專利名稱：聲音收集裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種收集外殼周圍的聲音的聲音收集裝置。
背景技術：
迄今為止，例如提供了在專利文獻1中描述的裝置作為用于在外殼周圍收集聲音的裝置。專利文獻1中的裝置包括在四面體的各個表面上的麥克風，使得該裝置可以收集所有方向中的聲音。還提出了這樣的裝置，其中向外分開120度來移動三個單向麥克風的聲音收集方向并且收集所有方向中的聲音，以便根據(jù)每個單向麥克風的聲音收集級別來檢測音源的方向(例如，參見專利文獻2)。還提出了使用多個麥克風用于在任意方向中收集聲音的裝置(例如，參見專利文獻3) ο引用列表專利文獻專利文獻1 JP-A-51-32319專利文獻2 JP-A-2001-153941專利文獻3 JP-A-2008-4835
發(fā)明內容
技術問題在專利文獻1至3的裝置中，由于各麥克風的振動平面彼此遠離，所以這對于所期望的指向性引起了較大誤差，特別是在諸如IkHz或更高頻帶的高頻帶中。因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種在所期望的指向性中具有很小誤差的聲音收集裝置。解決所述問題的技術方案根據(jù)本發(fā)明的聲音收集裝置為這樣的聲音收集裝置，其包括多個單向麥克風； 多個增益調節(jié)單元，其被配置為對各個麥克風所收集的聲音的增益進行調節(jié)；以及加法器， 其被配置為將增益調節(jié)后的聲音彼此相加，其中所述多個單向麥克風被布置在一個平面上，并且每個單向麥克風的最大靈敏度方向都朝向該布置的內部。以此方式，由于每個麥克風都具有朝向該布置內部的最大靈敏度方向，所以與將它們指向外面相比，能夠緊密地布置振動平面。從而，當通過加法器對信號彼此相加時，抑制了在不同麥克風的振動平面處所獲得的信號的時滯，并且能夠抑制關于所期望的指向性的誤差。因此，根據(jù)本發(fā)明的聲音收集裝置，即使在諸如IkHz或更高頻帶的高頻帶中也能夠抑制關于所期望的指向性的誤差。還可以在不同于所述一個平面的位置處提供另一個單向麥克風，所述另一個單向麥克風的最大靈敏度方向朝向與所述一個平面的方向相對的方向。還可以在不同于所述一個平面的位置處提供另一個單向麥克風，所述另一個單向麥克風的最大靈敏度方向朝向所述一個平面的方向。在此情況中，可以在除所述一個平面之外的布置了另一個單向麥克風的方向中形成指向性。從而，可以在三維方向中自由地形成指向性?？梢詫⑺龆鄠€單向麥克風布置來構成以各單向麥克風為頂點的多邊形，并且每個單向麥克風的最大靈敏度方向可以朝向該多邊形的邊或該多邊形的內部?？梢詫⑺龆鄠€單向麥克風布置來使得各單向麥克風的靈敏度軸線相交于一點?？梢栽趪@一個點的圓周上布置所述多個單向麥克風，所述一個點為該圓周的圓心。可以在一個圓周上布置所述多個單向麥克風。可以等間隔地在所述圓周上布置所述多個單向麥克風。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，可以緊密地布置多個定向麥克風的振動平面，從而在所期望的指向性上具有很小的誤差。


圖1是一個聲音收集裝置的主視圖。圖2是該聲音收集裝置的后視圖。圖3是該聲音收集裝置的左側視圖。圖4是該聲音收集裝置的俯視圖。圖5是示出了該聲音收集裝置的聲音信號處理系統(tǒng)的配置的框圖。圖6是示出了指向性控制的形式的示意圖。圖7示出了麥克風的聲音收集平面與中心位置的距離變化時獲得的指向性特性。圖8是示出了在上部方向中的指向性控制的形式的示意圖。
具體實施例方式圖1至圖4為示出了根據(jù)一個實施例的聲音收集裝置的配置的外觀圖。圖1為主視圖，圖2為后視圖，圖3為左側視圖，圖4為俯視圖。在圖1至圖4中，聲音收集裝置的右側表示“X”，左側表示“-X”，上側表示“Y”，下側表示“-Y”，前側表示“Z”，后側表示“-Z”。作為聲音收集裝置1的底座的外殼11具有豎直方向較薄的立方體形狀，并且例如由樹脂材料制成。三個支撐件13A、13B、13C豎直地安裝在外殼11的上表面。每個支撐件例如也由樹脂材料制成。支撐件13A安裝在該裝置的前側，支撐件1 安裝在該裝置的右后側，支撐件13C 安裝在該裝置的左后側。如圖4的俯視圖所示，每個支撐件布置在距外殼的中心位置相等的距離處，并且以120度相等間隔排列。在豎直方向較薄的板狀彈性橡膠131A、131B、131C附接到各個支撐件13A、13B、 13C的頂部。彈性橡膠131A、131B、131C向外殼的中心延伸，并且分別附接到在麥克風框架 14A、14B、14C的下部中提供的接頭141A、141B、141C。
每個麥克風框架14A、14B、14C具有圓筒形狀。圓柱形麥克風(單向麥克風)可以安裝在框架的孔之中。當在俯視圖中觀察該聲音收集裝置時，各個麥克風框架的圓筒底部開口朝向以120度分開的方向。S卩，麥克風框架14A的圓筒底部開口指向該設備的前側和后側，并且可以放置單向麥克風使得其指向性指向該裝置的前側和后側。如圖4所示，在該實施例中，安裝在麥克風框架14A中的單向麥克風12A的最大靈敏度的方向(最大靈敏度方向)朝向該裝置的后側。將單向麥克風12A的最大靈敏度方向定義為0度。麥克風框架14B的圓筒底部開口指向該設備的右后側和左前側。在該實施例中， 安裝在麥克風框架14B中的單向麥克風12B的最大靈敏度方向朝向該裝置的左前側。艮口， 當在俯視圖中觀察外殼時，該最大靈敏度方向指向通過從0度向左旋轉120度的角度(+120 度方向)。麥克風框架14C的圓筒底部開口指向該設備的左后側和右前側。在該實施例中， 安裝在麥克風框架14C中的單向麥克風12C的最大靈敏度方向朝向該裝置的右前側。艮口， 當在俯視圖中觀察外殼時，該最大靈敏度方向指向通過從0度向右旋轉120度的角度(-120 度方向或+240度方向)。此外，在俯視圖中觀察聲音收集裝置1的情況下的麥克風框架的外殼的中心側提供具有圓筒形狀的類似麥克風框架14L。如圖1至圖3所示，麥克風框架14L提供在麥克風框架14A至14C之上，并且其圓筒底部開口指向該裝置的上側和下側。在該實施例中，安裝在麥克風框架14L中的單向麥克風12L的最大靈敏度方向朝向該裝置的上側。麥克風框架14A、14B、14C、14L由樹脂模子的整體模制而成，并且可以將安裝在各個框架中的四個麥克風安裝為一個單元。形成整體模制的框架，使得當在俯視圖中觀察該聲音收集裝置時各個單向麥克風的指向性軸線(最大靈敏度方向的軸線)相交于一點。在根據(jù)該實施例的聲音收集裝置中，通過調整三個支撐件、彈性橡膠和接頭的形狀和擺放位置，使得聲音收集裝置1的外殼的中心位置與各指向性軸線的交點一致。通過采用這種結構，單向麥克風12A、12B、12C布置在一個平面上(平行于外殼的上表面的平面)，每個單向麥克風具有朝向該布置內部的最大靈敏度方向。即，各個單向麥克風被向內排列在圍繞作為圓心的各指向性軸線的交點的圓周上。以此方式，由于每個麥克風具有朝向該布置內部的最大靈敏度方向，所以與將它們指向外面相比，能夠緊密地布置振動平面。從而，每個單向麥克風的振動平面的位置都與各指向性軸線的交點接近。因此，即使在諸如IkHz或更高頻帶的高頻帶中也可以實現(xiàn)只有很小誤差的平面中的指向性控制。通過支撐件、彈性橡膠和接頭將四個麥克風安裝成處在麥克風懸置于遠離外殼11 上表面的孔中的情況下。具體而言，豎直單向麥克風12L放置在由單向麥克風12A、單向麥克風12B和單向麥克風12C形成的平面之上，并且放置在離外殼11的上表面最遠的位置。 因此，單向麥克風12L的后側也是聲學地開放的。接下來將描述聲音收集裝置1的指向性控制。在圖5中，(A)為示出該聲音收集裝置中的聲音信號處理系統(tǒng)的配置的框圖。圖6為示出了指向性控制的形式的示意圖。在圖6中所示的特性為用于說明的理想特性，而不是示出了實際特性的曲線。
5
聲音收集裝置1包括作為信號處理系統(tǒng)的配置的信號處理單元3，其包括增益調節(jié)單元31A、31B、31C、31L和加法器32。由各個單向麥克風輸出的聲音信號在信號處理單元3的各個增益調節(jié)單元中對增益進行調節(jié)，然后在加法器32中彼此相加。聲音收集裝置1通過控制每個增益調節(jié)單元的增益可以形成圍繞該裝置的任意的指向性。如下確定各個增益調節(jié)單元31A、31B、31C的每個增益(G1、G2、G3)，其中用于形成指向性的方向為θ，麥克風的權重因數(shù)為f:Gl = 2/3 X {l_f (l_2cos θ )}G2 = 2/3X {l-f(l_2cos( θ-120° ))}G3 = 2/3X {l-f(l_2cos( θ+120° ))}權重因數(shù)f表示用于確定指向性的形狀的因數(shù)，并且在0到1之間。例如，當f = 0時確定為非指向性，當f = 0. 5時確定為單指向性，當f = 1時確定為雙指向性。在此，可以通過任意確定θ的值在任意方向中形成指向性。例如，如圖6中的(A)所示，當權重因數(shù)f = 0.5時，在θ = 180度的情況下，S卩，在該裝置的前側(Ζ方向)中形成單指向性，如下確定每個增益的值(G1，G2，G3) = (—1/3，2/3，2/3)。如下，使用單向麥克風12A、12B、12C的輸出信號Ml、M2、M3表示要被輸出的信號 M M = Gl X M1+G2 X M2+G3 X M3 = -1/3 X Ml+2/3 X M2+2/3 X M3。以此方式，如圖6中的(B)所示，三個麥克風的合成特性的最大靈敏度方向的角度可以指向180度，而其最小靈敏度方向指向0度。S卩，可以形成θ =180度的方向中的單指向性。如上所述，由于每個單向麥克風具有朝向該布置內部的最大靈敏度方向，因此根據(jù)該實施例的聲音收集裝置可以將每個單向麥克風的振動平面的位置接近各個指向性軸線的交點。此外，通過采用上述計算公式，聲音收集裝置即使在諸如IkHz或更高頻帶的高頻帶中也可以就所期望的指向性來充分抑制誤差。圖7示出了當麥克風的聲音收集平面與中心位置的距離變化時獲得的指向性特性(每個角度的增益)。圖7示出了當麥克風的聲音收集平面與中心位置的距離在3mm、6mm 和IOmm變化時獲得的IkHz、2kHz、4kHz和^Hz中的指向性特性。如圖7所示，從中心到麥克風振動平面的距離越小，則即使在高頻中在0度附近中的最小靈敏度值也越小。即，一直到高頻都可以獲得作為單指向性的特性。例如，當每個單向麥克風的厚度大約為3mm時，在每個麥克風的最大靈敏度方向朝向該布置的外部與朝向該布置的內部這兩種情況之間，從中心到麥克風振動平面的距離大約相差3mm。即，產(chǎn)生了在3mm中的特性與在6mm中的特性之間的這種程度的差異(在靈敏度的最小值中產(chǎn)生大約6dB的差異)。因此，可以說將每個單向麥克風的最大靈敏度方向朝向該布置的內部即使在諸如 IkHz或更高頻帶的高頻帶中也能有效實現(xiàn)指向性的形成(每個麥克風的振動平面的位置可以接近中心位置)。在根據(jù)該實施例的聲音收集裝置中，通過使用豎直單向麥克風12L，除單向麥克風12A、12B、12C布置于其中的一個平面以外，還可以形成關于該裝置的上側的任意方向中的指向性。例如，如圖8所示，當執(zhí)行增益調節(jié)使得關于由水平方向麥克風(單向麥克風12A、 12B、12C的結合)(通過該水平方向麥克風在θ = 180度的方向中形成單指向性)收集的聲音信號的增益變得與關于由豎直單向麥克風12L收集的聲音信號的增益相同時，可以在該裝置的前上側(Y，Z方向)中形成指向性軸線。由于單向麥克風12A、12B、12C實際上在外殼的下側具有其靈敏度，所以根據(jù)該實施例的聲音收集裝置可以在三維方向中自由地形成指向性。每個單向麥克風的布置并沒有限定于上述示例。例如，可以采用如圖5中的⑶ 所示的布置。在圖5中，(B)表示了一種單向麥克風12B與單向麥克風12C相對的布置示例。在此情況下，單向麥克風12B的最大靈敏度方向對應于該裝置的左側(θ =90度的方向)，而單向麥克風12C的最大靈敏度方向對應于該裝置的右側(θ =-90度的方向)。即使在以此方式將單向麥克風12Β與單向麥克風12C相對的情況下，也可以在任意方向中形成指向性。在圖5中的(B)所示的示例中，如下確定各個增益調節(jié)單元31A、31B、31C的每個增益 (G1、G2、G3)[表達式1]Gl = 2fcos θ
權利要求
1.一種聲音收集裝置，其包括 多個單向麥克風；多個增益調節(jié)單元，其被配置為對各個麥克風所收集的聲音的增益進行調節(jié)；以及加法器，其被配置為將增益調節(jié)后的聲音彼此相加，其中所述多個單向麥克風被布置在一個平面上，并且每個單向麥克風的最大靈敏度方向都朝向該布置的內部。
2.根據(jù)權利要求1的聲音收集裝置，其中在不同于所述一個平面的位置處提供另一個單向麥克風，所述另一個單向麥克風的最大靈敏度方向朝向與所述一個平面的方向相對的方向。
3.根據(jù)權利要求1的聲音收集裝置，其中在不同于所述一個平面的位置處提供另一個單向麥克風，所述另一個單向麥克風的最大靈敏度方向朝向所述一個平面的方向。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項的聲音收集裝置，其中所述多個單向麥克風被布置來構成以各單向麥克風為頂點的多邊形，并且每個單向麥克風的最大靈敏度方向朝向該多邊形的邊或該多邊形的內部。
5.根據(jù)權利要求4的聲音收集裝置，其中所述多個單向麥克風被布置來使得各單向麥克風的靈敏度軸線相交于一點。
6.根據(jù)權利要求5的聲音收集裝置，其中所述多個單向麥克風被布置在圍繞所述一點的圓周上，所述一點為該圓周的圓心。
7.根據(jù)權利要求1至5中任一項的聲音收集裝置，其中所述多個單向麥克風被布置在一個圓周上。
8.根據(jù)權利要求7的聲音收集裝置，其中等間隔地在所述圓周上布置所述多個單向麥克風。
全文摘要
本發(fā)明涉及聲音收集裝置，其在所期望的指向性中具有很小的誤差。該聲音收集裝置包括布置在一個平面上的單向麥克風(12A)、單向麥克風(12B)和單向麥克風(12C)。每個單向麥克風都具有朝向該布置內部的最大靈敏度方向。每個單向麥克風都具有聲學地開放的后表面(最小靈敏度的方向)。由于每個單向麥克風的最大靈敏度方向都朝向該布置的內部，所以每個單向麥克風的振動平面可以被定位在基本處于該布置的中心處。從而，通過調整由各個單向麥克風收集的聲音的增益，可以在平坦平面上具有很小的誤差地、自由地形成指向性。
文檔編號H04R3/00GK102227918SQ20098014814
公開日2011年10月26日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2008年12月17日
發(fā)明者大內亮, 末永雄一朗, 細江誠一郎, 鵜飼訓史 申請人:雅馬哈株式會社