(57)【要約】【課題】  小型で良好なステレオ音声を得る。【解決手段】  第一から第四のマイクを有し、第一のマイクと第二のマイクを結ぶ直線と第三のマイクと第四のマイクを結ぶ直線とが垂直となるように配置され、第二のマイクの出力を遅延して第一のマイクの出力と合成する第一の合成器と、第四のマイクの出力を遅延して第三のマイクの出力と合成する第二の合成器とを有し、第二の合成器の出力を減衰する減衰器からの信号と第一の合成器の出力を加算して第一チャンネルの音声とし、第一の合成器の出力から減衰器の出力を減算した信号を第二のチャンネルの音声とする。【選択図】  図２
2005142608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一、第二、第三、第四の無指向性マイクエレメントと、
前記第二のマイクエレメントの出力を遅延する第一の遅延手段と、
前記第一の遅延手段の出力信号の位相を反転する第一の位相反転手段と、
前記第一のマイクエレメントの出力信号と前記第一の位相反転手段の出力信号を合成する第一の合成手段と、
前記第四のマイクエレメントの出力を遅延する第二の遅延手段と、
前記第二の遅延手段の出力信号の位相を反転する第二の位相反転手段と、
前記第三のマイクエレメントの出力信号と前記第二の位相反転手段の出力信号を合成する第二の合成手段と、
前記第二の合成手段の出力信号レベルを減衰する減衰手段と、
前記第一の合成手段の出力信号と前記減衰手段の出力信号とを加算し、第一のチャンネルの音声信号として出力する第三の合成手段と、
前記第一の合成手段の出力信号から前記減衰手段の出力信号を減算し、第二のチャンネルの音声信号として出力する第四の合成手段とを備え、
前記第一のマイクエレメントと前記第二のマイクエレメントを結ぶ直線と、前記第三のマイクエレメントと前記第四のマイクエレメントを結ぶ直線が垂直の関係となるように配したことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記第四のマイクエレメントの出力信号を遅延する第三の遅延手段と、
前記三の遅延手段の出力信号の位相を反転する第三の位相反転手段と、
前記第三の遅延手段の出力信号と前記第二のマイクエレメントの出力信号とを合成する第五の合成手段と、
前記第三の合成手段の出力信号と前記第五の合成手段の出力信号を合成して前記第一のチャンネルの音声信号として出力する第六の合成手段と、
前記第四の合成手段の出力信号と前記第五の合成手段の出力信号を合成して前記第二のチャンネルの音声信号として出力する第七の合成手段と、
前記第六の合成手段と前記第七の合成手段に対して前記第五の合成手段の出力信号を供給するか否かを任意に切り替えるスイッチとを備えることを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記第一のマイクエレメントの出力信号を遅延する第三の遅延手段と、
前記三の遅延手段の出力信号の位相を反転する第三の位相反転手段と、
前記第三の遅延手段の出力信号と前記第三のマイクエレメントの出力信号とを合成する第五の合成手段と、
前記第三の合成手段の出力信号と前記第五の合成手段の出力信号を合成して前記第一のチャンネルの音声信号として出力する第六の合成手段と、
前記第四の合成手段の出力信号と前記第五の合成手段の出力信号を合成して前記第二のチャンネルの音声信号として出力する第七の合成手段と、
前記第六の合成手段と前記第七の合成手段に対して前記第五の合成手段の出力信号を供給するか否かを任意に切り替えるスイッチとを備えることを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記減衰手段の減衰量を可変することが出来ることを特徴とする請求項１から３記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記減衰手段の減衰量を外部からの情報に連動して可変することが出来ることを特徴とする請求項１から３記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記第一の遅延手段がローパスフィルタであることを特徴とする請求項１から３記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記第一、第二の遅延手段が移送器であることを特徴とする請求項１から３記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記第一、第二の遅延手段がデジタル信号処理回路であることを特徴とする請求項１から３記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号を処理する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステレオマイクを構成する場合に単一指向性マイクを２本用いて指向軸角度と呼ばれる角度に配置するいわゆるペアーマイクロフォン方式によって、左右の集音特性に差が生じ、ステレオ収録が可能になっていた。しかし、この方法では、音源の移動と収録された音像との関係に関する研究され、このペアーマイクロフォン方式よりもミッドマイク、サイドマイクで構成されるいわゆるＭＳマイクロフォンが音像定位の点で優れていることが判ってきた。
【０００３】
このＭＳマイクロフォンは、図１０に示すように、集音方向の正面に向けて４０１に示す単一指向性のミッドマイク、左右方向に４０２で示す双指向性のサイドマイク、それぞれのマイクを配置し、それぞれのマイクの信号処理によって、左側の音声と右側の音声を得ている。これは、前方方向は感度が高く、レンズに写る被写体の音に対しては、有利に、背面方向の感度は低くなっており、ビデオカメラでは本体が出すノイズなどに対して有利になるという利点があった。この場合の左チャンネルのポーラパターンを図５に、右チャンネルのポーラパターンを図６に示す。
【特許文献１】特開平１１−２０５８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術のＭＳマイクロフォンでは、収録音の音場は良いという反面、前述のミッドマイクが単一指向性マイクエレメントであり、サイドマイクが双指向性マイクエレメントであることから、両方のマイクとも振動や風雑音に弱く、ビデオカメラに用いた場合にメカ振動騒音などを拾い易く、風切り音等も問題になるばかりか、両方のマイクエレメントとも高価であり、コストの面でも不利であった。さらには、それぞれの音響特性を維持するためにマイクエレメント周辺の空間を多くとる必要があるため小型化には向かなかった。
【０００５】
また、ビデオカメラの撮影状態は、撮影者とマイクロフォンの位置関係がおおむね図１１に示すような状態で撮影される。撮影者の口元方向は、正面から約１５０度の方向に位置しており、図５と図６からわかるように両チャンネルともその方向の感度が低くなっているため撮影者が撮影の状況などをしゃべるいわゆるナレーション音声が入りにくく、映像によっては臨場感に欠けてしまう場合があった。
【０００６】
この問題を解決するために、撮影者の口元近傍にもう一個のマイクロフォンを配置して、ナレーションのみを良く収録出来る方法が取られていたが、追加のマイクロフォンの容積やマイクアンプの増加など、大きさ的にもコスト的にも不利であるばかりか、追加のマイクロフォンを入力する端子を備えていないビデオカメラも多くあった。
【０００７】
本発明はこの様な問題を解決し、小型で良好なステレオ音声を得ることができる信号処理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】
【０００８】
第二のマイクエレメントの出力信号を遅延手段で遅延させ、第一のマイクエレメント出力から第一の合成手段を用いて、引き算するとその出力信号は単一指向性マイクの出力と等価になる。第二の合成手段の出力信号を第三のマイクエレメントの出力信号から第四のマイクエレメントの出力信号を第二の合成手段で引き算するとその出力信号は双指向性マイクの出力と等価になる。減衰器は第二の合成器の出力信号を減衰させ、第三の合成器は第一の合成器の出力信号と減衰器の出力信号を合成し左チャンネルの音声を生成する。反転器は減衰器の出力信号を位相反転し、第四の合成器は第一の合成器の出力信号と反転器の出力信号を合成し右チャンネルの音声を生成する。
【０００９】
減衰器の減衰量は、ステレオマイクの指向軸角度を決定する。第二の遅延手段は第四のマイクの信号を遅延させ、第五の合成器で第二のマイクの信号と第二の遅延手段の信号を合成し、左手後方を正面とする単一指向性マイクを生成しナレーションマイクを構成する。第六の合成器は第五の合成器の信号と第一の合成器の信号を合成し左チャンネルの信号とナレーションを合成し、第七の合成器は、第五の合成器の信号と第二の合成器の信号を合成し右チャンネルの信号とナレーションを合成し、ナレーションを左右のチャンネルにミックスしモノラル音声としてミックスする。
【００１０】
スイッチ手段はナレーション音声のオンオフの制御を行う。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明よれば、ペアーマイクロフォン方式よりも音像定位の点で優れているＭＳマイクロフォンを安価で構成でき、追加のマイクロフォンの容積やマイクアンプの増加などもなく、撮影者が希望する時に撮影者のナレーション音声を容易に集音することができ、大きさ的にもコスト的にも非常に効果がある。また、ビデオカメラの形態が変わったり、撮影者のホールドの方向がビデオカメラに対して右側になったとしても、４つのマイクエレメントのうちの撮影者の口元方向を向いた単一指向性マイクを構成することが可能であり、別な条件での効果も出せる。
【００１２】
また、複数の撮影者が共通に使用する場合で、ビデオカメラのホールド方向が個々人によって異なる場合にホールド方向に合わせてナレーションマイクの方向を切り替える構成も可能である。もし、ホールドしない場合で撮影者、あるいはナレーターが被写体の反対方向、つまり、ビデオカメラの真後ろになった場合においても、正面と背面のマイクエレメントを使用すれば背面の集音も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１、図２は、本発明の実施例１を示す。図１において、１、２、３、４は、無指向性マイクエレメントを示し、マイクエレメント１は音源方向に向かって音源方向、マイクエレメント２は音源方向に向かって収録側、マイクエレメント３は音源方向に向かって左側、マイクエレメント４は音源方向に向かって右側に配置される。マイクエレメント１と２を結ぶ直線とマイクエレメント３と４を結ぶ直線は垂直の関係にある。マイクエレメント１と２の間隔と、マイクエレメント３と４の間隔をＬとする。
【００１５】
図２において、１１は図１のマイクエレメント１の出力信号を入力するための入力端子、１２は図１のマイクエレメント２の出力信号を入力するための入力端子、１３は図１のマイクエレメント３の出力信号を入力するための入力端子、１４は図１のマイクエレメント４の出力信号を入力するための入力端子である。
【００１６】
１５は入力端子１１からの信号を増幅する第一の増幅器、１６は入力端子１２からの信号を増幅する第二の増幅器、１７は入力端子１３からの信号を増幅する第三の増幅器、１８は入力端子１４からの信号を増幅する第四の増幅器、１９は前記第二の増幅器１６の出力信号を遅延させる第一の遅延手段、２１は遅延手段１９の出力信号を位相反転する第一の反転器、２３は第一の増幅器１５と第一の反転器２１の信号を合成する第一の合成器、２０は第四の増幅器１８の出力信号を位相反転する第二の反転器である。
【００１７】
２２は第三の増幅器１６と第二の反転器２０の信号を合成する第二の合成器、２４は第二の合成器２２の信号を減衰させる減衰器、２５は第一の合成器２３と減衰器２４の信号を合成する第三の合成器、２６は減衰器２４の信号を位相反転させる第二の反転器、２７は第一の合成器２３の信号と第二の反転器２６の信号を合成させる第四の合成器、２８は第四の増幅器１８の信号を遅延させる第二の遅延手段、２９は第二の遅延手段２８の信号を位相反転させる反転器である。
【００１８】
３０は第二の増幅器１６の信号と第三の反転器２９の信号を合成する第五の合成器、３１は第五の合成器３０の信号の出力をオンオフさせるスイッチ手段、３２は第三の合成器２５の信号とスイッチ手段３１の信号を合成する第六の合成器、３３は第四の合成器２７の信号とスイッチ手段３１の信号を合成する第七の合成器、３４は第六の合成器３２の出力信号を出力する出力端子、３５は第七の合成器３３の出力信号を出力する出力端子、３６は３１のスイッチ手段のオンオフを決めるスイッチである。
【００１９】
遅延手段１９をローパスフィルタで構成した場合を図３で示す。
【００２０】
図１におけるマイクエレメント２とマイクエレメント１の距離をｌとし、音源として正弦波ｓｉｎωｔ入力した場合のマイクエレメントの出力信号はそれぞれ、
マイクエレメント１の出力信号ａは、
ａ＝ｓｉｎωｔ
マイクエレメント２の出力信号ｂは、ｔ１を距離ｌでの時間差を示すものとすると、
ｂ＝ｓｉｎ（ωｔ＋ｔ１）
で与えられる。
【００２１】
遅延手段は図３のローパスフィルタを用いているので、位相特性をψとすると、第一の合成手段２３の出力信号αは、
α＝ｓｉｎωｔ＋Ｋ（ｓｉｎωｔ＋ｔ１＋ψ＋π）
で与えられる。また、伝達関数Ｎ／１＋Ｔｓで与えられるローパスフィルタのゲインＫは、
Ｋ＝２０log（Ｎ／√（１＋（ωＴ）2））
位相特性ψは、
ψ＝−ａｒｃｔａｎωＴ
これらを代入すると、αは、
α＝√（Ａ2＋Ｂ2）ｓｉｎ（ωｔ＋ａｒｃｔａｎＢ／Ａ）
となる。ただし、
Ａ＝１＋Ｋｃｏｓ（ｔ１＋ψ＋π）
Ｂ＝Ｋｓｉｎ（ｔ１＋ψ＋π）
である。
【００２２】
このαを与える式で、マイクエレメントの距離ｌ＝１５（mm）、ローパスフィルタの通過域ゲインＮ＝０．４、ローパスフィルタの時定数Ｔ＝４．６E-5として、音源の入射角度を０ｄｅｇから３６０ｄｅｇまで振った信号周波数１ｋＨｚのポーラパターンをコンピューターシミュレーションした結果を図５に示す。図５から判るようにその特性は、単一指向性を示し、ＭＳマイクのミッドマイクを構成している。
【００２３】
次にマイクエレメント３とマイクエレメント４で生成される特性は、マイクエレメント３の出力に対して、マイクエレメント４の出力の位相を第二の反転器２０で反転させた信号を第二の合成器２２で足し算しているため、マイクエレメント３が拾う信号とマイクエレメント４が拾う信号が同じ位相関係にある場合には合成信号はキャンセルされて減衰する。同じ信号を拾う条件は、音源がマイクエレメント３とマイクエレメント４と等距離にある場合であり、マイクエレメント３とマイクエレメント４を結ぶ線分の中心からその線分に垂直な直線上の位置が最大減衰条件になる。
【００２４】
この特性を前述と同様に、音源の入射角度を０ｄｅｇから３６０ｄｅｇまで振ったポーラパターンをコンピューターシミュレーションした結果を図６に示す。図から判るようにその特性は、双指向性を示し、ＭＳマイクのサイドマイクを構成している。
【００２５】
これによりＭＳマイクのミッドマイクとサイドマイクと同等の特性を得た２つの出力信号をＭＳマイクと同じ信号処理を行う。ＭＳ方式の左右のチャンネルの信号の作り方はミッドマイクの信号をＭ、サイドマイクの信号をＳとすると、それぞれのチャンネル、Ｌｃｈ、Ｒｃｈは次式で与えられる。
Ｌｃｈ＝(Ｍ＋Ｓ)
Ｒｃｈ＝（Ｍ―Ｓ）
指向軸角度θを与える式は、
θ＝２ａｒｃｔａｎ２Ｋ
Ｋ＝Ｓ／Ｍ
となる。
【００２６】
第三の合成器２５では、第一の合成器２３の出力信号であるミッドマイクの信号Ｍと減衰器２４のサイドマイクの信号Ｓのレベルを減衰させた信号Ｓ’の足し算を行う。第四の合成器２７では、第一の合成器２３の出力信号であるミッドマイクの信号Ｍと減衰器２４のサイドマイクの信号Ｓのレベルを減衰させた信号Ｓ’を第二の反転器２６で位相反転した信号の足し算を行う。つまり、第一の合成器２３の出力信号であるミッドマイクの信号Ｍからサイドマイクの信号Ｓのレベルを減衰させた信号Ｓ’を引き算している。故に第三の合成器２５の出力信号は、Ｍ＋Ｓ’で表わすことができる。従ってこの信号は左チャンネルの信号になる。
【００２７】
第四の合成器２７の出力信号は、Ｍ―Ｓ’で表さすことができる。従ってこの信号は右チャンネルの信号になる。
【００２８】
ＭＳマイクと同様に指向軸角度θを与える式は、
θ＝２ａｒｃｔａｎ２Ｋ
Ｋ＝Ｓ’／Ｍ
となり、ここで、Ｋ＝０．１５になるような減衰特性を２４の減衰器に与えると、ＭＳマイクの指向軸角度θはθ＝６０となり、そのときのポーラパターンを前述同様、音源方向を０から３６０度振った場合のコンピューターシミュレーション結果を図７は左チャンネル、図８は右チャンネルのポーラパターンを示す。
【００２９】
次にマイクエレメント２とマイクエレメント４による信号処理を述べる。
【００３０】
これは、前述したマイクエレメント１とマイクエレメント２の信号処理と全く同じで、マイクエレメント２とマイクエレメント４を結ぶ直線のマイクエレメント２を正面とする単一指向性マイクを形成し、その出力信号は第五の合成器３０で生成される。その特性を図９に示す。これは、図１０における撮影者の口元方向の感度が高い特性を示している。
【００３１】
３２の第六の合成器はスイッチ手段３１の信号と第三の合成器２５の出力信号を合成する。３３の第七の合成器はスイッチ手段３１の信号と第四の合成器２７の出力信号を合成する。スイッチ手段３１は第五の合成手段３０の信号をオンオフして前述の第六、第七の合成器の入力信号を制限する働きで３６のスイッチによってコントロールされる。
【００３２】
３６のスイッチをＯＮの方向にすると、３１のスイッチ手段が閉じて、第六、第七の合成器の入力信号に第五の合成手段３０の信号が左右のチャンネルの信号にミックスされる。３６のスイッチをオフの方向にすると、３１のスイッチ手段が解放になり、第六、第七の合成器の入力信号に第五の合成手段３０の信号はミックスされずに左右のチャンネルのみの信号となる。
【実施例２】
【００３３】
図１、図３は、本発明の実施例２を示す。図３において、図２との違いは、遅延手段２８の入力が１５の増幅器、合成器３０の入力の一方が増幅器１７の出力に接続されている部分のみである。実施例１では図１のマイクエレメント２と４とでナレーションマイクを構成していたのに対し、実施例２では、図１のマイクエレメント１と３とでナレーションマイクを構成している点である。
【００３４】
マイクエレメント１とマイクエレメント３による信号処理を述べる。これは、実施例１での説明と同様にマイクエレメント１とマイクエレメント３を結ぶ直線のマイクエレメントを正面とする単一指向性マイクを形成し、その出力信号は第五の合成器３０で生成される。その特性は図９に示すものと同じである。実施例１同様に、これは、図１０における撮影者の口元方向の感度が高い特性を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例のマイクエレメントの配置を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の処理構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例２の処理構成を示す図である。
【図４】本発明のＬＰＦの構成を示す図である。
【図５】単一指向性マイクのポーラパターン図である。
【図６】双指向性マイクのポーラパターン図である。
【図７】本発明の左チャンネルのポーラパターンを示す図である。
【図８】本発明の右チャンネルのポーラパターンを示す図である。
【図９】本発明のナレーションマイクのポーラパターンを示す図である。
【図１０】従来技術の配置構成を示す図である。
【図１１】ビデオカメラの撮影状況を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１〜１４：入力端子
１５〜１８：増幅器
１９、２８：遅延手段
２０、２１、２６：反転器
２２、２３、２５、２７、３０、３２、３３：合成器
【図１】
2005142608.tif 000003
【図２】
2005142608.tif 000004
【図３】
2005142608.tif 000005
【図４】
2005142608.tif 000006
【図５】
2005142608.tif 000007
【図６】
2005142608.tif 000008
【図７】
2005142608.tif 000009
【図８】
2005142608.tif 000010
【図９】
2005142608.tif 000011
【図１０】
2005142608.tif 000012
【図１１】
2005142608.tif 000013