JP2002171590A - Ms方式のステレオマイクロホン - Google Patents
Ms方式のステレオマイクロホンInfo
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Stereophonic Arrangements (AREA)
- Stereophonic System (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ミッド、サイド両マイクロホンの出力信号の時
間差の合成指向特性への影響を軽減する。 【解決手段】最大感度方向を正面方向(0°)に向けた
単一指向性を有するミッドマイクロホン21と、最大感
度方向を正面方向に対して左右の方向(±90°)に向
けた両指向性を有するサイドマイクロホン22とを備え
ている。マイクロホン21及びマイクロホン22は、正
面方向の主軸上に所定距離だけ離れ、かつマイクロホン
21の方がマイクロホン22より正面側となるように配
置されている。マイクロホン21の出力信号EMに、移
相回路25で、音波の入射角が0°〜90°の範囲内の
所定方向におけるマイクロホン21,22の出力信号E
M,ESの相対時間差に等しい時間遅延を付与し、出力信
号EM,ESの時間差を軽減する。移相回路25の出力信
号EM′と、マイクロホン22の出力信号ESとを加算及
び減算して夫々左チャネル出力信号EL及び右チャネル
出力信号ERを得る。
間差の合成指向特性への影響を軽減する。 【解決手段】最大感度方向を正面方向(0°)に向けた
単一指向性を有するミッドマイクロホン21と、最大感
度方向を正面方向に対して左右の方向(±90°)に向
けた両指向性を有するサイドマイクロホン22とを備え
ている。マイクロホン21及びマイクロホン22は、正
面方向の主軸上に所定距離だけ離れ、かつマイクロホン
21の方がマイクロホン22より正面側となるように配
置されている。マイクロホン21の出力信号EMに、移
相回路25で、音波の入射角が0°〜90°の範囲内の
所定方向におけるマイクロホン21,22の出力信号E
M,ESの相対時間差に等しい時間遅延を付与し、出力信
号EM,ESの時間差を軽減する。移相回路25の出力信
号EM′と、マイクロホン22の出力信号ESとを加算及
び減算して夫々左チャネル出力信号EL及び右チャネル
出力信号ERを得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ミッドマイクロ
ホンとサイドマイクロホンとが前後に離れて配置されて
いるMS方式のステレオマイクロホンに関する。詳しく
は、時間的に進んでいるマイクロホンの出力信号に時間
遅延を付与して、両マイクロホンの出力信号の時間差を
少なくすることによって、合成指向特性への影響を軽減
するようにしたMS方式のステレオマイクロホンに係る
ものである。
ホンとサイドマイクロホンとが前後に離れて配置されて
いるMS方式のステレオマイクロホンに関する。詳しく
は、時間的に進んでいるマイクロホンの出力信号に時間
遅延を付与して、両マイクロホンの出力信号の時間差を
少なくすることによって、合成指向特性への影響を軽減
するようにしたMS方式のステレオマイクロホンに係る
ものである。
【0002】
【従来の技術】MS方式のステレオマイクロホンについ
ては、従来、放送用など業務用ではミッド(Mid)マイ
クロホンとサイド(Side)マイクロホンを上下に配置
し、少なくとも水平面内では両マイクロホンに時間差を
生じないように配慮されている。
ては、従来、放送用など業務用ではミッド(Mid)マイ
クロホンとサイド(Side)マイクロホンを上下に配置
し、少なくとも水平面内では両マイクロホンに時間差を
生じないように配慮されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、民生用では、
取り扱いの便利さから形状が円筒状であるため、ミッド
マイクロホンとサイドマイクロホンが前後に若干離れて
配置されている。
取り扱いの便利さから形状が円筒状であるため、ミッド
マイクロホンとサイドマイクロホンが前後に若干離れて
配置されている。
【0004】そのため、ミッドマイクロホンの出力信号
とサイドマイクロホンの出力信号とを加算および減算し
て、それぞれ左(L)チャネル出力信号および右(R)
チャネル出力信号を得るMS方式においては、上記の離
れた距離のために両マイクロホンの出力信号に音波の入
射方向によって異なる時間差を生じ、それによる位相干
渉のために、合成された両チャネルの出力信号の指向特
性が、時間差の無い理想的な場合に比べて変化する欠点
がある。この変化は一般に数kHz以上の周波数におい
て著しい。
とサイドマイクロホンの出力信号とを加算および減算し
て、それぞれ左(L)チャネル出力信号および右(R)
チャネル出力信号を得るMS方式においては、上記の離
れた距離のために両マイクロホンの出力信号に音波の入
射方向によって異なる時間差を生じ、それによる位相干
渉のために、合成された両チャネルの出力信号の指向特
性が、時間差の無い理想的な場合に比べて変化する欠点
がある。この変化は一般に数kHz以上の周波数におい
て著しい。
【0005】この発明の目的は、ミッドマイクロホンと
サイドマイクロホンの出力信号の時間差を少なくして合
成指向特性への影響を軽減するようにしたMS方式のス
テレオマイクロホンを提供することにある。
サイドマイクロホンの出力信号の時間差を少なくして合
成指向特性への影響を軽減するようにしたMS方式のス
テレオマイクロホンを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、最大感度方
向を正面方向(0°)に向けた単一指向性を有するミッ
ドマイクロホンと、最大感度方向を正面方向に対して左
右の方向(±90°)に向けた両指向性を有するサイド
マイクロホンとが、正面方向の主軸上に、所定距離だけ
離れて配置されているMS方式のステレオマイクロホン
において、ミッドマイクロホンおよびサイドマイクロホ
ンのうち、正面側に配置された一方のマイクロホンを第
1のマイクロホンとすると共に、他方のマイクロホンを
第2のマイクロホンとし、音波の入射角が0°〜90°
の範囲内の所定方向における第1および第2のマイクロ
ホンの出力信号の相対時間差に等しい時間遅延を第1の
マイクロホンの出力信号に付与して得られた信号と第2
のマイクロホンの出力信号とを加算および減算して、そ
れぞれ左チャネル出力信号および右チャネル出力信号を
得るようにしたものである。
向を正面方向(0°)に向けた単一指向性を有するミッ
ドマイクロホンと、最大感度方向を正面方向に対して左
右の方向(±90°)に向けた両指向性を有するサイド
マイクロホンとが、正面方向の主軸上に、所定距離だけ
離れて配置されているMS方式のステレオマイクロホン
において、ミッドマイクロホンおよびサイドマイクロホ
ンのうち、正面側に配置された一方のマイクロホンを第
1のマイクロホンとすると共に、他方のマイクロホンを
第2のマイクロホンとし、音波の入射角が0°〜90°
の範囲内の所定方向における第1および第2のマイクロ
ホンの出力信号の相対時間差に等しい時間遅延を第1の
マイクロホンの出力信号に付与して得られた信号と第2
のマイクロホンの出力信号とを加算および減算して、そ
れぞれ左チャネル出力信号および右チャネル出力信号を
得るようにしたものである。
【0007】この発明において、ミッドマイクロホンと
サイドマイクロホンとが前後に(正面方向の主軸上に)
離れて配置されており、これら両マイクロホンの出力信
号には音波の入射方向によって異なる時間差が生じる。
しかしこの発明においては、ミッドマイクロホンおよび
サイドマイクロホンの出力信号のうち、時間的に進んで
いるマイクロホンの出力信号に、音波の入射角が0°〜
90°の範囲内の所定方向における両マイクロホンの出
力信号の相対時間差に等しい時間遅延が付与される。こ
れにより、両マイクロホンの出力信号の時間差が少なく
なり、合成指向特性への影響が軽減され、左チャネル出
力信号および右チャネル出力信号を良好に得ることが可
能となる。
サイドマイクロホンとが前後に(正面方向の主軸上に)
離れて配置されており、これら両マイクロホンの出力信
号には音波の入射方向によって異なる時間差が生じる。
しかしこの発明においては、ミッドマイクロホンおよび
サイドマイクロホンの出力信号のうち、時間的に進んで
いるマイクロホンの出力信号に、音波の入射角が0°〜
90°の範囲内の所定方向における両マイクロホンの出
力信号の相対時間差に等しい時間遅延が付与される。こ
れにより、両マイクロホンの出力信号の時間差が少なく
なり、合成指向特性への影響が軽減され、左チャネル出
力信号および右チャネル出力信号を良好に得ることが可
能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】(A) MS方式のステレオマイ
クロホンにおいて、ミッド(Mid)マイクロホンおよび
サイド(Side)マイクロホンが同一点にあるとした理想
的な場合について説明する。
クロホンにおいて、ミッド(Mid)マイクロホンおよび
サイド(Side)マイクロホンが同一点にあるとした理想
的な場合について説明する。
【0009】MS方式のステレオマイクロホンの構成に
おいて、ミッドマイクロホンを単一指向性とし、その最
大感度方向を正面(0°)に向けて配置する。そこで、
平面波の入射角をθとし、水平面内において正面方向を
0°として反時計方向にとると、出力電圧(出力信号)
EMは、最大感度方向の出力電圧をEOとして、(1)式
で表され、図1に示すハート形の指向特性になる。これ
は水平面内の指向特性であるが、0°、180°方向の
主軸を含む全ての面内で同じ指向特性になる。 EM=EO(0.5+0.5cosθ) ・・・(1)
おいて、ミッドマイクロホンを単一指向性とし、その最
大感度方向を正面(0°)に向けて配置する。そこで、
平面波の入射角をθとし、水平面内において正面方向を
0°として反時計方向にとると、出力電圧(出力信号)
EMは、最大感度方向の出力電圧をEOとして、(1)式
で表され、図1に示すハート形の指向特性になる。これ
は水平面内の指向特性であるが、0°、180°方向の
主軸を含む全ての面内で同じ指向特性になる。 EM=EO(0.5+0.5cosθ) ・・・(1)
【0010】次に、サイドマイクロホンは両指向性とす
るのが一般的であり、その最大感度方向を0°方向に対
して90°および270°(−90゜)の方向に向けて
配置する。この場合の出力電圧(出力信号)ESは、最
大感度方向の出力電圧をミッドマイクロホンと同じEO
として、(2)式で表され、図1に破線で示す指向特性
になる。この指向特性も水平面内だけでなく全ての面内
で同一となる。 ES=EOsinθ ・・・(2)
るのが一般的であり、その最大感度方向を0°方向に対
して90°および270°(−90゜)の方向に向けて
配置する。この場合の出力電圧(出力信号)ESは、最
大感度方向の出力電圧をミッドマイクロホンと同じEO
として、(2)式で表され、図1に破線で示す指向特性
になる。この指向特性も水平面内だけでなく全ての面内
で同一となる。 ES=EOsinθ ・・・(2)
【0011】MS方式のステレオマイクロホンでは、ミ
ッド、サイド両マイクロホンの出力電圧EM,ESを加算
することにより左(L)チャネルの出力信号が得られ、
その合成出力電圧ELは、(3)式で表される。 EL=EM+ES=EO(0.5+0.5cosθ+sinθ) ・・・(3)
ッド、サイド両マイクロホンの出力電圧EM,ESを加算
することにより左(L)チャネルの出力信号が得られ、
その合成出力電圧ELは、(3)式で表される。 EL=EM+ES=EO(0.5+0.5cosθ+sinθ) ・・・(3)
【0012】次に、右(R)チャネルの出力信号は、ミ
ッド、サイド両マイクロホンの出力電圧EM,ESを減算
することにより得られ、その合成出力電圧ERは、
(4)式で表される。 ER=EM−ES=EO(0.5+0.5cosθ−sinθ) ・・・(4)
ッド、サイド両マイクロホンの出力電圧EM,ESを減算
することにより得られ、その合成出力電圧ERは、
(4)式で表される。 ER=EM−ES=EO(0.5+0.5cosθ−sinθ) ・・・(4)
【0013】ここで、(3)式、(4)式を変形する
と、それぞれ(5)式、(6)式のように表すことがで
きる。
と、それぞれ(5)式、(6)式のように表すことがで
きる。
【数1】
【0014】したがって、ELは、θが63.5°の方
向に最大感度を持つ、図2に実線で示すような合成指向
特性になる。また、ERはθが−63.5°、即ちELの
場合とは逆に時計方向にとった63.5°の方向に最大
感度を持つ、図2に破線で示すような合成指向特性とな
る。
向に最大感度を持つ、図2に実線で示すような合成指向
特性になる。また、ERはθが−63.5°、即ちELの
場合とは逆に時計方向にとった63.5°の方向に最大
感度を持つ、図2に破線で示すような合成指向特性とな
る。
【0015】MS方式のステレオマイクロホンでは、以
上述べたように、ミッド、サイド両マイクロホンの出力
信号を加算、減算することにより得られるELおよびER
をステレオ信号として用いる。この場合、両マイクロホ
ンが同一点にあるとした理想的な場合には、全帯域に亘
り同一の合成指向特性が得られる。
上述べたように、ミッド、サイド両マイクロホンの出力
信号を加算、減算することにより得られるELおよびER
をステレオ信号として用いる。この場合、両マイクロホ
ンが同一点にあるとした理想的な場合には、全帯域に亘
り同一の合成指向特性が得られる。
【0016】(B) MS方式のステレオマイクロホン
において、ミッドマイクロホンおよびサイドマイクロホ
ンが同一点にない場合について説明する。ミッドマイク
ロホンとサイドマイクロホンが、図3に示すように、水
平面内において前後に配置してある場合には、両マイク
ロホンは距離差をもつことになる。そこで、両マイクロ
ホンが水平面内において前後にdOだけ離れて配置して
ある場合の合成指向特性について検討する。
において、ミッドマイクロホンおよびサイドマイクロホ
ンが同一点にない場合について説明する。ミッドマイク
ロホンとサイドマイクロホンが、図3に示すように、水
平面内において前後に配置してある場合には、両マイク
ロホンは距離差をもつことになる。そこで、両マイクロ
ホンが水平面内において前後にdOだけ離れて配置して
ある場合の合成指向特性について検討する。
【0017】図3に示すように、平面波の到来方向を反
時計方向にθとし、最大感度方向を0°方向に向けて配
置したミッドマイクロホンの後方に、dOだけ離して最
大感度方向を90°および270°(−90゜)の方向
に向けたサイドマイクロホンを配置する。このような配
置において、ミッド、サイド両マイクロホンの水平面内
における相対的な距離は、音波の入射方向(θ)によっ
て異なり、dOcosθで表される。したがって、両マイク
ロホンの相対的な時間差はdOcosθ/c(c:音速)と
なり、正弦波の角周波数をωとして位相角で表すと、ω
dOcosθ/cとなる。単一指向性ミッドマイクロホンの
出力電圧EMは、前記(A)の場合と同様に、(7)式
で表される。 EM=EO(0.5+0.5cosθ) ・・・(7)
時計方向にθとし、最大感度方向を0°方向に向けて配
置したミッドマイクロホンの後方に、dOだけ離して最
大感度方向を90°および270°(−90゜)の方向
に向けたサイドマイクロホンを配置する。このような配
置において、ミッド、サイド両マイクロホンの水平面内
における相対的な距離は、音波の入射方向(θ)によっ
て異なり、dOcosθで表される。したがって、両マイク
ロホンの相対的な時間差はdOcosθ/c(c:音速)と
なり、正弦波の角周波数をωとして位相角で表すと、ω
dOcosθ/cとなる。単一指向性ミッドマイクロホンの
出力電圧EMは、前記(A)の場合と同様に、(7)式
で表される。 EM=EO(0.5+0.5cosθ) ・・・(7)
【0018】これに対して、両指向性サイドマイクロホ
ンの出力電圧ESは、ミッドマイクロホンに対する位相
角がωdOcosθ/cとなるので、(8)式で表されるこ
とになる。
ンの出力電圧ESは、ミッドマイクロホンに対する位相
角がωdOcosθ/cとなるので、(8)式で表されるこ
とになる。
【数2】
【0019】したがって、左(L)チャネルの合成出力
電圧ELは(9)式のように表され、右(R)チャネル
の合成出力電圧ERは(10)式のように表される。
電圧ELは(9)式のように表され、右(R)チャネル
の合成出力電圧ERは(10)式のように表される。
【数3】
【0020】ここで、EL,ERの合成指向特性は最大感
度方向が異なるのみで、両者同じであるので、以下EL
について検討する。(9)式におけるsinθ項の係数部
分は、(11)式のように表すことができる。この(1
1)式を(9)式に代入して整理すると、(12)式の
ように表される。
度方向が異なるのみで、両者同じであるので、以下EL
について検討する。(9)式におけるsinθ項の係数部
分は、(11)式のように表すことができる。この(1
1)式を(9)式に代入して整理すると、(12)式の
ように表される。
【0021】
【数4】
【0022】そこで、(12)式の絶対値をとり、dO
=2.7cmとして幾つかの周波数における合成指向特
性を求めると、図4に示すようになる。同図に破線で示
した特性は、ミッド、サイド両マイクロホンが同一点に
あるとした理想的な合成指向特性である。この両特性を
比べてみると、およそ2kHz以下の周波数では、d O
による影響は少ないとみられる。しかし、2kHz以上
の周波数での合成指向特性は、dOによって大きな影響
を受ける。
=2.7cmとして幾つかの周波数における合成指向特
性を求めると、図4に示すようになる。同図に破線で示
した特性は、ミッド、サイド両マイクロホンが同一点に
あるとした理想的な合成指向特性である。この両特性を
比べてみると、およそ2kHz以下の周波数では、d O
による影響は少ないとみられる。しかし、2kHz以上
の周波数での合成指向特性は、dOによって大きな影響
を受ける。
【0023】(C) dOによる合成指向特性への影響
を軽減する方法、実施の形態等について説明する。 (a)軽減する方法 まず、dOによる合成指向特性への影響は、音波の入射
角θによって異なる。即ち、θがマイクロホンの前半
分、つまり90°〜0°〜270°(−90°)までの
範囲の音波に対しては、ミッドマイクロホンの出力信号
に対してサイドマイクロホンの出力信号が時間遅れを生
ずる。しかし、θがマイクロホンの後半分、つまり90
°〜180°〜270°(−90°)までの範囲の音波
に対しては、サイドマイクロホンの出力信号に対してミ
ッドマイクロホンの出力信号が時間遅れを生ずる。
を軽減する方法、実施の形態等について説明する。 (a)軽減する方法 まず、dOによる合成指向特性への影響は、音波の入射
角θによって異なる。即ち、θがマイクロホンの前半
分、つまり90°〜0°〜270°(−90°)までの
範囲の音波に対しては、ミッドマイクロホンの出力信号
に対してサイドマイクロホンの出力信号が時間遅れを生
ずる。しかし、θがマイクロホンの後半分、つまり90
°〜180°〜270°(−90°)までの範囲の音波
に対しては、サイドマイクロホンの出力信号に対してミ
ッドマイクロホンの出力信号が時間遅れを生ずる。
【0024】しかし、θが90°〜180°〜270°
までの範囲の合成指向特性は、図4から明らかなよう
に、理想的な合成指向特性からの変化が比較的少ない。
これは、次のような理由による。
までの範囲の合成指向特性は、図4から明らかなよう
に、理想的な合成指向特性からの変化が比較的少ない。
これは、次のような理由による。
【0025】即ち、θ=180°では、両マイクロホン
の出力信号の時間差は最大となるが感度が零である。ま
た、θが90°と270°ではミッドマイクロホンはサ
イドマイクロホンの1/2の感度をもつが、時間差が零
である。この二つの角度を除く90°〜180°、27
0°〜180°の角度の範囲では時間差は90°→18
0°、270°→180°に向かって増大するが、図1
から明らかなように、ミッドマイクロホンの感度がサイ
ドマイクロホンの感度に比べて90°→180°、27
0°→180°に向かって急激に減少するので、時間差
に基づく位相干渉による合成指向特性への影響が減少す
ることによるものである。
の出力信号の時間差は最大となるが感度が零である。ま
た、θが90°と270°ではミッドマイクロホンはサ
イドマイクロホンの1/2の感度をもつが、時間差が零
である。この二つの角度を除く90°〜180°、27
0°〜180°の角度の範囲では時間差は90°→18
0°、270°→180°に向かって増大するが、図1
から明らかなように、ミッドマイクロホンの感度がサイ
ドマイクロホンの感度に比べて90°→180°、27
0°→180°に向かって急激に減少するので、時間差
に基づく位相干渉による合成指向特性への影響が減少す
ることによるものである。
【0026】したがって、dOによる合成指向特性への
影響を軽減するには、ステレオマイクロホンとして重要
な角度の範囲でもある90°〜0°〜270°(−90
°)の範囲について方策をとれば良いと考える。なお、
この角度の範囲内でも特に影響の大きい角度は、図4に
示されているように、10°〜70°の範囲である。つ
まり、この角度の範囲では、ミッドマイクロホンに対し
てサイドマイクロホンが時間遅れを生じているのである
から、対策としてはミッドマイクロホンの出力信号に時
間遅れを与え、サイドマイクロホンの出力信号との相対
的な時間差を減少させて合成すればよい。
影響を軽減するには、ステレオマイクロホンとして重要
な角度の範囲でもある90°〜0°〜270°(−90
°)の範囲について方策をとれば良いと考える。なお、
この角度の範囲内でも特に影響の大きい角度は、図4に
示されているように、10°〜70°の範囲である。つ
まり、この角度の範囲では、ミッドマイクロホンに対し
てサイドマイクロホンが時間遅れを生じているのである
から、対策としてはミッドマイクロホンの出力信号に時
間遅れを与え、サイドマイクロホンの出力信号との相対
的な時間差を減少させて合成すればよい。
【0027】(b)時間遅延回路 広い周波数範囲に亘って一定値の遅延時間が得られる回
路は、ディジタル技術を用いることで容易であるが、マ
イクロホンに内蔵するには、電力消費量とサイズなどの
点で現状では無理がある。また、図5A,Bに示すよう
に、演算増幅器を用いる移相回路が知られているが、マ
イクロホンに利用するにはSN比の点で問題がある。
路は、ディジタル技術を用いることで容易であるが、マ
イクロホンに内蔵するには、電力消費量とサイズなどの
点で現状では無理がある。また、図5A,Bに示すよう
に、演算増幅器を用いる移相回路が知られているが、マ
イクロホンに利用するにはSN比の点で問題がある。
【0028】そこで、図6に示す構成の移相回路10が
実用的である。この位相回路10は、入力信号が入力さ
れる一次ローパスフィルタ(LPF)11と、入力信号
が入力される一次ハイパスフィルタ(HPF)12とを
有してなり、これらフィルタ11,12の出力信号を差
動回路13で減算して出力信号を取り出すようになって
いる。この位相回路10は、振幅周波数特性が平坦で、
位相角のみが周波数で変化する遅れ位相の位相特性とな
る。
実用的である。この位相回路10は、入力信号が入力さ
れる一次ローパスフィルタ(LPF)11と、入力信号
が入力される一次ハイパスフィルタ(HPF)12とを
有してなり、これらフィルタ11,12の出力信号を差
動回路13で減算して出力信号を取り出すようになって
いる。この位相回路10は、振幅周波数特性が平坦で、
位相角のみが周波数で変化する遅れ位相の位相特性とな
る。
【0029】即ち、この移相回路10の増幅度を1に設
定すると、この位相回路10の入出力間伝達関数TFは
(13)式で表され、図7に示すような位相周波数特性
となる。
定すると、この位相回路10の入出力間伝達関数TFは
(13)式で表され、図7に示すような位相周波数特性
となる。
【数5】
【0030】この場合、|TF|=1となり、従って振
幅周波数特性は平坦であり、位相角φは、(14)式で
表される遅れ位相となる。 φ=−2tan-1ωCORO ・・・(14) この位相角φは、ωCORO≪1の周波数範囲ではφ=−
2ωCOROとなり、周波数に比例したものとなる。した
がって、ωCORO≪1の周波数では−2COROなる一定
値の遅延時間が得られる。また、高い周波数ではφは−
π(−180°)の一定値になる。
幅周波数特性は平坦であり、位相角φは、(14)式で
表される遅れ位相となる。 φ=−2tan-1ωCORO ・・・(14) この位相角φは、ωCORO≪1の周波数範囲ではφ=−
2ωCOROとなり、周波数に比例したものとなる。した
がって、ωCORO≪1の周波数では−2COROなる一定
値の遅延時間が得られる。また、高い周波数ではφは−
π(−180°)の一定値になる。
【0031】また、伝達関数TFは、振幅周波数特性が
平坦で、位相角φのみが周波数で変化するので、指数関
数で表すと、(15)式のように表される。 TF=ej φ ・・・(15)
平坦で、位相角φのみが周波数で変化するので、指数関
数で表すと、(15)式のように表される。 TF=ej φ ・・・(15)
【0032】(c)実施の形態 図8は、実施の形態としてのMS方式のステレオマイク
ロホン20の構成を示している。このステレオマイクロ
ホン20は、最大感度方向を正面方向(0°)に向けた
単一指向性を有するミッドマイクロホン21と、最大感
度方向を正面方向に対して左右の方向(±90°)に向
けた両指向性を有するサイドマイクロホン22とを有し
ている。図示せずも、ミッドマイクロホン21およびサ
イドマイクロホン22は正面方向の主軸上に所定距離d
Oだけ離れて配置されている(図3参照)。また、ミッ
ドマイクロホン21の方が、サイドマイクロホン22よ
り、正面側に配置されている。
ロホン20の構成を示している。このステレオマイクロ
ホン20は、最大感度方向を正面方向(0°)に向けた
単一指向性を有するミッドマイクロホン21と、最大感
度方向を正面方向に対して左右の方向(±90°)に向
けた両指向性を有するサイドマイクロホン22とを有し
ている。図示せずも、ミッドマイクロホン21およびサ
イドマイクロホン22は正面方向の主軸上に所定距離d
Oだけ離れて配置されている(図3参照)。また、ミッ
ドマイクロホン21の方が、サイドマイクロホン22よ
り、正面側に配置されている。
【0033】また、ステレオマイクロホン20は、ミッ
ドマイクロホン21の出力信号EMを得るためのアンプ
23と、サイドマイクロホン22の出力信号ESを得る
ためのアンプ24と、ミッドマイクロホン21の出力信
号EMに、音波の入射角が0°〜90°の範囲内の所定
方向におけるミッドマイクロホン21およびサイドマイ
クロホン22の出力信号の相対時間差に等しい時間遅延
を付与する時間遅延手段としての移相回路25とを有し
ている。ここで、移相回路25は、上述した図6に示し
た移相回路10と同様の構成とされる。
ドマイクロホン21の出力信号EMを得るためのアンプ
23と、サイドマイクロホン22の出力信号ESを得る
ためのアンプ24と、ミッドマイクロホン21の出力信
号EMに、音波の入射角が0°〜90°の範囲内の所定
方向におけるミッドマイクロホン21およびサイドマイ
クロホン22の出力信号の相対時間差に等しい時間遅延
を付与する時間遅延手段としての移相回路25とを有し
ている。ここで、移相回路25は、上述した図6に示し
た移相回路10と同様の構成とされる。
【0034】また、ステレオマイクロホン20は、移相
回路25の出力信号EM′とサイドマイクロホン22の
出力信号ESとを加算して左(L)チャネル出力信号EL
を得る加算器26と、その左チャネル出力信号ELを出
力する出力端子27と、移相回路25の出力信号EM′
よりサイドマイクロホン22の出力信号ESを減算して
右(R)チャネル出力信号ERを得る減算器28と、そ
の右チャネル出力信号ERを出力する出力端子29とを
有している。
回路25の出力信号EM′とサイドマイクロホン22の
出力信号ESとを加算して左(L)チャネル出力信号EL
を得る加算器26と、その左チャネル出力信号ELを出
力する出力端子27と、移相回路25の出力信号EM′
よりサイドマイクロホン22の出力信号ESを減算して
右(R)チャネル出力信号ERを得る減算器28と、そ
の右チャネル出力信号ERを出力する出力端子29とを
有している。
【0035】図8に示すステレオマイクロホン20につ
いて検討する。ミッドマイクロホン21の出力電圧EM
は、前記(A),(B)の項に記載したと同様に、(1
6)式で表される。 EM=EO(0.5+0.5cosθ) ・・・(16)
いて検討する。ミッドマイクロホン21の出力電圧EM
は、前記(A),(B)の項に記載したと同様に、(1
6)式で表される。 EM=EO(0.5+0.5cosθ) ・・・(16)
【0036】また、サイドマイクロホンの出力電圧ES
も、前記(B)の項に記載したと同様に、(17)式で
表される。
も、前記(B)の項に記載したと同様に、(17)式で
表される。
【数6】
【0037】ここで、EL,ERの合成指向特性は最大感
度方向が異なるのみで、両者同じであるので、以下EL
について検討する。ミッドマイクロホン21の出力電圧
EMに移相回路25で時間遅延を付与し、この移相回路
25の出力信号EM′とミッドマイクロホン22の出力
信号ESとを加算して合成出力電圧ELを得るものである
と共に、移相回路25の伝達関数TFが上述の(14)
式で表されることから、EL/EOは、(18)式で表さ
れる。
度方向が異なるのみで、両者同じであるので、以下EL
について検討する。ミッドマイクロホン21の出力電圧
EMに移相回路25で時間遅延を付与し、この移相回路
25の出力信号EM′とミッドマイクロホン22の出力
信号ESとを加算して合成出力電圧ELを得るものである
と共に、移相回路25の伝達関数TFが上述の(14)
式で表されることから、EL/EOは、(18)式で表さ
れる。
【0038】
【数7】
【0039】この(18)式において、(ωdOcosθ/
c+φ)なる位相角は、ミッドマイクロホン21の出力
信号EMとサイドマイクロホン22の出力信号ESの相対
位相角である。
c+φ)なる位相角は、ミッドマイクロホン21の出力
信号EMとサイドマイクロホン22の出力信号ESの相対
位相角である。
【0040】したがって、φは(14)式で表される遅
れ位相であるから、(19)式が成り立つ、ω=ω
1(f=f1)、θ=θ1においては、e0=1となり、E
L/E0は上述した(3)式と一致し、ミッド、サイド両
マイクロホンが同一点にある場合と同じになる。 ωdOcosθ/c−2tan-1ωCORO=0 ・・・(19)
れ位相であるから、(19)式が成り立つ、ω=ω
1(f=f1)、θ=θ1においては、e0=1となり、E
L/E0は上述した(3)式と一致し、ミッド、サイド両
マイクロホンが同一点にある場合と同じになる。 ωdOcosθ/c−2tan-1ωCORO=0 ・・・(19)
【0041】また、f1とθ1以外の周波数と入射角にお
いては、移相回路25を挿入しない場合に比べて、(ω
docosθ/c+φ)なる相対位相角がφの分だけ減少
するので、ミッド、サイド両マイクロホンが同一点にあ
る場合の合成指向特性に近い合成指向特性が得られるこ
とになる。
いては、移相回路25を挿入しない場合に比べて、(ω
docosθ/c+φ)なる相対位相角がφの分だけ減少
するので、ミッド、サイド両マイクロホンが同一点にあ
る場合の合成指向特性に近い合成指向特性が得られるこ
とになる。
【0042】次に、理論的な具体例について述べる。上
述したように、dO=2.7cmとすると、このdOによ
る合成指向特性への影響は2kHz以上の周波数であ
り、またθ1については、10°〜70°の範囲とみて
よい。そこで、上記f1を4kHzにとり、θ1=35°
として、(19)式を満たすCOROを求める。
述したように、dO=2.7cmとすると、このdOによ
る合成指向特性への影響は2kHz以上の周波数であ
り、またθ1については、10°〜70°の範囲とみて
よい。そこで、上記f1を4kHzにとり、θ1=35°
として、(19)式を満たすCOROを求める。
【0043】(19)式より、COROを表す式を求める
と、(20)式のようになり、dO=2.7cm、f1=
4kHz、θ1=35°では、CORO≒0.04msと
なる。
と、(20)式のようになり、dO=2.7cm、f1=
4kHz、θ1=35°では、CORO≒0.04msと
なる。
【数8】
【0044】そこで、ωCORO=1、即ちローパスフィ
ルタとハイパスフィルタのクロスオーバー周波数を求め
ると、約4kHzとなる。この移相回路25の位相周波
数特性を示すと図7に示すようになる。
ルタとハイパスフィルタのクロスオーバー周波数を求め
ると、約4kHzとなる。この移相回路25の位相周波
数特性を示すと図7に示すようになる。
【0045】ここで、(18)式を変形して、実数部と
虚数部で示すと、(21)式のようなる。
虚数部で示すと、(21)式のようなる。
【数9】
【0046】そこで、図7に示すような位相周波数特性
の移相回路25を用いて、(21)式の絶対値をとり、
図4と同じ周波数における合成指向特性を求めると、図
9に示すようになる。図4と同様に、破線で示した合成
指向特性はミッド、サイド両マイクロホンが同一点にあ
るとしたときの理想的な合成指向特性である。図9によ
れば、約5kHz位までは、破線で示した理想的な合成
指向特性にかなり近い合成指向特性を示し、理論的には
実用上十分な効果が得られている。
の移相回路25を用いて、(21)式の絶対値をとり、
図4と同じ周波数における合成指向特性を求めると、図
9に示すようになる。図4と同様に、破線で示した合成
指向特性はミッド、サイド両マイクロホンが同一点にあ
るとしたときの理想的な合成指向特性である。図9によ
れば、約5kHz位までは、破線で示した理想的な合成
指向特性にかなり近い合成指向特性を示し、理論的には
実用上十分な効果が得られている。
【0047】次に、図8に示す構成のステレオマイクロ
ホン20を試作し、その合成指向特性を測定した結果に
ついて述べる。図10は、使用した単一指向性ミッドマ
イクロホン21の出力電圧指向周波数特性を示してい
る。図11は、使用した両指向性サイドマイクロホン2
2の出力電圧指向周波数特性を示している。この二つの
マイクロホン21,22を、正面方向(0°)の中心間
隔dOを2.7cmにとって配置した。そして、図7に
示した位相特性をもつ移相回路25を通したミッドマイ
クロホン21の出力信号とサイドマイクロホン22の出
力信号とを加算して左(L)チャネルの合成出力とし、
その合成指向特性を測定した。図12は、その実測結果
を示している。図12によれば、約5kHzまでは、図
9に示した理論特性に近い指向特性が得られており、良
好な結果が得られたと判断できる。
ホン20を試作し、その合成指向特性を測定した結果に
ついて述べる。図10は、使用した単一指向性ミッドマ
イクロホン21の出力電圧指向周波数特性を示してい
る。図11は、使用した両指向性サイドマイクロホン2
2の出力電圧指向周波数特性を示している。この二つの
マイクロホン21,22を、正面方向(0°)の中心間
隔dOを2.7cmにとって配置した。そして、図7に
示した位相特性をもつ移相回路25を通したミッドマイ
クロホン21の出力信号とサイドマイクロホン22の出
力信号とを加算して左(L)チャネルの合成出力とし、
その合成指向特性を測定した。図12は、その実測結果
を示している。図12によれば、約5kHzまでは、図
9に示した理論特性に近い指向特性が得られており、良
好な結果が得られたと判断できる。
【0048】なお、上述実施の形態においては、ミッド
マイクロホン21の出力信号EMに、時間遅延を与える
ために移相回路25(図6の移相回路10と同様の構
成)を単独で用いるものを示したが、この移相回路25
を複数個カスケード接続して用いてもよい。これによ
り、1個の移相回路が受け持つ時間遅延を少なくでき、
従って1個の移相回路におけるωCOROを小さくできる
ことから、理想的な合成指向特性に近い合成指向特性を
得ることができる周波数範囲を広げることができる。
マイクロホン21の出力信号EMに、時間遅延を与える
ために移相回路25(図6の移相回路10と同様の構
成)を単独で用いるものを示したが、この移相回路25
を複数個カスケード接続して用いてもよい。これによ
り、1個の移相回路が受け持つ時間遅延を少なくでき、
従って1個の移相回路におけるωCOROを小さくできる
ことから、理想的な合成指向特性に近い合成指向特性を
得ることができる周波数範囲を広げることができる。
【0049】また、上述実施の形態においては、ミッド
マイクロホン21の方がサイドマイクロホン22より正
面側に配置されたものを示したが、この発明はサイドマ
イクロホン22の方がミッドマイクロホン21より正面
側に配置されるものにも同様に適用することができる。
その場合には、ミッドマイクロホン21の出力信号E M
に時間遅延を付与する代わりに、サイドマイクロホン2
2の出力信号ESに時間遅延を付与することとなる。
マイクロホン21の方がサイドマイクロホン22より正
面側に配置されたものを示したが、この発明はサイドマ
イクロホン22の方がミッドマイクロホン21より正面
側に配置されるものにも同様に適用することができる。
その場合には、ミッドマイクロホン21の出力信号E M
に時間遅延を付与する代わりに、サイドマイクロホン2
2の出力信号ESに時間遅延を付与することとなる。
【0050】
【発明の効果】この発明によれば、ミッドマイクロホン
とサイドマイクロホンとが前後に離れて配置されている
MS方式のステレオマイクロホンにおいて、時間的に進
んでいるマイクロホンの出力信号に時間遅延を付与し
て、両マイクロホンの出力信号の時間差を少なくするも
のであり、合成指向特性への影響を軽減でき、左チャネ
ルおよび右チャネルの出力信号を良好に得ることができ
る。
とサイドマイクロホンとが前後に離れて配置されている
MS方式のステレオマイクロホンにおいて、時間的に進
んでいるマイクロホンの出力信号に時間遅延を付与し
て、両マイクロホンの出力信号の時間差を少なくするも
のであり、合成指向特性への影響を軽減でき、左チャネ
ルおよび右チャネルの出力信号を良好に得ることができ
る。
【図1】ミッド、サイド両マイクロホンの指向特性を示
す図である。
す図である。
【図2】左、右両チャネルの出力信号の合成指向特性を
示す図である。
示す図である。
【図3】ミッド、サイド両マイクロホンがdOだけ離れ
ている場合を説明するための図である。
ている場合を説明するための図である。
【図4】各周波数の合成指向特性(dO=2.7cm)
を示す図である。
を示す図である。
【図5】演算増幅器を用いた移相回路の例を示す図であ
る。
る。
【図6】一次のLPFとHPFを用いた移相回路を示す
図である。
図である。
【図7】移相回路の移相周波数特性を示す図である。
【図8】実施の形態としてのMS方式のステレオマイク
ロホンの構成を示すブロック図である。
ロホンの構成を示すブロック図である。
【図9】移相回路を用いた場合における各周波数の合成
指向特性(dO=2.7cm、θ1=35゜、f1=4k
Hz)を示す図である。
指向特性(dO=2.7cm、θ1=35゜、f1=4k
Hz)を示す図である。
【図10】ミッドマイクロホン(単一指向性)の出力電
圧指向周波数特性を示す図である。
圧指向周波数特性を示す図である。
【図11】サイドマイクロホン(両指向性)の出力電圧
指向周波数特性を示す図である。
指向周波数特性を示す図である。
【図12】試作ステレオマイクロホンの合成指向特性の
実測結果を示す図である。
実測結果を示す図である。
10 移相回路 11 ローパスフィルタ(LPF) 12 ハイパスフィルタ(HPF) 13 差動回路 21 ミッドマイクロホン 22 サイドマイクロホン 25 移相回路 26 加算器 27,29 出力端子 28 減算器
Claims (3)
- 【請求項1】 最大感度方向を正面方向(0°)に向け
た単一指向性を有するミッドマイクロホンと、最大感度
方向を上記正面方向に対して左右の方向(±90°)に
向けた両指向性を有するサイドマイクロホンとが、上記
正面方向の主軸上に、所定距離だけ離れて配置されてい
るMS方式のステレオマイクロホンにおいて、 上記ミッドマイクロホンおよび上記サイドマイクロホン
のうち、正面側に配置された一方のマイクロホンを第1
のマイクロホンとすると共に、他方のマイクロホンを第
2のマイクロホンとし、 音波の入射角が0°〜90°の範囲内の所定方向におけ
る上記第1のマイクロホンおよび上記第2のマイクロホ
ンの出力信号の相対時間差に等しい時間遅延を、上記第
1のマイクロホンの出力信号に付与して得られた信号
と、上記第2のマイクロホンの出力信号とを加算および
減算して、それぞれ左チャネル出力信号および右チャネ
ル出力信号を得るようにしたことを特徴とするMS方式
のステレオマイクロホン。 - 【請求項2】 上記第1のマイクロホンの出力信号に上
記時間遅延を付与する時間遅延手段として、 入力信号が入力される一次ローパスフィルタと、上記入
力信号が入力される一次ハイパスフィルタとを有してな
り、上記一次ローパスフィルタの出力信号より上記一次
ハイパスフィルタの出力信号を減算して出力信号を取り
出す移相回路を用いることを特徴とする請求項1に記載
のMS方式のステレオマイクロホン。 - 【請求項3】 上記時間遅延手段として、上記移相回路
を複数個カスケード接続して用いることを特徴とする請
求項2に記載のMS方式のステレオマイクロホン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000366197A JP2002171590A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | Ms方式のステレオマイクロホン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000366197A JP2002171590A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | Ms方式のステレオマイクロホン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002171590A true JP2002171590A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=18836854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000366197A Pending JP2002171590A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | Ms方式のステレオマイクロホン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002171590A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006528458A (ja) * | 2003-07-21 | 2006-12-14 | エンブレイシング サウンド エクスペリエンス アーベー | オーディオステレオ処理方法、装置およびシステム |
| JP2008271532A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-11-06 | Yamaha Corp | 音処理装置およびプログラム |
| JP2009065436A (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | New Japan Radio Co Ltd | ステレオ再生装置 |
| WO2011093157A1 (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-04 | 船井電機株式会社 | マイクロホンユニット、及び、それを備えた音声入力装置 |
| CN102484763A (zh) * | 2009-07-22 | 2012-05-30 | 斯托明瑞士有限责任公司 | 用于优化立体声或伪立体声音频信号的设备和方法 |
| JP2021081533A (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 富士通株式会社 | 音信号変換プログラム、音信号変換方法、及び、音信号変換装置 |
-
2000
- 2000-11-30 JP JP2000366197A patent/JP2002171590A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006528458A (ja) * | 2003-07-21 | 2006-12-14 | エンブレイシング サウンド エクスペリエンス アーベー | オーディオステレオ処理方法、装置およびシステム |
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| WO2011093157A1 (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-04 | 船井電機株式会社 | マイクロホンユニット、及び、それを備えた音声入力装置 |
| US8989422B2 (en) | 2010-01-27 | 2015-03-24 | Funai Electric Co., Ltd. | Microphone unit and voice input device comprising same |
| JP2021081533A (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 富士通株式会社 | 音信号変換プログラム、音信号変換方法、及び、音信号変換装置 |
| US11463806B2 (en) * | 2019-11-18 | 2022-10-04 | Fujitsu Limited | Non-transitory computer-readable storage medium for storing sound signal conversion program, method of converting sound signal, and sound signal conversion device |
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