KR20010033367A - 디지탈 및 아날로그 지향성 마이크로폰 - Google Patents

디지탈 및 아날로그 지향성 마이크로폰 Download PDF

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로버트 티. Ⅲ 그린
타다시 키쿠타니
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오디오-테크니카, 유.에스., 인코포레이티드
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Abstract

지향성 마이크로폰은 소정 주파수 이상의 주파수에서 지향성을 제어하도록 설계된 세장 튜브를 구비하는 샷건 마이크로폰(16), 및 상기 샷건 마이크로폰 주변에 공간적으로 배열된 적어도 네개의 기준 마이크로폰(20,22,24,26)을 포함한다. 샷건 및 기준 마이크로폰에 전기적으로 연결된 신호 처리기(50)는 일반적으로 소정 주파수 이하의 주파수를 갖는 기준 마이크로폰(20,22,24,26)의 신호부에서 간섭 소거 신호를 생성한다. 상기 신호 처리기(50)는 소거 신호를 샷건 마이크로폰(16)에서 나온 신호와 결합하여 지향성 마이크로폰의 전방에서 상기 튜브의 종축을 따른 방향으로 발생하는 신호를 강화시키고 지향성 마이크로폰의 전방 이외의 다른 위치에서 상기 세장 튜브의 종축을 따른 방향으로 발생하는 신호를 제거한 출력 신호(100)를 발생시킨다.

Description

디지탈 및 아날로그 지향성 마이크로폰{DIGITAL AND ANALOG DIRECTIONAL MICROPHONE}
지향성 마이크로폰은 뉴스 수집, 스포츠 경기, 야외 영화 촬영 및 야외 비디오 촬영과 같은 다양한 응용으로 전문 시장에서 폭넓게 사용되고 있다. 노이즈가 존재하고 음원에 밀접하게 마이크로폰을 위치시키는 실제적인 방법이 없는 이러한 유형의 상황에서 지향성 마이크로폰의 사용이 필요하다.
오늘날 두가지 종류의 지향성 마이크로폰이 사용되고 있다. 지향성 마이크로폰의 제 1 유형은 샷건(shotgun) 마이크로폰이라 불리우며 또한 라인 플러스 경사도 마이크로폰으로 공지되어 있다. 샷건 마이크로폰은 일반적으로 음향 튜브를 포함하며 그것의 기계적 구조에 의해서 상기 튜브의 축을 따라 마이크로폰의 전방에 직접 도달하는 것 이외의 다른 방향으로부터 도달하는 노이즈을 감소시킨다. 지향성 마이크로폰의 제 2 유형은 요구되는 방향으로부터 먼 방향에 있는 다른 노이즈원을 멀리 반사시킴으로써 일방향으로부터의 음향 신호를 집중시키는 파라볼라 접시이다.
이들 유형의 마이크로폰은 상기 마이크로폰 후방으로부터의 양호한 노이즈 감소를 제공하는 고정 지향성을 구비한다. 그러나, 일반적인 지향성 마이크로폰은 상기 마이크로폰 전면의 노이즈원에 대해 음성 신호의 주파수 대역(일반적으로 약 300-500kHz임)과 같은 저주파수 대역에서 인상적인 노이즈 감소 성능보다 적은 불량한 노이즈 감소 및 주파수에서 마이크로폰 지향성의 긴밀한 의존관계에 의해 생성된 채색화(colorization) 문제와 같은 많은 단점으로 어려움을 겪게된다. 따라서, "축으로부터 떨어진" 각도에서 마이크로폰의 주파수 응답이 불규칙하여 그 출력은 이상하게 들릴지도 모른다.
마이크로폰 어레이들(일반적으로 아날로그 기술을 사용하여 음향학적으로 합산된 다섯개 또는 열한개 요소를 포함)은 샷건 마이크로폰 또는 파라볼라 접시와 유사한 지향성 청취 패턴을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 유형의 마이크로폰에서, 지향성은 고정되며, 수학적 정의에 의해 주파수 응답은 500-5,000Hz의 범위로 제한된다. 이런 유형의 마이크로폰의 성능을 개선시키는 유일한 방법은 배열의 물리적 크기를 증가시키거나 상기 배열보다 많은 별개의 마이크로폰을 더 이용하는것이다. 음성 신호의 수용을 방해하며 차단하는 주파수 응답 제한으로 인하여, 샷건 또는 파라볼라가 일반적으로 바람직하다.
손에 쥘 수 있는(hand-held) 마이크로폰은 인터뷰용으로 사용될 수 있다. 이러한 적용에 대한 중요한 특징은 특히 인터뷰가 다양한 잡음원들이 소정의 대상원들에 부가하여 존재될 수 있는 야외에서 이루어질 때 불필요한 주변 노이즈에 대한 억제이다. 샷건 또는 파라볼라가 주변 노이즈의 억제를 가능하게 한다면, 이들 기기는 그들의 큰 사이즈, 유사한 범위에서 미숙한 실행, 및 상기 장치를 보유하는 것과 관련된 어려움으로 인하여 인터뷰 상황에서 사용하기에는 비현실적이다.
디지털 기술은 공간적으로 분포된 센서 요소의 어레이로부터 발생된 신호들이 요구되는 방향으로부터 오는 신호를 증가시키지만 요구되는 방향 이외의 다른 방향으로부터 오는 신호를 억제하는 방식으로 결합되는 빔포밍(beamforming)으로 공지된 처리방식을 제공한다. 이것은 센서 어레이와 동일한 크기를 갖는 아날로그 마이크로폰에 의해 제공되는 것과 동일한 지향성을 제공할 수 있다. 일반적으로, 두가지 빔포밍 처리기술이 있으며 이후에 더 상세히 논의될 것이다.
첫째, 비적응성 빔포머(beamformer)는 요구되는 방향을 따라 상기 빔포머가 최대 감도 또는 최소 감도(널(null))를 나타내도록 하는 다수의 소정 계수를 구비하는 필터를 포함할 수 있다. 소정의 필터 계수는 널이 존재할지도 모르는 간섭의 방향에 위치되거나 동적으로 변하는 환경 주변으로 이동되도록 하지 않기 때문에 비적응 빔포머의 성능은 제한된다. 둘째, 적응성 빔포머는 상기 빔포머가 동적으로 변하는 환경에서 요구되는 신호의 변하는 위치에 적응하도록 지속적으로 갱신되는 계수를 구비하는 필터를 포함한다. 따라서, 적응성 빔포머는 널들이 변하는 환경에서 노이즈원의 움직임에 따라 위치되도록 한다.
적응성 빔포머는 비교할만한 아날로그 장치를 능가하는 중요한 잇점을 제공하지만, 적응 빔포밍 장치는 분해능, 동적 범위 및 신호대 노이즈비에서 제한되며 샷건 마이크로폰과 같은 지향성 마이크로폰을 통합 및 이용하는 것이 어렵다.
본 발명은 일반적으로 지향성 마이크로폰에 관한 것이며, 더 상세하게는 개량된 동적 범위 성능을 달성하기 위해 최소한의 자려 노이즈 레벨(self noise level)을 갖는 지향성 마이크로폰에 관한 것이다.
도 1A 및 1B는 본 발명에 따른 디지털 및 아날로그 지향성 마이크로폰의 사시도 및 사시 절개도;
도 2는 도1-1B에 도시된 디지털 및 아날로그 지향성 마이크로폰에 사용된 회로의 개략 블럭도;
도 3A 및 3B는 도 2에 도시된 회로에 저노이즈 전력을 공급하는 전력 공급부 회로의 개략도;
도 4A는 도 2에 도시된 샷건 마이크로폰으로부터의 신호를 증폭 및 제한하도록 사용된 전치증폭기 및 리미터의 개략도;
도 4B는 도 4A에 도시된 회로에 공급된 바이어스 전압을 제공하는 바이어스 회로의 개략도;
도 5A 및5B는 도 2에 도시된 차동 증폭기 및 셀빙(shelving) 회로의 개략도;
도 6A는 도 2에 도시된 전치증폭기 및 리미터로부터의 빔 신호를 처리하는 에일리어싱 방지 필터의 개략도;
도 6B는 도 6A에 도시된 회로에 바이어스 전압을 제공하는 바이어스 회로의 개략도;
도 7은 도 2에 도시된 복원 필터 및 패드의 개략도;
도 8은 도 2에 도시된 헤드폰 회로의 개략도;
도 9는 도 2에 도시된 디지털 신호 처리기 작동의 제 1 방식을 기술한 블럭도; 및
도 10은 도 2에 도시된 디지털 신호 처리기 작동의 제 2 방식을 기술한 블럭도
본 발명의 주요 목적중 하나는 적응성 빔포머를 이용하며, 최대의 동적 범위 성능을 달성하기 위해 최소의 자려 노이즈을 가지고, 쉽게 이용되는 디지털 및 아날로그 지향성 마이크로폰을 제공하는 것이다.
발명에 따른 지향성 마이크로폰은 지향성 마이크로폰의 지향성을 소정 주파수 이상의 주파수에서 제어하도록 설계된 세장 튜브를 구비하는 샷건 마이크로폰; 상기 샷건 마이크로폰 주변에 공간적으로 분포된 적어도 4개의 기준 마이크로폰; 상기 샷건 및 기준 마이크로폰에 전기적으로 연결된 신호 처리기를 포함하며, 상기 신호 처리기는 일반적으로 소정 주파수 이하의 주파수를 갖는 상기 기준 마이크로폰의 신호부로부터 간섭 소거 신호를 발생하며, 상기 신호 처리기는 상기 소거 신호와 샷건 마이크로폰으로부터 발생한 신호를 조합하여 지향성 마이크로폰의 전방으로부터 상기 튜브의 종축을 따른 방향으로 발생하는 신호를 증가시키고 지향성 마이크로폰의 전면 이외의 다른 위치로부터 상기 세장 튜브의 종축을 따른 방향으로 발생하는 신호를 억제한 출력 신호를 발생시킨다.
발명의 다른 목적은 개량된 타깃 신호대 노이즈비 뿐만 아니라 개량된 타깃 신호 분해능을 제공하는 디지털 및 아날로그 지향성 마이크로폰을 제공하는 것이다.
도 1A 내지 도 1C를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 및 아날로그 지향성 마이크로폰(10)의 사시도 및 절개도가 도시되어 있다. 마이크로폰(10)은 핸들부(12)와 센서부(14)를 포함한다. 샷건 마이크로폰(16)은 마이크로폰(10)의 센서부(14) 내측의 브래킷(18)상에 장착되어 있다. 4개의 카디오이드 기준 마이크로폰(20,22,24,26)은 브래킷(18)상에 장착되고 샷건 마이크로폰(16)의 종축 주변에 공간적으로 분포되어 있다. 센서부(14)는 샷건 마이크로폰(16) 및 기준 마이크로폰(20-26)이 마이크로폰(16)의 종축을 따라 마이크로폰의 전면에 위치된 타깃원으로부터의 신호를 수신 가능하게하는 3개의 조직부(28) 또는 다른 바람직한 음향 투과 자재를 포함한다. 조직부(28)는 또한 기준 마이크로폰(20-26)이 샷건 마이크로폰(16)의 종축 이외의 다른 방향을 따라 마이크로폰(10)의 축밖에 위치한 다양한 노이즈원으로부터 발생하는 간섭 신호를 수신 가능하게 한다. 마이크로폰(10)은 또한 핸들부(12)내에 장착된 인쇄된 회로기판(30)을 포함하고 이후에 더 상세히 논의된 바와 같은 그 상위에 증착된 회로를 포함한다.
샷것 마이크로폰(16)은 세장 튜브(32)와 도 1B에 도시된 브래킷(18)에 부착된 베이스부(34)를 포함한다. 간섭 튜브(32)의 길이는 샷건 마이크로폰(16)의 지향성 패턴을 제어한다. 일반적으로, 비교적 긴 튜브를 구비하는 샷건 마이크로폰은 약 200-300Hz의 주파수로 작동하도록 설계된다. 그러나, 상기 튜브의 길이는 고주파수에서 바람직하지 않은 로브를 발생시킨다. 다시 말해서, 튜브가 더 길어질수록 바람직하지 않은 로브가 나타나기 시작하는 주파수는 더 낮아진다. 적응성 알고리즘은 3kHz 이하에서 방향을 제어하도록 사용되므로, 튜브(32)의 길이는 샷건 마이크로폰(16)이 3kHz의 주파수에서 또는 그 이상에서 상기 튜브에 의해 제어되도록 선택된다. 튜브(32)의 지향성 패턴은 이 주파수 이하에서 경사 패턴을 더하여 표준의 첫번째 압력으로 등급을 내린다. 바람직하게는, 튜브(32)가 예를들어 대략 5인치 길이이면 마이크로폰(10)이 인터뷰용으로 편리하게 사용될 수 있다.
도 2는 마이크로폰(10)에 사용되며 회로기판(30)에 장착된 회로의 개략 블럭도이다. 샷건 마이크로폰(16) 및 기준 마이크로폰(20-26)은 도시된 바와 같이 전치증폭기 및 리미터 회로(36-44)에 접속되어 있다. 회로(36-44)는 등가이며 전치증폭기의 이득이 마이크로폰의 자려 노이즈을 회로(46,48)에 제공된 A/D 변환기의 노이즈 한계 이하의 레벨에서 갖는 레벨로 정해지도록 설계된 이득 구조를 구비하는 저노이즈 전치증폭기를 포함한다. 도 4A 및 4B는 샷건 마이크로폰(16)에 연결된 전치증폭기 및 증폭제한기 회로의 바람직한 실시예를 도시하였다. 당 기술분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 다른 회로가 이용될 수 있다.
일반적인 샷건 마이크로폰은 샷건 마이크로폰의로부터 12db SPL 및 124 db SPL의 최대 SPL 가능출력의 자려 노이즈 규격을 발생시키는 약 112 데시벨 또는 그 이상의 동적 범위를 가진다. 이들 규격은 마이크로폰(10)이 큰 음장(sound field)에 인접하여 사용될 때 왜곡을 최소화할 필요뿐만 아니라 먼 거리에 있는 음향을 청취할 필요로 인하여 샷건 마이크로폰 적용에 필요하다. 자려 노이즈 레벨을 최소화하는 것은 최대 동적 범위 성능의 달성을 가능하게 한다.
회로(46,48)에 사용된 A/D 변환기는 바람직하게 16비트를 사용하며 98dB의 동적 범위를 규정한다. 겉보기(apparant) 동적 범위를 증가시키기 위해, 출력 레벨 리미터는 각각의 회로(36-44)에 위치한다. 각 리미터는 대략 17 데시벨의 제한 동작을 일으키며 A/D 변환기의 동적 범위를 115 데시벨의 겉보기 동적 범위로 증가시킨다. 출력 레벨 리미터의 활용은 바람직하다, 왜냐하면 상기 동적 범위는 A/D 변환 공정에서 많은 비트를 사용하여 증가될 수 있으므로, 디지털 신호 처리기(50)에서 많은 비트를 처리하는 것은 계산상 복잡성을 증가시키고 각 샘플에 대한 가능한 처리 시간의 양을 제한한다.
차 증폭기(difference amplifier) 및 셀빙(shelving) 필터 회로(52,54)는 각각에 공급되는 전치증폭기 및 리미터 회로(36/38,42/44)의 출력부에 전기적으로 연결된다. 회로(52)는 마이크로폰(20)의 신호에서 마이크로폰(24)의 신호를 뺀것과 동일한 신호를 발생시킨다. 회로(54)는 마이크로폰(22)의 신호에서 마이크로폰(26)의 신호를 뺀것과 동일한 신호를 발생시킨다. 회로(52,54)는 저주파수 신호를 1.5dB만큼 상승시키는 셀빙 필터 기능을 수행하므로 이후에 더 상세히 논의된 바와 같이 적응성 빔포밍에 대해 유익하다. 1.5db의 상승은 더 높은 주파수 신호의 출력을 감소시킴으로써 생성되므로 저주파수 신호는 단일 이득에서 통과되고 더 높은 가청 주파수 신호는 크기에서 1.5dB까지 감소됨을 의미한다. 당 기술분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 다른 회로가 이용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 차 증폭기 셀빙 필터 회로(52,54)의 신호와 전치증폭기 리미터 회로(40)에서 나온 신호는 에일리어싱 방지 필터 회로(56-60)에 공급된다. 바람직한 실시예에서, 각 필터는 15kHz에서 집중되는 세번째 18dB/옥타브 에일리어싱 방지 필터를 포함한다.
도 6A 및 6B는 에일리어싱 방지 필터 회로(56-60)의 바람직한 실시예를 도시한 것이며, 당 기술분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 다른 회로가 이용될 수 있다.
필터 회로(56,60)는 A/D 변환기 회로(46)에 연결되고 필터 회로(58)는 A/D 변환기 회로(48)에 연결된다. 변환기 회로(46,48)는 64x 이상의 샘플링 시그마-델타 변환기, 신호 밸런서(balancer), 및 16비트 A/D 변환기를 포함한다. 에일리어싱 방지 필터 회로(56-60)와 접속하는 상기 델타-시그마 변환기는 에일리어싱형 노이즈이 A/D 변환기의 노이즈층 이하의 레벨에서 유지되도록 한다. 각 시그마-델타 변환기의 출력 신호는 신호 밸런서에 의해 조율되어 결과적인 신호는 별개의 A/D 변환기에 공급된다.
필터 회로(56-60)로부터 나온 출력 신호의 디지털 버전(version)은 디지털 신호 처리기(DSP)(50)에 공급된다. DSP(50)는 도 9를 참조하여 이후에 더 상세히 논의된 바와 같이 적응성 빔포밍이 발생하도록 EPROM(62)에 접속된다. DSP(50)는 D/A 변환기를 경유하여 복원 필터 및 패드 회로(64)에 연결된다. 회로(62)는 출력 신호의 레벨을 터미널(66)에서 표준 마이크로폰 출력으로 감소시키는 10 데시벨 패드 회로를 포함한다. 헤드폰 회로(68)는 복원 필터 및 패드 회로에 연결되어 사용자가 출력부(70,72)에서 디지털 및 아날로그 마이크로폰(10)의 출력을 청취 가능하게 한다. 회로(64,68)에 대한 바람직한 실시예는 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 요약하면 도 7 및 도 8에 도시된 회로는 구두점(note)(74)에서 전기적으로 함께 연결된다. 당 기술분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 회로(64,68)의 다른 실시예가 이용될 수 있다.
도 3A 및 3B는 도 4A내지 도 8에 도시된 회로도에 동력을 공급하는 회로도를 도시한다. 마이크로폰(10)은 예를 들어 이동가능한 비디오 카메라 배터리와 같은 외부 동력 공급부에 커넥터(76,78)에 의해 연결될 수 있다. 그러나, 도 4A 내지 도 8에 도시된 회로도 각각의 구성요소는 상기 회로도가 이동가능한 분야에 대해 6개의 외부 AA 배터리(도시되지 않음)에 의해 가동되기 위해서는 전류 유출을 최소화하도록 선택되어야 함을 인식하여야 한다. 회로(76)는 공통 노드(80)에서 회로(78)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 회로(76,78)는 노드(82,84,86)에서 세개의 별개 전압을 규정하여 도 4A 내지 도 8에 도시된 회로도에 동력을 공급한다.
DSP(50)가 적응성 빔포밍을 실행하는 바람직한 방법은 이후에 논의된다. A/D 변환기 회로(46,48)는 기준 마이크로폰 차(difference) 신호의 디지털 샘플을 필터(56,58)(마이크로폰(20/24 및 22/26))에서 저역 필터(88,90)로 주기적으로 공급한다. 필터(88,90)는 상기 튜브(32)가 샷건 마이크로폰(10)의 지향성을 제어하도록 설계된 주파수보다 상위의 차 신호에 보유된 모든 주파수를 감소 및 여과하도록 설계된다. 바람직한 실시예에서, 필터(88,90)는 3kHz 및 그 이상의 주파수를 갖는 차 신호를 제거한다. 필터(88,90)에서 여과된 신호는 샷건 마이크로폰(16)이 지향된 요구되는 방향보다는 다른 모든 방향에서 수신된 간섭 신호를 나타내며 적응성 필터(92)에 공급된다.
적응성 필터(92)는 필터(88,90)에서 나온 신호를 처리하고 저주파수 소거 신호를 발생하며, 상기 저주파수 소거 신호는 일반적으로 샷건 마이크로폰(16)에서 나온 신호의 저주파수부에 존재하는 간섭을 나타내며, 샷건 마이크로폰에서 나온 신호는 딜레이 회로(94)에 주기적으로 저장된다. 보간자(interpolator)(96)는 저주파수 소거 신호를 적응성 필터(92)에서 광대역 신호로 전환시킨다. 섬머(summer) 회로(98)는 딜레이 회로(94)에 저장된 신호에서 소거 신호를 추출하고 D/A 변환기에 전기적으로 연결된 노드(100)에서 출력 신호를 공급하도록 이용된다. 노드(100)에서 상기 신호는 저역 필터 및 부분 제거(decimation) 회로(102)에 의해 처리되고 적응성 필터(92)에 귀환된다.
EPROM(62)은 DSP(50)의 적응성 빔포밍 작동을 제어하는 별개의 프로그램을 보유한다. 각 별개의 프로그램은 마이크로폰(10)의 핸들부(12)에 제공되는 스위치(도시되지 않음)로 사용자에 의해 선택된다. 예를 들어, 스위치의 이동은 사용자가 3kHz 이하에서 지향성의 양을 수정하도록 프로그램 파라미터를 변형하거나 DSP(50)의 적응성 빔포밍 처리없이 샷건 마이크로폰(16)에서 나온 신호만이 통과가 가능하게 한다. 이 점에 대해서는, 도 2에 도시된 디지털 신호 처리기가 적응성 빔포밍을 수행하는 제 2 방법은 이후에 도 10을 참조하여 논의된다.
도 10을 참조하면, A/D 회로(56,58)는 필터(56,58)(마이크로폰(20/24 및 22/26)에서 대역 필터(104,106)와 저역 필터(108,110)로 기준 마이크로폰 차 신호의 디지털 샘플을 주기적으로 공급한다. 대역 필터(104,106)는 튜브(32)가 샷건 마이크로폰(16)의 지향성을 제어하도록 설계된 주파수에서 신호 주파수대를 저주파수로 억제되도록 설계된다. 저역 필터(108,110)는 상기에 언급된 "저"주파수 상에서 모든 주파수를 감소 및 여과하도록 설계된다.
적응성 필터(112)는 일반적으로 필터(104,106)에서 나온 대역 신호를 처리하며 샷건 마이크로폰(16)에서 나온 신호의 대역에 존재하는 간섭을 나타내는 대역 주파수 소거 신호를 생성하며 상기 신호의 대역은 딜레이 회로(114)에 주기적으로 저장된다. 적응성 필터(116)는 샷건 마이크로폰(16)에서 나온 신호의 저주파수에 존재하는 간섭을 일반적으로 나타내는 필터(108,110)에서 나온 저주파수 신호를 처리한다. 보간자(118,120)는 각각의 적응성 필터(112,116)에서 나온 대역 및 저주파수 신호를 광대역 신호로 변환한다. 섬머 회로(122)는 딜레이 회로(114)에 주기적으로 저장되는 샷건 마이크로폰(16)에서 나온 신호에서 보간자(118,120)에서 나온 소거 신호를 제거하는데 이용된다. 섬머 회로(122)의 출력은 D/A 변환기 회로(62)에 전기적으로 연결된 노드(124)에 공급된다. 노드(124)에 존재하는 신호는 대역 필터 및 부분 제거 회로(126)를 경유하여 적응성 필터(112)로 귀환되며 저역 필터 및 부분 제거(128)를 경유하여 적응성 필터(116)에 귀환된다.
본 발명은 도면 및 상술한 설명에 상세히 도시 및 기술되었으며, 본 발명은 예시적이며 특성을 한정하기 위한 것은 아니다, 바람직한 실시예가 도시되고 기술되었으며 본 발명의 사상내에 있는 모든 변형 및 수정의 보호되는 것이 바람직하다.

Claims (14)

  1. 지향성 마이크로폰에 있어서,
    상기 지향성 마이크로폰의 지향성을 소정 주파수 이상의 주파수로 제어하도록 설계된 세장 튜브를 구비하는 샷것 마이크로폰;
    상기 샷건 마이크로폰 주변에 공간적으로 배열된 적어도 두개의 기준 마이크로폰; 및
    상기 샷건 및 기준 마이크로폰에 전기적으로 연결되며, 소정 주파수 이하의 주파수를 갖는 상기 기준 마이크로폰으로부터 발생하는 신호부에서 간섭 소거 신호를 발생시키고, 상기 소거 신호를 샷건 마이크로폰에서 발생된 신호와 결합하여 지향성 마이크로폰의 전방에서 상기 튜브의 종축을 따른 방향으로 발생하는 신호를 강화시키고 지향성 마이크로폰의 전방 이외의 다른 위치에서 상기 세장 튜브의 종축을 따른 방향으로 발생하는 신호를 억제하는 출력 신호를 발생하는 신호처리기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지향성 마이크로폰은 적어도 4개의 기준 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 적어도 2개의 기준 마이크로폰 차이 신호를 형성하기 위해 적어도 4개의 기준 마이크로폰의 출력 신호를 결합하며, 일반적으로 상기 소정 주파수 이하의 주파수를 갖는 상기 차이 신호의 각 부분에서 소거 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 각각의 샷건 및 기준 마이크로폰에 전기적으로 연결된 전치증폭기 및 리미터 회로와, 각각의 상기 전치 증폭기 및 리미터 회로에 전기적으로 연결된 A/D 변화 회로를 포함하며, 각각의 상기 전치 증폭기 및 리미터 회로는 샷건 및 기준 마이크로폰의 노이즈 플로어(noise floor) 및 동적 범위가 A/D 변환 회로의 노이즈 플로어 및 동적 범위에 매칭되도록 조율하는 이득 및 리미터 파라미터를 구비하는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 각각의 상기 샷건 및 기준 마이크로폰에 전기적으로 연결된 필터 회로 및 A/D 변환 회로를 포함하며, 상기 필터 회로는 에일리어싱형 노이즈를 이에 상응하는 A/D 변환 회로의 노이즈 한계 이하의 레벨로 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  6. 제 5 항에 있어서, 각각의 상기 필터 회로는 에일리어싱 방지 필터 및 과표본화 시그마-델타 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  7. 제 1 항에 있어서,상기 신호 처리기는 적응성 빔포머를 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 일반적으로 소정 주파수 이하의 주파수를 갖는 기준 마이크로폰 신호의 각 부분에서 적어도 두 세트의 소거 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 소정의 주파수는 대략 3kHz인것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 각각의 샷건 및 기준 마이크로폰에 접속된 출력 레벨 리미터 회로, 및 각각의 출력 레벨 리미터 회로에 접속된 A/D 변환기를 포함하며, 상기 A/D 변환 회로는 소정의 최대 동적 범위를 제공하되, 상기 출력 레벨 리미터 회로는 샷건 및 기준 마이크로폰에서 발생하는 출력 신호의 레벨을 소정양 만큼 감소시켜 겉보기 동적 범위가 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 최대 동적 범위는 대략 95 dB 이며 상기 리미터 회로는 신호 레벨을 17 dB 만큼 감소시켜 112dB의 겉보기 동적 범위를 제공하는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  12. 제 1 항에 있어서, 셀빙 필터 회로는 적어도 2개의 기준 마이크로폰의 각각에 접속되며, 소정 주파수 이하에 상응하여 기준 마이크로폰에서 나온 출력 신호의 일부를 상승시키는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  13. 제 12 항에 있어서, 각각의 셀빙 회로는 소정 주파수 이상인 출력 신호의 일부를 감소시키므로서 이에 상응하여 기준 마이크로폰에서 나온 출력 신호의 일부를 상승시키는 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 세장 튜브는 대략 5인치 길이인 것을 특징으로 하는 지향성 마이크로폰.
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