WO2010071157A1 - 収音装置 - Google Patents

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WO2010071157A1
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microphone
microphones
sound
plane
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亮 大内
末永　雄一朗
訓史 鵜飼
誠一郎 細江
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ヤマハ株式会社
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    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
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    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic

Definitions

  • the present invention relates to a sound collection device that collects sound around a casing.
  • Patent Document 1 As a device that collects sound around a casing, there is a device as disclosed in Patent Document 1, for example.
  • the device of Patent Document 1 includes a microphone (hereinafter simply referred to as a microphone) on each surface of a tetrahedron, and can collect sound in the entire circumferential direction.
  • a microphone hereinafter simply referred to as a microphone
  • the sound collection directions of the three unidirectional microphones are arranged to be shifted 120 degrees outward, and the sound in the entire circumferential direction is collected.
  • An apparatus for detecting a direction has also been proposed (for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 3 an apparatus for picking up sound in an arbitrary direction using a plurality of microphones has been proposed (for example, Patent Document 3).
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 51-32319 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-153941 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-48355
  • Patent Documents 1 to 3 have a problem that an error with respect to a desired directivity becomes large particularly in a high frequency band such as 1 kHz or more because the vibration surfaces of the microphones are separated from each other.
  • an object of the present invention is to provide a sound collecting device with a small error with respect to desired directivity.
  • the sound collection device of the present invention includes a plurality of unidirectional microphones, a plurality of gain adjustment units that adjust the gain of the sound collected by each microphone, and an addition unit that adds the gain-adjusted sounds.
  • the plurality of unidirectional microphones are arranged on one plane, and the direction of the maximum sensitivity of each unidirectional microphone is directed to the inner side of the arrangement.
  • the sound collection device of the present invention can be arranged with the vibration surfaces closer to each other than facing outward by directing the direction of maximum sensitivity of each microphone toward the inner side of the array. Therefore, when signals are added by the adder, the time lag between signals obtained on the vibration surfaces of different microphones is reduced, and an error with respect to desired directivity can be reduced.
  • an error with respect to desired directivity can be reduced even in a high frequency band of 1 kHz or higher.
  • another unidirectional microphone having a sensitivity maximum direction in a direction opposite to the direction toward the plane may be further arranged at a position different from the plane.
  • another unidirectional microphone having a direction of maximum sensitivity in a direction toward the plane may be further arranged at a position different from the plane.
  • directivity can be formed in the direction in which another unidirectional microphone is arranged, and directivity can be freely set in a desired direction in the three-dimensional direction (global direction). Can be formed.
  • the plurality of unidirectional microphones are arranged so as to form a polygon having each unidirectional microphone as a vertex, and the direction of the maximum sensitivity of each unidirectional microphone is defined as a line segment of the polygon. You may make it face up or inside.
  • the plurality of unidirectional microphones may be arranged so that the directional axes of the unidirectional microphones cross at one point.
  • the plurality of unidirectional microphones may be arranged on a circumference centered on the one point.
  • the plurality of unidirectional microphones may be arranged on the circumference. Further, the plurality of unidirectional microphones may be arranged at equal intervals on the circumference.
  • the vibration surfaces of a plurality of directional microphones can be arranged close to each other, and an error with respect to desired directivity can be reduced.
  • FIG. 1 to 4 are external views showing the configuration of the sound collection device of this embodiment.
  • 1 is a front view
  • FIG. 2 is a rear view
  • FIG. 3 is a left side view
  • FIG. 4 is a plan view. 1 to 4, the right side of the sound collecting device is X, the left side is -X, the upper side is Y, the lower side is -Y, the front side is Z, and the back side is -Z.
  • the housing 11 that is the base of the sound collecting device 1 has a rectangular parallelepiped shape that is thin in the vertical direction, for example, a resin material.
  • Three support columns 13A, 13B, and 13C are vertically attached to the upper surface of the housing 11 on the upper surface of the housing 11.
  • Each support is also made of a resin material, for example.
  • each support column is equally arranged at an interval of 120 degrees at an equal distance from the center position of the housing.
  • Plate elastic rubbers 131A, 131B, 131C that are thin in the vertical direction are respectively attached to the uppermost surfaces of the columns 13A, 13B, 13C.
  • the elastic rubbers 131A, 131B, and 131C respectively extend toward the center of the casing, and are attached to joint portions 141A, 141B, and 141C provided at the lower portions of the microphone frame bodies 14A, 14B, and 14C.
  • the microphone frame bodies 14A, 14B, and 14C have a cylindrical shape, and a columnar microphone (unidirectional microphone) can be fitted into the hollow interior.
  • the open part of the cylindrical bottom surface of each microphone frame body is directed in a direction shifted by 120 degrees in a state where the sound collecting device is viewed in plan.
  • the open part of the bottom surface of the cylinder of the microphone frame 14A is directed to the front and back directions of the apparatus, and the directivity of the unidirectional microphone can be set toward the front or back direction of the apparatus.
  • the direction of maximum sensitivity (maximum sensitivity direction) of the unidirectional microphone 12A fitted in the microphone frame 14A is directed to the back side of the apparatus.
  • the maximum sensitivity direction of the unidirectional microphone 12A is set to 0 degree.
  • the open part of the cylindrical bottom surface of the microphone frame 14B faces the right rear side and the left front direction of the device.
  • the maximum sensitivity direction of the unidirectional microphone 12B fitted in the microphone frame 14B is directed to the left front side of the apparatus. That is, the housing is oriented from 0 degree to an angle of 120 degrees to the left (in the direction of +120 degrees) in plan view.
  • the open part of the cylindrical bottom surface of the microphone frame 14C faces the left rear side and the right front direction of the device.
  • the maximum sensitivity direction of the unidirectional microphone 12C fitted into the microphone frame 14C is directed to the right front side of the apparatus. That is, when viewed from above, the housing is oriented from 0 degree to an angle of 120 degrees to the right (-120 degrees or +240 degrees).
  • a cylindrical microphone frame 14L is also provided on the center side of the casing of each microphone frame (maximum sensitivity direction of each directional microphone).
  • the microphone frame body 14L is provided on the upper surface side of the microphone frame bodies 14A to 14C, and the open portion of the cylindrical bottom surface faces the upper surface side and the lower surface side of the apparatus. Yes.
  • the maximum sensitivity direction of the unidirectional microphone 12L fitted into the microphone frame 14L is directed to the upper surface side of the apparatus.
  • the microphone frame bodies 14A, 14B, 14C, and 14L are formed by integral molding of resin molds, and four microphones fitted in the respective frame bodies can be fixed as one unit.
  • the integrally molded frame is formed so that the directional axes (the axes in the maximum sensitivity direction) of the unidirectional microphones 12A, 12B, and 12C cross at one point in a state where the sound collecting device is viewed in plan. Yes.
  • the center position of the housing of the sound collecting device 1 and the directing axis cross by adjusting the shape and the installation position of the three columns, the elastic rubber, and the joint portion. And are equal.
  • the unidirectional microphones 12A, 12B, and 12C are arranged on one plane (a surface parallel to the upper surface of the housing), and the maximum sensitivity direction of each unidirectional microphone is directed toward the inner side of the arrangement. That is, each unidirectional microphone is arranged inward on a circumference centered on the point where the directional axes cross.
  • the vibration surfaces can be arranged closer to each other than when facing the outer side.
  • the position of the vibration surface of each unidirectional microphone can be approximated at the point where the directional axes cross. Therefore, directivity control on the plane can be realized with a small error even in a high frequency band such as 1 kHz or higher.
  • the four microphones are fixed in a state of being floated away from the upper surface of the housing 11 by the support columns, elastic rubber, and joint portions.
  • the unidirectional microphone 12L in the vertical direction is disposed on the upper surface side of the plane formed by the unidirectional microphone 12A, the unidirectional microphone 12B, and the unidirectional microphone 12C, and the housing 11 is arranged at a position farthest from the upper surface of the head 11. For this reason, the back surface of the unidirectional microphone 12L is also opened acoustically.
  • FIG. 5A is a block diagram showing a configuration of an audio signal processing system of the sound collection device.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an aspect of directivity control. The characteristics shown in FIG. 6 are ideal characteristics for explanation, and are not diagrams showing actual characteristics.
  • the sound collection device 1 includes a signal processing unit 3 including gain adjustment units 31A, 31B, 31C, and 31L and an addition unit 32 as a configuration of a signal processing system.
  • the audio signals output from the unidirectional microphones are gain-adjusted by the gain adjusting units of the signal processing unit 3 and then added to each other by the adding unit 32.
  • the sound collection device 1 can form arbitrary directivity around the device by controlling the gain of each gain adjustment unit.
  • the weighting factor f is a factor that determines the shape of directivity, and is a value between 0 and 1.
  • f 0 means omnidirectionality
  • f 0.5 means unidirectionality
  • f 1 means bidirectionality.
  • directivity can be formed in an arbitrary direction by arbitrarily determining the value of ⁇ .
  • ⁇ 180 degrees, that is, when unidirectionality is formed on the front side of the apparatus (Z direction)
  • (G1, G2, G3) ( ⁇ 1/3, 2/3, 2/3) It becomes.
  • the output signal M uses M1, M2, and M3 which are output signals of the unidirectional microphones 12A, 12B, and 12C.
  • the sound collection device of the present embodiment directs the maximum sensitivity direction of each microphone toward the inner side of the array, so that the directional axis crosses the position of the vibration surface of each unidirectional microphone. Position), and the error with respect to the desired directivity can be sufficiently reduced even in a high frequency band such as 1 kHz or more by the above gain calculation formula.
  • FIG. 7 is a diagram showing directional characteristics (gain for each angle) obtained when the distance from the center position to the microphone sound pickup surface is changed.
  • FIG. 7 shows directivity characteristics of 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz, and 8 kHz obtained when the distance from the center position to the microphone vibration surface is 3 mm, 6 mm, and 10 mm.
  • each unidirectional microphone is about 3 mm
  • the maximum sensitivity direction of each microphone is directed from the center position to the microphone vibration surface when directed toward the outer side and the inner side.
  • the distance differs by about 3 mm. That is, there is a difference between the characteristics of 3 mm and the characteristics of 6 mm shown in FIG.
  • directing the maximum sensitivity direction of each microphone toward the inner side of the array is effective for realizing directivity formation even in a high frequency band such as 1 kHz or more (on the vibration surface of each microphone). It can be said that the position can be approximated by the center position).
  • the unidirectional microphone 12L in the vertical direction, not only on the plane on which the unidirectional microphones 12A, 12B, and 12C are arranged, but also on the upper surface side of the device.
  • directivity can be formed in any direction.
  • the gain with respect to the audio signal by a horizontal microphone (combining the unidirectional microphones 12A, 12B, and 12C) formed with unidirectionality in the direction of ⁇ 180 degrees, and the vertical direction single unit.
  • the directional axis can be formed on the upper front side (Y, Z direction) of the apparatus.
  • the sound collection device of the present embodiment can freely move in the three-dimensional direction (global direction). Directivity can be formed.
  • each unidirectional microphone is not limited to the above example.
  • an arrangement form as shown in FIG. 1 is not limited to the above example.
  • FIG. 5B shows an example of an arrangement in which the unidirectional microphone 12B and the unidirectional microphone 12C are opposed to each other.
  • the gains (G1, G2, G3) of the gain adjusting units 31A, 31B, 31C are set as follows.
  • the number of unidirectional microphones in the vertical direction is not limited to one, and a plurality of unidirectional microphones may be provided.
  • a microphone having directivity in the direction opposite to the vertical unidirectional microphone 12L may be further provided.
  • the unidirectional microphones are uniformly arranged on the circumference centered at the point where the directional axes of the unidirectional microphones 12A, 12B, and 12C cross each other.
  • the present invention is not limited to this. That is, if the direction of the maximum sensitivity of the directional microphones is directed to the inside of the array and the vibration surfaces of the plurality of unidirectional microphones can be arranged close to each other, it is not essential to arrange them uniformly on the circumference.

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Abstract

　所望の指向性に対する誤差が小さい収音装置を提供する。１つの平面上に単一指向性マイク１２Ａ、単一指向性マイク１２Ｂ、および単一指向性マイク１２Ｃが配列され、各単一指向性マイクの最大感度方向が配列内側方向に向けられる。各単一指向性マイクの背面（感度が極小となる方向）は、音響的に開放されるようになっている。各単一指向性マイクの最大感度方向が配列内側方向に向けられることで、各単一指向性マイクの振動面の位置を配列の中心位置に近似することができる。これにより、各単一指向性マイクが収音した音のゲインを調整することで、平面上で自由に指向性をより小さな誤差にて形成することができる。

Description

収音装置
　この発明は、筐体周囲の音を収音する収音装置に関する。
　従来、筐体周囲の音を収音する装置として、例えば特許文献１のようなものがある。特許文献１の装置は、四面体の各面にマイクロホン（以下、単にマイクと言う。）を備え、全周方向の音を収音することができるものである。
　また、３つの単一指向性マイクの収音方向を外向きに１２０度ずつずらして配置し、全周方向の音を収音して、それぞれの単一指向性マイクの収音レベルから音源の方向を探知する装置も提案されている（例えば特許文献２）。
　さらに、複数のマイクを用いて任意の方向の音を収音する装置も提案されている（例えば特許文献３）。
日本国特開昭５１－３２３１９号公報 日本国特開２００１－１５３９４１号公報 日本国特開２００８－４８３５５号公報
　特許文献１～３の装置は、各マイクの振動面が離れているため、特に１ｋＨｚ以上のような高い周波数帯域では所望の指向性に対する誤差が大きくなるという問題があった。
　そこで、この発明は、所望の指向性に対する誤差が小さい収音装置を提供することを目的とする。
　この発明の収音装置は複数の単一指向性マイクと、各マイクの収音した音のゲインを調整する複数のゲイン調整部と、ゲイン調整後の音をそれぞれ加算する加算部と、を備え、１つの平面上に前記複数の単一指向性マイクを配列し、各単一指向性マイクの感度極大の方向を配列内側方向に向けた収音装置である。
　このように、本発明の収音装置は、各マイクの感度極大の方向を、配列の内側方向に向けることで、外側に向けるよりも振動面を近接させて配置することができる。よって、加算部にて信号が加算される場合、異なるマイクの振動面にて得られる信号同士の時間ずれが小さくなり、所望の指向性に対する誤差を小さくすることができる。
　よって、本発明の収音装置によれば、１ｋＨｚ以上のような高い周波数帯域においても、所望の指向性に対する誤差を小さくすることができる。
　また、前記平面と異なる位置に、当該平面に向かう方向と反対方向に感度極大の方向を向けた別の単一指向性マイクをさらに配列してもよい。
　また、前記平面と異なる位置に、当該平面に向かう方向に感度極大の方向を向けた別の単一指向性マイクをさらに配列してもよい。
　この場合、上記平面上に加えて、別の単一指向性マイクが配置されている方向にも指向性を形成することができ、立体方向（全球方向）にも所望の方向に自由な指向性を形成することができる。
　また、前記複数の単一指向性マイクを、各単一指向性マイクを頂点とする多角形を構成するように配列し、各単一指向性マイクの感度極大の方向を前記多角形の線分上あるいは内部に向けるようにしてもよい。
　また、前記複数の単一指向性マイクを、各単一指向性マイクの指向軸が１つの点でクロスするように配列してもよい。
　また、前記複数の単一指向性マイクを、前記１つの点を中心とした円周上に配列してもよい。
　また、前記複数の単一指向性マイクを、円周上に配列してもよい。
　また、前記複数の単一指向性マイクを、前記円周上に等間隔に配列してもよい。
　この発明によれば、複数の指向性マイクの振動面を近接させて配置することができ、所望の指向性に対する誤差を小さくすることができる。
収音装置の正面図である。 収音装置の背面図である。 収音装置の左側面図である。 収音装置の平面図である。 収音装置の音声信号処理系統の構成を示すブロック図である。 指向性制御の態様を示す概要図である。 中心位置からマイク収音面の距離を変更した時に得られる指向特性を示した図である。 上面方向の指向性制御の態様を示す概要図である。
　図１～図４は、本実施形態の収音装置の構成を示す外観図である。図１は正面図、図２は背面図、図３は左側面図、図４は平面図である。図１～図４において、収音装置の右側面側をＸ、左側面側を－Ｘ、上面側をＹ、下面側を－Ｙ、正面側をＺ、背面側を－Ｚとする。
　収音装置１の土台となる筐体１１は、上下方向に薄い直方体形状からなり、例えば樹脂材質からなる。筐体１１の上面には、３本の支柱１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが筐体上面に垂直に取り付けられている。各支柱も例えば樹脂材質からなる。
　支柱１３Ａは、装置正面側に取り付けられ、支柱１３Ｂは、装置右背面側に取り付けられ、支柱１３Ｃは、装置左背面側に取り付けられている。図４の平面図に示すように、各支柱は、筐体中心位置から等距離に、それぞれ１２０度間隔で均等に配置されている。
　支柱１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの最上面には、それぞれ上下方向に薄い板状の弾性ゴム１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃが取り付けられている。弾性ゴム１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃは、それぞれ、筐体中心に向けて延びており、マイク枠体１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの下部に設けられたジョイント部１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃに取り付けられる。
　マイク枠体１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、円筒形状からなり、その中空内部に円柱形状のマイク（単一指向性マイク）をはめ込むことが可能となっている。各マイク枠体の円筒底面の開放部分は、収音装置を平面視した状態において、それぞれ１２０度ずつずれた方向に向いている。
　すなわち、マイク枠体１４Ａの円筒底面の開放部分は、装置正面および背面方向に向いており、単一指向性マイクの指向性を装置正面または背面方向に向けて設置することができるようになっている。図４に示すように、本実施形態では、マイク枠体１４Ａにはめ込む単一指向性マイク１２Ａの感度極大の方向（最大感度方向）を装置背面側に向けている。この単一指向性マイク１２Ａの最大感度方向を０度とする。
　また、マイク枠体１４Ｂの円筒底面の開放部分は、装置右背面および左正面方向に向いている。本実施形態では、マイク枠体１４Ｂにはめ込む単一指向性マイク１２Ｂの最大感度方向を装置左正面側に向けている。すなわち、筐体を平面視して上記０度から左回転１２０度の角度（＋１２０度の方向）に向けている。
　また、マイク枠体１４Ｃの円筒底面の開放部分は、装置左背面および右正面方向に向いている。本実施形態では、マイク枠体１４Ｃにはめ込む単一指向性マイク１２Ｃの最大感度方向を装置右正面側に向けている。すなわち、筐体を平面視して上記０度から右回転１２０度の角度（－１２０度または＋２４０度の方向）に向けている。
　さらに、収音装置１を平面視した状態において、各マイク枠体の筐体中心側（各指向性マイクの最大感度方向）には、同じく円筒形状のマイク枠体１４Ｌが設けられている。マイク枠体１４Ｌは、図１～図３に示すように、マイク枠体１４Ａ～マイク枠体１４Ｃよりも上面側に設けられており、円筒底面の開放部分は装置上面側および下面側に向いている。本実施形態では、マイク枠体１４Ｌにはめ込む単一指向性マイク１２Ｌの最大感度方向を装置上面側に向けている。
　マイク枠体１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｌは、樹脂金型の一体成型からなり、それぞれの枠体にはめ込まれる４つのマイクを１ユニットとして固定することができるようになっている。
　一体成型される枠体は、収音装置を平面視した状態において、単一指向性マイク１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの指向軸（最大感度方向の軸）が１つの点でクロスするように形成されている。なお、本実施形態の収音装置では、上記３本の支柱、弾性ゴム、およびジョイント部の形状、設置位置を調整することにより、収音装置１の筐体中心位置と指向軸がクロスする点とを等しくしている。
　この構造により、１つの平面（筐体上面と平行する面）上に単一指向性マイク１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが配列され、各単一指向性マイクの最大感度方向が配列内側方向に向けられる。すなわち、上記指向軸がクロスする点を中心とした円周上に各単一指向性マイクが内向きに配列される。このように、各マイクの最大感度方向を配列の内側方向に向けることで、外側に向けるよりも振動面を近接させて配置することができる。その結果、各単一指向性マイクの振動面の位置を上記指向軸がクロスする点で近似することができる。よって、上記平面上における指向性制御を１ｋＨｚ以上のような高い周波数帯域においても小さな誤差で実現することができる。
　また、４つのマイクは、支柱、弾性ゴム、およびジョイント部により、筐体１１の上面から離れて中空に浮いた状態で固定される。特に、垂直方向の単一指向性マイク１２Ｌは、上記単一指向性マイク１２Ａ、単一指向性マイク１２Ｂ、および単一指向性マイク１２Ｃにより形成される平面よりも上面側に配置され、筐体１１の上面から最も離れた位置に配置される。このため、単一指向性マイク１２Ｌの背面も音響的に開放される。
　次に、収音装置１の指向性制御について説明する。図５の（Ａ）は、収音装置の音声信号処理系統の構成を示すブロック図である。図６は、指向性制御の態様を示す概要図である。なお、図６に示す特性は、説明のために理想的な特性を示したものであり、実特性を示した図ではない。
　収音装置１は、信号処理系統の構成として、ゲイン調整部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｌ、および加算部３２からなる信号処理部３を備えている。
　各単一指向性マイクが出力する音声信号は、信号処理部３の各ゲイン調整部でゲイン調整され、その後、加算部３２で互いに加算される。収音装置１は、各ゲイン調整部のゲインを制御することで、装置周囲に任意の指向性を形成することができる。
　ゲイン調整部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの各ゲイン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）は、指向性を形成する方向（最大感度方向の角度）をθ、マイクの重み係数をｆとすると、以下のように決定される。
　Ｇ１＝２／３×｛１－ｆ（１－２ｃｏｓθ）｝
　Ｇ２＝２／３×｛１－ｆ（１－２ｃｏｓ（θ－１２０°））｝
　Ｇ３＝２／３×｛１－ｆ（１－２ｃｏｓ（θ＋１２０°））｝
　なお、重み係数ｆは、指向性の形を決める係数であり、０以上１以下の値である。例えば、ｆ＝０で無指向性、ｆ＝０．５で単一指向性、ｆ＝１で双指向性となる。ここで、θの値を任意に決定することで、任意の方向に指向性を形成することができる。例えば、図６の（Ａ）に示すように、θ＝１８０度、すなわち装置正面側（Ｚ方向）に単一指向性を形成する場合、重み係数ｆ＝０．５として、各ゲインの値は、
　（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（－１／３，２／３，２／３）
　となる。出力する信号Ｍは、単一指向性マイク１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力信号であるＭ１，Ｍ２，Ｍ３を用いて、
　Ｍ＝Ｇ１×Ｍ１＋Ｇ２×Ｍ２＋Ｇ３×Ｍ３＝－１／３×Ｍ１＋２／３×Ｍ２＋２／３×Ｍ３
　で表される。これにより、図６の（Ｂ）に示すように、３つのマイクの合成特性の最大感度方向の角度を１８０度、最小感度の方向を０度方向に向けることができる。すなわち、θ＝１８０度の方向に単一指向性を形成することができる。
　本実施形態の収音装置は、上述したように各マイクの最大感度方向を配列の内側方向に向けることで、各単一指向性マイクの振動面の位置を上記指向軸がクロスする点（中心位置）で近似することができ、上記ゲインの計算式により１ｋＨｚ以上のような高い周波数帯域においても所望の指向性に対する誤差を十分に小さくすることができる。
　図７は、中心位置からマイク収音面の距離を変更した時に得られる指向特性（角度毎の利得）を示した図である。図７においては、中心位置からマイク振動面までの距離を３ｍｍ、６ｍｍ、および１０ｍｍとした場合に得られる１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、および８ｋＨｚの指向特性を示している。
　図７に示すように、中心位置からマイク振動面までの距離が小さいほど、高い周波数においても０度付近の感度の最小値が小さくなる。すなわち、高い周波数まで単一指向性としての特性が得られる。
　例えば、各単一指向性マイクの厚みが３ｍｍ程度であるとすると、各マイクの最大感度方向を配列の外側方向に向けた場合と内側方向に向けた場合とで、中心位置からマイク振動面までの距離が３ｍｍ程度異なる。すなわち、図７に示した３ｍｍの特性と６ｍｍの特性程度の差が生じる（感度の最小値で６ｄＢ程度の差が生じる）。
　よって、各マイクの最大感度方向を配列の内側方向に向けることが、１ｋＨｚ以上のような高い周波数帯域においても指向性形成を実現するために効果的であることが言える（各マイクの振動面の位置を中心位置で近似できると言える）。
　なお、本実施形態の収音装置においては、垂直方向の単一指向性マイク１２Ｌを用いることで、単一指向性マイク１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが配列される平面上だけでなく、装置上面側にも任意の方向に指向性を形成することができる。例えば図８に示すように、θ＝１８０度の方向に単一指向性を形成した水平方向マイク（単一指向性マイク１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの合成）による音声信号に対するゲインと、垂直方向の単一指向性マイク１２Ｌの音声信号に対するゲインを同一となるようにゲイン調整すると、装置正面上側（Ｙ，Ｚ方向）に指向軸を形成することができる。
　なお、単一指向性マイク１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃについては、実際には筐体下面側にも感度を有するものであるため、本実施形態の収音装置では、立体方向（全球方向）に自由に指向性を形成することができる。
　なお、各単一指向性マイクの上記の配列態様は、上記の例に限るものではない。例えば、図５の（Ｂ）に示すような配列態様でもよい。
　図５の（Ｂ）は、単一指向性マイク１２Ｂおよび単一指向性マイク１２Ｃを対向させる配列の例を示している。この場合、単一指向性マイク１２Ｂの最大感度方向は、装置左面側（θ＝９０度の方向）であり、単一指向性マイク１２Ｃの最大感度方向は、放置右側（θ＝－９０度の方向）である。このように、単一指向性マイク１２Ｂおよび単一指向性マイク１２Ｃを対向させる場合であっても、任意の方向に指向性を形成することができる。図５の（Ｂ）に示す例では、ゲイン調整部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの各ゲイン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）は、以下のように設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　この場合、θ＝１８０度、すなわち装置正面側に単一指向性を形成する場合、指向係数ｆ＝０．５とすると、各ゲインの値は、
　（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（－１，１，１）
　となる。このように、１つの平面上に３つ以上の複数の単一指向性マイクを配列し、各単一指向性マイクの最大感度方向を配列内側方向に向ける態様であれば、どのような配列態様であっても本発明の収音装置を実現することが可能である。言い換えれば、単一指向性マイク１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを頂点とした多角形（三角形）を想定した場合、各単一指向性マイクの感度極大の方向が多角形の線分上あるいは内部に向ける配列となっていればよい。
　なお、上記の例では、同一平面内で３つのマイクを配列する例について説明したが、無論、同一平面内でさらに多数のマイクを配列するようにしてもよい。また、垂直方向の単一指向性マイクも１つに限らず、さらに複数備えていてもよい。例えば、上記垂直方向の単一指向性マイク１２Ｌと反対方向（上記平面に向かう方向）に指向性を有するマイクをさらに備えていてもよい。なお、単一指向性マイク１２Ｌを設けずに、単一指向性マイク１２Ｌと反対方向に指向性を有するマイクのみを設けてもよい。
　また、上記の例では図４に示すように、単一指向性マイク１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの指向軸がクロスする点を中心とした円周上に単一指向性マイクを均一に配列させていたが、本発明はこれに限らない。すなわち、指向性マイクの感度極大の方向を配列内側に向け、複数の単一指向性マイクの振動面を近接させて配置させることができれば、円周上に均一に配置することは必須ではない。

Claims (8)

  1. 　複数の単一指向性マイクロホンと、
    　各マイクロホンの収音した音のゲインを調整する複数のゲイン調整部と、
    　ゲイン調整後の音をそれぞれ加算する加算部と、
    　を備え、
    　１つの平面上に前記複数の単一指向性マイクロホンを配列し、各単一指向性マイクロホンの感度極大の方向を配列内側方向に向けた収音装置。
  2. 　前記平面上と異なる位置に、当該平面に向かう方向と反対方向に感度極大の方向を向けた別の単一指向性マイクロホンをさらに配列した請求項１に記載の収音装置。
  3. 　前記平面上と異なる位置に、当該平面に向かう方向に感度極大の方向を向けた別の単一指向性マイクロホンをさらに配列した請求項１に記載の収音装置。
  4. 　前記複数の単一指向性マイクロホンを、各単一指向性マイクロホンを頂点とする多角形を構成するように配列し、各単一指向性マイクロホンの感度極大の方向を前記多角形の線分上あるいは内部に向けた請求項１から３のいずれかに収音装置。
  5. 　前記複数の単一指向性マイクロホンを、各単一指向性マイクロホンの指向軸が１つの点でクロスするように配列した請求項４に記載の収音装置。
  6. 　前記複数の単一指向性マイクロホンを、前記１つの点を中心とした円周上に配列した請求項５に記載の収音装置。
  7. 　前記複数の単一指向性マイクロホンを、円周上に配列した請求項１から５のいずれかに記載の収音装置。
  8. 　前記複数の単一指向性マイクロホンを、前記円周上に等間隔に配列した請求項７に記載の収音装置。
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