[发明专利]包括三个压力梯度换能器的麦克风装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种麦克风装置(microphone arrangement)，由三个压力梯度换能器(pressure gradient transducer)组成，各压力梯度换能器具有振膜(diaphragm)。各压力梯度换能器具有通向振膜的前面的第一声音入口开口，以及通向振膜的背面的第二声音入口开口。其中，各压力梯度换能器的指向特性包括全向部分和8字型部分，以及最大灵敏度方向，即主方向，并且各压力梯度换能器的主方向相对于彼此相互倾斜。本发明还涉及一种用于将来自依据本发明的麦克风装置的一个或多个麦克风信号合成的方法。

背景技术

在美国专利No.4，042，779A(相应的DE 2531161C1)中披露了一种称为声场麦克风(有时也称为B格式麦克风)形式的梯度换能器的多信号同步装置(coincident arrangement)，该专利的全部内容被包括在本文中作为参考。这是一种由四个压力梯度振膜舱(capsule)组成的麦克风，各个振膜舱被布置成四面体形式，使得各个振膜舱的振膜基本平行于四面体的假想表面。这些压力梯度接收器中的每一个传送它自己的信号A、B、C，或D，并具有偏离于球型的指向特性，该指向特性可大致表示为k+(1-k)×cosθ的形式，其中θ表示方位角，振膜舱在该方位角下曝露给声音，比例系数k指示全向信号的百分比是多大(在球型中，k＝1，在8字型中，k＝0)。各个振膜舱的信号用A、B、C，和D表示。每个单个麦克风的指向特性的对称中心线垂直于振膜和四面体的相应表面。因此，各个振膜舱的指向特性的对称中心线(也称为各个振膜舱的主方向)彼此成大约109.5°的角度。

依据一种计算过程，四个单个振膜舱的信号现在可转换为所谓的B格式(W，X，Y，Z)：

W＝1/2(A+B+C+D)

X＝1/2(A+B-C-D)

Y＝1/2(-A+B+C-D)

Z＝1/2(-A+B-C+D)

形成的信号是一个球型(W)和三个彼此正交的8字型(X，Y，Z)。三个8字型(X，Y，Z)也在空间上沿三个方向布置。为了在所有方向上配置频率和相位响应，使得在可听范围的频率中获得平坦的能量特性，有必要均衡信号W、X、Y、Z。对于零阶信号(W)和一阶信号X、Y、Z，在US4，042，779A中给出了理论的均衡特性，它取决于频率和麦克风振膜舱的中心与四面体的中心相距的有效距离。

8字型X、Y、Z的主方向垂直于包围四面体的立方体的面。通过线性合并这些B格式(B-format)信号中的至少两个，可以合成任意一个(在空间方向和指向特性上)麦克风振膜舱。基于真实振膜舱的应用和不能理想地满足多信号同步(coincidence)要求而造成的与理论的偏离，导致合成麦克风的性能变差。

由于在考虑到线性加权系数“r”的情况下将全向信号W与一个或多个8字型信号X、Y、Z组合起来，麦克风的合成或模仿(技术术语称谓)精确地发生。对于一定区域内的介于球型和心型之间的指向特性，对于X-方向上的合成振膜舱，这可以通过公式M＝W+r×X推导出，其中r可以采用大于0的任意值。这样获得的信号M的电平自然必须被标准化(normalize)，使得为合成振膜舱的主方向获得期望的频率走势(frequencytrend)。如果现在认为合成振膜舱是在任意方向上，则需要使用额外的加权系数，因为合成振膜舱在任意方向上的旋转通过线性组合3个正交的8字型(X，Y，Z)发生。

声场麦克风的主要优势在于，可以在存储由各个麦克风录制的声音事件之后，通过对各个信号进行相应的计算，改变整个麦克风的指向特性，并因此，即使在声音载体的录音回放或最终制作过程中，也可以按期望的方式对指向特性进行调整。例如，因此可以把焦点集中在一个合唱中的相应独唱者，以通过改变指向特性来掩盖不希望有的和非期望的声音事件，或者追随移动的声源(例如舞台上的演员)，使得录音质量总是独立于声源位置的改变而保持不变。

用声场麦克风录制的声音，整个声场(声场麦克风这一名称的来历)可以在时间、空间中的任意位置被描述，使得传播时间差等可在数据选择性评估中供分析。