JP2002218583A - 音場合成演算方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近距離音における低域感度を補正すると共
に、抽出された近距離音を用いてタッチノイズや風雑音
も低減する。 【解決手段】 直線的に配置される無指向性マイク１、
２の出力が増幅器３、４で増幅され、加算器５、１／２
減衰器９で処理された無指向性の信号は制御信号生成手
段２０の一方の端子と遅延回路２７を介してクロスフェ
ード切替え手段２１の一方の端子に入力される。また減
衰器６、加算器７、イコライザ８で処理された有指向性
の信号は遅延回路２５を介して加算器２２の＋側端子
と、遅延回路２６を介して手段２１と手段２０の他方の
端子に入力される。さらに手段２０で生成された制御信
号２４は手段２１の切替えに使用される。そして手段２
１で適宜切替えられた信号は端子２８から出力されると
共に、加算器２２の−側端子に入力され、イコライザ８
からの信号から減算されて端子２３から出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオカメ
ラや音声付デジタルカメラに使用して好適な音場合成演
算方法及び装置に関する。詳しくは、圧力傾度型マイク
ロホン特有の近接効果を利用して近接音を抽出し、その
近接音信号を同マイクロホンよりの出力信号から減算す
ることで近接効果が補正できると共に、近接音に含まれ
る風雑音やタッチノイズを低減可能にするものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロホン（以下、マイクと略称す
る）が用いられる機器、例えばビデオカメラや音声付デ
ジタルカメラ等で内蔵されるマイクにおいては、カメラ
前方方向に位置する被写体の発する音を画と同時に記録
する必要性から被写体と同方向に指向性を有するマイク
を使用しているのが通常である。

【０００３】ところで一般的に指向性マイクは圧力傾度
形マイクであり、圧力傾度形マイクとは空間中の近接し
た２点の音圧差に比例した電圧を発生するマイクのこと
である。このような圧力傾度形マイクは、音源からの距
離が遠ければ入射する音波は平面波とみなして２点間の
音圧差に比例した電圧を出力するものであるが、音源か
らの距離が音波の波長に近づく近距離では、入射する音
波は球面波となり２点間の音圧差が拡大する。

【０００４】すなわち近距離音源からの低い周波数の音
波には、図１４に例示するように感度が増大する、いわ
ゆる近接効果が現れる。この近接効果はマイクの一様な
周波数対感度特性を乱す一因であり、またマイク内蔵機
器においては機器へのタッチノイズや風雑音等のマイク
近傍で発生する雑音が強調されてしまう点で問題になっ
ている。

【０００５】しかし従来からこれらの近接音だけを検出
して低域感度補正することは容易でなく、例えば単体の
高級マイクでは近接音源に使用する場合を考慮して、ユ
ーザーが低域感度を落とすためのスイッチを設けたもの
も市販されているが、一般にマイク内蔵機器においては
あらかじめ低域感度を一定量落としておくことで妥協す
る場合が多く、この場合には近距離の音波以外でも低域
感度が落ちてしまい、音質を損なう原因になっている。

【０００６】これに対して、例えば特開平５−２０７５
８７号公報においては、単一指向性マイクと無指向性マ
イクからの出力レベルを比較して、その比較結果から複
数個のハイパスフィルタを制御して低域感度を補正する
提案が成されているが、例えば近距離と遠距離の音波が
同時に到来する場合においては近距離の音波のみなら
ず、遠距離の音波も低域レベルが落ちてしまい、近距離
音のみの感度補正ができない。また単一指向性マイクと
無指向性マイクとが独立しているため感度バラツキがあ
ると正確なレベル比較ができないなどの問題がある。

【０００７】また特開平４−５８６９９号公報において
は、双指向性マイクと無指向性マイクを使用し、双指向
性マイクの近接効果を利用して近距離音では両者の出力
を合成して単一指向性にし、遠距離音では低域で無指向
性、高域で単一指向性にする提案が成されているが、こ
の場合に近接音の感度補正は可能であるが、遠距離音で
は風雑音以外の通常音にも周波数により指向性が無指向
性と単一指向性の間を変化するため、音源方向により音
質が変化する不具合が生じ、また双指向性マイクと無指
向性マイクとが独立しているため感度バラツキがあると
正確な近接音の感度補正ができないなどの問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この出願はこのような
点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問
題点は、従来の装置では、近接音だけを検出して低域感
度補正することは容易でなく、近距離の音波以外でも低
域感度が落ちて音質を損なう原因になったり、またマイ
クの感度にバラツキがあると正確な近接音の感度補正を
することができないなどの問題点があったというもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため本発明において
は、圧力形マイクである無指向性マイク２個から音場処
理により圧力傾度形マイクを形成し、無指向性マイクか
らの信号を減算することにより近接音を抽出するように
したものであって、これによれば、近距離音における低
域感度を補正すると共に、抽出した近接音を積極的に利
用して近距離音をさらに減算することでマイク内蔵機器
へのタッチノイズや風雑音も低減することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】すなわち本発明においては、所定
の間隔をもって互いに逆方向に受音面を向けて配置され
る無指向性の第１及び第２の圧力形マイクロホンが設け
られ、第１及び第２の圧力形マイクロホンの一方の出力
信号を任意の減衰量で減衰して他方の出力信号から減算
し、減算された信号に任意の減衰量に合わせて特性を制
御可能な等化手段を介して出力することで有指向性の圧
力傾度形マイクロホン装置を形成すると共に、第１及び
第２の圧力形マイクロホンからの出力信号を加算し、加
算された信号をレベル変換手段を介して出力することで
両者のマイクロホンの合成信号を得てなるものである。

【００１１】また、本発明においては、所定の間隔をも
って互いに逆方向に受音面を向けて配置される無指向性
の第１及び第２の圧力形マイクロホンが設けられ、第１
及び第２の圧力形マイクロホンの一方の出力信号に減衰
量を制御可能なレベル減衰器を介して他方の出力信号か
ら減算する減算器を有し、減算器の出力にレベル減衰器
に合わせて特性を制御可能な等化手段を介して出力する
ことで有指向性の圧力傾度形マイクロホン装置を形成す
ると共に、第１及び第２の圧力形マイクロホンからの出
力信号を加算する加算器を有し、加算器からの信号をレ
ベル変換手段を介して出力することで両者のマイクロホ
ンの合成信号を得てなるものである。

【００１２】以下、図面を参照して本発明を説明する
に、図１及び図２には、それぞれ本発明の一実施形態の
マイク配置例１及びマイク配置例２を示す。まず図１の
実施形態では無指向性マイク１と無指向性マイク２を前
方方向に向かって横に直線的に並べた場合である。ま
た、図２の実施形態では前方方向に向かって縦に直線的
に並べた場合である。これらのどちらも受音面が互いに
逆方向に向くように配置され、受音面間の距離は例えば
数ｍｍ程度に設定される。

【００１３】一般的にマイクの感度や周波数特性を揃え
ることは、例えば無指向性マイクと単一指向性マイク、
無指向性マイクと双指向性マイク等の異種間よりも同種
間の方が、構造が同じであるために容易である。従って
これらの実施形態では無指向性マイク２個を使用するた
め容易に特性の揃ったマイクを使用でき、さらにこれら
の無指向性マイク２個から音圧傾度をもつ有指向性マイ
クを形成するため、無指向性マイクと有指向性マイクが
独立して構成される先願の構成よりもマイク間の特性バ
ラツキが少ないメリットがある。

【００１４】次に図３を用いて本発明の音場合成回路の
一実施形態を説明する。図１及び２のように配置された
２個の無指向性マイク１及び２から出力された信号はゲ
インの揃った増幅器（ＡＭＰ）３及び４を介して、増幅
器３の出力は加算器５の一方の＋側端子と加算器７の＋
側端子に入力され、増幅器４の出力は加算器５の他方の
＋側端子に入力され、先の増幅器３の出力と加算されて
１／２減衰器９を介して端子１１より出力される。

【００１５】さらに増幅器４の出力はレベル制御可能な
減衰器（ＡＴＴ）６を介して加算器７の−側端子に入力
され、先の増幅器３の出力から減算されて周波数特性調
整用イコライザ（ＥＱ）８を介して端子１０より出力さ
れる。ここで図３において、端子１１にはマイク１と２
を加算した平均の無指向性パターンをもつ信号が出力さ
れ、端子１０にはマイク１から２を減算することで両者
の受音面にかかる音圧の位相差に比例し、また減衰器６
で設定される減衰量に応じた圧力傾度をもつ有指向性パ
ターンが出力される。

【００１６】なおイコライザ８はこの時に有指向性パタ
ーンが周波数に比例した感度特性を持つため、周波数対
感度特性を一定にするために挿入される。そしてやはり
減衰器６で設定される減衰量に応じて最適化されるが、
一例としてはバスブーストフィルタで構成される。また
１／２減衰器９は必ず１／２で使用する必要はなく、イ
コライザ８の特性に合わせて調整しても良い。従って図
３の実施形態では、端子１０からは近接効果をもつ信号
が得られ、端子１１からは近接効果をもたない信号が得
られる。

【００１７】ここで図３の実施形態において、レベル制
御可能な減衰器６を−∞〜０ｄＢまで可変した時に、端
子１０より出力される有指向特性の各周波数における最
大レベルを、端子１１より出力される無指向特性の各周
波数における最大レベルに一致するようにイコライザ８
と１／２減衰器を最適化した場合の指向性パターン変化
例を図４に示しこれを説明する。

【００１８】まず図４（ａ）は減衰器６を−∞にした場
合を示しており、この時はマイク１の指向特性がそのま
ま出力されるため無指向性を示し、これは端子１１の出
力とほぼ一致する。次に図４（ｂ）から（ｅ）は減衰器
６を−∞から０ｄＢ方向へ変化させた場合を示してお
り、一般的にカージオイド特性と呼ばれ、徐々に前方方
向（０°方向）に狭指向性となる。なお図４（ｅ）の特
性はスーパーカージオイドと呼ばれる。

【００１９】また図４（ｆ）は減衰器６が０ｄＢの場合
の特性を示しており、この時は左右方向（２７０°と９
０°）からの音波には音圧差がなくなり、マイク１とマ
イク２から出力される信号の位相と振幅レベルが一致す
るため、キャンセルされて感度が無くなり、０°と１８
０°方向のみに指向特性を示す、いわゆる双指向性とな
る。

【００２０】そしてこれらの図４のそれぞれの特性にお
いて、破線は端子１１から出力される無指向特性を示し
ており、前述したように各指向性パターンの最大感度が
無指向性の最大感度と一致するように最適化されるが、
特に本発明の場合は、近接効果の発生しない音源距離に
対して各周波数の最大感度を一致させるところに特徴が
ある。

【００２１】ところで上述の図１４に示すように、端子
１０から出力される有指向特性には音源がマイクに近く
なり、さらに音源の周波数が低域になるほど出力感度が
上昇する近接効果が存在する。ここで上述の図４の各有
指向特性が近接効果を示さない音源距離及び周波数にお
ける指向性パターンを示しているのに対して、近接効果
による指向性パターンの変化例を図５及び図６に示す。

【００２２】すなわち図５は、図４（ｂ）の指向性パタ
ーンの近接音に対する指向性変化例を示しており、図５
（ａ）は音源の周波数が２００Ｈｚ、同様に図５（ｂ）
は１００Ｈｚ、図５（ｃ）は５０Ｈｚの場合である。こ
れらの図において、周波数が低くなるに従い、音圧傾度
特性をもたない破線に示す無指向性の感度に対して、近
接音に対する指向性は実線に示すように感度が上昇して
いる。

【００２３】また図６は、図４（ｃ）の指向性パターン
の近接音に対する指向性変化例を示しており、図５と同
様に図６（ａ）は音源の周波数が２００Ｈｚ、図６
（ｂ）は１００Ｈｚ、図６（ｃ）は５０Ｈｚの場合であ
る。これらの図において、周波数が低くなるに従い、音
圧傾度特性をもたない破線に示す無指向性の感度に対し
て、近接音に対する指向性は実線に示すように感度が上
昇している。ただしこの場合には、主軸の前方方向（０
°）に感度が上昇し、後方（１８０°）は音波がキャン
セルされて、ほとんど感度をもたないままである。

【００２４】ここで本発明においては、破線に対して実
線上で感度が上回る領域の信号成分を抽出することで、
近接音の低域上昇分が抽出されるものである。

【００２５】次に図７に本発明の音場合成演算方法及び
装置による実施形態１のブロック図を示す。なお本発明
においては図３の音場合成回路を利用して近接音を抽出
するが、図３と同機能のブロックには同一の参照番号を
付して説明を割愛しながら説明する。

【００２６】図７において、まずマイク１、２は図１及
び図２と同様に配置される無指向性マイクであり、それ
ぞれの出力は増幅器３、増幅器４で増幅される。ここで
加算器５及び１／２減衰器９を介して無指向性をもつ信
号は制御信号生成手段２０の一方の端子と遅延回路（Ｄ
Ｌ）２７を介してクロスフェード切替え手段２１の一方
の切替え端子に入力される。また減衰器６及び加算器
７、イコライザ８で処理された有指向性をもつ信号は遅
延回路２５を介して加算器２２の＋側端子と、遅延回路
２６を介してクロスフェード切替え手段２１の他方の切
替え端子と制御信号生成手段２０の他方の端子に入力さ
れる。

【００２７】さらに制御信号生成手段２０から生成され
た制御信号２４はクロスフェード切替え手段２１に入力
されて、クロスフェード切替えに使用される。そしてク
ロスフェード切替え手段２１にて適宜切替えられた出力
信号は端子２８から出力されると共に、加算器２２の−
側端子に入力され、先のイコライザ８からの有指向性を
もつ信号から減算されて端子２３から出力される。

【００２８】ここで図７の動作を説明するが、クロスフ
ェード切替え手段２１と制御信号生成手段２０について
は後述でさらに詳細に説明する。まず図３と同様の回路
で合成された無指向性信号と有指向性信号はクロスフェ
ード切替え手段２１と制御信号生成手段２０に入力さ
れ、制御信号生成手段２０において両者の信号レベルが
比較され、常にレベルの小なる信号側がクロスフェード
切替え手段２１にて選択されるように制御信号２４が生
成される。

【００２９】このクロスフェード切替え手段２１では制
御信号２４にて両者の信号を切替えて端子２８と加算器
２２の−側端子へ出力する。ここで遅延回路２６、２７
ではクロスフェード切替え手段２１に入力する両者の信
号の位相が等しくなるように遅延が調整されると共に、
制御信号生成手段２０の処理時間による遅延量も施され
て、レベル比較された信号とタイミングを合わせて切替
えるようにしている。また遅延回路２５は加算器２２に
入力する２信号の位相が合うように遅延処理が施され
る。

【００３０】従って図７の回路で、例えば図４（ｂ）に
相当する有指向性信号を生成するように減衰器６及びイ
コライザ８を設定し、音源が近接効果をもたない距離や
周波数にあればどの方向からの音波も有指向性信号のレ
ベルが無指向性信号のレベルより小さいためにクロスフ
ェード切替え手段２１では有指向性信号側が選択されて
加算器２２で、同じ有指向性信号から減算されるため端
子２３からは両者がキャンセルされて信号が出力されな
い。

【００３１】これに対し図５のように近接音の場合は近
接効果のために低域感度が上昇し、同一方向からの音波
に対して無指向性信号レベルを有指向性信号レベルが上
回るためにクロスフェード切替え手段２１では無指向性
信号側が選択されて加算器２２で、有指向性信号から無
指向性信号が減算されるため端子２３からは両者の差信
号成分、つまり近接音の低域上昇成分だけが出力され、
図５（ｃ）の場合はほぼ全方向から抽出できる。

【００３２】またこの時端子２８からは常に近接効果に
よる低域感度上昇が除去された指向特性信号が得られる
ことになり、その指向性パターンは近接音源以外の距離
や周波数においては、図４（ｂ）に示したカージオイド
特性をもち、近接音の低域においては周波数が低くなる
に従って無指向性を示すため、風雑音の低減に効果があ
る。

【００３３】同様に図４（ｃ）に相当する有指向性信号
を生成するように減衰器６及びイコライザ８を設定し、
音源が近接効果をもたない距離や周波数であれば、やは
りどの方向からの音波も有指向性信号のレベルが無指向
性信号のレベルより小さいためにクロスフェード切替え
手段２１では有指向性信号側が選択され、加算器２２で
同じ有指向性信号から減算されるため、端子２３からは
両者がキャンセルされて信号が出力されない。

【００３４】しかし図６のように近接音の低域の場合に
は、近接効果により低域感度が上昇し、前方方向の音波
だけが無指向性信号レベルを有指向性信号レベルが上回
るためにクロスフェード切替え手段２１では無指向性信
号側が選択され、加算器２２で有指向性信号から無指向
性信号が減算されるため、端子２３からは両者の信号の
差成分、つまり近接音の低域上昇成分だけが出力され、
前方方向以外の音波の場合には常に有指向性信号側が選
択されるため出力されず、図６の場合は前方方向からの
み抽出できる。

【００３５】またこの時端子２８からは近接効果による
低域感度上昇が除去された指向特性信号が得られ、その
指向性パターンは近接音源以外の距離や周波数において
は、図４（ｃ）に示したカージオイド特性をもち、近接
音の低域においては前方方向に近接効果による感度上昇
が除去された、つまり図６における実線のカージオイド
特性と破線の無指向特性に共有する領域の指向感度特性
を有する信号が出力される。

【００３６】次に、図８に図７における制御信号生成手
段２０のブロック図を示し、図９の説明図を参照しなが
ら説明する。まず端子４１及び４２には、図９（ａ）に
示す入力信号波形、入力１及び２がそれぞれ入力され、
絶対値化処理３１及び３２に入力されて、図９（ｂ）の
実線に示すようにそれぞれ絶対値化される。さらに絶対
値化処理を施された信号は包絡線検波３３及び３４に
て、図９（ｂ）の破線に示すようにそれぞれの信号の包
絡線が検出され加算器３５にて、例えば包絡線検波３３
の出力から包絡線検波３４の出力を減算することでそれ
ぞれの信号のレベル比較を行う。

【００３７】次に加算器３５の出力は符号検出３６に入
力され、その符号である＋符号、−符号、ゼロが検出さ
れる。つまり図９（ｃ）に示すように信号レベルが入力
２＞入力１であれば−符号が検出され、入力２＜入力１
であれば＋符号が検出され、入力２＝入力１であればゼ
ロが検出される。さらに検出された符号は制御信号生成
３７にてその符号に合わせて制御信号が生成されるが、
ここでは一例で１６ビットのアップダウンカウンタで制
御信号を生成するとすれば、０〜７ＦＦＦ（ｈｅｘ：ｈ
ｅｘは１６進数の意）範囲の係数を制御信号として出力
する。

【００３８】このアップダウンカウンタは、入力する符
号により ＋符号 ：アップカウント −符号 ：ダウンカウント ゼロ ：前値ホールド のカウント動作を連続的に行う。

【００３９】具体的には図９（ｄ）に示すように前段の
符号検出３６で検出された符号が、−符号であればある
任意のカウント値でダウンカウントし、＋符号になれば
任意のカウント値でアップカウントし、ゼロであればカ
ウント動作を停止して前カウント値をホールドするよう
な動作を繰り返す。さらに図示はしていないが、０〜７
ＦＦＦ（ｈｅｘ）範囲を越えた場合にはリミッタが設け
てあるため、ダウンカウントし続けた場合には最小値で
ある０がホールドされ、同様にアップカウントし続けた
場合には最大値である７ＦＦＦ（ｈｅｘ）がホールドさ
れる。

【００４０】このように制御信号生成３７にて生成され
た制御信号は、時定数付加３８に入力され、人間の聴感
になめらかになるように時定数が付加される。この時定
数付加３８は、例えばＬＰＦ（低域通過フィルタ）で構
成され、具体的には図９（ｅ）のように信号波形の高域
成分が除去されてなめらかになる。また制御信号生成に
おいてアップ側とダウン側のカウント値を変えること
で、変化の傾きを変えて最適化しても良いし、アップ側
とダウン側のカウント値を非対称にすることでさらに最
適化可能である。

【００４１】次に図７におけるクロスフェード切替え手
段２１のブロック図を図１０（ａ）に、その特性図を図
１０（ｂ）に示し説明する。まず端子５０及び５２には
入力１及び２が入力し、端子５１には図７における制御
信号２４、つまり前記制御信号生成手段２０にて生成さ
れた制御信号が入力される。

【００４２】この入力１は制御信号にて可変制御される
減衰器５３を介して加算器５６の一方の＋側端子に入力
され、入力２は制御信号を係数反転５５にて変換された
信号で可変制御される減衰器５４を介して加算器５６の
他方の＋側端子に入力され、加算器５６の出力は端子５
７より出力される。ここで先の係数反転５５は、制御信
号が１６ビットで０〜７ＦＦＦ（ｈｅｘ）の範囲の信号
ｋとすれば、（７ＦＦＦ−ｋ）を実行する。

【００４３】一方、減衰器５３及び５４の減衰レベルは
係数０で−∞となり、係数７ＦＦＦ（ｈｅｘ）で０ｄＢ
になるとすれば、図１０（ｂ）の特性図に示すように横
軸に制御信号、縦軸に減衰器減衰レベルをとれば、減衰
器５３は制御信号０で減衰レベル−∞となり、この時減
衰器５４は係数反転５５により係数７ＦＦＦ（ｈｅｘ）
となるため減衰レベルは０ｄＢとなり、逆に制御信号７
ＦＦＦ（ｈｅｘ）では減衰器５３が減衰レベル０ｄＢと
なり、この時減衰器５４は係数反転５５により係数０と
なるため減衰レベル−∞となる。

【００４４】すなわち一例では、前述の減衰器５３及び
５４は、ｋ及び（７ＦＦＦ−ｋ）を乗算係数とする乗算
器で構成できる。従って端子５７の出力信号Ｙは、入力
１をＡ、入力２をＢとすれば Ｙ＝ｋＡ＋（７ＦＦＦ−ｋ）Ｂ で表わされるため、Ｙは制御信号ｋが０で信号Ｂが出力
され、制御信号Ｋが７ＦＦＦ（ｈｅｘ）で信号Ａが出力
され、制御信号ｋがその中間値ではその比による入力１
と２の合成信号が出力される。

【００４５】すなわち本発明においては、信号Ａと信号
Ｂの切替えをこのようにクロスフェード切替えすること
を特徴としており、一例でこのクロスフェード時間を数
ｍＳ程度に設定することで、切替え時のノイズが発生せ
ずに聴感上もほとんど違和感が無く、切替えることが可
能である。

【００４６】以上説明したように構成された図７のブロ
ック図において、イコライザ８の出力、つまり有指向性
信号を、制御信号生成手段２０の入力２に入力すると共
に、遅延回路２６を介してクロスフェード切替え手段２
１の入力１に入力する。また１／２減衰器９の出力、つ
まり無指向性信号を、制御信号生成手段２０の入力１に
入力すると共に、遅延回路２７を介してクロスフェード
切替え手段２１の入力２に入力する。

【００４７】これにより、例えば低域の近接音のように
有指向性信号のレベルが無指向特性信号のレベルより大
きい場合では、図８の符号検出３６が−符号となり、図
７の制御信号２４が０に近づくと共に、クロスフェード
切替え手段２１では入力２、つまり無指向性信号側にク
ロスフェード選択される。

【００４８】逆に低域の近接音以外では無指向性信号の
レベルが有指向性信号のレベルより大きいため、図８の
符号検出３６が＋符号となり図７の制御信号２４が７Ｆ
ＦＦ（ｈｅｘ）に近づくと共に、クロスフェード切替え
手段２１では入力１、つまり有指向性信号側にクロスフ
ェード選択される。このように常にレベルの小さい側の
信号が選択されて目的が達せられる。

【００４９】従ってこの実施形態において、圧力形マイ
クである無指向性マイク２個から音場処理により圧力傾
度形マイクを形成し、無指向性マイクからの信号を減算
することにより近接音を抽出するようにしたことによ
り、近距離音における低域感度を補正すると共に、抽出
した近接音を積極的に利用して近距離音をさらに減算す
ることでマイク内蔵機器へのタッチノイズや風雑音も低
減することができる。

【００５０】これによって、従来の装置では、近接音だ
けを検出して低域感度補正することは容易でなく、近距
離の音波以外でも低域感度が落ちて音質を損なう原因に
なったり、またマイクの感度にバラツキがあると正確な
近接音の感度補正をすることができないなどの問題点が
あったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に
解消することができるものである。

【００５１】さらに図１１を用いて本発明の音場合成演
算方法及び装置による実施形態２のブロック図を、図７
と同様に同機能のブロックについては同一の参照番号を
付し説明を割愛しながら説明する。なお図１１において
は、図７と同様の方法で近接効果による近接音を抽出
し、さらにその抽出した近接音信号を利用することで、
例えばカメラ一体型ＶＴＲやデジタルカメラにおいて内
蔵するマイクに入力される風雑音や機能スイッチ操作時
に発生するタッチノイズ及びスイッチクリックノイズ等
をアクティブにキャンセルするものである。

【００５２】まず図１及び２と同様に配置されたマイク
１及び２から図７と同様に合成された近接効果をもつ有
指向性信号がイコライザ８より出力され、図８と同様に
構成される制御信号生成手段２０の入力２と遅延回路２
６を介して図１０と同様に構成されるクロスフェード切
替え手段２１の入力１と遅延回路２５を介して加算器２
２と６１の＋側端子に入力される。

【００５３】また同様にマイク１及び２から合成される
無指向性信号は１／２減衰器９より出力され前記制御信
号生成手段２０の入力１と遅延回路２７を介して前記ク
ロスフェード切替え手段２１の入力２に入力される。さ
らに制御信号生成手段２０よりの制御信号２４がクロス
フェード切替え手段２１のクロスフェード切替えの制御
信号に使用され、従ってクロスフェード切替え手段２１
の出力からは図７と同様に近接音の低域上昇が抑えられ
た有指向性信号が得られる。

【００５４】さらにこの信号を前記加算器２２の−側端
子に入力し、＋側端子に入力された近接音を含む有指向
性信号から減算することにより加算器２２の出力には近
接音の低域上昇成分が抽出される。さらにこの抽出され
た信号を増幅器６０に入力して増幅するが、この増幅器
６０の増幅ゲインは加算器６１の＋側端子に入力された
有指向性信号の近接効果による低域上昇成分と同レベル
になるように設定されるため、加算器６１で減算すると
出力の端子６２には近接音の低域成分が除去された有指
向性信号が得られる。

【００５５】ここで除去される信号は数Ｈｚから数百Ｈ
ｚまでの低域成分だけであるが、一般的に前記風雑音の
信号成分はほとんどが１ｋＨｚ以下であり低域ほどエネ
ルギーが集中し、また発生原因がマイク周辺の金網やキ
ャビネットの風切音であるため、マイク近傍の近接音で
ある。またタッチノイズ等もキャビネットからマイクに
伝わる近接音であると共に、低域に多くのエネルギーが
あるため、先の低域の近接音を除去することでほとんど
のノイズ成分が低減可能である。

【００５６】また図１１による装置の副次的な効果とし
て、撮影者が撮影中に発する音声レベルを抑えられるこ
とがある。一般的に遠距離より近距離の音声レベルが大
きく記録されてしまうことにより、撮影したい遠距離の
音声より近距離の撮影者の音声が目立ってしまう問題を
避けることが出来る。

【００５７】また、図１２を用いて本発明の音場合成演
算方法及び装置による実施形態３のブロック図を、図７
と同様に同機能のブロックについては同一の参照番号を
付し説明を割愛しながら説明する。なお図１２はマイク
１及び２にさらにカージオイド等の有指向特性をもつ、
マイク７０を加えて、このマイク７０に入力する風雑音
やタッチノイズ等を除去するものである。

【００５８】まずマイク７０の出力信号は増幅器７１で
増幅され遅延回路７２を介して加算器７３の＋側端子に
入力される。次に図１１と同様に加算器２２の出力には
マイク１及び２から抽出された低域の近接音成分が出力
され、増幅器７４で所定のレベルに増幅し、前記加算器
７３の−側端子に入力して＋側端子のマイク７０の信号
から減算する。ここで遅延回路７２は加算器７３で減算
する低域の近接音信号と位相を合わせるために挿入され
ている。

【００５９】従って増幅器７４がマイク７０からの近接
効果による低域上昇を含む有指向性信号の近接音と同レ
ベルになるようにゲイン設定されるため加算器７３の出
力はマイク７０からの信号から近接音が除去された信号
が得られて、端子７５から出力される。

【００６０】これにより図１２の実施形態では、例えば
カムコーダのアクセサリーシューに取り付けられた外部
の望遠マイク等に入力する風雑音やタッチノイズ等を除
去することが可能になる。またこの場合には減衰器６と
イコライザ８を、図４に示した指向性パターン変化例か
ら外部マイクの指向性パターンに近似する設定に最適化
することで、外部マイクの近接音と特性を合わせること
が可能である。

【００６１】また図１３を用いて本発明の音場合成演算
方法及び装置による実施形態４のブロック図を、図７と
同様に同機能のブロックについては同一の参照番号を付
し説明を割愛しながら説明する。なお図１３の実施形態
は図１１の実施形態に対して処理に帯域制限を設けた場
合である。

【００６２】この図１３において、まず音場合成回路８
０は図３に示した音場合成回路であり、端子１０からは
低域の近接音成分を含む有指向性信号が得られ、端子１
１からは無指向性信号が得られる。そこで端子１０の出
力信号は遅延回路８３を介して加算器６１の＋側端子に
入力されると共に、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）８１に
入力されて帯域制限が施される。同様に端子１１の出力
信号もローパスフィルタ（ＬＰＦ）８２に入力されて帯
域制限が施される。

【００６３】さらにこれらのローパスフィルタ８１、８
２でそれぞれの帯域制限された信号が、図７と同様に処
理されることにより、加算器２２の出力には帯域制限さ
れたマイク１及び２から抽出された低域の近接音成分が
出力され、増幅器６０で所定のレベルに増幅し、前記加
算器６１の−側端子に入力して、帯域制限されない＋側
端子の信号から減算し、端子８５より出力される。ここ
で遅延回路８３は加算器６１で減算する低域の近接音信
号と位相を合わせるために挿入されている。

【００６４】そこで増幅器６０を加算器６１の＋側端子
に入力する有指向性信号の近接音成分と同レベルになる
ようにゲイン設定すれば、端子８５からは図７と同様に
近接音が除去された信号が得られるが、本実施形態にお
いてはローパスフィルタ８１、８２でさらに処理に帯域
制限を施しているため、例えば１ｋＨｚまでの帯域をも
つ近接音の、さらに低域成分のみを低減することができ
る。またローパスフィルタ８１、８２をバンドパスフィ
ルタやハイパスフィルタのような別の帯域制限手段に置
き換えることで、ある特定の帯域のみを除去することも
可能である。

【００６５】また図７の実施形態や図１２の実施形態に
おいても、本実施形態のように帯域制限手段を設けるこ
とが可能であり、同様にある特定の帯域の近接音をター
ゲットにした抽出や低減が可能であるが、説明が重複す
るため割愛する。

【００６６】こうして上述の音場合成演算方法によれ
ば、所定の間隔をもって互いに逆方向に受音面を向けて
配置される無指向性の第１及び第２の圧力形マイクロホ
ンが設けられ、第１及び第２の圧力形マイクロホンの一
方の出力信号を任意の減衰量で減衰して他方の出力信号
から減算し、減算された信号に任意の減衰量に合わせて
特性を制御可能な等化手段を介して出力することで有指
向性の圧力傾度形マイクロホン装置を形成すると共に、
第１及び第２の圧力形マイクロホンからの出力信号を加
算し、加算された信号をレベル変換手段を介して出力す
ることで両者のマイクロホンの合成信号を得ることによ
り、近距離音における低域感度を補正すると共に、抽出
した近接音を積極的に利用して近距離音をさらに減算す
ることでマイク内蔵機器へのタッチノイズや風雑音も低
減することができるものである。

【００６７】また、上述の音場合成演算装置によれば、
所定の間隔をもって互いに逆方向に受音面を向けて配置
される無指向性の第１及び第２の圧力形マイクロホンが
設けられ、第１及び第２の圧力形マイクロホンの一方の
出力信号に減衰量を制御可能なレベル減衰器を介して他
方の出力信号から減算する減算器を有し、減算器の出力
にレベル減衰器に合わせて特性を制御可能な等化手段を
介して出力することで有指向性の圧力傾度形マイクロホ
ン装置を形成すると共に、第１及び第２の圧力形マイク
ロホンからの出力信号を加算する加算器を有し、加算器
からの信号をレベル変換手段を介して出力することで両
者のマイクロホンの合成信号を得ることにより、近距離
音における低域感度を補正すると共に、抽出した近接音
を積極的に利用して近距離音をさらに減算することでマ
イク内蔵機器へのタッチノイズや風雑音も低減すること
ができるものである。

【００６８】なお本発明は、上述の説明した実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱するこ
となく種々の変形が可能とされるものである。

【００６９】

【発明の効果】従って本発明によれば、２個の同種の無
指向性マイクから圧力傾度形の有指向特性を生成して、
その近接効果による低域上昇信号成分を抽出するため、
先願における異種のマイクを使用する場合よりも特性ば
らつきを抑えることができ、また一般的に無指向性マイ
クを内蔵マイクとして使用するカムコーダやデジタルカ
メラでも容易に実現できるため、機器の小型化やコスト
にあまり影響を与えずに実現できる。

【００７０】また、抽出した低域上昇信号成分を、近接
効果をもつ有指向性信号から減算することで、近接効果
の抑えられた有指向性マイクが得られ、さらに所定のゲ
インをもって増幅し減算することで、低域の近接音を除
去した有指向性マイクが得られるため、カムコーダーや
デジタルカメラ等の内蔵マイクにおける風雑音やマイク
近傍へのタッチノイズや、カメラ機能スイッチ（例えば
ズームスイッチ、露出、シャッタースピード等の特殊効
果スイッチ）の操作時に発生するクリックノイズを、収
音した音声信号から容易に低減できる。

【００７１】さらにカメラのアクセサリーシューに別途
取り付けられる望遠マイク等の外部マイクにおいても、
同様に近傍に置かれた２個の無指向性マイクから抽出し
た低域の近接音を利用して減算することで、近接効果を
抑えられると共に、入力する風雑音やマイク近傍へのタ
ッチノイズ等を低減することが可能である。

【００７２】また撮影者の音声レベルを、被写体の発す
る音声レベルに対して抑えることができ、再生時に聞き
やすくなる。

【００７３】さらに無指向性信号と有指向性信号の切替
えをクロスフェード加算にて行うため、切替え時のノイ
ズ発生がなく、また音の違和感が抑えられる。

【００７４】またクロスフェード切替え手段や制御信号
生成手段等の機能ブロックはアナログ回路でも構成可能
であるが、デジタルで処理することにより、ＤＳＰやＬ
ＳＩによるハードウェアーやマイコン等によるソフトウ
ェアでも実現が容易であり、今後の半導体微細化、高密
度化、メモリー高容量化により、回路規模の増加はほと
んど問題とならずに実現が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のマイク配置例１を示す構
成図である。

【図２】本発明の一実施形態のマイク配置例２を示す構
成図である。

【図３】本発明の音場合成回路の一実施形態を示す回路
図である。

【図４】その説明のための図である。

【図５】その説明のための図である。

【図６】その説明のための図である。

【図７】本発明の音場合成演算方法及び装置の実施形態
１のブロック図である。

【図８】その制御信号生成手段２０のブロック図であ
る。

【図９】その説明のための図である。

【図１０】そのクロスフェード切替え手段２１の説明の
ための図である。

【図１１】本発明の音場合成演算方法及び装置の実施形
態２のブロック図である。

【図１２】本発明の音場合成演算方法及び装置の実施形
態３のブロック図である。

【図１３】本発明の音場合成演算方法及び装置の実施形
態４のブロック図である。

【図１４】近接効果の説明のための図である。

【符号の説明】

１，２…無指向性マイク、３，４…増幅器（ＡＭＰ）、
５，７…加算器、６…減衰器（ＡＴＴ）、８…周波数特
性調整用イコライザ（ＥＱ）、９…１／２減衰器、１
０，１１…出力端子、２０…制御信号生成手段、２１…
クロスフェード切替え手段、２２…加算器、２３，２８
…出力端子、２４…制御信号、２５，２６，２７…遅延
回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔をもって互いに逆方向に受音
   面を向けて配置される無指向性の第１及び第２の圧力形
   マイクロホンが設けられ、 前記第１及び第２の圧力形マイクロホンの一方の出力信
   号を任意の減衰量で減衰して他方の出力信号から減算
   し、 前記減算された信号に前記任意の減衰量に合わせて特性
   を制御可能な等化手段を介して出力することで有指向性
   の圧力傾度形マイクロホン装置を形成すると共に、 前記第１及び第２の圧力形マイクロホンからの出力信号
   を加算し、 前記加算された信号をレベル変換手段を介して出力する
   ことで両者のマイクロホンの合成信号を得ることを特徴
   とする音場合成演算方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の音場合成演算方法におい
   て、 前記第１及び第２の圧力形マイクロホンより生成された
   前記圧力傾度形マイクロホン装置の出力信号と両者を加
   算した前記合成信号をレベル比較して制御信号を生成す
   る制御信号生成手段を有すると共に、 前記出力信号と前記合成信号に所定の遅延を施した後に
   クロスフェード切替えをするクロスフェード切替え手段
   を有し、 前記制御信号生成手段からの制御信号にて前記クロスフ
   ェード切替え手段で両信号のレベルの小なる側の信号を
   選択して出力することを特徴とする音場合成演算方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の音場合成演算方法におい
   て、 前記クロスフェード切替え手段からの出力信号を、前記
   圧力傾度形マイクロホン装置の出力信号に所定の遅延を
   施した信号から減算して出力することを特徴とする音場
   合成演算方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の音場合成演算方法におい
   て、 前記クロスフェード切替え手段からの出力信号を所定の
   ゲインで増幅した信号を、前記圧力傾度形マイクロホン
   装置の出力信号に所定の遅延を施した信号から減算して
   出力することを特徴とする音場合成演算方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の音場合成演算方法におい
   て、 前記クロスフェード切替え手段からの出力信号を所定の
   ゲインで増幅した信号を、第３の圧力形マイクロホンか
   らの出力信号に所定の遅延を施した信号から減算して出
   力することを特徴とする音場合成演算方法。
6. 【請求項６】 所定の間隔をもって互いに逆方向に受音
   面を向けて配置される無指向性の第１及び第２の圧力形
   マイクロホンが設けられ、 前記第１及び第２の圧力形マイクロホンの一方の出力信
   号に減衰量を制御可能なレベル減衰器を介して他方の出
   力信号から減算する減算器を有し、 前記減算器の出力に前記レベル減衰器に合わせて特性を
   制御可能な等化手段を介して出力することで有指向性の
   圧力傾度形マイクロホン装置を形成すると共に、 前記第１及び第２の圧力形マイクロホンからの出力信号
   を加算する加算器を有し、 前記加算器からの信号をレベル変換手段を介して出力す
   ることで両者のマイクロホンの合成信号を得ることを特
   徴とする音場合成演算装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の音場合成演算装置におい
   て、 前記第１及び第２の圧力形マイクロホンより生成された
   前記圧力傾度形マイクロホン装置の出力信号と両者を加
   算した前記合成信号をレベル比較して制御信号を生成す
   る制御信号生成手段を有すると共に、 前記出力信号と前記合成信号に所定の遅延量を有する遅
   延手段を介してクロスフェード切替えするクロスフェー
   ド切替え手段を有し、 前記制御信号生成手段からの制御信号にて前記クロスフ
   ェード切替え手段で両信号のレベルの小なる側の信号を
   選択して出力することを特徴とする音場合成演算装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の音場合成演算装置におい
   て、 前記クロスフェード切替え手段からの出力信号を、前記
   圧力傾度形マイクロホン装置の出力信号に所定の遅延量
   の遅延手段を介した信号から減算して出力する減算器を
   有することを特徴とする音場合成演算装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の音場合成演算装置におい
   て、 前記クロスフェード切替え手段からの出力信号を所定の
   ゲインを有する増幅器で増幅した信号を、前記圧力傾度
   形マイクロホン装置の出力信号に所定の遅延量の遅延手
   段を介した信号から減算して出力する減算器を有するこ
   とを特徴とする音場合成演算装置。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の音場合成演算装置にお
    いて、 前記クロスフェード切替え手段からの出力信号に所定の
    ゲインを有する増幅器で増幅した信号を、第３の圧力形
    マイクロホンからの出力信号に所定の遅延量の遅延手段
    を介した信号から減算して出力する減算器を有すること
    を特徴とする音場合成演算装置。