JPH02150834A - ビデオカメラ用収音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラの光学系におけるズーム動作に
連動して、該カメラの撮像対象からの音声を、映像を拡
大するズーム動作に対しては音量を大きく、映像を縮小
するズーム動作に対しては音量を小さく、増幅して取り
込むビデオカメラ用収音装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ビデオカメラには、通常−個の指向性マイクロホンが取
付けられていて、映像の収録と同時に音も収録されてい
る。映像の方は、当然のことながらレンズが狙いを定め
た方向の風景を選択的に収録出来る。ところが、マイク
ロホンにおいては、狙った方向に対して水平方向、これ
に垂直な方向から音が到来する場合には、指向性マイク
でさえ、狙った方向の音と共にこれ等の方向からの音も
収録されてしまう。マイクは、方向の選択性が極端に悪
いからである。

しかし、マイクロホンの指向性を鋭くしていくと、狙っ
た方向以外の方向から到来する不必要な音の音量を抑圧
することが出来る。この意味でＳ／Ｎ比を向上させるこ
とは可能である。

ビデオカメラの映像に対して、光学レンズのズーム動作
によって、映像の拡大、縮小が簡便に行なえるようにな
って以来、収音するマイクロホン系に対してもある程度
これに類似の機能つまり、映像が拡大されるときはそれ
に応じて音量が大きくなり、映像が縮小されるときには
それに応じて音量が小さくなるという、音量による遠近
感の表示機能を付加することが、一般に要求されるよう
になって来た。

マイクロホン系に必要とされる性能は基本的に二種類で
ある。その一つは、マイクロホンの指向性を可変にする
ことである。無指向性マイクは比較的容易に構成出来る
が、性能の良い指向性マイクを小型で構成することは容
易でない。このため、指向性を鋭くする方法として、二
個の単一指向性マイクを軸上に距離を置いて配置し、両
者の出力信号の差成分を取出すようにした、特開昭５６
３５５９６号公報に記載のものや、これと−個の無指向
性マイクと組合せて、指向性を大きく可変にした、特開
昭５６−６６９９６号公報に記載のようなマイクロホン
装置が開発されている。

複数個のマイクを横に並べ、これ等の出力信号を合成す
ると、鋭い指向性が得られ、個々の出力信号のレベルを
変えると、指向性が変わることは公知である。マイクを
軸方向に並べる方法を含めて、宇佐用、西村、江端、奥
田、移動音源の解析マイクロホンアレイを用いた軌跡推
定−日本音響学会Ｌｆｆ（Ｅ）ＶＣ）１．８．２３　２
９　（１９８７）に、包括的に記載されている。

マイクロホン系に必要とされる第二の性能に関して、こ
れはマイクよりはむしろ回路の動作に要求されるもので
あるが、映像のズームに連動して音量を自動的に変える
ことが考えられた。これは公知の技術であるが、単に音
量を変えるだけでは狙った音以外の音も並行して変化す
るため遠近感にともないＳ／Ｎ比が変化する効果は期待
出来ない。そこで、第一の性能である指向性の可変効果
と音量の効果を組合せて、音響的なズーム効果を得るこ
とが考えられるが、現状では、マイクロホン系を小型化
すると中域周波数から低域周波数においては、指向性を
十分鋭く出来ないため、上記の組合せの効果は十分でな
かった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術では、マイクロホンの指向性を十分鋭くする
ことが出来ないため、ビデオカメラが狙う音を強調する
ためには、マイク以外の回路による信号処理を必要とし
ている。狙った対象物が比較的大きな音を発する場合に
は、狙った音と周囲の音を信号処理によって区別してい
くことが可能である。従来の技術では、この点について
の配慮がされておらず、狙った音のみを強調するという
効果が十分でなかった。

本発明の目的は、カメラが狙った対象物が周囲の騒音と
比較してより大きな音を発生しているとき、対象物の音
を強調し周囲の騒音を抑制して、Ｓ／Ｎを向上させるこ
とにより、音響的なズームを効果のあるものにするビデ
オカメラ用収音装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ビデオカメラの光学系におけるズーム動作
に連動して、該カメラの撮像対象からの音声を、大きく
或いは小さく増幅して取り込むビデオカメラ用収音装置
において、 前記カメラの撮像対象へ向けた少なくとも１個のマイク
ロホンからの出力信号を増幅するに際し、該カメラのズ
ーム動作に連動して、映像を拡大するズーム動作に対し
ては音量を大きく、映像を縮小するズーム動作に対して
は音量を小さく、増幅して出力するズーム動作連動増幅
器と、該増幅器出力を、その振幅が大きいときは大きく
、その振幅が小さいときは小さく、非線形に増幅して出
力する非線形増幅器と、を具備することにより達成され
る。

第２図は、本発明が解決しようとする課題の解決手段（
上述のマイクロホンとズーム動作連動増幅器と非線形増
幅器）を示すブロック図である。

同図において、■はビデオカメラの撮像対象へ向けられ
た少なくとも１個のマイクロホンであり、２はマイクア
ンプ（増幅器）、３はゲインコントロール回路であって
、ビデオカメラの光学系におけるズーム動作に対応した
電圧制御信号５によっテソのゲインを制御されるゲイン
コントロール回路である。４は入力信号を非線形に増幅
して出力する非線形増幅回路である。

〔作用］ 以下、第２図を参照して作用を説明する。

マイクロホン１に音が入射したことにより発生した信号
は、マイクアンプ２により増幅される。

ここで、マイクロホン１は単一指向性のものが用いられ
る。本発明にかかる技術的手段には、マイクロホンの指
向性はかならずしも必要な条件ではないが、本発明の効
果を助長するものとして、なるべく指向性のあるもの、
それも鋭いものが望ましい。

増幅された信号は、ゲインコントロール回路３により、
信号振幅の利得が制御される。該ゲインコントロール回
路の制御信号５は、ビデオカメラの光学系におけるズー
ムに対応した電圧信号である。すなわち、映像を拡大し
て行く際には音の信号に対する利得を増大するように制
御信号を動作させ、映像を縮小する際には利得を下げる
ように動作させる。

ゲインコントロール回路３の出力信号は、非線形増幅回
路４に入力される。この回路では、映像が縮小されると
音信号は全体として比較的小さな音量におさえられ、映
像の倍率を大きくして行くと、比較的振幅の大きな信号
からしだいに音量が増大して行く。

こうして、非線形増幅回路４の動作により、比較的振幅
の大きな信号と小さな信号との差が拡大され、一種のノ
イズ低減効果が得られる。マイクロホンの指向性を制御
することが、本来の音響的なズームであるのに対して、
本発明では上記のような電気回路による擬似的な効果を
付加することにより、ズーム動作に連動した音の遠近感
の効果を上げるものである。

本発明においてはマイクロホンの指向性を制御するとい
う本来のズームをも利用することができるため、系全体
の実施例を説明する前に指向性の制御法について第３図
により説明する。

第３図はマイク系とそれにつながる電気回路を示すブロ
ック図である。同図において、基板９の上に三個のマイ
ク１０，１１．１２が水平方向１４に沿って配列され、
それぞれのマイクの軸１３゜１４．１５が正面に向って
平行に並んでいるものとする。マイクの間隔（軸１３と
１４の間、軸１４と１５の間）はそれぞれ４．２５　ｃ
ｍとなっている。

このため、外側の二個のマイクの間隔（軸１３と１５の
間）は８．５　ｃｍである。いま、音速度を３４０ｍ／
ｓとすると、これ等の間隔は音波の２ＫＩＩｚと４ＫＨ
ｚの周波数における半波長の長さに相当する。

該三個のマイクロホンｌＯ〜１２の出力信号をそれぞれ
マイクアンプ２１，２２．２３を通して単純に混合回路
２４で加算すると、水平方向Ｈに沿った方向から到来す
る音波は上記二つの周波数においては干渉による打消し
の効果を生じるため、マイクｌＯ〜１３の感度は、正面
に対する感度に比し、水平方向Ｈに対する感度は著しく
低下する。

干渉の効果は上記のマイク間隔が半波長に近くなるに従
って増大するから、実際には２ＫＨｚと４ＫＨｚを含む
広い周波数領域、すなわち１．５　Ｋ　Ｈｚから６Ｋ］
（ｚにわたり、該マイク系の水平方向Ｉ］に対する感度
の低下が見られる。すなわち、指向性が鋭くなるのであ
る。正面方向に対する水平方向Ｈの感度低下は１５〜２
０ｄＢに達する。ＩＫＨｚ以下になると、指向特性はし
だいに一個のマイクの指向特性に近づ（。

このように、三個のマイクを水平方向１１に沿った横方
向に配列すると、中域から高域周波数にわたり、正面方
向の指向性が向上する。

次に、マイクアンプ２１，２２．２３において、マイク
アンプ２１．２３の利得をＯｄＢとすれば、マイク１１
のみ動作していることになり、マイク−個の指向性とな
る。この場合、単一指向性マイクの正面方向に対する水
平方向Ｈの感度低下は数ｄＢにすぎない。

一方、マイクアンプ２１と２３の利得をマイクアンプ２
２のそれと等しくすれば、たとえばそれぞれ利得を２０
ｄＢとすれば、正面方向に対する感度は三個の合成とな
り、−個の場合と比べて９．５ｄＢ高くなる。指向性に
関しては上記のように鋭くなる。したがって、マイクア
ンプ２１と２３を連動して利得を変えると、マイク系の
感度の指向性は、水平面内で単一指向性の比較的広い状
態から三個の合成による比較的狭い状態の間を変化させ
ることが出来る。

このとき、指向性の変化と共に正面方向の感度が９．５
ｄｌｌ変化する。この感度の変化に対して、変化しない
一定の感度に保つために、アンプ２４を設け、マイクア
ンプ２１．２３と連動させる。アンプ２４の作用は、マ
イクアンプ２１．２３の利得が上昇する場合は減少し、
減少する場合には上昇するように互いに逆方向に利得を
変化させるものである。このようにして、所望の通り指
向性が変化するマイク系を構成することが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図において、正面方向の指向性を鋭くするために、三個
のマイクロホン１０，１１．１２を水平方向Ｈに沿って
等間隔に配置することは、前述の通りである。

それぞれのマイクの出力信号はマイクアンプ２１．２２
．２３を介して増幅され、マイクアンプ２２と２３の出
力信号は、加算回路２５を経て電圧制御の混合回路３０
の一方の入力信号となる。

マイクアンプ２１の出力信号は該電圧制御の混合回路３
０の他方の入力信号となる。

ここで、信号経路２６と２７の混合比を変えることによ
ってマイクロホン系の指向性を制御している。すなわち
、マイクロホンｌＯの信号のみ混合回路３０の出力信号
となる場合は、マイクロホン系の指向性はマイク−個の
指向性となり、信号経路２７の信号の割合が大きくなる
に従って指向性はしだいに鋭くなる。経路２６と２７に
おける信号の比がｌ：２となると、正面方向から到来す
る音信号に対する三個のマイクの出力信号振幅は等しく
なり指向性は最も鋭くなる。

電圧制御の混合回路３０は、いわゆるフルバランス形の
混合回路であり、出力信号経路２８の信号に含まれる経
路２６と２７の信号の割合は制御電圧ａによって変える
ことが出来る。制御電圧信号ａは、図示せざるビデオカ
メラの光学系より送られてくるズーム信号である。

次に、混合回路３０の出力信号は、電圧制御増幅回路３
１に入力され、その振幅に対する利得が制御される。こ
の回路の目的は、マイクロホンｌＯ，１１，１２の系に
よる録音レベルを±１０ｄＢの振幅範囲で大体一定に保
つことによって、以後の後段の回路系における動作範囲
をなるべく有効に利用することにある。電圧制御信号す
は、マイクロホン系の出力信号に対して、所定の時定数
により得られるエンベロープ信号である。

電圧制御増幅回路３１の出力信号は、同じく電圧制御増
幅回路３２の入力信号となる。該電圧制御増幅回路３２
の動作は、図示せざるビデオカメラにおける映像のズー
ムに対応した信号の電圧ａによって、電圧制御増幅回路
３２の利得がＯから６ｄＢの範囲にわたり変化するもの
である。すなわち、映像が拡大すると、電圧制御増幅回
路３２の利得は最大６ｄＢとなる。通常の拡大さぜる映
像に対しては、ＯｄＢである。

電圧制御増幅回路３２の出力信号は、非線形増幅回路４
の入力信号となる。非線形増幅回路４では、入力信号に
対して、振幅が大きいときは増幅率を大きく、振幅が小
さいときは増幅率を小さく、非線形に増幅することによ
り、ビデオカメラのズーム動作に連動した音量の遠近感
を強調する。

第４図は、第１図における混合回路３０としてのフルバ
ランス形混合回路の具体例を示している。

同図において、ｖｌとＶ２は二つの入力信号電圧を示し
、Ｖｏは出力電圧を示している。Ｖｃは制御電圧を表わ
すが、この値が変わると入力信号電圧■１と■２の混合
比が変化する。Ｖｃ＝ＯならばＶ　ｏ　＝　Ｖ　１　＋
　Ｖ　２であり、Ｖｃが増せばその混合比が変化する。

Ｖｃは、第１図における制御信号ａであり、これはビデ
オカメラの光学系より送られるズーム信号であることは
先にも述べた。

第５図は、第１図における非線形増幅回路４の具体例を
示す回路図である。

第５図に示したものは、モノリシンクオペアンプで構成
した精密な関数発生器である。入力端子４１における入
力電圧Ｖｓと出力端子４５における出力電圧Ｖｏとに対
する入出力特性を直線ではなく、いくつかの屈曲点を持
つ任意の勾配をもった形状にするために、屈曲点の数に
応じた個数のオペアンプを使用する。

いま、屈曲点の数をｎ個とすると、（ｎ−１−１）個の
オペアンプを必要とする。本例では第６図に見られるよ
うに４個の屈曲点を持たせた人出力特性としたので、オ
ペアンプの所要数は合計５個である。

第６図において、屈曲点ｂ２とｂ３の間では、人力対出
力の比が１対０．５であるのに対して、屈曲点ｂ１とｂ
２の間およびｂ３とｂ４の間では、１対ｌになる。また
、ｂ１以上およびｂ４以下においては、１月２となって
いる。

第５図におけるオペアンプ４２は入力信号Ｖｓのプラス
側、４３はマイナス側の特性を構成するが、その他にそ
れぞれ１個ずつのオペアンプがあるが、第５図ではこれ
等を省略している。オペアンプ４４は加算器となってい
る。

第５図に示す非線形増幅回路は一般に良く知られたもの
ではあるが、第６図をも参照してもう少し具体的に説明
する。

今、入力信号Ｖｓが０からプラス方向に増えて第６図の
ｂ２点に達したとする。すると、第５１Δのオペアンプ
４２が、その可変抵抗Ｒｈ４２を予め調節してお（こと
により、動作するに至る。オペアンプ４２の増幅率を適
当に選択してお（ことにより、その後の出力信号Ｖｏの
大きさをｂ２゜ｂ１間の勾配に沿って変化させるように
することができる。

入力信号Ｖｓが更に増大してｂ１点に達したとする。す
ると、第５図の図示せざるプラス側のオペアンプが、そ
の可変抵抗を予め調節しておくことにより、更に動作す
るに至る。図示せざる該オペアンプの増幅率を適当に選
択しておくことにより、その後の出力信号Ｖｏの大きさ
をｂｔ以降の高い勾配に沿って変化させるようにするこ
とができる。

次に、入力信号ＶｓがＯからマイナス方向に増える場合
を考える。入力信号Ｖｓが０がらマイナス方向に増えて
第６図のｂ３点に達したとする。

すると、第５図のオペアンプ４３が、その可変抵抗Ｒｈ
４３を予め調節しておくことにより、動作するに至る。

オペアンプ４３の増幅率を適当に選択しておくことによ
り、その後の出力信号Ｖｏの大きさをｂ３．ｂ４間の勾
配に沿って変化させるようにすることができる。

入力信号Ｖｓが更に増大してｂ４点に達したとする。す
ると、第５図の図示せざるマイナス側のオペアンプが、
その可変抵抗を予め調節しておくことにより、更に動作
するに至る。図示せざる該オペアンプの増幅率を適当に
選択しておくことにより、その後の出力信号Ｖｏの大き
さをｂ４以降の高い負の勾配に沿って変化させるように
することができる。

このようにして第５図の回路は第６図に示した如き非線
形増幅動作を行うことができる。

第１図に示した上記の実施例において、マイクロホンは
三個用いられたが、指向性を変化させる方法はかならず
しもこれに限定されるものではない。二個でも可能であ
るし、もっと多数のマイクロホンを用いることによって
も可能である。また、場合によっては、マイクロホンの
指向性を一定に保らながら、上記実施例における最終段
の非線形な増幅回路を用いるだけでも、本発明の意図す
る効果は期待できる。

次に、上記実施例においては、フルバランス形混合回路
３０により、マイクロホンの指向性の変化に伴う感度の
変化をほぼ一定に保つことが行なわれた。しかし、この
混合回路は絶対的に必要なものではなく、マイクの指向
性を鋭くしてゆくのに伴う感度の上昇をそのままにして
おき、最終段の非線形な増幅回路４の特性によって、そ
の上昇分をある程度補償することにより、最終的な目的
を達成することも出来る。

〔発明の効果］ 本発明によれば、ビデオカメラにおける映像のズーム動
作（拡大、縮小）に合わせて音響的なズームを効果的に
もたらすことが出来る。本来の音響的なズームの効果は
マイクロホン系の指向性を広い状態から狭い状態へ、あ
るいはその逆の方向へ変化させることによってもたらさ
れる。しかし、音波の波長が大きいため、この指向性の
変化だけでは十分な効果が得られないことが体験される
。

本発明による音量の増大と共に非線形な関数回路で音声
を処理する方法は、撮像対象（被写体）が比較的大きな
音を発している場合には、特に顕著な効果をもたらす。

被写体の映像が拡大するに従って、音量が増大し、周囲
の騒音が減少して、あたかも音源がカメラの方へ近づい
て行く如き心理的な効果を生じる。映像が縮小する場合
も同様に音源が遠ざかるような心理的効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の詳細な説明するブロック図、第３図はマイク指
向性の制御を説明するマイク系とそれにつながる電気回
路のブロック図、第４図は第１図における電圧制御によ
るバランス形混合回路の具体例を示す回路図、第５図は
第１図における非線形増幅回路の具体例を示した回路図
、第６図は非線形増幅回路の特性例を示した特性図、で
ある。 符号の説明 １０．１１．１２・・・マイクロボン、２１．２２２３
・・・マイクアンプ、２５・・・加算回路、３０・・・
電圧制御のバランス形混合回路、３１・・・電圧制御増
幅回路、３２・・・電圧制御増幅回路、４・・・非線形
増幅回路。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 Ｉ！２図 ！３　図 第４ 図 填　５　図 薯６ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビデオカメラの光学系におけるズーム動作に連動し
   て、該カメラの撮像対象からの音声を、大きく或いは小
   さく増幅して取り込むビデオカメラ用収音装置において
   、 前記カメラの撮像対象へ向けた少なくとも１個のマイク
   ロホンからの出力信号を増幅するに際し、該カメラのズ
   ーム動作に連動して、映像を拡大するズーム動作に対し
   ては音量を大きく、映像を縮小するズーム動作に対して
   は音量を小さく、増幅して出力するズーム動作連動増幅
   器と、該増幅器出力を、その振幅が大きいときは大きく
   、その振幅が小さいときは小さく、非線形に増幅して出
   力する非線形増幅器と、を具備して成ることを特徴とす
   るビデオカメラ用収音装置。