DK176894B1

DK176894B1 - Mikrofonstruktur med retningsvirkning

Info

Publication number: DK176894B1
Application number: DKPA200400124A
Authority: DK
Inventors: Ole Moeller Soerensen
Original assignee: Dpa Microphones As
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2010-03-08
Also published as: EP1714524A1; DK200400124A; EP1714524B1; US20090226004A1; WO2005074317A1; DK1714524T3; US7889873B2

Description

DK 176894 B1

Opfindelsen angår en mikrofon struktur til opnåelse af en hovedsagelig frekvensuafhængig retning s virkning med et flertal af mikrofoner placeret langs en retlinet struktur.

5 En mikrofonstruktur af denne type vil f.eks. være anvendelig ved optagelser, hvor en frekvensuafhængig retningsvirkning er ønskelig. Mikrofoner kendetegnes bl.a. ved deres følsomhed overfor forskellige frekvenser men også ved deres følsomhed over for lydbølgernes indfaldsvinkel i forhold til mikrofonen. En mikrofon kan f.eks. have en kugleformet karakteristik, hvor den hovedsageligt modtager lydbølger lige godt fra alle 10 vinkler, eller en mikrofon kan have en mere eller mindre kegleformet retningskarakteristik. Herved vil mikrofonen besidde en høj følsomhed for lydbølger kommende fra en bestemt retning, og en lavere følsomhed overfor lydbølger kommende fra andre retninger. Når mikrofoner anvendes ved optagelse eller transmission af f.eks. musik i et studie eller en koncertsal, udvælges de benyttede mikrofontyper afhængigt af mange for-15 hold, såsom eksempelvis den aktuelle instrumentering, de akustiske forhold i optagelokalet samt det ønskede klangbillede. Med henblik på at kunne skabe optimale optagelser under mange forskellige forhold, er det nødvendigt at have et større antal af forskellige mikrofontyper til rådighed. Der benyttes normalt mange mikrofoner til en krævet opgave, og disse flyttes rundt og udskiftes i relation til de behov der måtte fremkomme.

20 Der kunne således være behov for en mikrofon, hvis retningsvirkning kunne forbedres i forhold til eksisterende typer, samtidigt med at retningsvirkningens frekvensafhængighed kunne varieres, dette med udgangspunkt i en mikrofon, hvor frekvensen er konstant og har en forbedret retningsvirkning over et større frekvensområde. Herved vil den samme mikrofon af elektronisk vej kunne tilpasses forskellige behov. Antallet af 25 forskellige typer samt omskiftning mellem disse kunne følgelig gøres betydeligt lettere og mere fleksibelt.

Yderligere fordele ville fremkomme såfremt den samme mikrofon kunne bringes til at fokusere samtidigt i flere indstillelige retninger, og tilmed besidde individuelt indstille-30 lige retningsegenskaber for hver af disse retninger, En sådan mikrofon vil, afhængigt af de aktuelle akustiske forhold, kunne erstatte et varierende antal mikrofoner af alminde- DK 176894 B1 2 lige typer og samtidigt kan der opnås forbedrede resultater og et reduceret tidsforbrug i optagelokalet.

Der eksisterer derfor et behov for en mikrofon, hvis retningsvirkning kan styres, og 5 hvis retningsvirkning er i det væsentlige frekvensuafhængig, dvs. retningsvirkningen inden for et væsentligt frekvensområde er i hovedsagen den samme eller at mikrofonen besidder en valgt karakteristik, som er forbedret i forhold til almindelige mikrofoner.

Det vil også være en fordel, at systemet konstrueres således, at det samtidigt kan fokusere på flere punkter i rummet.

10

Fra den kendte teknik kendes systemer, der i varierende omfang dækker disse behov.

Fra US patent 5657393, kendes en langstrakt mikrofon struktur med et antal mikrofoner, hvor mikrofonerne er anbragt i grupper afhængig af deres frekvenser, og hvor disse grupper enten er placeret ved siden af hinanden eller langs en langstrakt struktur. Sy-15 stemet benytter båndpasfiltre for hver enkelt gruppe af mikrofoner, og de resulterende signaler efter båndpasfiltrene summeres, og det resulterende signal er et signal med en stor retningsvirkning. Systemet har en god retningskarakteristik i retning af den langstrakte struktur, men et system af denne type har dog nogle ulemper. De to væsentligste ulemper er, at da mikrofonerne er opdelt i grupper efter frekvenser, vil der opstå ure-20 gelmæssigheder i overgangen fra én gruppe til den næste, og der vil derfor opstå uregelmæssigheder i den frekvensafhængige retningskarakteristik. Da den langstrakte struktur har en fysisk udstrækning, hvor lydsignalerne ankommer til de enkelte mikrofoner på forskellige tidspunkter, benyttes en tids-korrelation til at etablere den ønskede retningskarakteristik. En mikrofon struktur af denne type betegnes ofte som en "end fi-25 re"-mikrofon.

Fra WO 0158209 kendes et system med et antal mikrofoner placeret i en cirkel til optagelse af et lydfelt. Skriftet giver en grundig analyse af frekvenskarakteristikken for et sådant system og det vises, hvorledes forstærkningen i systemet afhænger af antallet af 30 mikrofoner, og hvilke frekvenser der iagttages. I de beskrevne eksempler vises en kraf- DK 176894 B1 3 tig frekvensafhængighed med hensyn til amplitudeinformation, og systemet til at behandle signalerne er forholdsvis kompliceret.

WO 1071687 beskriver et overvågningssystem, hvori et netværk af mikrofoner benyt-5 tes til at overvåge samtaler i et stort rum. En særlig indretning er udstyret med et stort antal mikrofoner til opnåelse af en stor retningsvirkning, men dette sker på bekostning af frekvensinformationen.

US patentskriftet 6317501 beskriver et system med et netværk af mikrofoner, som be-10 nyttes til at opnå retningsinformation for indfaldene lyd. Systemet benytter filtre og tidsforsinkelser til at generere et udgangssignal. Systemet er specifikt beregnet til at finde retningsinformation i et lydfelt.

US patentskrift nr. 6526147 beskriver en langstrakt mikrofon struktur med par af mikro-15 foner placeret på hver sin side af mikrofonstrukturen. Mikrofonerne er placeret ækvidistant. Signalet fra hver af mikrofonparrene summeres og føres til et filter, og de resulterende filtrerede signaler summeres. De viste resultater har dog en vis frekvensafhængig retningsvirkning.

20 US patentskrift nr. 4696043 viser en mikrofonstrukur med mikrofoner placeret med samme afstand, idet et netværk med vægtningsfaktorer benyttes til at ændre systemets retningskarakteristik. Det er påvist, at der opnås et stort antal forskellige retningskarakteristikker, som imidlertid er meget frekvensafhængige.

25 US patentskrift nr. 5058170 beskriver et mikrofongitter med retningsvirkning, som er indrettet til at undertrykke akustiske tilbagekoblinger og hyl genereret i højttalersystemer.

US patentskrift nr. 5473701 beskriver et system til brug i mobiltelefoner, hvor to mi-30 krofoner benyttes til at opnå en stor retnings virkning. Dette gøres blandt andet ved hjælp af forsinkelseskredse og lavpasfiltre.

4 DK 176894 B1 US patentansøgning 20020069054 beskriver et system med et antal af mikrofoner, hvor mikrofonerne tilsyneladende drejes i rummet ved hjælp af tidsforsinkelser. Skriftet angiver også, at systemet kan fokusere på flere punkter samtidigt.

5 Der eksisterer derfor et behov for en mikrofon eller en mikrofonstruktur, som både giver en retningsvirkning, hvis egenskaber kan styres, og som i det væsentlige er frekvensuafhængig, og hvor graden af frekvensafhængighed vælges. Dette opnås ved hjælp af en mikrofonstruktur ifølge den kendetegnende del af krav 1.

10 Når mikrofonstrukturens individuelle mikrofoner placeres frekvensafhængigt og bånd-pasfiltrene tilpasses de enkelte mikrofoner i relation til disses placering i strukturen opnås det især ved de lave frekvenser, men også ved de høje frekvenser, at retningsvirkningens frekvenskarakteristik forbedres væsentligt.

15 Endeligt kan de enkelte signaler fra de enkelte mikrofoner optages hvert for sig og den ønskede retningsvirkning kan bestemmes på et senere tidspunkt ved en båndpasfiltre-ring og summering.

Efterfølgende vil opfindelsen blive beskrevet ved hjælp af udførelsesformer og med 20 henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en mikrofonstruktur med mikrofoner placeret langs en retlinet struktur også kaldet "end fire", 25 fig. 2 viser en mikrofon struktur ifølge opfindelsen med positionsafhængig tidsforsinkelse og positionsafhængig båndpasfiltrering, fig. 3 viser mikrofonstrukturens følsomhed overfor to frekvenser, som ligger fjernt fra hinanden, 30 5 DK 176894 B1 fig. 4 viser opbygningen af båndpasfiltre for enkelte mikrofoner tilsvarende på figurene, fig. 5 viser mikrofon strukturen s følsomhed overfor tre frekvenser, som ligger tæt ved 5 hinanden, fig. 6 viser en mikrofon struktur med 32 mikrofoner og disses følsomhed, som en funktion af frekvensen, 10 fig. 7 viser retningsvirkningen for en mikrofonstruktur uden båndpasfiltre, fig. 8 viser en mikrofonstruktur ifølge opfindelsen med båndpasfiltre, og fig. 9 viser, hvorledes den alternative udformning tilsyneladende drejes og fokuseres 15 ved hjælp af tidsforsinkelser baseret på afstande.

Opfindelsen beskrives i det efterfølgende ved hjælp af et eksempel, men opfindelsen skal dog ikke forstås begrænset til dette eksempel.

20 Fig. 1 viser en mikrofonstruktur 1 med en referenceende 2 og en lydkilde 3 samt en retning mod lydkilden 4. En struktur af denne type benævnes ofte "end fire"-mikrofon.

Den viste mikrofonstruktur er et retlinet element med individuelle mikrofoner 5 placeret langs dens langsgående akse, og hvor mikrofonerne er placeret med størst tæthed i retning mod lydkilden, og med større afstand bort fra lydkilden. Mikrofon strukturen s 25 længde er som udgangspunkt mindst lige så lang som bølgelængden for den laveste frekvens, hvor der ønskes en høj retningsvirkning. Denne laveste frekvens skal vælges med omhu, da meget lave frekvenser vil resultere i meget lange mikrofonstrukturer på op til adskillige meter i længden. Ved meget lave frekvenser er det ydermere også 30 DK 176894 B1 6 tvivlsomt, hvor meget, der opnås ved en god retningsvirkning, da det menneskelige øre i forvejen er dårligt til al opfatte retningsinformation for dybe toner.

De enkelte mikrofoners placering på mikrofon strukturen er frekvensafhængig, hvor de 5 enkelte mikrofoners placering f.eks. findes fra formlen ln =1-2^ d > hvor / er længden f.eks. af den laveste bølgelængde, hvor der ønskes frekvensuafhængig retning virkning, ln er den n'te mikrofons placering, N er det maksimale antal mikrofoner og d er antallet af mikrofoner per oktav. Den ovennævnte formel for de enkelte 10 mikrofoners placering er dog ikke den eneste mulige måde at beskrive mikrofonernes placering på. Hvad der overordnet set er vigtigt er, at middelafstanden mellem de enkelte mikrofoner er den samme, når der tages hensyn til frekvensen. Nedenfor vises et eksempel for to frekvenser fl og f2, hvor frekvensen for /2 er dobbelt så høj som /j og hvor fem mikrofoner betragtes: 15 Λ = 2·/, Πι+5-Ι

Zc, -i.

m,+5-l y/ -/ lm+\ /,: m,= - 2 * 5-1 m, Ξ 2-m2, hvor mi er en første indbyrdes afstand mellem to mikrofoner, beregnet til en første frekvens//, og m2 er en anden indbyrdes afstand mellem to mikrofoner, beregnet til en an-20 den frekvens f2.

Når mikrofonerne placeres på denne måde opnås en frekvensafhængighed af deres placering.

DK 176894 B1 7

Da de enkelte mikrofoner er placeret langs mikrofonslrukturen, vil lyden fra lydkilden 3 ankomme til de enkelte mikrofoner på forskellige tidspunkter. Med det formål at etablere en retning s virkning benyttes individuelle tidsforsinkelser af signalerne fra de 5 enkelte mikrofoner. Tidsforsinkelserne beregnes ud fra lydens udbredelseshastighed og differensafstanden mellem mikrofonerne med udgangspunkt i den retning, hvor strukturens maksimale følsomhed ønskes. Hvis lydkilden befinder sig på mikrofonstrukturens akse 4 vil lyden ankomme til de enkelte mikrofoner med en tidsforskel, men da signalerne tidsforsinkes, ankommer de tilsyneladende samtidigt til de enkelte mikrofo-10 ner. Der opnås derfor en høj retningsvirkning for signalet, da signalerne fra de enkelte mikrofoner, når disse bliver summeret, vil forstærke hinanden mens lydbølger, som kommer fra andre lydkilder, som ikke er placeret på mikrofon strukturen s 1 akse 4, vil ankomme til de enkelte mikrofoner på andre tidspunkter og derfor i høj grad vil være dæmpede. Dog vil, afhængigt af retningen, nogle bestemte indfaldsvinkler stadigt for-15 stærke signalerne forholdsvis mere end andre indfaldsvinkler. Dette fænomen betegnes som gittersløjfer og vil være velkendte for en fagmand, og vil derfor ikke blive beskrevet nærmere.

Den grundlæggende ide med mikrofon strukturen ifølge opfindelsen er netop, at opnå 20 en retningsvirkning, som i hovedsagen er frekvensuafhængig. En fuldstændig frekvensuafhængig retningsvirkning vil selvfølgelig i praksis ikke være mulig, men en retningsvirkning, som i høj grad er frekvensuafhængig, er derimod mulig at frembringe. Dette opnås kun når nogen bestemte betingelser er til stede, nemlig ved, at de enkelte mikrofoner placeres med en frekvensafhængig placering langs mikrofonstruktu-25 ren som beskrevet i det foregående. Efterfølgende tidsforsinkes de enkelte signaler fra de enkelte mikrofoner afhængigt af deres position, hvilket vil resultere i et sum-signal, hvor lydbølger, som falder ind sammen med aksen 4 for mikrofon strukturen 1 vil summeres konstruktivt, mens lydbølger, som falder ind med en vinkel i forhold til mikrofonstrukturen, i større eller mindre grad vil summeres destruktivt. Efter den positi-30 onsafhængige tidsforsinkelse Z bliver signalerne ført igennem båndpasfiltre F, hvis pasbånd og afskæringsfrekvenser er afhængig af det frekvensbånd, hvortil de enkelte DK 176894 B1 8 mikrofoner er beregnet. Efter båndpasfiltreringen bliver de enkelte signaler summeret S, og hvis både den frekvensafhængige placering af mikrofonerne, den positionsafhængige tidsforsinkelse og båndpasfiltreringen er valgt korrekt, vil det resulterende udgangssignal O have en retningsvirkning, som i høj grad er frekvensuafhængig. Det skal 5 også bemærkes, at hvis båndpasfiltrenes F pasbånd ændres, kan mikrofonstrukturens retningsvirkning ændres fra at have en meget høj retningsvirkning til at have en meget lav retningsvirkning afhængigt af, hvad der ønskes. Dette sker ved kun at ændre på båndpasfiltrene, dvs. uden rent fysisk at ændre noget på mikrofonstrukturen. De samme signaler kan også føres igennem flere forskellige båndpasfiltre og den samme mikro-10 fonstruktur kan derfor samtidigt besidde flere forskellige retningskarakteristika, om nødvendig. Dette er især vigtigt i forbindelse med en to- eller tredimensionel struktur, som beskrevet i det efterfølgende.

Fig. 3 viser en mikrofonstruktur ifølge opfindelsen, hvor båndpasfiltrene for de enkelte 15 mikrofoner er placeret ved frekvenser afhængigt af det frekvensbånd, de enkelte mikrofoner er beregnet til. Det vil sige, at mikrofonerne, som er til venstre tættest mod lydkilden, og som er placeret med den mindste afstand, er beregnet på de højeste frekvenser, hvorfor pasbåndet for båndpasfiltret er placeret ved en høj frekvens. Mikrofonerne bort fra lydkilden er beregnet for lavere frekvenser, hvorfor pasbåndet for båndpas-20 filtrene er beregnet på lavere frekvenser. Hvis der nu påtrykkes et signal med to diskrete frekvenser F1 og F2, hvor disse har en stor afstand i frekvensbåndet sker følgende.

Alle mikrofonerne modtager begge frekvenserne, men på grund af båndpasfiltreringen er de enkelte mikrofoners følsomhed over for de enkelte frekvenser FI, F2 forskellig. Følsomheden for den høje frekvens F1 er derfor størst for mikrofonerne tæt ved lydkil-25 den, da båndpasfiltrene er indrettet til høje frekvenser mens følsomheden for den lave frekvens F1 er størst for mikrofonerne bort fra lydkilden. Den viste følsomhed er derfor ikke mikrofonstrukturens følsomhed men derimod de enkelte mikrofoners følsomhed over for de to frekvenser afhængig af mikrofonernes placering. Denne følsomhed beskriver apertur-begrebet for mikrofon strukturen. Et apertur ("åbning") giver derfor en 30 selektivitet for de enkelte mikrofoner over for de enkelte frekvensbånd, hvorfor det er DK 176894 B1 9 muligt i stor udstrækning, at styre sammenhængen mellem frekvensbånd og mikrofonernes placering, hvilket er vigtigt i denne sammenhæng.

Fig. 4 viser på en stiliseret form båndpasfiltrenes pasbånd og afskæringsfrekvenser for 5 en mikrofonstruktur med 11 mikrofoner Ml-Ml 1. Den viste mikrofonstruktur kan enten opfattes som en stærkt forenklet udførsel eller et udsnit af en større struktur. Som det ses er båndpasfiltret, som hører til mikrofonen for de højeste frekvenser, dvs. mikrofon Ml, placeret ved en høj frekvens og afskærer de laveste frekvenser, mens mikrofonen beregnet på de laveste frekvenser, dvs. mikrofonen Mil har et båndpasfilter, 10 som afskærer de øverste frekvenser. Båndpasfiltrene for de enkelte mikrofoner er i fig.

4 vist stærkt stiliseret, og hvor den vigtigste information er, at pasbåndet og afskæringsfrekvenserne er forskellige for de enkelte mikrofoner. Til opnåelse af frekvensuafhængig retningsvirkning skal båndpasfiltrenes centerfrekvens have det samme eksponentielle forløb som den indbyrdes afstand mellem mikrofonerne. Samtidig skal båndbred-15 den for båndpasfiltrene stå i konstant procentmæssigt forhold til centerfrekvensen. Dette benævnes også som konstant relativ båndbredde. Ønskes en ændring af retningsvirkningen samtidig med, at denne forløber frekvensuafhængigt, så skal alle båndpasfiltrene ændres samtidigt og procentmæssigt lige meget. Ønskes derimod en variation i retningsvirkningens frekvensgang, opnås dette ved at ændre på enten centerfrekvenserne 20 eller båndbredden for filtrene.

På fig. 5 er også indtegnet fire frekvenser F1-F4, som er placeret med forholdsvis kort afstand i frekvensbåndet. Hvis disse fire frekvenser påtrykkes mikrofonstrukturen i fig.

4 opnås den i fig. 5 viste følsomhed for disse fire frekvenser. Som det ses, er følsomhe-25 den mikrofonstrukturens mikrofoner over for de enkelte frekvenser forskellig, hvorfor det resulterende signal fra de enkelte mikrofoner afhænger af hvilken frekvens, der betragtes. Følsomheden ved de fire frekvenser aftager eller mindskes mod ydergrænserne af de aktive aperturer ved F1-F4. Denne mindskelse af mikrofonernes følsomhed kan også betegnes som en vægtning af signalerne eller om man vil en apodisering af det ak-30 five apertur ved frekvenserne F1-F4.

DK 176894 B1 10

Valget af båndpasfiltrering for de enkelte mikrofoner er også vigtig. Selvom pasbåndet for de enkelte båndpasfiltre er placeret ved forskellige frekvenser, vil el signal med en given frekvens frembringe et signal fra alle båndpasfiltrene, hvor signalet er dæmpet i større eller mindre grad. For at signalerne kan summeres korrekt, er det vigtigt, at disse 5 signaler - uanset dæmpningen fra et givet filter - er i fase. Dette kan kun opnås med digitale filtre med en pol-placering, der medfører en konstant gruppeløbetid indenfor hele det benyttede frekvensområde.

Efterfølgende er der vist et eksempel på den resulterende forstærkning med otte mikro-10 foner for to frekvenser /', og f2 med samme amplitude.

I Ml I M2 I M3 I M4 I M5 I M6 I M7 I M8 I SUM

~~f, 005 (U 0/7 f0 fO 0/7 ΟΪ 005 3,7 ~~f2 00 002 0/75 095 fiO 08 ΟΪ2 007 3,7 M1-M8 er otte aktive mikrofoner og SUM er det summerede signal efter båndpasfiltre-ringen. De to frekvenser ligger forholdsvis tæt ved hinanden. Det er vigtigt, at amplitu-15 den for det summerede signal for de enkelte frekvenser er den samme. Dette er en vigtig egenskab ved båndpasfiltrene, da del er en medvirkende årsag til, at der opnås den frekvensuafhængige retningskarakteristik.

Fig. 6 viser de enkelte mikrofoners følsomhed i en mikrofon struktur ifølge opfindelsen.

20 Den horisontale akse er det undersøgte frekvensområde. Den vertikale akse er de enkelte mikrofonnumre. Den mørke eller sorte farve angiver den laveste følsomhed og den lyse eller hvide farve angiver den højeste følsomhed. En vandret linie gennem diagrammet f.eks. den angivet med BP11 svarer til båndpasfiltret for mikrofonen Mil og på samme måde svare den vandrette linie BP5 til båndpasfiltret for mikrofonen M5.

25 Mikrofonernes følsomhed afhænger derfor af deres placering og af det frekvensområde, de er beregnet på. Der findes selvfølgelig en lang række mulige båndpasfiltre for de enkelte mikrofoner, og den resulterende retningsvirkning for mikrofonstrukturen vil selvfølgelig afhænge af deres valg. Hvis båndpasfiltrene i fig. 4 alle blev ændret, såle- DK 176894 B1 11 des at de har en mindre båndbredde med den samme centerfrekvens, så vil det aktive apertur som en funktion af frekvensen blive smallere, og et færre antal mikrofoner vil være aktive for en given frekvens. Som en konsekvens vil retningsvirkningen være ringere. Hvis filtrenes båndbredde derimod forøges, bliver de aktive aperturer bredere, og 5 retningsvirkningen forbedres.

I et system, hvor alle dele ifølge opfindelsen medtages, dvs. både den frekvensafhængige mikrofonplacering og båndpasfiltrene for de enkelte mikrofoner fås nogle interessante resultater. Et første eksempel vises i fig. 7. Det viste eksempel er for en 60 cm 10 mikrofonstruktur med 40 mikrofoner, hvor mikrofonerne er placeret med eksponentiel afstand og beregnet til frekvensområdet 750 Hz til 44 kHz, svarende til ca. 6 oktaver. I dette tilfælde anvendes der ikke båndpasfiltre for de enkelte mikrofoner i mikrofonstrukturen. Som det ses langs centeraksen for mikrofonstrukturen, er der for alle frekvenser en høj følsomhed. Ved de højeste frekvenser aftager mikrofonstrukturens 15 følsomhed kraftigt med vinkelindfaldet for lyden, og mikrofonstrukturen har derved en stor retningsvirkning ved de høje frekvenser. Ved de lave frekvenser er derimod ingen væsentlig forskel mellem mikrofonstrukturens følsomhed for lyd, der falder ind langs centeraksen for mikrofonstrukturen, og lyd, som falder ind med en vinkel i forhold til denne centerakse. Mikrofonstrukturen har derfor for de meget lave frekvenser en ringe 20 retningsvirkning.

Betragtes fig. 8 ses en ganske andet resultat. I fig. 8 er benyttet en mikrofonstruktur svarende til den i fig. 7, men her er anvendt båndpasfiltre for de enkelte mikrofoner, som er tilpasset afhængig af de frekvensbånd, de skal benyttes til som beskrevet i det 25 foregående. Mikrofonstrukturens følsomhed ved de høje frekvenser er stort set den samme som følsomheden vist i fig. 7, men mikrofonstrukturens følsomhed for de lave frekvenser er væsentligt anderledes. Som det ses, er mikrofonstrukturens følsomhed for lyd, der falder ind med en vinkel i forhold til centeraksen, væsentlig mindre end mikrofonstrukturens følsomhed omkring centeraksen, selv for lave frekvenser. Det skal be-30 mærkes, at effekten af de anvendte båndpasfiltre også kan ses som en dæmpning ved de højeste og laveste frekvenser. Retning s virkningen for en mikrofonstruktur ifølge opfin- DK 176894 B1 12 delsen vil i den sidste ende bero på et design, hvor der tages hensyn til mulige båndpas-fillre, fysisk størrelse og ønsket retningsvirkning. Der er derfor opnået, at mikrofonstrukturen over et stort frekvensområde har en høj retningsvirkning, som samtidig er hovedsagelig konstant over et stort frekvensområde. Det skal bemærkes, at gittersløj-5 ferne er synlige både på fig. 7 og 8, men at gittersløjferne også er væsentligt dæmpet i fig. 8.

Det skal selvfølgelig bemærkes, at de enkelte båndpasfiltres pasbånd og afskæringsfrekvenser løbende kan ændres, hvorved en mikrofonstrukturs retningskarakteristik ud-10 over, at den kan have en høj retningsvirkning over et stort frekvensområde også løbende kan få ændret sin retnings virkning, således at den samme mikrofon struktur kan udvise forskellige retningskarakteristikker afhængig af, hvorledes de enkelte båndpasfiltre er indstillet. Det skal også bemærkes, at de enkelte signaler fra de enkelte mikrofoner i mikrofonstrukturen kan genanvendes således, at den samme mikrofonstruktur ved an-15 vendeisen af to eller flere sæt af båndpasfiltre på samme tidspunkt kan udvise en stor retningsvirkning og en meget lille retningsvirkning afhængig af, hvorledes signalerne behandles. Signalerne fra de enkelte mikrofoner i mikrofon strukturen kan også optages separat og båndpasfiltreres først på et senere tidspunkt og derfor først på et senere tidspunkt bestemmes den ønskede retningsvirkning.

20

Opfindelsen er ovenfor beskrevet med udgangspunkt i en langstrakt mikrofonstruktur.

Dette er dog ikke den eneste udformning, som kan benyttes. En eller flere mikrofonstrukturer ifølge opfindelsen kan eksempelvis anbringes indbyrdes vinkelret eller med en anden indbyrdes vinkel og derved muliggøre en mere detaljeret retningsfølsomhed.

25 Som vist i fig. 9 benyttes tidsforsinkelserne her til tilsyneladende at dreje den flade mikrofonstruktur 6 og fokusere denne på et punkt i rummet ud for mikrofonstrukturen 6. Denne tilsyneladende drejning opnås ved en betragtning af mikrofonernes faktiske placering og den nødvendige placering for at opnå den ønskede fokusering og drejning. Tidsforsinkelserne er fundet ved hjælp af de tilsyneladende afstande, som mikrofonerne 30 skal flyttes for at opnå drejningen og fokuseringen. Denne ændrede mikrofonstruktur 7 kan fokusere mod en punktformet lydgiver, og samtidigt opnås de samme fordele som DK 176894 B1 13 ved den langstrakte mikrofon struktur ifølge opfindelsen. De samme signaler fra enkelte mikrofoner kan også benyttes mere end en gang og der kan derfor fokuseres på flere punkter samtidigt. Det vil også være muligt, at benytte forskellige båndpasfiltre og opnå en forskellig retning s virkning for de enkelte fokuspunkter.

5

Opfindelsen er ovenfor beskrevet ved hjælp af nogle udførelseseksempler. Det vil være muligt at foretage ændringer til de viste eksempler og stadig forblive indenfor opfindelsens ide.

Claims

1. Mikrofonstruktur (1) til opnåelse af en hovedsagelig frekvens-uafhængig ret-5 ningsvirkning med et flertal af mikrofoner (5) placeret langs en retlinet struktur, hvor: at den retlinede struktur i det mindste er lige så lang som bølgelængden for den laveste frekvens, ved hvilken der ønskes en brugbar retningsvirkning, 10. at den retlinede struktur har en første ende (2) og en anden ende, at mikrofonerne tæt ved den første ende (2) er beregnet på de højeste frekvenser, og mikrofonerne tæt ved den anden ende er beregnet på de laveste frekvenser, 15 at en første indbyrdes afstand m, mellem to mikrofoner (5), beregnet til en første frekvens / og en anden indbyrdes afstand m2 mellem to mikrofoner (5), beregnet til en anden frekvens/?, har følgende relation: 20 /2 = 2·/, mj - 2 m2 at signalerne fra de enkelte mikrofoner (5) tidsforsinkes, således at der tages højde for faseforskelle eller løbetidsforskelle forårsaget af mikrofonernes (5) 25 rumlige placering, kendetegnet ved, at signalerne fra de enkelte mikrofoner (5) hver især båndpasfiltreres, idet de 30 enkelte båndpasfiltres pasbånd og afskæringsfrekvenser er tilpasset til det fre kvensbånd, de enkelte mikrofoner er beregnet til, og DK 176894 B1 15 at de enkelte båndpasfiltre er indrettet således, at amplituden af det summerede signal efter båndpasfiltrene hovedsageligt er den samme, når et sinusformet testsignal benyttes, hvor amplituden for testsignalet er konstant og frekvensen 5 for testsignalet varieres indenfor det frekvensområde, hvor mikrofonstrukturen ønskes at have en hovedsagelig frekvensuafhængig retningsvirkning.

2. Mikrofon struktur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mikrofonernes indbyrdes placering er givet ud fra formlen: r N-n') 10 ln=l-2 ' d ' hvor Ner det maksimale antal mikrofoner, /„ er den n'te mikrofons placering i forhold til den ende af mikrofonstrukturen, som er bestemt for de højeste frekvenser, og d er antallet af mikrofoner per oktav. 15

3. Mikrofon struktur ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den langstrakte struktur, som de enkle mikrofoner er placeret langs, har form som en lineær spiral, en konisk spiral, en eksponentiel spiral, en helix eller andre sådanne strukturer, således at kun få eller ingen foran-placerede mikrofoner dækker akustisk for bagved-placerede 20 mikrofoner.

4. Mikrofon struktur ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at signalerne fra de enkelte mikrofoner i mikrofon strukturen optages før de tidsforsinkes og båndpasfiltreres, og at disse signaler først på et senere tidspunkt tidsforsinkes og 25 båndpasfdtreres til opnåelse af den ønskede retnings virkning.