WO2017154455A1 - 音圧傾度型マイクロホン - Google Patents
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Abstract
音圧傾度型マイクロホンの位相制御に関し、良好な周波数特性を提供し、振幅の落ち込みいわゆるDipが発生しない良好な特性を得る。音圧傾度型マイクロホンは、第1の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンの出力を入力とする遅延器と、第1の無指向性マイクロホンの出力と遅延器の出力を入力とする減算器を備える。減算器は、第1の無指向性マイクロホンの出力と遅延器の出力の差分を出力し、第1の無指向性マイクロホンの位相が第2の無指向性マイクロホンの位相よりも進んだ状態になるように、第1の無指向性マイクロホンと第2の無指向性マイクロホンを選択的に配置する。
Description
本開示は、音圧傾度型マイクロホンの位相制御に関し、良好な周波数特性を得るための指向性マイクロホンに関する。
マイクロホン素子を2つ以上用意し、それぞれのマイクロホンの素子間距離、信号合成時の振幅、位相、遅延量等を調整して、様々な指向特性を得る音圧傾度型マイクロホンが知られている。
図4は、マイクロホンの指向特性の一例を示しており、(a)は無指向性、(b)は双指向性、(c)は単一指向性、(d)は狭指向性を示している。これらの指向特性は、収音すべき対象物の位置や目的外の音場を考慮し、収音のシーン毎に最適なものを選択するのが望ましい。
図4中の線は、マイクロホンが中心0点に位置すると仮定したときに、各方向から到来する同一音圧の音に対する感度[dB]を示しており、中心0点からの広がりが大きい方向ほど感度が良好な方向を表す。尚、以下では、指向特性において最も感度を大きくした方向を「指向方向」と称する。
図1は、一次音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示した図で、101、102は無指向性マイクロホン、103は遅延器、104は減算器である。
一次音圧傾度型マイクロホンでは、感度を低下させたい方向(例えば、後方)に配置された第2の無指向性マイクロホン102の出力信号を、遅延器103によって遅延させて、感度を高めたい方向(例えば、前方)に配置された第1の無指向性マイクロホン101の出力信号から減算器104で減算する構成となっている。そして、減算器104からの出力信号が、一次音圧傾度型マイクロホンの収音結果として出力される。
図2は、一次音圧傾度型マイクロホンによって指向性を形成する原理を説明する図である。
図2では、矢印の方向に沿って音波が到来する態様を表しており、ここでは、当該矢印の方向が、指向方向に相当する。図2では、第1の無指向性マイクロホン101および第2の無指向性マイクロホン102は、図2に示すごとく距離dを隔てて指向方向に沿った同一軸上に配置されている。
このとき、遅延器103の遅延量τは、音速をCとしたときにτ=d/Cとなるように設定する。そうすることで、仮に、矢印の方向とは反対の方向から音波が到来した場合には、第2の無指向性マイクロホン102から遅延器103を介して減算器104に出力されるタイミングと、第1の無指向性マイクロホン101に音波が到来するタイミングとを合わせることができる。つまり、矢印の方向とは反対の方向から音波が到来した場合には、第2の無指向性マイクロホン102から出力されて減算器104に入力される信号と、第1の無指向性マイクロホン101から出力されて減算器104に入力される信号とは、同じタイミングとなり、両信号は相殺されることになる。一次音圧傾度型マイクロホンでは、このようにして、感度死角を形成して、相対的に目的とする方向の感度を高めて指向性を形成する。
図3は、一次音圧傾度型マイクロホンにおける指向特性の導出方法を説明する図である。
指向方向(矢印の方向)に対して入射角θから到来した音は、第1の無指向性マイクロホン101と第2の無指向性マイクロホン102でdcosθ/Cの遅延差を生じる。更に、遅延器103は、第2の無指向性マイクロホン102からの出力される信号をτ遅延させる。そのため、第2の無指向性マイクロホン102から減算器104に出力される信号は、第1の無指向性マイクロホン101から減算器104に出力される信号に対して、dcosθ/C+τだけ遅延する。
従って、減算器104の出力は、次の式(1)で表される。
そして、指向角θに対する指向特性は、式(1)に基づいて、図5のように表せる。尚、図5では、図2、図3と同様に、矢印の方向を指向方向として表しており、ここでは、矢印の向かう方向に沿って、第1の無指向性マイクロホン101と第2の無指向性マイクロホン102が配置されることになる。
ところで、式(1)は、第1の無指向性マイクロホン101、第2の無指向性マイクロホン102の特性が同一であることを前提としている。言い換えると、式(1)では、同じタイミングで同一の音源から発生した音波が到達した場合、第1の無指向性マイクロホン101が生成する出力信号のゲインは、第2の無指向性マイクロホン102が生成する出力信号のゲインと同一であって、両出力信号における位相差もないものとして、減算器104の出力を求めている。
しかしながら、実際のマイクロホン素子は、個々に特性ばらつきを生じるため、上式の理論値からは乖離している。そこで、特許文献1では、2つの無指向性マイクロホンのゲインのばらつきに着目し、これを補正する手段を提供している。
無指向性マイクロホンは、ゲインのみならず、位相についてもばらつきを生じる。音波の波形に対する、第1の無指向性マイクロホン101および第2の無指向性マイクロホン102が出力する信号の位相遅れ又は位相進み(以下、「無指向性マイクロホンの位相」と言う)をそれぞれα、βとして式(1)を書き直すと、次の式(2)のようになる。
以下、便宜上、指向方向から到来する音波に近い側のマイクを前方マイク、遠い側のマイクを後方マイクと称する。ここでは、第1の無指向性マイクロホン101が前方マイク、第2の無指向性マイクロホン102が後方マイクに該当する。
ここで、図6~図9を参照して、第1の無指向性マイクロホン101、第2の無指向性マイクロホン102の有する位相特性によって生じる音圧傾度出力の変化について説明する。
図6は、第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101、第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相-周波数特性の一例を示す図である。図6の縦軸は、実測により求められた音波の周波数に応じた位相進み角及び位相遅れ角を表している。図6では、おおよそ300Hz以下の周波数で第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101の位相αが、第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相βよりも進んだ(α>β)状態にある。
図7は、一次音圧傾度型マイクロホンにおける音圧傾度出力-周波数特性を示す図である。図7の縦軸は、減算器104から出力される信号(音圧傾度出力)[dB]であり、音波の周波数に応じた出力特性を表す。
図7の実線(実測値)は、図6に示した第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101、第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102を用いて一次音圧傾度型マイクロホンを構成した場合における、正面感度すなわちθ=0における音圧傾度出力-周波数特性を示す。この音圧傾度出力-周波数特性は、図6に示した位相-周波数特性の実測値を式(2)に代入することで求められる。
又、図7の破線(理論値)は、第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101の位相と第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相の位相差を0とした理論式(式(1))による音圧傾度出力-周波数特性を表す。
図7では、位相差により音圧傾度出力が、おおよそ300Hz以下の周波数で理論値との乖離を始めるが、音圧傾度出力後段のイコライザーまたはハイパスフィルタ(HPF)(ともに図示せず)等により概ね100Hz以下の低域周波数をカットするため、実使用上は大きな問題になることは無い。
次に、第1の無指向性マイクロホン101と第2の無指向性マイクロホン102の特性を入れ替えた場合の音圧傾度出力の変化について考える。
図8は、この場合の、第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101、第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相-周波数特性の一例を示す図である。図8では、おおよそ300Hz以下の周波数で第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101の位相αが、第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相βよりも遅れた(α<β)状態を示している。
図9の実線(実測値)は、図7と同様に、図8に示した位相-周波数特性を式(2)に代入したときに求められる音圧傾度出力-周波数特性を示す。又、図9の破線(理論値)は、図7と同様に、第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101の位相と第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相の位相差を0とした理論式(式(1))による音圧傾度出力-周波数特性を表す。
図9では、200Hz近傍で音圧傾度出力の落ち込み(Dipとも言う)が生じている。この音圧傾度出力の落ち込みは、式(2)の値が0となる周波数の音波において生ずる。
次の式(3)、式(4)を用いて説明する。式(2)の値が0となるのは、式(3)の等式が成立するときの周波数である。
そして、式(3)は、式変換すると、式(4)のように表せる。
ここでは、300Hz以下の周波数では、第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101の位相αが、第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相βよりも遅れた(α<β)状態でβ-α>0であるから、式(3)および式(4)を成り立たせるωが存在することになる。
尚、音圧傾度型マイクロホンは、上記したように、空間の2点間の位相差を利用して指向性を形成する。そのため、音圧傾度出力は、ωτ<<1の低周波数帯域においては、図9の実線で示すように、周波数が低下するに従って、6dB/octaveで低下する。このようなことから、一般に、音圧傾度型マイクロホンの後段には、イコライザー(図示せず)等が設けられて、当該イコライザーにより音圧傾度出力が調整され、音圧傾度出力-周波数特性が平坦な特性カーブを描くように補正される。しかしながら、図9のような音圧傾度出力-周波数特性における落ち込み部分があると、イコライザー等によっても補正することは困難であり、音圧傾度出力-周波数特性の平坦性は損なわれる。
つまり、第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101の位相が、第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相よりも遅れた状態となった場合には、Dipが生じ、良好な音圧傾度出力-周波数特性を補償することができない状態となる。そして、当該Dipが生じるのは、主に、低周波数帯域(例えば、300Hz以下)において、第1の無指向性マイクロホン(前方マイク)101の位相が、第2の無指向性マイクロホン(後方マイク)102の位相よりも遅れた状態になった場合である。
更に、図9の落ち込みの周波数は、第1の無指向性マイクロホン101および第2の無指向性マイクロホン102の個々の位相-周波数特性およびその組合せにより、様々な値を取り得る事となる。
本開示は、上記従来の問題を解決するもので、音圧傾度型マイクロホンの位相制御に関し、良好な周波数特性を提供することを目的とする。
また、本開示は、音圧傾度型マイクロホンの指向方向から到来する音波に近い側のマイクロホンの位相を指向方向から到来する音波に遠い側のマイクロホンの位相よりも進ませた状態にすることを目的とする。
前述した課題を解決する主たる本開示の一側面は、第1の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンの出力を入力とする遅延器と、第1の無指向性マイクロホンの出力と遅延器の出力を入力とする減算器を備える音圧傾度型マイクロホンである。減算器は、第1の無指向性マイクロホンの出力と遅延器の出力の差分を出力する。第1の無指向性マイクロホンの位相が第2の無指向性マイクロホンの位相よりも進んだ状態になるように、第1の無指向性マイクロホンと第2の無指向性マイクロホンを選択的に配置する。
又、本開示の別の一側面の音圧傾度型マイクロホンは、第1の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンと、第1の無指向性マイクロホンの出力を入力とし、入力側と出力側の間に直列接続された第1のコンデンサを有する第1のハイパスフィルタと、第2の無指向性マイクロホンの出力を入力とし、入力側と出力側の間に直列接続された第2のコンデンサを有する第2のハイパスフィルタと、第2のハイパスフィルタの出力を入力とする遅延器と、第1のハイパスフィルタの出力と遅延器の出力を入力とする減算器を備える。減算器は、第1のハイパスフィルタの出力と遅延器の出力の差分を出力し、第1のコンデンサの容量値を第2のコンデンサの容量値よりも小さくすることによって、第1のハイパスフィルタから出力される信号の位相が第2のハイパスフィルタから出力される信号の位相よりも進んだ状態にする。
又、本開示のさらに別の一側面の音圧傾度型マイクロホンは、第1の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンと、第1の無指向性マイクロホンの出力を入力とする第1のデジタルフィルタと、第2の無指向性マイクロホンの出力を入力とする第2のデジタルフィルタと、第2のデジタルフィルタの出力を入力とする遅延器と、第1のデジタルフィルタの出力と遅延器の出力を入力とする減算器を備える。減算器は、第1のデジタルフィルタの出力と遅延器の出力の差分を出力し、第1のデジタルフィルタから出力される信号の位相は、第2のデジタルフィルタから出力される信号の位相よりも進んだ状態にされる。
本開示によって、マイクロホンの周波数特性で、音圧傾度出力の落ち込み、いわゆるDipが発生しない良好な周波数特性を有する音圧傾度型マイクロホンを得ることができる。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
図1は、実施の形態1に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンは、第1の無指向性マイクロホン101、第2の無指向性マイクロホン102、遅延器103、減算器104を含んで構成される。これらの信号処理経路は、図1を参照して上記したものと同様である。
第1の無指向性マイクロホン101は、到来する音波を収音して、第1の出力信号を生成して、減算器104の+側入力端子に出力する。第2の無指向性マイクロホン102は、到来する音波を収音して、第2の出力信号を生成して、遅延器103に出力する。尚、第1の無指向性マイクロホン101、第2の無指向性マイクロホン102は、360度全ての方向に対して感度が略同等であるマイクロホン素子であるが、音圧傾度型マイクロホンを形成できれば多少の感度歪みを有するものであってもよいのは勿論である。
遅延器103は、第2の無指向性マイクロホン102から入力される第2の出力信号をτ遅延させて、減算器104の-側入力端子に出力する。ここでは、上記と同様に、図5に示した指向特性を実現するため、遅延器103の遅延量τは、τ=d/Cとなるように設定する。但し、dは、第1の無指向性マイクロホン101、第2の無指向性マイクロホン102の距離、Cは音速を表す。
減算器104は、第1の無指向性マイクロホン101の第1の出力信号から、遅延器103に遅延された第2の出力信号を減算した差分の信号を出力する。
但し、本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンにおいては、第1の無指向性マイクロホン101及び第2の無指向性マイクロホン102の位相-周波数特性をあらかじめ測定しておく。そして、第1の無指向性マイクロホン101の位相が第2の無指向性マイクロホン102の位相よりも進んだ状態になるように、第1の無指向性マイクロホン101と第2の無指向性マイクロホン102を選択的に配置する。尚、かかる状態を実現するための、第1の無指向性マイクロホン101と第2の無指向性マイクロホン102の位置関係の基準は、例えば、式(2)に基づいて求めることができる。
上記したように、音圧傾度の特性から、第1の無指向性マイクロホン101の位相が、第2の無指向性マイクロホン102の位相よりも進んでいる場合、周波数軸上における振幅の落ち込み(Dip)が生じない(図6、図7を参照)。
以上のように、本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンによれば、所望の指向特性を確保しつつ、振幅の落ち込み、いわゆるDipが発生しない良好な周波数特性を得ることができる。
(実施の形態2)
図10は、実施の形態2に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
図10は、実施の形態2に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンは、第1の無指向性マイクロホン101と第2の無指向性マイクロホン102それぞれの後段に、更に、第1のコンデンサ105および第2のコンデンサ106、第1の抵抗器107および第2の抵抗器108を含んで構成される第1、第2のHPF(ハイパスフィルタ)が設けられている点で、第1の実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンと相違する。その他の構成は、第1の実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンと共通しているので、ここでの説明は省略する(以下、他の実施形態についても同様)。
第1のコンデンサ105は、一端が第1の無指向性マイクロホン101の出力側に接続され、他端が減算器104の+側入力端子に接続されている。又、第1のコンデンサ105の他端には、減算器104側と並列に、一端が接地された第1の抵抗器107が接続されている。ここでは、このように入力側と出力側の間に直列接続された第1のコンデンサ105と、出力側と並列接続する第1の抵抗器107と、によって第1のHPFが構成されている。
第2のコンデンサ106は、一端が第2の無指向性マイクロホン102の出力側に接続され、他端が遅延器103の入力端子に接続されている。又、第2のコンデンサ106の他端には、遅延器103側と並列に、一端が接地された第2の抵抗器108が接続されている。ここでは、このように入力側と出力側の間に直列接続された第2のコンデンサ106と、出力側と並列接続する第2の抵抗器108と、によって第2のHPFが構成されている。
第1の無指向性マイクロホン101の第1の出力信号は、第1のコンデンサ105を介して、減算器104の+側入力端子に入力される。又、第2の無指向性マイクロホン102の第2の出力信号は、第2のコンデンサ106、遅延器103を介して、減算器104の-側入力端子に入力される。減算器104は、このようにして入力された第1の出力信号から第2の出力信号を減算して、差分を出力する。
図11、図12は、それぞれ、このときに第1のコンデンサ105と第1の抵抗器107で形成される第1のHPF、及び第2のコンデンサ106と第2の抵抗器108で形成される第2のHPFのゲイン特性、及び位相特性を示す図である。ここでは、一例として、第1の抵抗器107及び第2の抵抗器108の抵抗値を22kΩ、第1のコンデンサ105の容量値を0.15μF、第2のコンデンサ106の容量値を1μFとする。
図12に示すように、第1のHPF、第2のHPFは、低周波数領域において位相進み補償する。このとき、第1のコンデンサ105の容量値を第2のコンデンサ106の容量値よりも小さくする事によって、低周波数領域において、第1のHPFの出力信号の位相が第2のHPFの出力信号の位相よりも進んだ状態にすることができる。
つまり、第1の無指向性マイクロホン101と第2の無指向性マイクロホン102の位相差をHPFの位相差によって吸収させる。従って、第1のHPFから出力される信号の位相が第2のHPFから出力される信号の位相よりも常に進んだ状態になる。この場合、上記したように音圧傾度の特性から、周波数軸上における振幅の落ち込み(Dip)が生じない。
又、図11に示すように、第1のHPF、第2のHPFは、20Hz以下の低周波数領域の信号のゲインを抑制する。オーディオ帯域は、一般に、20Hz~20kHz程度とされており、20Hz以下の信号が混じると、低域ひずみが生じることおそれがある。当該第1のHPF、第2のHPFは、このような低域ひずみが生じることも防止する。
以上のように、本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンによれば、所望の指向特性を確保しつつ、振幅の落ち込み、いわゆるDipが発生しない良好な周波数特性を得ることができる。
(実施の形態3)
図13は、実施の形態3に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
図13は、実施の形態3に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンは、第1のコンデンサ105が可変容量コンデンサ109で構成されている点で、第2の実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンと相違する。
第1の無指向性マイクロホン101と、第2の無指向性マイクロホン102それぞれの後段に、可変容量コンデンサ109、第2のコンデンサ106、第1の抵抗器107および第2の抵抗器108で構成される第1、第2のHPFを設け、更に、第2の無指向性マイクロホン102側の信号経路には、第2のHPFの後段に遅延器103を設ける。減算器104によって、可変容量コンデンサ109、第1の抵抗器107で構成される第1のHPFからの出力信号と遅延器103からの出力信号の差分を得る。
本実施形態では、可変容量コンデンサ109の容量値を第2のコンデンサ106の容量値よりも小さくする。そうすることによって、第1のHPFから出力される信号の位相が第2のHPFから出力される信号の位相よりも進んだ状態にする。つまり、第2の実施形態と同様に、第1の無指向性マイクロホン101および第2の無指向性マイクロホン102の位相差を第1、第2のHPFの位相差によって吸収させることができる。
この場合、上記したように音圧傾度の特性から、周波数軸上における振幅の落ち込み(Dip)が生じない。また、可変容量コンデンサ109によって、第1のHPFから出力される信号の位相特性を個別に調整できる事から、音圧傾度の理論値に近い値を得ることができる。
以上のように、本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンによれば、所望の指向特性を確保しつつ、振幅の落ち込み、いわゆるDipが発生しない良好な周波数特性を得ることができる。
尚、ここでは、第1のコンデンサ105が可変容量コンデンサ109で構成された態様を示したが、第2のコンデンサ106が可変容量コンデンサで構成される態様であってもよいのは勿論である。
(実施の形態4)
図14は、実施の形態4に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
図14は、実施の形態4に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンは、第1の抵抗器107が可変抵抗器110で構成されている点で、第2の実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンと相違する。
第1の無指向性マイクロホン101と、第2の無指向性マイクロホン102のそれぞれの後段に、第1のコンデンサ105および第2のコンデンサ106、可変抵抗器110、第2の抵抗器108で構成される第1、第2のHPFを設け、更に、第2の無指向性マイクロホン102側の信号経路には、第2のHPFの後段に遅延器103を設ける。
減算器104によって、第1のコンデンサ105、可変抵抗器110で構成される第1のHPFの出力と遅延器103の出力の差分を得る。
本実施形態では、可変抵抗器110の抵抗値を第2の抵抗器108の抵抗値よりも小さくする。そうすることによって、第1のHPFから出力される信号の位相が第2のHPFから出力される信号の位相よりも進んだ状態にすることができる。つまり、第1の無指向性マイクロホン101、第2の無指向性マイクロホン102の位相差を第1、第2のHPFの位相差によって吸収させることができる。
この場合、上記したように音圧傾度の特性から、周波数軸上における振幅の落ち込み(Dip)が生じない。また、可変抵抗器110によって第1のHPFから出力される信号の位相特性を個別に調整できる事から、音圧傾度の理論値に近い値を得ることができる。
以上のように、本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンによれば、所望の指向特性を確保しつつ、振幅の落ち込み、いわゆるDipが発生しない良好な周波数特性を得ることができる。
尚、ここでは、第1の抵抗器107が可変抵抗器110で構成された態様を示したが、第2の抵抗器108が可変抵抗器で構成される態様であってもよいのは勿論である。
(実施の形態5)
図15は、実施の形態5に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
図15は、実施の形態5に係る音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示す図である。
本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンは、第1のHPF、第2のHPFがそれぞれ、第1のデジタルフィルタ111、第2のデジタルフィルタ112で構成されている点で、第2の実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンと相違する。
デジタル出力の第1の無指向性マイクロホン101および第2の無指向性マイクロホン102の後段に、第1のデジタルフィルタ111および第2のデジタルフィルタ112を設ける。更に、第2の無指向性マイクロホン102側の信号経路には、第2のデジタルフィルタ112の後段に遅延器103を設ける。そして、減算器104によって、第1のデジタルフィルタ111、と遅延器103の出力の差分を得る。尚、第1のデジタルフィルタ111、第2のデジタルフィルタ112は、例えば、FIRフィルタやIIRフィルタである。
第1のデジタルフィルタ111、第2のデジタルフィルタ112は、例えば、上記図11、図12で示した第1のHPF、第2のHPFのゲイン特性及び位相特性を有するように調整される。つまり、低周波数領域において、第1のデジタルフィルタ111の出力位相が第2のデジタルフィルタ112の出力位相よりも進んだ状態にする。そうすることで、第1の無指向性マイクロホン101および第2の無指向性マイクロホン102の位相差を第1、第2のデジタルフィルタの位相差によって吸収させることができる。
この場合、上記したように音圧傾度の特性から、周波数軸上における振幅の落ち込み(Dip)が生じない。また、第1のデジタルフィルタ111、第2のデジタルフィルタ112にそれぞれで個別に位相を調整できる事から、音圧傾度の理論値に近い値を得ることができる。
以上のように、本実施形態に係る音圧傾度型マイクロホンによれば、所望の指向特性を確保しつつ、振幅の落ち込み、いわゆるDipが発生しない良好な周波数特性を得ることができる。
尚、上記各実施形態では、音圧傾度型マイクロホンの構成の一例として、2つの無指向性マイクロホンを用いる態様を示したが、必要とする指向特性に応じて3つ以上の無指向性マイクロホンを用いてもよいのは勿論である。
以上、本開示の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本開示は、指向性マイクロホンの一つとして用いられている音圧傾度型マイクロホン、及び該音圧傾度型マイクロホンの位相制御に利用可能である。
101 第1の無指向性マイクロホン
102 第2の無指向性マイクロホン
103 遅延器
104 減算器
105 第1のコンデンサ
106 第2のコンデンサ
107 第1の抵抗器
108 第2の抵抗器
109 可変容量コンデンサ
110 可変抵抗器
111 第1のデジタルフィルタ
112 第2のデジタルフィルタ
102 第2の無指向性マイクロホン
103 遅延器
104 減算器
105 第1のコンデンサ
106 第2のコンデンサ
107 第1の抵抗器
108 第2の抵抗器
109 可変容量コンデンサ
110 可変抵抗器
111 第1のデジタルフィルタ
112 第2のデジタルフィルタ
Claims (6)
- 第1の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンと、
前記第2の無指向性マイクロホンの出力を入力とする遅延器と、
前記第1の無指向性マイクロホンの出力と前記遅延器の出力を入力とする減算器を備え、
前記減算器は、前記第1の無指向性マイクロホンの出力と前記遅延器の出力の差分を出力し、
前記第1の無指向性マイクロホンの位相が前記第2の無指向性マイクロホンの位相よりも進んだ状態になるように、前記第1の無指向性マイクロホンと前記第2の無指向性マイクロホンを選択的に配置する
音圧傾度型マイクロホン。 - 第1の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンと、
前記第1の無指向性マイクロホンの出力を入力とし、入力側と出力側の間に直列接続された第1のコンデンサを有する第1のハイパスフィルタと、
前記第2の無指向性マイクロホンの出力を入力とし、入力側と出力側の間に直列接続された第2のコンデンサを有する第2のハイパスフィルタと、
前記第2のハイパスフィルタの出力を入力とする遅延器と、
前記第1のハイパスフィルタの出力と前記遅延器の出力を入力とする減算器を備え、
前記減算器は、前記第1のハイパスフィルタの出力と前記遅延器の出力の差分を出力し、
前記第1のコンデンサの容量値を前記第2のコンデンサの容量値よりも小さくすることによって、前記第1のハイパスフィルタから出力される信号の位相が前記第2のハイパスフィルタから出力される信号の位相よりも進んだ状態にする
音圧傾度型マイクロホン。 - 前記第1のハイパスフィルタは、
一端が接地され、出力側と並列接続する第1の抵抗器を有し、
前記第2のハイパスフィルタは、
一端が接地され、出力側と並列接続する第2の抵抗器を有する
請求項2に記載の音圧傾度型マイクロホン。 - 前記第1のコンデンサ又は前記第2のコンデンサの少なくとも一方は、可変容量コンデンサであって、
前記可変容量コンデンサの容量値を調整することによって、前記第1のハイパスフィルタから出力される信号の位相が前記第2のハイパスフィルタから出力される信号の位相よりも進んだ状態にする
請求項2に記載の音圧傾度型マイクロホン。 - 前記第1の抵抗器又は前記第2の抵抗器の少なくとも一方は、可変抵抗器であって、
前記可変抵抗器の抵抗値を調整することによって、前記第1のハイパスフィルタから出力される信号の位相が前記第2のハイパスフィルタから出力される信号の位相よりも進んだ状態にする
請求項3に記載の音圧傾度型マイクロホン。 - 第1の無指向性マイクロホンと、第2の無指向性マイクロホンと、
前記第1の無指向性マイクロホンの出力を入力とする第1のデジタルフィルタと、
前記第2の無指向性マイクロホンの出力を入力とする第2のデジタルフィルタと、
前記第2のデジタルフィルタの出力を入力とする遅延器と、
前記第1のデジタルフィルタの出力と前記遅延器の出力を入力とする減算器を備え、
前記減算器は、前記第1のデジタルフィルタの出力と前記遅延器の出力の差分を出力し、
前記第1のデジタルフィルタから出力される信号の位相は、前記第2のデジタルフィルタから出力される信号の位相よりも進んだ状態にされる
音圧傾度型マイクロホン。
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