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技術 集音装置

出願人 日本放送協会
発明者 飯村佳之
出願日 2016年2月5日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-021331
公開日 2017年8月10日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2017-139716
状態 特許登録済
技術分野 ステレオ配置 可聴帯域変換器の細部(特性を得るもの)
主要キーワード 集音対象 起毛状 ミドル層 ボトム層 光マイクロフォン 左右前方 集音装置 負帰還量
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

方位における立体的音声集音できる集音装置を提供する。

解決手段

集音装置100は、第1の直径を有する第1の円周上に、互いに第1の間隔を隔てて配設される複数の第1マイク110と、複数の第1マイク110よりも高い位置において、第1の直径よりも小さい第2の直径を有する第2の円周上に、互いに第2の間隔を隔てて配設される複数の第2マイク120と含み、第1の円周と第2の円周は、中心軸伸延する方向から見て同心円状に配置されており、第2マイク120は、第1マイク110よりも高音域を集音する。

概要

背景

従来より、複数のそれぞれ異なる環境に位置する集音対象指向させたマイクロフォン指向性を前記環境に応じて切替えて集音する集音装置において、前記マイクロフォンとして、音圧により振動する振動板と、前記振動板に光ビーム照射する光源と、前記振動板に照射された前記光ビームの反射光受光し前記振動板の振動に対応する信号を出力する光検出器と、前記光源に所定電流を供給するよう駆動する光源駆動回路と、前記光検出器から出力される前記信号を負帰還信号として前記光源駆動回路に供給する負帰還回路とを具備する光マイクロフォンを用い、前記環境に応じて前記負帰還回路の負帰還量を切替えることを特徴とする集音装置がある(例えば、特許文献1参照)。

概要

方位における立体的音声を集音できる集音装置を提供する。集音装置100は、第1の直径を有する第1の円周上に、互いに第1の間隔を隔てて配設される複数の第1マイク110と、複数の第1マイク110よりも高い位置において、第1の直径よりも小さい第2の直径を有する第2の円周上に、互いに第2の間隔を隔てて配設される複数の第2マイク120と含み、第1の円周と第2の円周は、中心軸伸延する方向から見て同心円状に配置されており、第2マイク120は、第1マイク110よりも高音域を集音する。

目的

そこで、全方位における立体的な音声を集音できる集音装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の直径を有する第1の円周上に、互いに第1の間隔を隔てて配設される複数の第1マイクと、前記複数の第1マイクよりも高い位置において、前記第1の直径よりも小さい第2の直径を有する第2の円周上に、互いに第2の間隔を隔てて配設される複数の第2マイクと含み、前記第1の円周と前記第2の円周は、中心軸伸延する方向から見て同心円状に配置されており、前記第2マイクは、前記第1マイクよりも高音域を集音する、集音装置

請求項2

前記複数の第2マイクの配置と、前記複数の第1マイクの配置により、前記第2マイクは、前記第1マイクよりも高音域を集音するように構成される、請求項1記載の集音装置。

請求項3

前記第1マイクの数と、前記第2マイクの数とは異なる、請求項1又は2記載の集音装置。

請求項4

前記第1マイクが集音する音の第1周波数帯と、前記第2マイクが集音する音の第2周波数帯とは、重複する帯域を有する、請求項1乃至3のいずれか一項記載の集音装置。

技術分野

0001

本発明は、集音装置に関する。

背景技術

0002

従来より、複数のそれぞれ異なる環境に位置する集音対象指向させたマイクロフォン指向性を前記環境に応じて切替えて集音する集音装置において、前記マイクロフォンとして、音圧により振動する振動板と、前記振動板に光ビーム照射する光源と、前記振動板に照射された前記光ビームの反射光受光し前記振動板の振動に対応する信号を出力する光検出器と、前記光源に所定電流を供給するよう駆動する光源駆動回路と、前記光検出器から出力される前記信号を負帰還信号として前記光源駆動回路に供給する負帰還回路とを具備する光マイクロフォンを用い、前記環境に応じて前記負帰還回路の負帰還量を切替えることを特徴とする集音装置がある(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2001−119785号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来の集音装置は、集音対象に指向させたマイクロフォンの指向性を環境に応じて切替える必要があった。

0005

このため、集音時に指向させた方向以外の音声を取得することはできず、例えば、集音後に音声信号編集するような場合に、集音時の指向方向とは異なる方向の音声を得ることはできなかった。

0006

そこで、全方位における立体的な音声を集音できる集音装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の実施の形態の集音装置は、第1の直径を有する第1の円周上に、互いに第1の間隔を隔てて配設される複数の第1マイクと、前記複数の第1マイクよりも高い位置において、前記第1の直径よりも小さい第2の直径を有する第2の円周上に、互いに第2の間隔を隔てて配設される複数の第2マイクと含み、前記第1の円周と前記第2の円周は、中心軸伸延する方向から見て同心円状に配置されており、前記第2マイクは、前記第1マイクよりも高音域を集音する。

発明の効果

0008

全方位における立体的な音声を集音できる集音装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

実施の形態の集音装置100を示す図である。
集音部112と122が集音する周波数帯域を示す図である。
集音部112と122が集音する周波数帯域を示す図である。

実施例

0010

以下、本発明の集音装置を適用した実施の形態について説明する。

0011

<実施の形態>
図1は、実施の形態の集音装置100を示す図である。

0012

集音装置100は、基部101、マイク110、マイク120、固定部131、132、及びステー140を含む。集音装置100は、全方位における立体的な音声信号を集音する集音装置である。一例として、集音装置100で得られる音声信号は、22.2チャンネルの音響制作に利用できるものである。

0013

ここで、立体的な音声信号とは、ステレオの音声信号を構築する2チャンネルの音声信号のように、視聴者にとって前方から聞こえる音声ではなく、視聴者を前後左右又は上方から囲むように、三次元的に聞こえる音声を表す音声信号である。22.2チャンネルの音声信号は、立体的な音声信号の一例である。また、全方位とは、特定の指向方向に限られることなく、前後、左右、上下のすべての方向である。

0014

22.2チャンネルの音源は、視聴者を囲む空間において、前後方向では視聴者の前方(フロント)、側方サイド)、後方(バック)に分けて配置され、上下方向では上層トップ層)、中層ミドル層)、下層ボトム層)の3層に分けて配置されるため、視聴者にとって音声が全方位から立体的(三次元的)に提供される。

0015

集音装置100は、基本的に、図1に示すように、マイク110を下側に位置させ、マイク120を上側に位置させた状態で用いる。このため、以下では、図1に示す集音装置100の姿勢において、上下関係を説明する。

0016

基部101は、マイク110と120を保持するために設けられている部材である。基部101は、集音装置100の骨格メインになる部分である。ここでは、一例として、基部101は、円筒状の部材である。

0017

基部101の下側には、放射状に8つのマイク110が取り付けられており、基部101の上端には、上方に伸延するように8つのマイク120が取り付けられている。

0018

マイク110は、8つあり、基部101の下側から放射状に延在している。各マイク110は、支持部111、集音部112、及びカバー113を有する。8つのマイク110は、すべて同一の構成を有する。

0019

支持部111は、棒状の部材であり、基部101の径方向に延在している。8つの支持部111は、固定部131によって固定されている。8つの支持部111は、互いに等間隔で配置されるため、隣り合う2つの支持部111同士がなす角度は45度である。支持部111の先端には、集音部112が設けられている。

0020

集音部112は、音声を集音し、電気信号(音声データ)に変換する部分であり、マイクヘッドである。集音部112は、音声を集音し、音声データを出力する。

0021

8つの集音部112は、円筒状の基部101の径方向外側を向いて、直径が200mmの円周上に等間隔で配置されている。8つの集音部112が等間隔で配置される円周の中心軸は、基部101の円筒形状の中心軸と一致している。

0022

8つの集音部112の配置は、マイク110でマイク120よりも低い周波数帯域の音声データが得られるように決められている。周波数が低いと波長が長くなるため、隣り合う2つの集音部112同士の間隔は、隣り合う2つの集音部122同士の間隔よりも広くなっている。

0023

音源から発生される音声を8つの集音部112で集音する際には、8つの集音部112のうち、音源に最も近い集音部112が最も早く音声を集音し、音源からの距離に応じて順次音声を集音する。このようにして得る音声データに基づき、8つの集音部112に対して音源が位置する方向を特定することができる。すなわち、8つの集音部112で集音すると、音源の方向を特定できる。これは、集音装置100が指向性を有することを意味する。

0024

集音部112は、カバー113で覆われている。カバー113は、集音部112が集音する際に、風切り音が生じないようにするために設けられており、スポンジのような多孔質の部材、又は、起毛状の部材で構成される。

0025

このような構成により、8つのマイク110は、集音部112が基部101の円筒と同心円状に配置される直径が200mmの円周上において互いに等間隔で位置するように、基部101に対して固定されている。直径が200mmは、人間の両の間隔に近い値である。

0026

人間は両耳に届く音の大きさの差ばかりでなく、両耳の間隔に依存した位相差に敏感に反応する特長があることが分かっている。集音装置100は、この点に注目して、耳の間隔である18〜24cmに近いものとして、8つのマイク110を直径が200mmの円周上に配置した。

0027

なお、集音部112には、コード112Aが接続されている。コード112Aは、支持部111及び基部101に沿って、ステー140に向かって引き延ばされている。このため、8つの集音部112で集音して得られる8つの音声データは、8本のコード112Aによって、集音装置100が接続されるアンプ等の外部の装置に取り出される。

0028

マイク120は、8つあり、基部101の上面から上方に延在している。各マイク120は、支持部121、集音部122、及びカバー123を有する。8つのマイク120は、すべて同一の構成を有する。

0029

支持部121は、棒状の部材であり、基部101の上面から上方に向かって延在している。8つの支持部121の下方の部分は、固定部132によって固定されている。8つの支持部121は、互いに等間隔で配置される。支持部121の先端(上端)には、集音部122が設けられている。集音部122は、集音部112よりも150mm上方に位置する。

0030

集音部122は、音声を集音し、電気信号(音声データ)に変換する部分であり、マイクヘッドである。集音部122は、音声を集音し、音声データを出力する。

0031

8つの集音部122は、すべて、円筒状の基部101の上面から上方を向くようにして、直径が50mmの円周上に等間隔で配置されている。8つの集音部122が等間隔で配置される円周の中心軸は、基部101の円筒形状の中心軸と一致している。

0032

8つの集音部122の配置は、マイク120でマイク110よりも高い周波数帯域の音声データが得られるように決められている。周波数が高いと波長が短くなるため、隣り合う2つの集音部122同士の間隔は、隣り合う2つの集音部112同士の間隔よりも狭くなっている。このため、8つの集音部122が配置される円周の直径は、8つの集音部112が配置される円周の直径よりも小さい。

0033

集音部122は、カバー123で覆われている。カバー123は、集音部122が集音する際に、風切り音が生じないようにするために設けられており、スポンジのような多孔質の部材、又は、起毛状の部材で構成される。

0034

このような構成により、8つのマイク120は、集音部122が基部101の円筒と同心円状に配置される直径が50mmの円周上において互いに等間隔で位置するように、基部101に対して固定されている。

0035

ここで、8つの集音部122を集音部112よりも150mm上方に位置させ、かつ、直径が50mmの円周上に等間隔で配置したのは、人間の頭蓋骨のサイズを参考にしたためである。人間は、鼓膜で集音するだけでなく、頭蓋骨に伝達される音声も集音する。集音装置100は、この点に注目して、集音部122を集音部112よりも150mm上方に位置させた。なお、150mmという数値は一例であり、例えば、100mmから150mm程度であればよい。

0036

なお、集音部122には、コード122Aが接続されている。コード122Aは、支持部121及び基部101に沿って、ステー140に向かって引き延ばされている。

0037

固定部131は、8つのマイク110の位置を固定するために設けられている、円環状の部材である。固定部131には、円周方向において等間隔に、径方向に貫通する8つの孔部が設けられており、8つの支持部111は、それぞれ、8つの孔部を貫通するように設けられている。固定部131は、基部101の外周面に固定されている。このような固定部131により、8つの支持部111が固定され、8つの集音部112の位置が固定されている。

0038

固定部132は、8つのマイク120の位置を固定するために設けられている、円環状の部材である。固定部132の内周面には、8つの支持部121の下端側が接着等によって固定されている。固定部132が、8つの支持部121の下端側に固定されることにより、8つの支持部121が固定され、8つの集音部122の位置が固定されている。

0039

ステー140は、基部101の下側に接続されており、集音装置100を三脚や他の装置等に固定するために設けられている。

0040

図2及び図3は、集音部112と122が集音する周波数帯域を示す図である。

0041

図2に示すように、集音部112が集音する周波数帯域は、一例として、20Hzから5kHzである。また、集音部122が集音する周波数帯域は、一例として、3kHzから20kHzである。集音部112が集音する周波数帯域と、集音部122が集音する周波数帯域とは、3kHzから5kHzの間でクロスオーバーしている。

0042

集音部112が集音する音声データの周波数帯域は、8つの集音部112の位置関係によって決まる。8つの集音部112が配置される円周の直径を小さくすると、集音部112が集音する周波数帯域は、周波数が高い方にシフトする。図3には、集音部112が集音する周波数帯域が図2よりも高周波数側にシフトした場合の集音部112と122が集音する周波数帯域を示す。図2図3では、集音部122が集音する周波数帯域は同一である。

0043

図2図3で、集音部122が集音する周波数帯域が同一であるのは、図2図3の周波数帯域を求める条件において、8つの集音部122の位置関係が同一であるからである。

0044

上述のように、下側の8つのマイク110で低周波数側の音声データを取得し、上側の8つのマイク120で高周波数側の音声データを取得するため、集音装置100は、全方位における立体的な音声を集音することができる。

0045

22.2チャンネルに含まれる22個のスピーカは、視聴者を囲む空間における上下方向において、上層(トップ層)、中層(ミドル層)、下層(ボトム層)の3層に分けて配置されている。また、22個のスピーカは、視聴者を囲む空間において、前後方向に、前方(フロント)、側方(サイド)、後方(バック)の3つの位置に分けて配置されている。ここで、前とは、視聴者が向く方向であり、スクリーンディスプレイが設置される側である。また、22.2チャンネルに含まれる2つのサブウーハーは、左右前方の下層(ボトム層)に配置される。

0046

このような22.2チャンネルにおいて、22個のスピーカから出力する音声信号は、上方に設置されたスピーカーほど低域成分のレベルを低下した音声信号にし、前方の下方に置かれたスピーカーほど高域成分のレベルを低下させることにより、視聴者が直感的に自然界で聴く音声と違和感を感じないようにできることが、実験結果によって実証されている。

0047

ところで、このような音声信号を取得するには、1つのマイクでは実現が極めて困難であり、複数のマイクを用いても、マイクの数や配置を決めるのは極めて困難である。

0048

これに対して、実施の形態の集音装置100は、下側の8つのマイク110で低周波数側の音声データを取得し、上側の8つのマイク120で高周波数側の音声データを取得している。

0049

また、下側の8つのマイク110と、上側の8つのマイク120との高さ方向における位置の違いにより、下側の8つのマイク110で取得する音声データと、上側の8つのマイク120で取得する音声データとには位相差が生じることになる。

0050

このように、下側の8つのマイク110で低周波数側の音声データを取得し、上側の8つのマイク120で高周波数側の音声データを取得し、かつ、下側の8つのマイク110で取得するの音声データと、上側の8つのマイク120で取得する音声データとに位相差があることにより、集音装置100で得られる16個の音声データを用いて、22.2チャンネル用の24個の音声信号を容易に得ることができる。

0051

集音装置100は、上述のようなマイク110と120の配置によって、22.2チャンネルの音響制作に容易に利用することができ、前方のスクリーンやディスプレイの映像を見る視聴者にとって、自然な音声信号を取得することができる。このように、集音装置100は、全方位における立体的な音声の集音を可能にしている。

0052

以上のような理由から、集音装置100では、全方位における立体的な音声を集音するために、8つのマイク110と、8つのマイク120を含んでいる。

0053

そして、上方に位置する集音部122が集音する周波数帯域を、下方に位置する集音部112が集音する周波数帯域よりも高い周波数帯域に設定している。

0054

さらに、立体的な音声を集音するために、下側の8つのマイク110と、上側の8つのマイク120との高さ方向における位置が異なるようにすることにより、下側の8つのマイク110で取得する音声データと、上側の8つのマイク120で取得する音声データとに位相差を持たせている。

0055

以上、実施の形態によれば、全方位における立体的な音声を集音できる集音装置100を提供することができる。

0056

また、8つの集音部112と、8つの集音部122とを用いて得られる音声データを用いて信号処理を行うと、任意の方向において、水平方向における指向性が2度という極めて狭い範囲の音声信号を抽出することができる。

0057

なお、以上では、一例として、8つのマイク110を用いる形態について説明したが、マイク110は平面的に対称に配置されていて、マイク120よりも低い所定の周波数帯域の音声データが得られるのであれば、8つよりも少なくても多くてもよい。また、マイク110の数は、マイク120の数と異なっていてもよい。

0058

また、以上では、8つのマイク120を用いる形態について説明するが、マイク120は平面的に対称に配置されていて、マイク110よりも高い所定の周波数帯域の音声データが得られるのであれば、8つよりも少なくても多くてもよい。また、マイク120の数は、マイク110の数と異なっていてもよい。

0059

また、以上では、8つの集音部122が配置される円周の直径が、8つの集音部112が配置される円周の直径よりも小さい形態について説明した。しかしながら、集音部122の数がさらに多く、N個(Nは8より大きい整数)ある場合には、N個の集音部122が配置される円周の直径が、8つの集音部112が配置される円周の直径以上になる場合が有り得る。

0060

また、以上では、集音装置100が円筒状の基部101を含む形態について説明したが、上述のようなマイク110と120の配置を実現できるのであれば、基部101は、どのような構成及び材質であってもよい。

0061

また、以上では、マイク110と120が棒状の支持部111と121を有する形態について説明したが、上述のような集音部112と122の配置を実現できるのであれば、支持部111と121は、どのような構成及び材質であってもよい。

0062

また、以上では、固定部131で8つのマイク110の位置を固定し、固定部132で8つのマイク120の位置を固定する形態について説明した。しかしながら、固定部131及び132の構成は、上述した構成に限られるものではない。8つのマイク110と8つのマイク120の位置を固定できるのであれば、固定部131及び132の構成及び材質は、どのようなものであってもよい。この場合に、8つのマイク110と8つのマイク120の位置を固定するために、固定部131及び132を用いなくてもよい。

0063

また、以上では、立体的な音声信号が22.2チャンネルの音声信号である形態について説明したが、5.1チャンネルや7.1チャンネル等であってもよい。

0064

以上、本発明の例示的な実施の形態の集音装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

0065

100集音装置
101 基部
110マイク
111 支持部
112集音部
113カバー
120 マイク
121 支持部
122 集音部
123 カバー
131、132 固定部
140 ステー

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