Automatic Mixer

January 2012

11.

オートマチックミキサーとは？

オートマチックミキサーは、会議やパネルディスカッション、株主総会、トーク番組の収録など、複数のマイクロホンを使用する場合に有用なものです。
特に台本のない演目において、ミキシングエンジニアの煩雑なフェーダー操作を軽減します。
オートマチックミキサーは、複数のマイクロホンを使用する際に発生する以下の 3 つの問題を解決します。
¾

図1

ハウリングマージンの低下

複数のマイクロホンが同時にオープンになることで、ハウリングマージンが低下します。オープンになる

オートマチックミキサーでは、入力のないマイクロマイクロホンが倍増するごとに、ハウリングマージホンのレベルを下げて（あるいはオフにして）、入力ンは 3dB 下がります。オープンマイクロホンが 1 本のあるマイクロホンだけを生かす動作を自動的に行の時に比べて、2 本になると 3dB、4 本になると 6dB、います。また、1 本のマイクロホンでハウリングが起8 本になると 9dB ハウリングマージンが下がります。

きないシステムであれば、複数のマイクロホンが同¾時にオープンになってもハウリングが起きないよう拡声される周囲雑音の増加

8 人の会議参加者に対してそれぞれマイクロホンをに音響システムのゲインを自動的に調整します。こ

設置した場合を考えてみましょう。話者は一人だけれらの動作によって、上記の 3 つの問題を解決しま

なのに 8 本のマイクロホンがオープンになっていたす。

場合、8 本のマイクロホンが周囲雑音を拾って拡声してしまい、目的とする話者の拡声音（S）と周囲雑音2.

（N）の SN 比が低下します。

オートマチックミキサーを正確に理解するためには、8 本のマイクロホンがオープンになっていた場合、マ音響ゲインについて理解しておく必要があります。

イクロホンが 1 本だけオープンの時に比べて、拡声拡声を行うには音響ゲインが必要です。音響ゲインされる周囲雑音（N）は 9dB 高くなります。つまり、とは、音響システムが作動していない時に聴き手がSN 比が 9dB も低下し、音声明瞭度も低下してしまい

受ける音圧レベルに対して、音響システムが作動中ます。に受ける音圧レベルの増加分（＝ゲイン）として定¾義されます。

コムフィルターの発生

音響ゲイン（Acoustic Gain）

コムフィルターはマイクロホンの「かぶり」によっ

静 か な 室 で の 通 常 の 会 話 レ ベ ル は 1m の 距 離 でて生じます。例えば、ひとつの音源を 2 本のマイク

65dBSPL です。最も遠い聴取者が 10m 離れていたとロホンで収音した場合、音源とそれぞれのマイクロすると、そこでの音圧レベルは 65－20log（10）＝ホンとの距離差による時間差が生じ、時間差により45dBSPL となり、1m の距離に比べて 20dBSPL 低下位相差が生じます。この 2 本のマイクロホンをミキします。

サーでミックスすると、髪をとかす「くし（Comb）」

音響システムの目的は、マイクロホンの音声を増幅に似たフィルターが発生し、音質が劣化します。1kHzすることで、話者が聴取者の方に近づいてくる効果以上の周波数で発生するコムフィルターは音声明瞭を得ることです。話者から最も遠い 10m 位置の聴取度に大きな影響を与えます。

者に対して、まるで 1m 離れたところに話者がいるか2のように聴こえさせる（＝10m 位置で 65dBSPL の音圧レベルが等しいことを示しています。これより、圧レベルを得る）には、音響システムは少なくとも最も遠い聴取者位置におけるスピーカーからの音圧20dB のゲインを持っていなければなりません。

レベルが計算できます。

これを「音響ゲイン（Acoustic Gain）」、あるいは「必話者から最も遠い聴取者位置での音圧レベル要音響ゲイン（NAG＝Needed Acoustic Gain）」と呼び＝Ｌ－20log（D2／D1）･･･（式 2）ます。音響ゲインは、話者、マイクロホン、スピーカー、聴き手との距離によって変化します。下図で音響ゲインは、式 1 と式 2 の差として定義されるの説明します。

で、以下の式で表されます。
音響ゲイン

D1：マイクとスピーカーの距離＝（Ｌ－20log（D2 / D1））－（Ｌ－20log（D0 / DS））

D0：話者と最も遠い聴取者の距離＝20log（D0 / DS）－20log（D2 / D1）

D2：スピーカーと最も遠い聴取者の距離＝20log（D0 / DS）＋20log（D 1/ D2）

DS：話者とマイクの距離＝20log D1＋20log D0－20log D2－20log DS ･･･（式 3）
式 3 における音響ゲインは、ハウリングのスレッショルド（発生境界）レベルにおける音響ゲインです。
この状態では音響システムを動作させることはできないので、安全係数（ハウリングマージン）を加味します。通常、安全係数は 6dB とします。安全係数を加味して音響システムが持つことができる最大音
響 ゲ イ ン を 、「 潜 在 音 響 ゲ イ ン （ PAG ＝ PotentialAcoustic Gain）」と言います。

図2

潜在音響ゲイン＝20log D1＋20log D0－20log D2－20log DS －6¾･･･（式 4）システムが動作していない場合

話者がマイクロホンに生じさせる音圧レベルを L とした場合、話者から最も遠い聴取者位置での音圧レ

例として、D1＝5m、D0＝16m、D2＝13m、DS＝0.5m

ベルは、逆 2 乗則により次のようになります。

として式 4 にあてはめてみます。

話者から最も遠い聴取者位置での音圧レベル

潜在音響ゲイン＝20log 5＋20log16－20log13－20log0.5 －6＝Ｌ－20log（D0 / DS）･･･（式 1）＝15.8dB¾

システムが動作している場合

マイクロホンとスピーカーが無指向性の時、システ

ここでは、マイクロホンとスピーカーを無指向性とムのゲインを上げてハウリングの寸前で止めます。

仮定しています。実際のシステムでは指向性を持つ

この時のマイクロホンとスピーカー間はユニティーマイクロホンとスピーカーを使用するので、潜在音ゲイン（0dB）です（ハウリングが起こればゲインは響ゲインを高めることができます。ここでのポイン＋、起こっていなければ－）。この状態は話者とス

トは、オートマチックミキサーは、潜在音響ゲイン

ピーカーからマイクロホンに到達するそれぞれの音を常に一定に保つように動作するということです。

33.

4.

複数のオープンマイクロホンの影響

ゲートタイプ・オートマチックミキサー

これまで 1 本のマイクロホンを使ったシステムにおオートマチックミキサーで重要な要素は、どのマイける音響ゲインについて考えてきましたが、ここでクロホンに有効な音声入力があるかを識別する仕組は複数のマイクロホンを使用した場合について考えみです。各マイクロホン入力にノイズゲートを実装てみます。

し、ノイズゲートを有効な音声入力の検出手段とし同じ特性を持つマイクロホンが 2 本ある場合、マイて使用するものが「ゲートタイプ」のオートマチッ

クロホンを同じレベルに設定するとシステム全体のクミキサーです。

ゲインは 3dB 上がります。ハウリングの発生を抑えこのタイプでは、ゲートスレッショルドレベルを超るためにはシステム全体のゲインを 3dB 落とさなけえたマイクロホンをオープンマイクロホンと定義しればなりません。

ます。

動作するマイクロホン（オープンマイクロホン）のゲートによって単純にマイクロホンをオンにすると、数（NOM＝Number of OpenMicrophones）が倍にな低域においてポップノイズが発生してしまいます。

るごとに、システムのゲインは 3dB ずつ上がり、マまた、スピーチが終わった直後にオフにすると残響

イクロホンが 4 本の場合は 6dB、8 本の場合は 9dB感が断ち切られてしまいます。うまく作られたオー上がります。これを式で表すと式 5 になります。

トマチックミキサーでは、ポップノイズの発生を防NOM（dB）

ぐのに十分なくらいにアタックタイムを遅くしてあ＝10logNOM（オープンマイクロホンの本数）

り、スピーチが続いている間はゲートを保持するよ･･･（式 5）うにホールドタイムが設定されていて、音声が完全になくなった後でフェードアウト（あるいはホールNOM 変数を考慮して、潜在音響ゲインの式を修正すドを継続）させるようになっています。

ると下記のようになります。

スレッショルドレベルの設定が低すぎると周囲雑音

潜在音響ゲインでゲートが開いて複数のマイクが同時にオープンと＝20log D1－20log D2＋20log D0－20log DS －6なってしまうなど、スレッショルドレベルが固定さ－10logNOM･･･（式 6）れている場合はうまく動作しません。
この問題を解決するために、周囲雑音に応じて動的オートマチックミキサーは、式 6 に示される潜在音にノイズゲートのスレッショルドレベルを可変させ響ゲインを常に一定に保つ動作をします。言い換える機能を搭載したモデルがあります。スレッショル

ると、複数のマイクロホンが同時にオープンになっドレベル設定の精度を高めるため、空調雑音などのた時のシステム全体のゲインとマイクロホン 1 本の定常的な周囲雑音と拡声音が混ざった周囲雑音とを時の潜在音響ゲインが等しくなるように、10logNOM常に比較する適応型など、さまざまな方式が開発さに等しいアッテネーターを自動的に入れて調整しまれています。

す。したがって、1 本のマイクロホンでハウリングが簡単に説明すると、ゲートのスレッショルドレベル起きないシステムであれば、複数のマイクロホンがを設定するために周囲雑音を収音するマイクロホン

同時にオープンになったとしてもハウリングは起きを設置し、周囲雑音よりも話者のマイクロホンの入ません。

力が大きくなった時に当該マイクロホンをオープンにするというものです。

オートマチックミキサーには、「ゲートタイプ」と「ゲゲートタイプのオートマチックミキサーの特徴的なインシェアリングタイプ」の 2 種類があります。

機能として、ラスト･マイクロホン・ホールド機能が4あります。次のマイクロホンが立ち上がるまで、最時などは、全てのマイクロホンに同時に相関のある

後に使われたマイクロホンが動作しつづけて、語尾音声が入力されてしまうため、潜在音響ゲインを超が不自然に消えてしまうのを防ぐと同時に、周囲雑えてハウリングが発生する恐れがあります。

音が消えて残響感が断ち切られてしまうことも防ぎこの問題を解決するために、ひとつの音源に対してます。新たな話者が話を始める時に、周囲雑音の質ひとつのマイクロホンだけをオンにする機能を搭載が変化することがありますが、常に周囲雑音が無くしているモデルがあります。これにより、ゲインエなってしまうより自然に聴こえます。

ラーだけでなく、マイクロホンのかぶりを防ぐこと一般的な「ゲートタイプ」のオートマチックミキサができます。

ーでは、潜在音響ゲインを一定に保つため、下図に5.

示すように NOM アッテネーションをミックス後のゲインシェアリングタイプ・出力段に挿入しています。既述のように NOM アッオートマチックミキサー

テネーションのレベルは、マイクロホンが 2 本の時ゲインシェアリングは Dan Dugan 氏によって開発さに 3dB、4 本の時に 6dB、8 本の時に 9dB となります。

れたアルゴリズムで、各入力と全ての入力の和を比較し、マイクロホン 1 本の時の潜在音響ゲインと、複数のマイクロホンの総和の潜在音響ゲインが常に等しくなるように各マイクロホンのゲインを調整します。一定のゲインを分け合うことから、「ゲインシェアリング」と呼ばれます。ノイズゲートを使用しないため頭欠けがなく、スレッショルドレベルやア

図3

タックタイム、ホールドタイム等の複雑な設定も不要となります。

ここで留意すべき点は、NOM アッテネーションが音ゲインシェアリングタイプのオートマチックミキサ

声の相関・無相関を考慮していないことです。2 つのーに入力された信号は、音声バスと制御バスの 2 つマイクロホンに入った音声が互いに無相関の場合、に分配され、音声バスは音声を出力へと導きます。

例えば A さんが 1 本目のマイクロホン、B さんが 2制御バスでは各入力と全ての入力の和を比較するた

本目のマイクロホンでスピーチをした場合、システめのプリミックスを作り、トータルのゲインが常にム全体のゲインは 3dB 上がるので、NOM アッテネー一定になるように各チャンネルのゲイン（Dan Duganションを挿入するゲートタイプの動作で潜在音響ゲはこれをオートミックスゲインと呼ぶ）を調整しまインは一定に保たれます。

す。概念図を図４に示します。

しかし、1 本目のマイクロホンと 2 本目のマイクロホンのちょうど中間で A さんがしゃべった場合、2 本のマイクロホンに入力された音声には互いに相関があります。同位相・同レベルなので、ミックス後のレベルは 6dB 上がります。ゲートタイプはオープンマイクロホンの本数しか見ていないので、この場合でもアッテネーションレベルは 3dB となり、システム全体のゲインは潜在音響ゲインより 3dB アップし
図4てしまいます。ドアを閉めた時や本を床に落とした

5

各入力のオートミックスゲインは、式 7 に基づいて④話者が二人になった場合を示しています。使用し算出されます。ていないマイクロホンを絞り、音声が入力された 2

オートミックスゲイン

本のマイクロホンにゲインを配分します。トータル＝入力レベル－（全 ch のレベルの和のオートミックスゲインはマイクロホンが 1 本の時と変わらないので、マイクロホンが 2 本同時にオー－入力レベル）･･･（式 7）プンになってもハウリングは発生しません。
図 5 の②のケースを、式 7 を使って、実際に数値を入れて確認してみます。
周囲雑音レベル（＝マイクロホン 1 と 3 への入力レベル）を 45dBSPL、マイクロホン 2 への入力レベルを 65dBSPL とします。まず、この 3 つの信号のレベ
ルの和は、10log（1045/10＋1065/10＋1045/10）＝65dB です。これらの値を式 7 に代入してみます。
マイクロホン 1 と 3 のオートミックス後のレベル

図5＝45－（65－45）＝25dB
マイクロホン 2 のオートミックス後のレベル実際の動作を、図 5 を使って説明します。ゲインシ＝65－（65－65）＝65dB

ェアリングタイプでは、ゲートタイプのようにマイクロホンをオン／オフさせるのではなく、シームレ全てのマイクロホンのオートミックス後のレベルのスに適正なゲインを各入力に配分します。この動作

和は以下のようになります。マイクロホン 1 本（マは、ミキシングエンジニアがミキサーの複数のインイクロホン 2）のレベルと等しくなっています。

プットフェーダーを正確かつ迅速に操作している状

全マイクロホンのオートミックス後のレベルの和況にとても似ています。

＝10log（1025/10＋1065/10＋1025/10）＝65dB①誰も話していない状況を示しています。各マイクロホンに配分されたオートミックスゲインは等しく、これらを総和はマイクロホンが 1 本だけの時のオー

図 5 の④のケースも同様に確認してみます。周囲雑
音レベル、マイクロホンへの入力レベルは前のケートミックスゲインと等しくなっています。

スと同じとします。

②マイクロホン 2 を使って一人の話者が話している

マイクロホン 1 のオートミックス後のレベル状況を示しています。音声が入力されたマイクロホ＝45－（68－45）＝22dB

ンのオートミックスゲインは自動的にフルになり、マイクロホン 2 と 3 のオートミックス後のレベル使用していないマイクロホンのオートミックスゲイ＝65－（68－65）＝62dBンは自動的に絞られます。

全マイクロホンのオートミックス後のレベルの和③他の話者がマイクロホン 3 を使って話し始めた場＝10log（1022/10＋1062/10＋1062/10）＝65dB合を示しています。オートミックスゲインは自動的

この結果より、スピーチが入力されたマイクロホンに音声が入力されたマイクロホンにシフトし、使用には、NOM に等しいアッテネーション（②のケースしていないマイクロホンのオートミックスゲインをでは NOM＝10log1＝0dB、④のケースでは 10log2＝絞ります。瞬時かつシームレスにゲインを配分する3dB）が、入力段に挿入されていることがわかります。

ため、話し始めの頭欠けもありません。

6

NOM アッテネーションでは、信号に相関がある場合終了後も周囲雑音を能動的に拡声しています。にアッテネーション量が足りずにミキシングエラー

ゲインシェアリングタイプでは、ラスト・マイクロを起こす可能性があるのですが、ゲインシェアリンホン・ホールド機能は必要ありません。その理由は、グタイプでは、入力信号の相関・無相関も加味してマイクロホンの動作本数によらず、拡声される周囲オートミックスゲインを配分するためエラーは起き雑音のレベルは、１本のマイクロホンが拾う周囲雑ません。

音レベルと同じになるように調整されるからです。

例として、入力レベルが 65dB の 2 つの信号の場合を

図 5 の①のケースで全マイクロホンのオートミック検証してみます。これを式 7 に代入します。2 つの無ス後のレベルの和を計算してみると、下に示すよう相関の信号の和は元のレベル＋3dB、相関がある場合に 1 本のマイクロホンのレベルと等しくなることがは元のレベル＋6dB となります。

確認できます。

¾

全マイクロホンのオートミックス後のレベルの和

無相関の場合＝10log（1040/10＋1040/10＋1040/10）＝45dB

65－（68－65）＝62dB となり、入力信号はそれぞれ3dB アッテネートされます。62dB に調整された 2 つの互いに無相関な信号の和は 65dB で、これは 1 本のつまり、ゲインシェアリングのアルゴリズム自身が、マイクロホンのレベルと同じ値です。

ゲートタイプのラスト･マイクロホン・ホールド機能と同等の機能を有しているわけです。

¾

相関がある場合

レコーディングや放送において、自然なアンビエン

65－（71－65）＝59dB となり、入力信号はそれぞれトは重要で、オートマチックミキサーは自動的に自6dB アッテネートされます。59dB に調整された相関然なアンビエントの収音を維持します。そのため、のある 2 つの信号の和は 65dB となります。

ゲインシェアリングタイプにおいては、有効な入力がない時でも、マイクロホンをオフにしない方がよ

ゲートタイプでは、有効な入力信号がないマイクロいでしょう。

ホンは自動的にオフになり拡声されません。ゲインシェアリングタイプの場合はオートミックスゲイン

マイクロホンのかぶりに対する解決方法も、ゲートを絞り込みますが、完全にはオフになりません。図 5タイプとは異なります。の①のケースでは、図から周囲雑音だけを拡声して図 1 において、話者から 1m の距離にあるマイクロホいることがわかります。図 5 の①のケースを計算しンへの入力レベルが 65dBSPL とすると、2m の距離てみます。周囲雑音レベルを 45dBSPL（＝各マイクにあるマイクロホンへの入力レベルは、逆 2 乗則のロホンへの入力レベル）と仮定して計算します。

距離減衰によって 65－6＝59dBSPL となります。こマイクロホン 1、2、3 のオートミックス後のレベルの 2 つの信号のレベルの和は、10log（1065/10＋1059/10）＝45－（50－45）＝40dB＝66dB です。
これらを式 7 に代入して、2 本のマイクロホンのオー計算結果より、レベルを完全に絞りきっていないこトミックス後のレベルを求めてみます。とが確認できます。しかし、これは全く問題にはな

1m 点のマイクロホンのオートミックス後のレベル＝65－（66－65）＝64dBりません。

2m 点のマイクロホンのオートミックス後のレベル

既述のようにゲートタイプでは、ラスト･マイクロホ＝59－（66－59）＝52dB

ン・ホールド機能により、スピーチ終了後に残響感が断ち切れてしまう違和感を防ぐために、スピーチ7

元は 6dB の差でしたが、オートマチックミキサーを※参考：Dan Dugan Sound Design 社とは？

通した後は 12dB の差となり、マイクロホン間のセパDan Dugan 氏が代表を務めるゲインシェアリングタレーションが増加することが確認できます。元が 3dBイプのオートマチックミキサーで有名な会社です。の差だった場合、オートマチックミキサーを通した

同社のオートマチックミキサーは、北米を中心に放後は 6dB の差、元が 9dB の差だった場合はオートマ送局や教会で高い認知度を誇っています。かつてはチックミキサーを通した後は 18dB の差となり、2 倍アナログのオートマチックミキサーを開発・製造しのセパレーションが得られます。ていましたが、近年はデジタルオートマチックミキ

これにより会議だけでなく、演台に 2 本のマイクロサーの単体機の開発を行っています。

ホンを立てた講演会でも、コムフィルターによる音Dan Dugan 氏は 6 年間に及ぶ研究の末、1971 年に特質劣化を抑えてクリアな拡声が行えます。

許技術となるゲインシェアリングタイプのアルゴリズムを開発しました。このアルゴリズムは、Altec

優先マイクロホンの挙動もゲートタイプとは異なりLansing 社のオートマチックミキサーに採用されてます。ゲートタイプの優先マイクロホンは他のマイいました。

クロホンをオフにするように働きます。ゲインシェ

その後、幾度となく改良され、今では北米においてアリングタイプでは、ウェイティング（重み付け）

同社のオートマチックミキサーは、複数のマイクロ設定により、優先マイロホンにより多くのゲインをホンを使う演目では定番となっています。

配分するので、優先マイクロホンのレベルは常に他のマイクロホンより大きくなります。

6.

まとめ

これまで見てきたように、オートマチックミキサーはオートゲインコントロールやコンプレッサー、単なるノイズゲートとは異なります。ミキシングエン
ジニアはミキシングコンソールで各マイクロホンの株式会社エムアンドエヌ

レベルバランスを能動的に調整することができ、オートマチックミキサーの動作に阻害されることなく、東京都新宿区大京町 2-4 サウンドビル 3F

むしろ支援されることで安全かつ高音質を維持しなTEL 03（5368）8840

がら所望するミキシングが行えます。

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http://www.mnsv.co.jp/

オートマチックミキサーを音楽 SR 用途に使うことはお勧めしません。音楽のミキシングは芸術的なバランスが要求されますが、オートマチックミキサーは既述のような考え方で設計されているため、必ずしも音楽的なバランスを自動的に実現するものではないからです。

ヤマハ株式会社
PA 事業部マーケティング部
CA 国内マーケティンググループ

参考文献

東京都中央区日本橋箱崎町 41-12（2．音響ゲイン、3．複数のオープンマイクロホンの影響）

TEL 03（5652）3851「サウンドシステムエンジニアリング」

FAX 03（5652）3964

Don Davis & Carolyn Davis 著 / 進藤 武男 訳

http://proaudio.yamaha.co.jp

誠文堂新光社（1992 年）

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