이한 재료(예를 들어, 직물) 또는 (예를 들어, 천장 타일(604)의 색상과 정합하는) 색상으로 대체하는 것; 전술된 바와 같이 하우징(102)의 전체 크기를 변경하기 위해 어댑터 프레임을 추가 또는 제거하는 것; 드롭 천장(600)의 금속 채널(602)의 색상 또는 재료와 정합하도록 측면 레일(112)을 교체하는 것; (예를 들어, 더 많거나 적은 수의 마이크로폰(106)을 갖는 어레이를 제공하기 위해) 어레이 마이크로폰(104)을 교체 또는 조정하는 것; 기타의 것을 포함하는 최종 사용자의 특정한 요구에 따라 맞춤화되는 것을 허용한다.

도 7 및 도 8을 추가로 참조하면, 실시예들에서, 하우징(102)은, 예를 들어 드롭 천장이 아닌 천장(700)을 갖는 환경을 수용하기 위해 대안적인 장착 옵션을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에서, 마이크로폰 어레이 조립체(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 배면 장착판(101)을 포함할 수 있다. 배면 장착 판(101)은 표준 VESA 장착 홀 패턴을 이용하여 장착 포스트(702)에 결합될 수 있고, 장착 포스트(702)는 도 7에 도시된 바와 같이 천장(700)으로의 부착을 위해 구성된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일부 경우에, 마이크로폰 어레이 조립체(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(102)의 배면 지지부(110)에 부착된 케이블 장착 후크(103)에 드롭-다운 천장 케이블(704)을 결합함으로써 천장(700)에 장착될 수 있다. 역시 또 다른 실시예에서, 하우징(102)은 벽-장착 옵션을 제공하도록 및/또는 스테이지 등의 공연 장소의 앞에 배치하도록 구성될 수 있다.

이제 도 2 내지 도 4를 참조하면, 마이크로폰 어레이 조립체(100)는 배면 지지부(110) 상에 장착된 제어 박스(114)를 포함한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 박스(114)는 마이크로폰 어레이(104)에 전기적으로 결합된 (여기서는, "오디오 PCB"라고도 하는) 인쇄 회로 보드(116)를 수용한다. 예를 들어, 오디오 PCB(116)는, 마이크로폰 어레이(104)에, 더 구체적으로는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로폰 어레이(104)로부터 배면 지지부(110)의 개구(120)를 통해 수직으로 연장되는 보드-대-보드 커넥터(118)을 통해 기판(107)에 결합될 수 있다. 실시예들에서, 오디오 PCB(116)는, 여기서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 마이크로폰 어레이(104)에 의해 포착되고 이로부터 수신되는 오디오 신호를 처리하여 대응하는 오디오 출력을 생성하는 (예를 들어, 하드웨어 및/또는 소프트웨어 요소들을 통한) 오디오 프로세서로서 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제어 박스(114)는, 오디오 PCB(116) 및/또는 제어 박스(114) 내의 다른 컴포넌트에 대한 액세스를 제공하는 착탈식 커버(122)를 포함할 수 있다.

실시예에서, 마이크로폰 어레이 조립체(100)는, 제어 박스(114)에 기계적으로 결합되고 케이블(미도시)을 오디오 PCB(116)에 전기적으로 결합하도록 구성된 외부 포트(124)를 포함한다. 케이블은, 포트(124)를 통해 운반되는 정보의 유형에 따라, 데이터, 오디오 및/또는 전원 케이블일 수 있다. 예를 들어, 케이블을 그 곳에 결합할 때, 외부 포트(124)는, 외부 제어 디바이스(예를 들어, 오디오 믹서, 오디오 레코더/증폭기, 컨퍼런싱 프로세서(conferencing processor), 브릿지 등)로부터 제어 신호를 수신하고 제어 신호를 오디오 PCB(116)에 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 포트(124)는, 마이크로폰 어레이(104)로부터 오디오 PCB(116)에서 수신된 오디오 신호를 외부 제어 디바이스에 전송하거나 출력하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 외부 포트(124)는, 외부 전원(예를 들어, 배터리, 벽면 콘센트 등)으로부터 오디오 PCB(116) 및/또는 마이크로폰 어레이(104)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 외부 포트(124)는 이더넷 케이블(예를 들어, CAT5, CAT6 등)을 수용하고, 전력, 오디오 및 제어 접속을 마이크로폰 어레이 조립체(100)에 제공하도록 구성된 이더넷 포트이다. 다른 실시예들에서, 외부 포트(124)는 다수의 포트를 포함할 수 있고 및/또는 예를 들어 USB(Universal Serial Bus) 포트, 미니 USB(mini-USB) 포트, 포트, PS/2 포트, HDMI 포트, 직렬 포트, VGA 포트 등을 포함한, 기타 임의 유형의 데이터, 오디오, 및/또는 전력 포트를 포함할 수 있다.

이제 도 1 및 도 3을 참조하면, 마이크로폰 어레이 조립체(100)는, 마이크로폰 어레이(104)의 동작 모드 또는 상태(예를 들어, 전원 온, 전원 오프, 음소거, 오디오 검출 등)를 시각적으로 나타내는 표시기(126)를 더 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 표시기(126)는, 표시기(126)가 하우징(102)의 전면 외부에서 볼 수 있어서 마이크로폰 어레이(104)의 동작 모드를 회의 환경 내의 인간 화자 또는 다른 사람들에게 외부적으로 표시할 수 있도록, 스크린(108) 내에 통합될 수 있다. 실시예들에서, (여기서는 "외부 표시기"라고도 하는) 표시기(126)는, 예를 들어, 어레이 마이크로폰 조립체(100)의 동작 모드(예를 들어, 전원 온 또는 전원 오프)에 따라 온 또는 오프되는, 발광 다이오드(LED) 등의 적어도 하나의 광원(미도시)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 광 표시기(light indicator, 126)는, 마이크로폰 어레이 조립체(100)의 제1 동작 모드(예를 들어, 전원 온)를 표시하는 제1 광원을 켜고, 제2 동작 모드(예를 들어, 오디오 검출)를 표시하는 제2 광원을 켜, 일부 예에서, 양쪽 광원 모두가 동시에 켜질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 표시기(126)는, 도 3에 도시된 바와 같이, (여기서는 "LED PCB"라고도 하는) PCB(126a)에 장착된 적어도 하나의 LED(미도시) 및 LED로부터의 광을 스크린(108) 외부로 광학적으로 지향시키도록 구성된 광 가이드(126b)를 포함한다. LED는, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, LED PCB(126a)를 마이크로폰 PCB(107) 상의 커넥터(129)에 접속하는 케이블(128)을 통해 마이크로폰 어레이(104)에 전기적으로 결합될 수 있다.

이제 도 3 및 도 5를 참조하면, 실시예들에서, 마이크로폰 어레이 조립체(100)의 기판(107)은 중앙 PCB(107a) 및 중앙 보드 주변에 위치한 하나 이상의 주변 PCB(107b)를 포함하여 마이크로폰(106)을 장착하기 위한 가용 공간을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 마이크로폰(106)들의 일부는 중앙 PCB(107a) 상에 장착될 수 있고 나머지 마이크로폰(106)들은, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 주변 PCB(107b) 상에 장착될 수 있다. 주변 PCB(107b)들 각각은 하나 이상의 보드-대-보드 커넥터(130)를 이용하여 중앙 PCB(107a)에 결합될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 마이크로폰(106)들은 모두 도 4에 도시된 바와 같이 기판(107)의 한 평면에 장착된다.

하나 이상의 주변 PCB(107b)의 개수, 크기 및 형상은, 예를 들어, 중앙 PCB(107a)의 측면(130)의 개수, 크기 및/또는 형상 뿐만 아니라, 기판(107)의 전체 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 중앙 PCB(107a)는 7개의 균일한 변(132)을 갖는 다각형이고, 기판(107)은 주변 PCB(107b)의 내측 단부(inner end, 134)에서 각각의 변(132)에 각각 결합되는 7개의 주변 PCB(107b)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 내측 단부(134)는 7개의 측면(132) 중 임의의 하나와 정합하도록 균일한 크기의 평평한 표면이다. 각각의 주변 PCB(107b)는 내측 단부(134)에 대향하는 외측 단부(136)를 더 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 기판(107)은 원형으로 성형되고, 따라서, 각각의 주변 PCB(107b)의 외측 단부(136)는 만곡되어 있다.

다른 실시예들에서, 중앙 PCB(107a)는, 예를 들어, 다른 유형의 다각형(예를 들어, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 오각형 등), 원 또는 타원을 포함하는 다른 전체 형상을 가질 수 있다. 이러한 경우, 주변 PCB(107b)의 내측 단부(134)는 중앙 PCB(107a)의 측면(132)의 크기 및 형상에 따라 크기 및 형상이 정해질 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에서, 중앙 PCB(107)는 측면(132)들 각각이 만곡되도록 원형 형상을 가질 수 있고, 따라서 주변 PCB(107b)의 내측 단부(134)도 역시 만곡될 수 있다. 마찬가지로, 다른 실시예들에서, 기판(107)은, 예를 들어, 타원형 또는 다각형을 포함하는 다른 전체 형상을 가질 수 있고, 주변 PCB(107b)의 외측 단부(136)는 그에 따라 형성될 수 있다. 역시 다른 실시예에서, 기판(107)은, 원형 중앙 PCB(107a)를 둘러싸는 도넛형 주변 PCB(107b), 또는 마이크로폰 트랜스듀서(106)들 모두를 포함하는 단일의 연속 보드(107)를 포함할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실시예들에서, 복수의 마이크로폰(106)은 중앙 PCB(107a)의 중심점에 위치한 중앙 마이크로폰(106a), 및 중앙 마이크로폰(106a)을 둘러싸고 중앙 PCB(107a) 또는 주변 PCB(107b) 상에 위치한 프랙탈 또는 자기-유사형 구성으로 배열된 나머지 세트의 마이크로폰(106b)들을 포함한다. 적어도 부분적으로 마이크로폰(106)의 프랙탈형 배치로 인해, 어레이 마이크로폰(104)은, 음성 주파수 범위에 걸친 개선된 방향성 감도 및 규정된 조향 각도 범위에 걸친 최대 메인 대 사이드 로브 비를 달성할 수 있다. 그 결과, 마이크로폰 어레이(104)는 단일 방향으로부터 오는 신호를 더욱 정확하게 "청취"하고 원치않는 잡음 및/또는 간섭 사운드를 제거할 수 있고, 인접한 인간 화자들을 더욱 효과적으로 구별할 수 있다. 또한, 마이크로폰 구성의 프랙탈 특성은, 어레이(104)의 지향성이, 더 많은 마이크로폰을 추가하고 및/또는 더 큰 크기의 마이크로폰 어레이(104)를 생성함으로써 더 넓은 주파수 범위(예를 들어, 더 낮은 주파수 및/또는 더 높은 주파수)로 용이하게 확장되는 것을 허용한다.

더 구체적으로, 실시예들에서, 마이크로폰(106)은 (예를 들어, 격자 로브(grating lobes)에 기인한) 바람직하지 않는 픽업 패턴을 회피하고 넓은 범위의 오디오 주파수를 수용하도록, 다양한 크기들의 동심형의, 원형 링들로 배치될 수 있다. 여기서 사용될 때, 용어 "링"은 임의의 유형의 원형 구성(예를 들어, 완전한 원, 거의 완전한 원, 완전하지 않은 원 등) 뿐만 아니라, 임의의 유형의 타원형 구성 또는 기타의 길쭉한 루프를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 링들은, 중앙 마이크로폰(106a) 또는 기판(107)의 중심점으로부터 다양한 반경방향 거리에 위치하여 점진적으로 더 낮은 오디오 주파수들을 처리할 수 있는 네스팅된 구성을 형성할 수 있고, 여기서, 최외측 링은 미리결정된 동작 범위 내의 최저 주파수에서 최적으로 동작하도록 구성된다. 조화 네스팅 기술을 이용하면, 동심형 링들은 동작 주파수의 범위 내의 특정한 주파수 대역을 커버하는데 이용될 수 있다.

실시예들에서, 각각의 링은 나머지 마이크로폰(106b)들의 상이한 서브셋을 포함하고, 마이크로폰(106b)들의 각각의 서브셋은 대응하는 링의 원주를 따라 미리결정된 간격들로 배치될 수 있다. 주어진 링 내의 인접한 마이크로폰(106b)들 사이의 미리결정된 간격 또는 이격은, 링의 크기 또는 직경, 그 링에 할당된 서브셋에 포함된 마이크로폰(106b)의 수, 및/또는 링 내의 마이크로폰(106b)에 대한 전체 음압에 의존할 수 있다. (예를 들어, 링들의 네스팅에 기인한) 링들의 마이크로폰(106)의 수 및 링들의 마이크로폰 밀도를 증가시키는 것은, 격자 로브(grating lobe)를 제거함으로써 미리설정된 범위 내의 모든 주파수에 걸쳐 거의 일정한 주파수 응답을 갖는 개선된 빔폭을 생성하는 것을 도울 수 있다.

이해하겠지만, 도 5는 어레이 마이크로폰(104)의 예시적인 실시예를 도시한 뿐이며, 여기서 개시된 원리에 따라 마이크로폰(106)의 다른 구성들도 고려될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 복수의 마이크로폰(106)은 중심점 주변의 동심형 링들로 배치될 수 있지만, 중심점에는 어떠한 마이크로폰도 위치하지 않는다(예를 들어, 중앙 마이크로폰(106a)이 없다). 역시 또 다른 실시예에서, 마이크로폰(106)들의 일부분만이 동심형 링들로 배치될 수 있고, 마이크로폰(106)들의 나머지 부분은 기판(107) 상의 무작위 위치들에서 개개의 링들 외부의 또는 그 사이의 다양한 지점에 위치하거나, 기타 임의의 적절한 배열로 배치될 수 있다.

도 9는 소정 실시예들에 따른 어레이 마이크로폰에서 발견될 수 있는 예시적인 마이크로폰 구성(900)을 그래픽으로 도시한다. 마이크로폰 구성(900)은, 어레이(104)의 최내측 링에 포함된 마이크로폰(106b)의 수를 제외하고는, 마이크로폰 어레이(104)에 포함된 마이크로폰(106)의 자기-유사형 구성과 실질적으로 유사할 수 있다. 도시된 바와 같이, 마이크로폰 구성(900)은, 구성(900)의 중심에 위치한 하나의 마이크로폰(902)(예를 들어, 중앙 마이크로폰(106a)) 및 7개의 동심형 링(910 내지 922)으로 배치된 복수의 마이크로폰(906)(예를 들어, 나머지 V트의 마이크로폰(106b))을 포함한다. 설명의 용이성과 예시의 목적을 위해, 마이크로폰 구성(900)의 링들을 형성하는 각각의 그룹의 마이크로폰(906)들을 통해 원이 그려져 있다.

마이크로폰(906)들을 수용하기 위해, 마이크로폰 구성(900)은, 중앙 PCB(107a) 및 복수의 주변 PCB(107b)와 유사한, 복수의 인쇄 회로 보드(미도시) 상에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 역시 참조하면, 마이크로폰(906)들은, (i) 중앙 PCB(107a) 상에 장착되어 중앙 마이크로폰(906)을 둘러싸는 제1 링(910)을 형성하는 마이크로폰(902)들의 제1 서브셋, (ii) 중앙 PCB(107a) 상에 장착되어 제1 링(910)을 둘러싸는 제2 링(912)을 형성하는 마이크로폰(906)들의 제2 서브셋, (iii) 중앙 PCB(107a) 상에 장착되어 제2 링(912)을 둘러싸는 제3 링(914)을 형성하는 마이크로폰(906)들의 제3 서브셋; (iv) 중앙 PCB(107a) 상에 장착되어 제3 링(916)을 둘러싸는 제4 링(918)을 형성하는 마이크로폰(906)들의 제4 서브셋, (v) 주변 PCB(107b) 상에 장착되어 제4 링(914)을 둘러싸는 제5 링(916)을 형성하는 마이크로폰(906)들의 제5 서브셋, (vi) 주변 PCB(107b) 상에 장착되어 제5 링(918)을 둘러싸는 제6 링(920)을 형성하는 마이크로폰(906)들의 제6 서브셋, 및 (vii) 주변 PCB(107b) 상에 또는 그 엣지 부근에 장착되어 제6 링(920)을 둘러싸는 제7 링(922)을 형성하는 마이크로폰(906)들의 제7 서브셋을 포함한다.

실시예들에서, 마이크로폰 어레이에 포함된 링들(910 내지 922)의 개수, 각각의 링의 직경, 및/또는 이웃 링들 사이의 반경방향 거리는, 어레이 마이크로폰이 동작할 원하는 주파수 범위 및 그 범위의 몇 퍼센트가 각각의 링에 의해 커버될 것인지에 따라 달라질 수 있다. 실시예들에서, 마이크로폰 어레이 내의 각각의 링의 직경은, (예를 들어, 격자 로브로 인해) 그 링 내의 마이크로폰들의 서브셋이 원치않는 신호를 픽업하지 않고 동작할 수 있는 최저 주파수를 정의한다. 따라서, 최외측 링(922)의 직경은, 마이크로폰 어레이의 동작 주파수 범위의 하단(lower end)을 결정할 수 있고, 나머지 링 직경은 나머지 주파수 범위를 세분함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어 및 제한없이, 일부 실시예들에서, 마이크로폰 어레이는, 적어도 100 헤르쯔(Hz) 내지 적어도 10 킬로헤르쯔(KHz)의 동작 주파수 범위를 커버하도록 구성될 수 있고, 여기서, 각각의 링은 이 범위 내의 상이한 옥타브 또는 다른 주파수 대역의 커버리지를 커버하거나 이에 기여한다. 추가의 예로서, 이러한 실시예들에서, 최외측 링(922)은 최저 주파수 대역(예를 들어, 100 Hz)을 커버하도록 구성될 수 있고, 나머지 링들(910-920)은 단독으로 또는 하나 이상의 다른 링과 조합하여 나머지 옥타브들 또는 대역들(예를 들어, 200 Hz, 400 Hz, 800 Hz, 1600 Hz, 3200 Hz 및/또는 6400 Hz에서 시작하는 주파수 대역)의 커버리지에 기여할 수 있다.

이해할 수 있는 바와 같이, 사이드 로브는, 어레이 빔의 메인 로브 외에도, 마이크로폰 어레이의 극성 응답에 존재할 수 있고, 그 결과, 원하는 빔 각도 이외의 각도에서 원치않는 무관한 픽업 감도를 초래한다. 사이드 로브는 어레이 빔이 조향될 때 크기 및 주파수 감도에서 변할 수 있기 때문에, 통상적으로는 메인 로브에 비해 사이드 로브를 갖는 빔은, 일단 빔이 상이한 방향으로 조향되고 나면, 훨씬 더 큰 사이드 로브 응답을 가질 수 있다. 일부 경우에, 사이드 로브 감도는 소정 주파수들에서 심지어 메인 로브 감도에 필적할 수도 있다. 그러나, 실시예들에서, 마이크로폰 어레이 내에 더 많은 마이크로폰(906)들을 포함하는 것은 주어진 빔의 메인 로브를 강화시킬 수 있음으로써, 메인 로브 감도에 대한 사이드 로브 감도의 비율을 감소시킬 수 있다.

실시예들에서, 링들(910-922)은 마이크로폰 어레이의 지향성을 최적화하기 위해 어레이의 중심(예를 들어, 중앙 마이크로폰(902))을 통과하는 중심 축(930)에 관해 적어도 약간 회전될 수 있다. 이러한 경우, 마이크로폰 어레이는, 메인 로브에 대한 마이크로폰 감도를 제한함으로써, 메인 로브 응답을 최대화하고 사이드 로브 응답을 감소시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 링들(910-922)은, 예를 들어, 각각의 링을 상이한 각도로 회전시켜, 임의의 2개보다 많지 않은 마이크로폰(906)들이 축 방향으로 정렬되게 함으로써, 서로 회전적으로 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 더 적은 수의 마이크로폰을 갖는 마이크로폰 어레이에서, 이 회전 오프셋은 2개보다 많은 마이크로폰이 정렬될 때 발생할 수 있는 바람직하지 않은 음향 신호 픽업을 감소시키는데 유용할 수 있다. 다른 실시예들에서, 예를 들어, 많은 수의 마이크로폰을 갖는 어레이에서, 회전 오프셋은 더욱 임의적으로 구현될 수 있고, 및/또는 마이크로폰 어레이의 전체 지향성을 최적화하기 위해 다른 방법이 이용될 수 있다.

도 5를 다시 참조하면, 실시예들에서, 주변 PCB(107b)들 각각은 제조 및 조립을 체계화하도록 균일하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 주변 PCB(107b)는 균일한 형상을 가질 수 있고, 마이크로폰(106b)은 각각의 보드(107b) 상의 동일한 위치에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 주변 PCB(107b)들 중 임의의 하나는, 주변 PCB(107b)를 중앙 PCB(107a)에 전기적으로 결합시키기 위하여 커넥터(130)들 중 임의의 하나에 결합될 수 있다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 마이크로폰 PCB(107)는 7개의 주변 PCB(107b)를 포함하되, 주변 PCB(107b)들 각각이 균일한 위치들에서 8개의 마이크로폰을 포함하게 할 수 있다. 나머지 64개의 마이크로폰은 중앙 PCB(107a)에 포함되되, 마이크로폰 어레이(104)가 총 120개의 마이크로폰을 포함하게 할 수 있다.

실시예들에서, 중앙 PCB(107a) 및/또는 주변 PCB(107b)들 각각 상의 마이크로폰(106)의 총 수 및/또는 마이크로폰(106b)의 수는, 예를 들어, 조화 네스트(harmonic nest)의 구성, 어레이(104)의 미리설정된 동작 주파수 범위, 마이크로폰 어레이(104)의 전체 크기 뿐만 아니라, 기타의 고려 사항에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 9에서, 마이크로폰 구성(900)은, 링(910)이 도 5의 마이크로폰 어레이(104)의 대응하는 링보다 7개 더 적은 수의 마이크로폰(906)을 포함하기 때문에, 단지 113개의 마이크로폰(906), 더 구체적으로는 112개의 마이크로폰(906)에 의해 둘러싸인 하나의 중앙 마이크로폰만을 포함한다. 소정 실시예들에서, 제1 또는 최내측 링(910)으로부터 이들 7개의 마이크로폰을 제거하는 것은, 주파수 커버리지 또는 마이크로폰 감도에서 거의 또는 전혀 손실이 없이 달성될 수 있다.

실시예들에서, 링들(910-922)의 각각에 포함된 마이크로폰(906)의 수는 마이크로폰 구성(900)에서 자기-유사형 또는 반복적 패턴을 생성하도록 선택될 수 있다. 이것은, 마이크로폰 구성(900)이, 더 많은 오디오 주파수를 커버하기 위해 하나 이상의 링을 추가함으로써 용이하게 확장되도록 허용하거나, 더 적은 주파수를 커버하기 위해 하나 이상의 링을 제거함으로써 용이하게 감소되도록 허용할 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 9의 도시된 실시예에서, 프랙탈 또는 자기-유사형 구성은, 7개의 링들(910-922) 각각에 7개, 14개 또는 21개의 마이크로폰(106b/906)(예를 들어, 7의 배수)을 배치함으로써 형성된다. 다른 실시예들은, 예를 들어 1보다 큰 또 다른 정수의 배수, 또는 어레이 마이크로폰(104)의 제조를 간소화할 수 있는 임의의 다른 패턴 등의, 마이크로폰(106b/906)의 다른 반복가능한 배치를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 내측 링들(910-920) 각각의 마이크로폰(906)의 수는, 2개의 수(예를 들어, 8 및 16) 사이에서 교대할 수 있는 반면, 최외측 링(922)은 임의의 개수(예를 들어, 20)의 마이크로폰들(906)을 포함할 수 있다.

이해하겠지만, 다른 실시예들에서, 마이크로폰(106/906)들은, 예를 들어, 타원, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 오각형, 또는 다른 다각형 등의 다른 구성 형상들로 배치되거나, 더 많거나 더 적은 수의 서브셋 또는 링의 마이크로폰(106/906)을 갖거나, 및/또는 예를 들어, 각각의 링 사이의 원하는 거리, 기판(107)의 전체 크기, 마이크로폰(106)의 전체 크기, 어레이(104) 내의 마이크로폰(106)의 총 수, 어레이(104)에 의해 커버되는 미리설정된 오디오 주파수 범위 뿐만 아니라, 다른 성능 및/또는 제조-관련 고려사항에 따라, 링들(910 내지 922) 각각에서 상이한 개수의 마이크로폰(106/906)을 가질 수 있다.

도 10은 어레이 마이크로폰 시스템(1030) 및 제어 디바이스(1032)를 포함하는 예시적인 오디오 시스템(1000)의 블록도를 나타낸다. 어레이 마이크로폰 시스템(1030)은 도 1 내지 도 5에 도시된 어레이 마이크로폰 조립체(100)와 유사하게 또는 다른 구성으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 어레이 마이크로폰 시스템(1030)은 어레이 마이크로폰(104)과 유사한 어레이 마이크로폰(1034)을 포함할 수 있다. 어레이 마이크로폰 시스템(1030)은 또한, 어레이 마이크로폰(1034)으로부터 오디오 신호를 수신하고 마이크로폰 어레이(1034)에 의해 포착된 오디오 신호를 처리하기 위한 오디오 레코더, 오디오 믹서, 증폭기, 및/또는 기타의 컴포넌트로서 구성되는 오디오 컴포넌트(1036)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 오디오 컴포넌트(1036)는, 예를 들어, 오디오 PCB(116) 등의 인쇄 회로 보드(미도시) 상에 적어도 부분적으로 포함될 수 있다. 다른 실시예들에서, 오디오 컴포넌트(1036)는 어레이 마이크로폰 시스템(1030)과 독립적으로 오디오 시스템(1000)에 위치하며, (예를 들어, 제어 디바이스(1032) 내부의) 어레이 마이크로폰 시스템(1030)은 오디오 컴포넌트(1036)와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 어레이 마이크로폰 시스템(1030)은, 마이크로폰 어레이(1034)의 동작 모드를 시각적으로 나타내는 표시기(126)와 유사한 표시기(1038)를 어레이 마이크로폰 시스템(1030)의 전면 외부에 더 포함할 수 있다.

제어 디바이스(1032)는, 오디오 컴포넌트(1036), 마이크로폰 어레이(1034), 및/또는 표시기(1038)를 제어하기 위해 어레이 마이크로폰 시스템(1030)과 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 제어 디바이스(1036)는 마이크로폰 어레이(1034) 및/또는 표시기(1038)를 활성화 또는 비활성화하기 위한 제어부를 포함할 수 있다. 제어 디바이스(1036) 상의 제어부는 또한, 지향성, 이득, 잡음 억제, 픽업 패턴, 음소거, 주파수 응답 등의 마이크로폰 어레이(1034)의 파라미터들의 조정을 가능하게 할 수 있다. 실시예들에서, 제어 디바이스(1036)는, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 전용 디바이스, 및/또는 다른 유형의 전자 디바이스일 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어 디바이스(1036)는, 하나 이상의 스위치, 조광 놉(dimmer knob), 버턴 등을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 마이크로폰 어레이 시스템(1030)은, (예를 들어, 무선 주파수(RF) 신호를 전송 및/또는 수신함으로써) 시스템(1030)과 제어 디바이스(1036) 및/또는 컴퓨터 디바이스 사이의 무선 통신을 가능하게 하기 위한 무선 통신 디바이스(1040)(예를 들어, 무선 주파수(RF) 전송기 및/또는 수신기)를 포함한다. 예를 들어, 무선 통신은 아날로그 또는 디지털 변조된 신호의 형태일 수 있고, 마이크로폰 어레이(1034)에 의해 포착된 오디오 신호 및/또는 제어 디바이스(1036)로부터 수신된 제어 신호를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 통신 디바이스(1040)는, 원격 컴퓨터 디바이스 및/또는 서버와의 통신을 통한 웹 회의 및 다른 유사한 특징을 가능하게 하기 위한 내장된 웹 서버를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 어레이 마이크로폰 시스템(1030)은 외부 포트(124)와 유사한 외부 포트(미도시)를 포함하고, 시스템(1030)은 포트(124)에 결합된 케이블(1042)을 통해 제어 디바이스(1036)와 유선 통신한다. 이러한 한 실시예에서, 오디오 시스템(1000)은, 케이블(1042)을 통해 어레이 마이크로폰 시스템(1030)에 역시 결합되는 전원(1044)을 더 포함하여, 케이블(1042)이 오디오 시스템(1000)의 다양한 컴포넌트들 사이에서 전력, 제어, 및/또는 오디오 신호를 운반하게 한다. 바람직한 실시예에서, 케이블(1042)은 이더넷 케이블(예를 들어, CAT5, CAT6 등)이다. 다른 실시예들에서, 전원(1044)은 별도의 전원 케이블을 통해 어레이 마이크로폰 시스템(1030)에 결합된다.

예시된 바와 같이, 표시기(1038)는 제1 광원(1046) 및 제2 광원(1048)을 포함할 수 있다. 제1 광원(1046)은 광(light)을 켜거나 끔으로써 마이크로폰 어레이(1034)의 제1 동작 모드 또는 상태를 표시하도록 구성될 수 있고, 마찬가지로, 제2 광원(1048)은 마이크로폰 어레이(1034)의 제2 동작 모드를 표시하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(1046)은 마이크로폰 어레이 시스템(1030)이 전력을 갖고 있는지의 여부를 나타낼 수 있고(예를 들어, 시스템(1030)이 켜지면 광원(1046)이 켜진다), 제2 광원(1048)은 마이크로폰 어레이(1034)가 음소거되었는지의 여부를 표시할 수 있다(예를 들어, 시스템(1030)이 음소거 설정으로 설정되면 광원(1048)이 켜진다). 다른 경우에, 광원들(1046, 1048) 중 적어도 하나는, (예를 들어, 웹 회의 동안) 오디오가 외부 오디오 소스로부터 수신되고 있는지의 여부를 표시할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제1 광원(1046)은 제1 광 색상을 갖는 제1 LED이고, 제2 광원(1048)은 제1 광 색상과는 상이한 제2 광 색상(예를 들어, 청색, 녹색, 적색, 백색 등)을 갖는 제2 LED이다. 표시기(1038)는, 예를 들어, 어떤 동작 모드(들)가 표시기(1038)에 의해 표시될 수 있고 어떤 색상(들), LED(들), 또는 기타 형태의 표시가 각각의 동작 모드에 할당되는지를 결정하기 위해, 제어 디바이스(1032) 및/또는 오디오 컴포넌트(1036)와 전기적으로 통신하며 이들에 의해 제어된다.

실시예들에서, 오디오 컴포넌트(1036)는, 지향성, 이득, 잡음 억제, 픽업 패턴, 음소거, 주파수 응답 등의 마이크로폰 어레이(1034)의 파라미터의 조정을 가능하게 하도록 (예를 들어, 컴퓨터 프로그래밍 명령어들을 통해) 구성될 수 있다. 또한, 오디오 컴포넌트(1036)는, 마이크로폰 어레이(1034)에 의해 포착된 오디오 신호의 믹싱(예를 들어, 오디오 신호들의 결합, 라우팅, 변경 및/또는 기타의 방식으로의 조작)을 가능하게 하는 오디오 믹서(미도시)를 포함할 수 있다. 오디오 믹서는, 마이크로폰 어레이(1034) 내의 각각의 마이크로폰으로부터 수신된 오디오 신호를 지속적으로 모니터링하고, 주어진 인간 화자를 위해 마이크로폰 어레이(1034)에 의해 형성된 적절한(예를 들어, 최상의) 로브를 자동으로 선택하며, 선택된 로브를 인간 화자를 향해 직접 자동으로 위치결정 또는 조향하고, 다른 오디오 소스로부터의 신호를 억제하면서 선택된 로브를 강조하는 오디오 신호를 출력할 수 있다.

실시예들에서, (예를 들어, 중역실 환경에서) 동시에 수 명의 인간 화자가 말할 가능성을 수용하기 위하여, 마이크로폰 어레이(1034)는 마이크로폰 어레이(1034) 주변에서 임의의 각도로 최대 8개까지의 로브를 동시에 형성하여, 예를 들어 테이블에서 최대 8개까지의 착석된 위치를 에뮬레이션하도록 구성될 수 있다. 마이크로폰 구성(예를 들어, 마이크로폰 구성(900))으로 인해, 마이크로폰 어레이(1034)는 환경 내의 원하지 않는 오디오 신호(예를 들어, 잡음)를 덜 픽업하기 위해 (예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같은) 비교적 좁은 로브를 형성할 수 있다. 로브는, 어레이(1034) 주변 360도의 임의의 지점에 위치한 인간 화자의 오디오 픽업 커버리지를 제공하도록 조향될 수 있다. 예를 들어, 오디오 컴포넌트(1036)는, 로브가, 방위각, 고도, 및 거리나 반경을 커버하는 3차원 공간 내의 임의의 지점으로 조향되거나 조정되는 것을 허용하도록 (예를 들어, 컴퓨터 프로그래밍 명령어들을 이용하여) 구성될 수 있다. 실시예들에서, 마이크로폰 어레이(1034)의 빔 패턴은, 어레이(1034)를 물리적으로 이동시키지 않고 전자적으로 조향될 수 있다.

또한, 오디오 믹서는, 최대 8개까지의 개별적으로-라우팅된 출력 또는 채널(미도시)을 동시에 제공하도록 구성될 수 있고, 각각의 출력은 마이크로폰 어레이(1034)의 8개의 로브들 중 각각의 것에 대응하고, 마이크로폰 어레이(1034) 내의 모든 마이크로폰으로부터 수신된 입력들을 결합함으로써 생성된다. 오디오 믹서는 또한, 다른 모든 오디오 신호를 포착하기 위해 제9 자동-혼합된 출력을 제공할 수 있다. 이해하겠지만, 마이크로폰 어레이(1034)는 임의의 개수의 로브를 갖도록 구성될 수 있다.

실시예들에 따르면, 마이크로폰 어레이(1034)의 로브는, 인간 화자가 환경 내에서 이동할 때 오디오 컴포넌트(1036)가 인간 화자로부터의 오디오를 효과적으로 추적하고 포착하도록 허용하는 조정가능한 빔폭을 갖도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 마이크로폰 어레이 시스템(1030) 및/또는 제어 디바이스(1032)는 수동 빔폭 조정을 허용하는 사용자 제어 디바이스(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 제어부는, 놉(knob), 슬라이더, 또는 보통 빔폭, 넓은 빔폭 및 좁은 빔폭의 3가지 설정들 사이에서 조정될 수 있는 다른 수동 제어부일 수 있다. 다른 경우들에서, 빔폭 제어는 오디오 컴포넌트(1036) 및/또는 제어 디바이스(1032) 상에서 실행되는 소프트웨어를 이용하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 매우 큰 회의실을 커버하기 위해 복수의 마이크로폰 어레이 시스템(1030)이 포함되는 환경에서, 오디오 시스템(1000)은 각각의 마이크로폰 어레이 시스템(1030)에 포함된 오디오 컴포넌트(1036)로부터의 출력을 수신하고 수신된 오디오 신호들에 기초하여 혼합된 출력을 출력하는 오디오 믹서를 포함할 수 있다.

오디오 컴포넌트(1036)는 또한, 오디오 믹서와 유선 또는 무선으로 통신하는 오디오 증폭기/레코더(미도시)를 포함할 수 있다. 오디오 증폭기/레코더는, 오디오 믹서로부터의 혼합된 오디오 신호를 수신하고 확성기, 헤드폰, 라이브 라디오 또는 TV 피드 등으로 출력하기 위해 혼합된 오디오 신호를 증폭하며, 및/또는 수신된 신호들을, 예를 들어, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 메모리, 테이프, 광학 매체 등의 매체에 기록하는 컴포넌트일 수 있다. 예를 들어, 오디오 증폭기/레코더는, 환경(600) 내에 위치한 확성기들을 통해 청중에게 또는 유선이나 무선 접속을 통해 원격 환경에 사운드를 유포할 수 있다.

도 10에 도시된 컴포넌트들 사이의 접속은, 유선 및/또는 무선 통신 링크를 통한, 제어 신호, 오디오 신호 및/또는 기타의 신호의 잠재적 흐름을 묘사하기 위한 것이다. 이러한 신호들은 디지털 및/또는 아날로그 포멧일 수 있다.

실시예들에서, 마이크로폰 어레이(1034)는, 중앙 마이크로폰(예를 들어, 마이크로폰(902))을 둘러싸는 동심형의, 네스팅된 마이크로폰들의 링들(예를 들어, 링들(910 내지 922))을 포함하는 자기-유사형 또는 반복적 구성으로 배치된 복수의 MEMS 마이크로폰(예를 들어, 마이크로폰(906))을 포함한다. MEMS 마이크로폰은 매우 저렴하고 매우 크기가 작아, 많은 수의 마이크로폰들이 단일 마이크로폰 어레이로 근접 배치되는 것을 허용한다. 예를 들어, 실시예들에서, 마이크로폰 어레이(1034)는 113개 내지 120개의 마이크로폰을 포함하고 (예를 들어, 2 피트 × 2 피트 천장 타일 대신에 끼워 넣기 위해) 2 피트 미만의 직경을 갖는다. 또한, 마이크로폰 어레이(1034)에서 MEMS 마이크로폰을 이용함으로써, 오디오 컴포넌트(1036)는 프로그래밍 및 기타의 소프트웨어-기반의 구성을 덜 요구할 수 있다. 더 구체적으로는, MEMS 마이크로폰은 디지털 포멧의 오디오 신호를 생성하기 때문에, 오디오 컴포넌트(1036)는 아날로그-대-디지털 변환/변조 기술을 포함할 필요가 없어서, 마이크로폰에 의해 포착된 오디오 신호를 믹싱하는데 요구되는 처리량을 감소시킨다. 또한, 마이크로폰 어레이(1034)는, MEMS 마이크로폰이 양호한 압력 트랜스듀서이지만 불량한 기계적 트랜스듀서이고, 다른 마이크로폰 기술에 비해 양호한 무선 주파수 내성을 갖는다는 사실로 인해, 본질적으로 진동 소음을 더 많이 제거할 수 있다.

도 11은 실시예들에 따른 예시적인 마이크로폰 극성 패턴(1100)의 도면이다. 극성 패턴(1100)은, 주어진 마이크로폰 어레이(예를 들어, 마이크로폰 어레이(1034/104) 또는 마이크로폰 구성(900)을 갖는 마이크로폰 어레이)의 지향성을 나타내며, 더 구체적으로는, 마이크로폰 어레이가 마이크로폰 어레이의 중심 축에 관해 상이한 각도들에서 도달하는 사운드들에 얼마나 민감한지를 나타낸다. 특히, 극성 패턴(1100)은 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz 및 8000Hz 주파수 각각에서의 마이크로폰 어레이의 극성 응답을 도시하며, 여기서, 마이크로폰 어레이가 이들 주파수들 각각에서 로브(1102) 또는 지향성 빔을 형성하도록 구성되고, 로브(1102)는 어레이의 평면에 관해 60도의 고도로 조향된다. 이해하겠지만, 극성 플롯(1100)이 선택된 주파수들에서 단일 로브(1102)의 극성 응답을 보여주지만, 마이크로폰 어레이는 복수의 동시 로브를 복수의 방향에서 생성할 수 있고, 각각은 균등하거나 적어도 실질적으로 유사한 극성 응답을 갖는다.

극성 패턴(1100)으로 도시된 바와 같이, 1000Hz 주파수에서, 사이드 로브(1104)는 메인 로브(1102) 10 데시벨(dB) 아래에 형성된다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 500Hz에서의 저주파수 응답은, 더 낮은 지향성을 나타내는 큰 빔폭을 갖는 반면, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz 및 8000Hz에서의 더 높은 주파수 응답은 높은 지향성을 나타내는 좁은 빔폭을 갖는다. 따라서, 실시예들에서, 마이크로폰 어레이는, 규정된 조향 각도 범위에 걸친 높은 레벨의 사이드 로브 제거 및 최적의 메인-대-사이드-로브 비(예를 들어, 10 dB)와 함께 음성 주파수 범위에 걸친 높은 전체 지향성 지수(예를 들어, 19 dB))를 제공할 수 있다.

도 12는 실시예에 따른 어레이 마이크로폰을 조립하는 예시적인 방법(1200)을 나타낸다. 어레이 마이크로폰은 도 5에 도시된 어레이 마이크로폰(104)과 실질적으로 유사할 수 있고 및/또는 도 9에 도시된 마이크로폰 구성(900)과 실질적으로 유사한 구성으로 배치된 복수의 마이크로폰을 포함할 수 있다. 어레이 마이크로폰은, 예를 들어, 인쇄 회로 보드, 탄소-섬유 보드 또는 기타 임의의 적절한 기판 등의, 기판 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판은 중앙 보드(예를 들어 중앙 PCB(107a)) 및 복수의 주변 또는 위성 보드(예를 들어, 주변 PCB(107b))를 포함한다. 이러한 경우, 방법(1200)은, 예를 들어 보드-대-보드 커넥터(예를 들어, 커넥터(130))를 이용하여 주변 보드가 중앙 보드에 전기적으로 결합되는 단계 1204를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법(1200)은, 단계 1206에서, 기판 상에 배치될 각각의 구성에서 포함시킬 마이크로폰(예를 들어, 마이크로폰(106b/906))의 총 수를 선택하는 단계를 포함한다. 구성이 다수의 동심형 링을 포함하는 경우, 각각의 링 내의 마이크로폰의 수는, 여기서 논의된 바와 같이, 어레이의 원하는 주파수 범위, 링에 할당된 주파수 대역, 어레이에 대해 원하는 마이크로폰 밀도 뿐만 아니라, 기타의 고려사항들에 기초하여 선택될 수 있다. 한 실시예에서, 총 수는, 1보다 큰 정수의 배수인 수들로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 9에 도시된 링의 경우, 정수는 7이고, 각각의 링은 7, 14 또는 21개의 마이크로폰을 포함한다. 다른 패턴들 또는 배치들이 여기서 설명된 바와 같이 각각의 구성에 대한 마이크로폰의 총 수의 선택을 추진할 수 있다.

예시된 바와 같이, 방법(1200)은, 단계 1208에서, 제1 구성의 제1 복수의 마이크로폰을 기판 상에 배치하는 단계를 포함한다. 방법(1200)은 또한, 단계 1210에서, 제2 구성의 제2 복수의 마이크로폰을 기판 상에 배치하는 단계를 포함하고, 제2 구성은 제1 구성을 동심형으로 둘러싼다. 일부 실시예들에서, 방법(1200)은, 단계 1212에서, 제3 구성의 제3 복수의 마이크로폰을 기판 상에 배치하는 단계를 더 포함할 수 있고, 제3 구성은 제2 구성을 동심형으로 둘러싼다.

실시예에서, 제1, 제2 및/또는 제3 구성 각각은 기판의 중심점으로부터 상이한 반경방향 거리에 위치한 복수의 동심형 링을 포함하여 네스트된 구성을 형성한다. 일부 경우에, 제1 구성은 제2 구성 및 제3 구성 중 적어도 하나와는 상이한 수의 동심형 링을 포함한다. 예를 들어, 도 9에 예시된 실시예에서, 제1 구성은 적어도 최내측 링(910), 제2 링(912) 및 제3 링(914)을 포함하고, 제2 구성은 적어도 제4 링(916) 및 제5 링(918)을 포함하며, 제3 구성은 적어도 제6 링(920) 및 최외측 링(922)을 포함한다. 구성들 각각에서, 마이크로폰을 배치하는 것은, 각각의 동심형 링에 대해, 그 링의 원주를 따라 미리결정된 간격들로 마이크로폰들의 서브셋을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 구성은 기판의 중심점을 더 포함하고, 제1 복수의 마이크로폰 중 적어도 하나는 중심점에 위치한다. 또한, 일부 실시예에서, 제2 구성에 포함된 링들 중 적어도 하나는 주변 보드들 상에 배치될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 제3 구성은 완전히 주변 보드들 상에 배치될 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법(1200)은, 단계 1214에서, 어레이 마이크로폰의 중심 축(예를 들어, 중심 축(930))에 관해 제1, 제2 및 제3, 제4 구성들 중 적어도 하나를 회전시켜, 구성들이 서로 적어도 약간 회전적으로 오프셋되어, 어레이 마이크로폰의 전체 지향성을 향상시키게 하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(1200)은 또한, 단계 1216에서, 마이크로폰에 의해 포착된 오디오 신호를 처리하기 위한 오디오 프로세서에 마이크로폰들 각각을 전기적으로 결합하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예들에서, 제1, 제2, 및/또는 제3의 복수의 마이크로폰은 상이한 미리설정된 주파수 범위, 또는 일부 경우에는 어레이 마이크로폰의 전체 동작 범위(예를 들어 및 제한없이 100 Hz 내지 10 KHz) 내의 옥타브들을 커버하도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 각각의 동심형 링의 직경은, 링을 형성하는 마이크로폰들에 할당된 최저 동작 주파수에 의해 정의될 수 있다. 일부 경우에는, 제1, 제2, 및/또는 제3 구성에 포함된 동심형 링들은 조화 네스팅된다. 바람직한 실시예에서, 마이크로폰 어레이는 복수의 MEMS 마이크로폰을 포함한다.

도면들 내의 임의의 프로세스 설명 또는 블록들은, 모듈, 세그먼트, 또는 프로세스 내의 특정한 논리 함수나 단계를 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능한 명령어를 포함하는 코드 부분들로서 이해될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 포함된 기능에 따라 그 기능들이 도시되고 논의된 순서와는 다르게, 예를 들어, 실질적으로 동시에 또는 역순서로, 실행될 수 있는 대안적 구현들은 본 발명의 실시예들의 범위 내에 포함된다.

본 개시내용은, 본 기술의 진정한, 의도된, 공정한 범위 및 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 본 기술에 따른 다양한 실시예들을 형성하고 이용하는 방법을 설명하기 위한 것이다. 상기 설명은 빠짐없이 드러내거나 개시된 형태 그대로만으로 제한되고자 함이 아니다. 상기 교시에 비추어 수정과 변형이 가능하다. 설명된 기술의 원리와 그 실제적 응용에 대한 최상의 예시를 제공하고 본 기술분야의 통상의 기술자가 고려중인 특정한 이용에 적합한 다양한 수정과 함께 다양한 실시예에서 본 기술을 이용할 수 있게 하도록 실시예들이 선택되고 설명되었다. 이러한 모든 수정 및 변형은, 공정하게, 법률에 따라 및 공평하게 부여되는 범위에 따라 해석될 때, 첨부된 청구항들에 의해 결정되고 본 특허 출원의 계류 동안에 수정될 수 있는, 실시예들 및 그 균등물의 범위 내에 있다.

Claims

어레이 마이크로폰 시스템으로서,
기판; 및
상기 기판 상에, 다양한 크기들의 복수의 동심형의 네스팅된 링(concentric, nested rings of varying sizes)으로 배열된 복수의 마이크로폰 ― 각각의 링은, 상기 링의 원주를 따라 미리결정된 간격들로 위치된 상기 복수의 마이크로폰의 서브셋을 포함함 ―
을 포함하고,
상기 링들은 조화 네스팅되며(harmonically nested), 상기 기판의 중심축에 대해 서로 회전적으로 오프셋되는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중심축의 중심점에 배열된 적어도 하나의 마이크로폰을 더 포함하는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 링들은 상기 중심축의 중심점으로부터 상이한 조화 관련 반경방향 거리들(harmonically-related radial distances)에 위치되어, 조화 네스팅된 구성을 형성하는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 마이크로폰은 마이크로전기 기계 시스템(MEMS; micro-electrical mechanical system) 마이크로폰들인, 어레이 마이크로폰 시스템.
제3항에 있어서, 상기 동심형의 네스팅된 링들 각각은 원을 형성하는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제3항에 있어서, 각각의 링의 반경방향 거리는 상기 링에 포함되는 마이크로폰들의 서브셋에 할당된 최저 동작 주파수에 기초하여 결정되는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 동심형의 네스팅된 링들의 수는 7인, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 링은 상이한 도수(number of degrees)만큼 상기 중심축으로부터 회전적으로 오프셋되는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 마이크로폰은 적어도 113개의 마이크로폰을 포함하는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제9항에 있어서, 상기 복수의 마이크로폰은 최대 120개의 마이크로폰을 포함하는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 마이크로폰들의 링들은 오디오 주파수들의 미리설정된 범위를 커버하도록 구성되는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 링은 미리결정된 수의 마이크로폰을 포함하고, 상기 미리결정된 수는 1보다 큰 정수의 배수들인 수들로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기판에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 마이크로폰 각각에 의해 포착된 오디오 신호들을 수신하며 상기 수신된 신호들에 기초하여 출력을 생성하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제13항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 수신된 오디오 신호들에 기초하여 복수의 오디오 출력을 동시에 생성하도록 구성되는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기판에 결합되고, 상기 어레이 마이크로폰 시스템의 동작 모드를 표시하도록 구성된 외부 표시기를 더 포함하는, 어레이 마이크로폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기판은 중앙 인쇄 회로 보드(PCB), 및 상기 중앙 PCB 주변에 반경방향으로 위치되며 상기 중앙 PCB에 전기적으로 접속된 복수의 주변 인쇄 회로 보드(PCB)를 포함하고, 상기 복수의 동심형의 네스팅된 링 중 적어도 하나는 상기 복수의 주변 PCB 상에 위치되는, 어레이 마이크로폰 시스템.
마이크로폰 조립체로서,
복수의 마이크로폰을 포함하는 어레이 마이크로폰; 및
상기 어레이 마이크로폰을 지지하도록 구성된 하우징 ― 상기 하우징은 드롭 천장(drop ceiling)에 포함된 복수의 천장 타일 중 적어도 하나의 천장 타일 대신에 상기 드롭 천장에 장착가능하도록 하는 크기 및 형상을 가짐 ―
을 포함하고,
상기 하우징은,
상기 복수의 천장 타일 중 상기 적어도 하나의 천장 타일과 유사한 크기 및 형상을 갖는 사운드-투과성 스크린(sound-permeable screen)을 갖는 전면,
상기 전면의 반대편에 위치된 제2 면, 및
상기 전면을 상기 제2 면에 고정하는 하나 이상의 측면 레일
을 포함하는, 마이크로폰 조립체.
제17항에 있어서, 상기 제2 면은, 상기 하우징이 상기 드롭 천장에 장착될 때 상기 드롭 천장 내부에 위치되는, 마이크로폰 조립체.
제17항에 있어서,
상기 하우징의 상기 제2 면에 결합되며, 상기 어레이 마이크로폰에 결합된 프로세서를 수용하도록 구성된 제어 박스; 및
상기 제어 박스에 결합되며, 상기 프로세서에 전기적으로 접속된 외부 포트
를 더 포함하는, 마이크로폰 조립체.
제19항에 있어서, 상기 외부 포트는, 상기 어레이 마이크로폰으로부터 상기 프로세서에서 수신된 오디오 신호들을 출력하는 것, 외부 제어 시스템으로부터 제어 신호들을 수신하는 것, 및 외부 전원으로부터 상기 프로세서 및 어레이 마이크로폰에 전력을 제공하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 케이블에 전기적으로 접속가능한, 마이크로폰 조립체.
제17항에 있어서, 상기 하우징은 경량의 알루미늄으로 형성되는, 마이크로폰 조립체.
제21항에 있어서, 상기 하우징은 허니콤 코어(honeycomb core)를 포함하는 알루미늄 배면 패널을 포함하는, 마이크로폰 조립체.
제17항에 있어서, 상기 하우징은 정사각형 형상인, 마이크로폰 조립체.
제17항에 있어서, 상기 하우징의 길이 및 폭 치수는 상기 드롭 천장을 형성하는 격자의 셀 크기와 동등한, 마이크로폰 조립체.
제24항에 있어서, 상기 셀 크기는 폭이 2 피트이고 길이가 2 피트인, 마이크로폰 조립체.
제17항에 있어서, 상기 하우징은, 상기 복수의 천장 타일 중 하나보다 많은 천장 타일을 대체하도록 하는 크기 및 형상을 갖는, 마이크로폰 조립체.
제17항에 있어서, 상기 하우징에 결합되며, 상기 어레이 마이크로폰의 동작 모드를 표시하도록 구성된 외부 표시기를 더 포함하는, 마이크로폰 조립체.
어레이 마이크로폰을 조립하는 방법으로서,
기판 상에 제1 구성을 형성하도록 제1의 복수의 마이크로폰을 배열하는 단계;
상기 기판 상에 제2 구성을 형성하도록 제2의 복수의 마이크로폰을 배열하는 단계 ― 상기 제2 구성은 상기 제1 구성을 동심형으로 둘러쌈 ―;
상기 어레이 마이크로폰의 중심축에 대해 상기 제1 구성 및 상기 제2 구성 중 적어도 하나를 회전시키는 단계; 및
상기 제1의 복수의 마이크로폰 및 상기 제2의 복수의 마이크로폰 각각을, 상기 마이크로폰들에 의해 포착된 오디오 신호들을 처리하기 위한 오디오 프로세서에 전기적으로 결합하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 구성 및 상기 제2 구성은 조화 네스팅되는, 방법.
제28항에 있어서, 상기 제1의 복수의 마이크로폰 및 상기 제2의 복수의 마이크로폰은 상이한 미리설정된 주파수 범위들을 커버하도록 구성되는, 방법.
제28항에 있어서, 상기 제1 구성 및 상기 제2 구성 각각은, 상기 기판의 중심점으로부터 상이한 조화 관련 반경방향 거리들에 위치되어 조화 네스팅된 구성을 형성하는 복수의 동심형 링을 포함하는, 방법.
제30항에 있어서, 상기 제1의 복수의 마이크로폰을 배열하는 단계는, 상기 복수의 동심형 링 각각에 대해, 상기 링의 원주를 따라 미리결정된 간격들로 상기 제1의 복수의 마이크로폰의 서브셋을 배열하는 단계를 포함하는, 방법.
제30항에 있어서, 상기 제1 구성은 상기 기판의 중심점을 더 포함하고, 상기 제1의 복수의 마이크로폰을 배열하는 단계는 상기 중심점에 상기 제1의 복수의 마이크로폰 중 적어도 하나를 배열하는 단계를 포함하는, 방법.
제30항에 있어서, 상기 제1 구성은 상기 제2 구성과는 상이한 수의 동심형 링을 포함하는, 방법.
제30항에 있어서, 각각의 동심형 링의 직경은 상기 링을 형성하는 마이크로폰들에 할당된 최저 동작 주파수에 의해 정의되는, 방법.
제30항에 있어서, 상기 기판은 중앙 보드, 및 상기 중앙 보드에 반경방향으로 결합된 복수의 주변 보드를 포함하고, 상기 제2 구성에서의 동심형 링들 중 적어도 하나는 상기 복수의 주변 보드 상에 포함되고, 상기 방법은 상기 복수의 주변 보드를 상기 중앙 보드에 전기적으로 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제28항에 있어서, 각각의 링은 상이한 도수만큼 상기 중심축으로부터 회전적으로 오프셋되는, 방법.
제28항에 있어서,
상기 기판 상에 제3 구성으로 제3의 복수의 마이크로폰을 배열하는 단계 ― 상기 제3 구성은 상기 제2 구성을 동심형으로 둘러쌈 ―; 및
상기 제3의 복수의 마이크로폰을 상기 오디오 프로세서에 전기적으로 결합하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 하우징은 상기 하우징의 전면과 상기 어레이 마이크로폰 사이에 배치된 박막(membrane)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 측면 레일은 상기 하우징의 전면 및 제2 면과 상기 박막을 함께 고정하는, 마이크로폰 조립체.
제28항에 있어서, 상기 마이크로폰들은 마이크로전기 기계 시스템(MEMS) 마이크로폰들인, 방법.
제28항에 있어서, 상기 제1 구성 및 상기 제2 구성 각각에 포함시킬 마이크로폰의 총 수를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.