專(zhuān)利名稱(chēng)：：麥克風(fēng)陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及麥克風(fēng)陣列領(lǐng)域，具體地，涉及高階方向性的綜合。
背景技術(shù)：
：聲場(chǎng)具有兩個(gè)可感測(cè)的物理特性壓力和速度。壓力是標(biāo)量，而速度是矢量。傳統(tǒng)的演播室麥克風(fēng)感測(cè)這些量中的一個(gè)或二者的線(xiàn)性組合。"全向"麥克風(fēng)感測(cè)壓力，而"8字形"麥克風(fēng)感測(cè)速度(或與速度緊密關(guān)聯(lián)的"壓力梯度")。其它類(lèi)型的麥克風(fēng)(準(zhǔn)心形、心形、超心形和特心形)感測(cè)壓力和速度的線(xiàn)性組合。表示麥克風(fēng)的遠(yuǎn)場(chǎng)方向特性的一種方式是將其角響應(yīng)展開(kāi)為球面諧波。該展開(kāi)是更熟悉的單一變量的周期函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)的球形等《介。利用Furze禾口Malham的i己法(在Malham,D.的"SecondandThirdOrderAmbisonics-theFurse-MalhamSet，，中描述,見(jiàn)http:〃www.york.ac.uk/inst/mustech/3d一audio/secondor.html)，具有i己為"W"的一個(gè)0(零)階球面諧波，記為"X"、"Y"和"Z"的三個(gè)1(一)階諧波，記為"R"、"S"、"T"、"U"和"V"的五個(gè)2(二)階i皆波，等等?？稍贚eese,MJ.的"SphericalHarmonicComponents"中得到這些諧波的圖像，見(jiàn)http:〃members,tripod,com/martin-leese/Ambisonic/harmonic.html.理想的全向麥克風(fēng)具有的響應(yīng)與角度無(wú)關(guān)，因而與零階諧波W成比例。理想的8字形麥克風(fēng)的響應(yīng)是三個(gè)一階諧波X、Y、Z的線(xiàn)性組合。該組合的系數(shù)依賴(lài)于麥克風(fēng)的朝向。"心形"麥克風(fēng)及其變體的響應(yīng)是W、X、Y、Z的組合。所有標(biāo)準(zhǔn)演播室麥克風(fēng)都?xì)w類(lèi)為"一階"，因?yàn)槠漤憫?yīng)是零階和一階諧波的線(xiàn)性組合。如果麥克風(fēng)方向性還可利用二階或更高階分量來(lái)綜合，方向分辨率則可顯著提高。然而，沒(méi)有已知的物理量與二階或更高階球面諧波直接關(guān)聯(lián)。因此，更高階響應(yīng)通常是利用稍微間隔的麥克風(fēng)傳感器或"碳精盒"來(lái)綜合，對(duì)麥克風(fēng)傳感器或"碳精盒，，的輸出進(jìn)行處理以綜合期望的定向響應(yīng)。該技術(shù)早期的實(shí)例源于Blumlein,A.D.的1936年的英國(guó)專(zhuān)利第456,444號(hào)"ImprovementsinandrelatingtoElectricalSoundTransmissionSystems"。麥克風(fēng)碳精盒的各種幾何布置都是可能的，但最近主要關(guān)注的是布置在球體表面的碳精盒。在Cmven,P.G.和Gerzon,M.A.的英國(guó)專(zhuān)利GB1512514(于1974年七月4是交的"Coincidentmicrophonesimulationcoveringthreedimensionalspaceandyieldingvariousdirectionaloutputs"1977)中，公開(kāi)了可將碳精盒置于由用于球體的適當(dāng)集成規(guī)則確定的點(diǎn)上，通過(guò)將每個(gè)球面諧波輸出首先與該碳精盒位置處的5求面諧波的值相乘、然后與由該集成規(guī)則給定的集成權(quán)重相乘，可獲得具有球面諧波方向性的輸出。該處理假設(shè)每個(gè)碳精盒都是全向的，或者，如果其具有方向性(例如心形)，其最大靈敏度的方向則為從球體中心指向徑向向外?；谖宸N正多面體或"柏拉圖立體"，即，正四面體、正六面體(立方體)、正八面體、正十二面體和正二十面體，具有五種完全對(duì)稱(chēng)的用于球體的集成規(guī)則。在每種情況下，集成規(guī)則都具有和存在的面相同數(shù)目的點(diǎn)，將麥克風(fēng)碳精盒置于多面體的每一面的中心。對(duì)于上述五種正多面體，分別需要4、6、8、12和20個(gè)麥克風(fēng)碳精盒。在這些對(duì)稱(chēng)情況下，集成規(guī)則的權(quán)重是相等的，這就稍微簡(jiǎn)化了對(duì)綜合特定的球面諧波所需的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組合的設(shè)計(jì)。在這種多面體排列中，多面體可在物理上存在，或者也可僅為描述碳精盒位置的概念上的工具，這些碳精盒可懸浮在自由空間中或嵌入在球體的表面，以上僅為給出的三個(gè)例子。通過(guò)考慮間距較小且輸出連接于電差分網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)相同的全向碳精盒，可說(shuō)明Blumlein提出的用于增加響應(yīng)的階次的技術(shù)?？梢?jiàn)，從直角方向到達(dá)的連接兩個(gè)碳精盒的線(xiàn)的聲音將從每個(gè)碳精盒產(chǎn)生相同的輸出，差分網(wǎng)絡(luò)的輸出將為零。沿著該線(xiàn)到達(dá)的聲音將在到達(dá)一個(gè)碳精盒之前先到達(dá)另一個(gè)碳精盒，因此，由于存在相位差，差分網(wǎng)絡(luò)將給出非零輸出。因而獲得8字形方向響應(yīng)(或其近似)。然而，在低頻處，波長(zhǎng)相對(duì)于碳精盒之間的間隔較長(zhǎng)，相位差將較小，且差分網(wǎng)絡(luò)的輸出也較小。因此，Blumlein的發(fā)明提供了均衡器以6dB/8ve的理想值進(jìn)行低音增強(qiáng)，從而在最終輸出提供平坦的頻率響應(yīng)。同樣的原理應(yīng)用于麥克風(fēng)元件的球形、多面體形或^f壬何其它排列如果球面諧波輸出的所需階次大于碳精盒本身提供的階次，那么，階次每增加1，都需要6dB/8ve的低音增強(qiáng)。具體地，為了從零階獲得二階輸出，碳精盒將需要12dB/8ve的增強(qiáng)，如Rafaely，B.在AudioEng.Soc.第118次會(huì)議(2005，巴塞羅那)AES預(yù)印本弁6405上發(fā)表的"DesignofaSecond-OrderSoimdfieldMicrophone"所述，盡管在需要跨越幾個(gè)八度的頻率范圍的情況下，其實(shí)踐性是值得懷疑的。在"聲場(chǎng)(Soundfield)"麥克風(fēng)，也就是GB1512514中公開(kāi)的麥克風(fēng)的商業(yè)實(shí)施方式中，由于需要的輸出是一階且各碳精盒也是一階(心形或準(zhǔn)心形)，因此不需要大量的低音增強(qiáng)。盡管如此，在更高頻仍然需要進(jìn)行均衡，如Gerzon,M.A.在1975年2月AudioEngineeringSociety第50次會(huì)議的預(yù)印本L-20上發(fā)表的"TheDesignofPreciselyCoincidentMicrophoneArraysforStereoandSurroundSound"中的圖2所示。碳精盒的對(duì)稱(chēng)排列是非常優(yōu)選的，部分原因是為了均衡的簡(jiǎn)化?？稍谇蝮w表面或者甚至在球體內(nèi)部使用基本隨機(jī)的碳精盒陣列(如Labone，A、Bruno,R和Montoya，S在2003年2月AudioEng.Soc.第114次會(huì)議AES預(yù)印本#5717上發(fā)表的"ANewComprehensiveApproachofSurroundSoundRecording"所述)，然后角罕線(xiàn)性方詳呈以確定應(yīng)用于每個(gè)碳精盒輸出的正確的(復(fù))加權(quán)因子。然而，原則上，需要對(duì)每個(gè)所需的球面諧波輸出和每個(gè)頻率分別解方程，因而需要大量的分別規(guī)定的均衡器。對(duì)于每個(gè)所需的球面諧波輸出，對(duì)稱(chēng)方法允許將碳精盒輸出以頻率獨(dú)立的方式組合，從而允許應(yīng)用與對(duì)給定階次的全部諧波執(zhí)行的相同的整體均衡。在某些情況下，可得到用于均衡的易處理且能執(zhí)行的表達(dá)式，這在隨機(jī)情況下是幾乎不可能的。對(duì)稱(chēng)排列碳精盒的另一益處涉及空間(方向)混疊。當(dāng)實(shí)際聲場(chǎng)展開(kāi)為球面諧波時(shí)，該展開(kāi)不會(huì)在特定階次停止。麥克風(fēng)希望從其它諧波提取具有最小污染的低階諧波，尤其是從階次僅略高于期望諧波的諧波提取。例如，在存在高達(dá)四階的其它諧波的情況下，十二面體陣列可提取未受污染的一階諧波。具有1+3+5+7+9=25個(gè)階次小于等于4的諧波，通過(guò)隨機(jī)陣列，通常需要使用至少25個(gè)碳精盒以丟棄24個(gè)不希望的諧波。而十二面體陣列僅需12個(gè)碳精盒就可實(shí)現(xiàn)。在此之前，似乎顯而易見(jiàn)的是，如果將一階(即，方向)碳精盒用于對(duì)稱(chēng)3-D排列中，每個(gè)碳精盒的對(duì)稱(chēng)軸(最大靈敏度的軸)則都應(yīng)該從中心指向徑向向外的方向，如圖l所示。然而，這種配置具有產(chǎn)生聲學(xué)空腔的潛在缺陷，下面將對(duì)此進(jìn)行解釋。多數(shù)實(shí)際的麥克風(fēng)碳精盒都具有鼓狀或盤(pán)狀的形狀。在圖1中，為了清楚起見(jiàn)將碳精盒示為適當(dāng)分離，但在實(shí)際中，期望將其移動(dòng)到離陣列的中心更近，以便在高至最高音頻處也能維持陣列的方向性能。將碳精盒變小會(huì)使信噪比變差，因此，對(duì)于給定大小的碳精盒，當(dāng)其靠近時(shí)(可能靠近至使相鄰的碳精盒彼此接觸的點(diǎn))，相鄰碳精盒之間的間隙將變小。這在碳精盒之間產(chǎn)生了封閉的空氣空間，通過(guò)碳精盒之間的相對(duì)小的間隙到達(dá)外部。該間隙中的大部分空氣將隨著封入的空氣共振，在音頻范圍的頂部附近產(chǎn)生赫爾姆霍茨共振。該共振在原則上是能夠被均衡的，但是難以確保在均衡中不會(huì)存在殘余誤差而導(dǎo)致能聽(tīng)得到的賦色?？梢韵氲?，如果該封閉的空間充滿(mǎn)了例如先前討i侖的球形或多面體形的固體材料，那么該共振將可避免。如果使用壓力傳感器的話(huà)，這是具有吸引力的方案，但是，這樣的聲學(xué)阻礙將改變其附近的空氣速度，從而減小或消除一階傳感器的速度靈敏度，而使低頻處的信噪比惡化。需要一種避免以上問(wèn)題的一階傳感器的對(duì)稱(chēng)排列。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，聲音捕獲裝置包括繞對(duì)稱(chēng)點(diǎn)布置的多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒，所述多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒包括由至少三個(gè)麥克風(fēng)碳精盒構(gòu)成的第一ii組碳精盒，其中的每個(gè)碳精盒均具有軸，沿著所述軸具有最大靈敏度，其中，所述第一組中的碳精盒的軸不全部基本經(jīng)過(guò)所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)，并且所述第一組中的碳精盒的軸不全部基本共面。優(yōu)選地，第一組中的碳精盒的軸不全部相交于基本同一點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明排列的麥克風(fēng)碳精盒陣列提供了全部三個(gè)維度上的靈敏度，并提供了高階方向性綜合。此外，該陣列提供了入射聲場(chǎng)的球面諧波表示，與利用壓力傳感器獲得的入射聲場(chǎng)相比，該陣列提供的入射聲場(chǎng)在低頻具有更高的信噪比。優(yōu)選地，至少三個(gè)具有最大靈敏度的軸不基本經(jīng)過(guò)所述多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒的任何對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。更優(yōu)選地，全部具有最大靈敏度的軸均不基本經(jīng)過(guò)所述多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒的任何對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。在其它有益效果中，這一點(diǎn)減小了碳精盒形成聲學(xué)空腔的趨勢(shì)。優(yōu)選地，所述多個(gè)碳精盒具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸。更優(yōu)選地，所述多個(gè)碳精盒具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸。多個(gè)碳精盒的布置具有特別高度的對(duì)稱(chēng)性是優(yōu)選的，例如，由大量的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸提供該對(duì)稱(chēng)性。這就筒化了信號(hào)均衡并減弱了空間混疊?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)姆较蛐喳溈孙L(fēng)，但優(yōu)選的是，碳精盒是對(duì)聲壓基本具有零響應(yīng)的速度傳感器。優(yōu)選地，第一組碳精盒中的至少三個(gè)碳精盒是對(duì)聲壓具有基本零響應(yīng)的速度傳感器。更優(yōu)選地，所述第一組中的每個(gè)碳精盒都是對(duì)聲壓具有基本零響應(yīng)的速度傳感器。優(yōu)選地，所述第一組中的至少三個(gè)碳精盒中的每個(gè)都朝向?yàn)槭蛊湓谂c連接該碳上的靈敏度。更優(yōu)選地，所述第一組中的每個(gè)碳精盒都朝向?yàn)槭蛊湓诘娜我环较蛏系撵`敏度。這樣，第一組中的每個(gè)碳精盒都朝向?yàn)楦呄蛴谇邢蚨皇菑较?，使其在與將碳精盒連接于對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的線(xiàn)成直角的方向上的靈敏度大于沿著該線(xiàn)方向上的靈敏度。在其他有益效果中，這一點(diǎn)減弱了任何中心聲音阻礙減小碳精盒的速度靈敏度的傾向。進(jìn)一步優(yōu)選地，第一組碳精盒中至少三個(gè)中的每個(gè)均朝向?yàn)槭蛊渚哂凶畲箪`敏度的所述軸與連接該碳精盒和所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的線(xiàn)基本成直角。更優(yōu)選地，所述第一組中的每個(gè)碳精盒都朝向?yàn)槭蛊渚哂凶畲箪`敏度的所述軸與連接該碳精盒和所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的線(xiàn)基本成直角。這樣，第一組中的每個(gè)碳精盒都朝向切向，以使其最大靈敏度軸基本與連才妻該碳精盒和對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的線(xiàn)成直角。在其他有益效果中，這一點(diǎn)能使陣列的有效大小最小化，改善了高頻性能。當(dāng)然，如果至少兩個(gè)碳精盒的方向不共面的話(huà)，那么，在與該線(xiàn)垂直的平面中，仍然能自由選擇最大響應(yīng)的實(shí)際方向。優(yōu)選地，所述第一組中的碳精盒的位置的質(zhì)心基本位于所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)中，優(yōu)選地，第一組麥克風(fēng)碳精盒包括至少四個(gè)麥克風(fēng)碳精盒，所述至少四個(gè)麥克風(fēng)碳精盒以非共面的空間配置繞所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)設(shè)置。這種配置能夠在三個(gè)維度對(duì)環(huán)繞聲場(chǎng)完全捕獲。與已知的配置不同，本發(fā)明的該實(shí)現(xiàn)中的至少部分麥克風(fēng)碳精盒是具有指向性且為定向的，以指向?qū)ΨQ(chēng)點(diǎn)的非徑向方向，從而避免不期望的聲音空腔和相關(guān)的諧振。在本發(fā)明的另一實(shí)現(xiàn)中，第一組麥克風(fēng)碳精盒中的所述至少三個(gè)麥克風(fēng)碳精盒以共面的配置繞所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)設(shè)置。有時(shí)，使用方向性麥克風(fēng)的平面配置來(lái)實(shí)現(xiàn)水平平面的良好的音頻再現(xiàn)。然而，根據(jù)本發(fā)明的平面配置(麥克風(fēng)的最大靈敏度方向不位于同一平面)在垂直維度上也提供了分辨率。優(yōu)選地，所述第一組中的碳精盒的任兩條軸都不相交于基本一點(diǎn)。優(yōu)選地，所述第一組中的所述碳精盒設(shè)置為距離所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)基本相同的距離，因?yàn)檫@確保了更好的響應(yīng)一致性并簡(jiǎn)化了對(duì)捕獲的音頻信號(hào)的處理。為了響應(yīng)的一致性，并為了簡(jiǎn)化從每個(gè)碳精盒得到的音頻信號(hào)的處理，將所述第一組中的所述碳精盒基本上以在對(duì)稱(chēng)群的作用下不變的結(jié)構(gòu)繞所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)設(shè)置是優(yōu)選的。對(duì)稱(chēng)群可采用多種形式，包括反射、旋轉(zhuǎn)，以及在非共面配置的情況下的多面體。通過(guò)在麥克風(fēng)陣列中包括聲音阻礙，可進(jìn)一步改進(jìn)該陣列的整體聲音響應(yīng)。為此，優(yōu)選地，該裝置可進(jìn)一步包括基本以所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)為中心的聲音阻礙。優(yōu)選地，該聲音阻礙在對(duì)稱(chēng)群的作用下基本不變。碳精盒可相對(duì)于聲音阻礙設(shè)置在一定的位置范圍內(nèi)，但優(yōu)選地，所述第一組中的每個(gè)碳精盒均位于接近于所述聲音阻礙的表面。還可通過(guò)包含與第一組碳精盒不直接相關(guān)的麥克風(fēng)碳精盒改進(jìn)整體響應(yīng)。因此，優(yōu)選地，該裝置進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒構(gòu)成的第二組碳精盒，所述第二組碳精盒中的至少一個(gè)碳精盒對(duì)聲壓具有響應(yīng)o優(yōu)選地，該裝置適于將所述第二組中的碳精盒的輸出組合以提供基本全向的響應(yīng)。該裝置可適于將所述第一組和所述第二組中的碳精盒的輸出組合以基本消除高音頻處不希望的球面諧波信號(hào)。不在陣列中使用單一的聲音阻礙，而是通過(guò)使用分布式的阻礙，也可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的效果。例如，該裝置可進(jìn)一步包括多個(gè)啞石友精盒，其中所述第二組碳精盒和所述多個(gè)啞碳精盒被配置為在所述第一組碳精盒定義的對(duì)稱(chēng)群的作用下以基本不變的方式阻礙所述聲場(chǎng)。作為一種選擇，所述第二組碳精盒可被嵌入在基本以所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)為中心的聲音阻礙的表面中。在這種情況下，優(yōu)選地，所述聲音阻礙和所述第二組碳精盒被配置為已在所述第一組碳精盒定義的對(duì)稱(chēng)群的作用下基本不變的方式阻礙所述聲場(chǎng)。當(dāng)處理碳精盒的三維非共面配置時(shí)，參照某些下面的三維形狀(例如多面體)可方便地描述其優(yōu)化的相對(duì)空間配置。參考形狀可為概念上的(虛擬的)構(gòu)造，或者，在下面的框架或聲音阻礙的情況下，參考形狀可為實(shí)際的實(shí)體。優(yōu)選地，所述第一組中的碳精盒的空間配置使得每個(gè)碳精盒均基本位于參考多面體的不同的各個(gè)邊。優(yōu)選地，所述多面體是正多面體，盡管可具有主要為水平的聲音再現(xiàn)的應(yīng)用(其中變平的多面體配置可為最佳的)。優(yōu)選地，第一組中的每個(gè)碳精盒基本位于所述多面體的各個(gè)邊的中點(diǎn)。每個(gè)碳精盒可相對(duì)于其多面體的邊定向，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一組中的每個(gè)碳精盒都朝向?yàn)槭沟脤?duì)于所述第組中的全部碳精盒而言，所述多面體的所述各個(gè)邊與所述碳精盒的最大靈敏度方向的投影之間的角度都基本相同，所述投影是在垂直于連接所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)與所述碳精盒的線(xiàn)的平面上的投影。優(yōu)選地，所述角度不是7T/2弧度的倍數(shù)。一旦由陣列中的麥克風(fēng)碳精盒對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行采樣和捕獲之后，則需要對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)行處理，以生成在特定音頻范圍上具有期望的方向性和(球面)諧波含量的音頻再現(xiàn)。優(yōu)選地，該裝置進(jìn)一步包括矩陣處理器，其適于對(duì)來(lái)自所述碳精盒的輸出進(jìn)行處理，以提供具有不同方向性圖的至少兩個(gè)裝置輸出。優(yōu)選地，該裝置進(jìn)一步包括第一矩陣處理器，其適于對(duì)來(lái)自所述碳精盒的輸出進(jìn)行處理，以得到基本對(duì)應(yīng)于所述聲場(chǎng)的各球面諧波的信號(hào)。進(jìn)一步優(yōu)選地，該裝置進(jìn)一步包括均衡器，所述均衡器適于將頻率依賴(lài)均衡應(yīng)用于所述各球面諧波，從而對(duì)來(lái)自遠(yuǎn)距聲源的不同階次的諧波進(jìn)行均衡，以在大部分音頻范圍上具有基本不變的相對(duì)電平。最后，優(yōu)選地，該裝置進(jìn)一步包括第二矩陣處理器，其適于對(duì)均衡后的諧波信號(hào)進(jìn)行處理，以提供具有方向性的至少一個(gè)定向輸出信號(hào)，所述方向性在大部分音頻范圍上是基本不變的。在該裝置的進(jìn)一步修飾中，第一組中的碳精盒上可附接有擋板，所述擋板被配置以減少由所述碳精盒對(duì)其附近的聲音造成的千擾的不對(duì)稱(chēng)性。這樣，整個(gè)裝置可考慮到其自身對(duì)其試圖捕獲的聲場(chǎng)的影響。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，通過(guò)使用以初看起來(lái)可能違反直覺(jué)的配置和方向設(shè)置的麥克風(fēng)碳精盒，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的聲音捕獲裝置，但是，對(duì)于與已知陣列相關(guān)的某些問(wèn)題而言，對(duì)麥克風(fēng)碳精盒的這種配置和方向設(shè)置實(shí)際上是有效且極佳的解決方案。利用該聲音捕獲裝置捕獲的音頻信號(hào)可在任何適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)載體上傳輸或編碼。優(yōu)選地，該數(shù)據(jù)載體包括利用本發(fā)明的聲音捕獲裝置捕獲的音頻信號(hào)。15下面將參照附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施例。圖1示出了已知的指向向外的方向性傳感器的多面布置；圖2示出了碳精盒陣列、矩陣處理和均衡的已知組合；圖3示出了本發(fā)明利用三個(gè)8字形碳精盒和中心全碳精盒的共面實(shí)施方式；圖4示出了本發(fā)明利用四個(gè)8字形碳精盒和上下對(duì)稱(chēng)的中心復(fù)合傳感器的實(shí)施方式；圖5示出了本發(fā)明利用五個(gè)8字形碳精盒和兩個(gè)分離的軸對(duì)稱(chēng)碳精盒的實(shí)施方式；圖6示出了8字形軸垂直于四面體的邊的四面體陣列；圖7示出了具有45。扭曲的四面體陣列；圖8示出了8字形軸垂直于立方體的邊的立方體陣列；圖9示出了8字形軸平行于立方體的邊的立方體陣列；圖IO示出了具有39。扭曲的立方體陣列；圖ll示出了8字形軸平行于十二面體的邊的十二面體陣列；圖12示出了具有35.7。扭曲的十二面體陣列；以及圖13示出了具有39。扭曲和改進(jìn)對(duì)稱(chēng)擋板的立方體陣列。具體實(shí)施例方式本發(fā)明解決設(shè)計(jì)麥克風(fēng)陣列的問(wèn)題，該麥克風(fēng)陣列可提取空間中的參考點(diǎn)處與聲音有關(guān)的方向信息，在多個(gè)八度上具有基本保持不變的方向特性，并且具有良好的信噪比，如例如演播室或錄制音樂(lè)的場(chǎng)所需要的那樣。Craven,P.G.和Gerzon,M.A.的英國(guó)專(zhuān)利GB1512514(Coincidentmicrophonesimulationcoveringthreedimensionalspaceandyieldingvariousdirectionaloutputs)和Gerzon,M.A.于1975年2月在音頻工程十辦會(huì)(AudioEngineeringSociety)第50次會(huì)i義子頁(yè)印本L-20上發(fā)表的"TheDesignofPreciselyCoincidentMicrophoneArraysforStereoandSurroundSound"首先對(duì)這種方法進(jìn)行了系統(tǒng)描述。這些文獻(xiàn)公開(kāi)了用麥克風(fēng)密集覆蓋、或用少量置于關(guān)鍵處的麥克風(fēng)傳感器覆蓋的球體的可能性。適當(dāng)?shù)牟贾檬乔蝮w上"優(yōu)良"集成規(guī)則的點(diǎn)的集合，具體的例子是正多面體(例如柏拉圖立體，即，四面體、立方體、八面體、十二面體和二十面體)的各面中點(diǎn)的集合。在本說(shuō)明書(shū)中，將廣泛使用球面諧波的概念。球面諧波是在球體表面上定義的函數(shù)球體上的任意函數(shù)都可展開(kāi)為球面諧波的和，就如線(xiàn)函數(shù)可展開(kāi)為正弦波的和一樣。球面諧波根據(jù)階次分組，就如正弦波具有頻率一樣。低階球面諧波將單獨(dú)提供原始函數(shù)的總體描述，即，"模糊"描述或"空間上低通濾波"的描述，當(dāng)加入越高階諧波時(shí)，方向分辨率也隨之增加。僅有一個(gè)零階諧波，具有三個(gè)線(xiàn)性獨(dú)立的一階諧波，五個(gè)二階諧波，以及通常具有(2n+l)個(gè)線(xiàn)性獨(dú)立的n階諧波。Furze和Malham已定義了用于前幾階諧波的方1"更的基函數(shù)，并為其提供了按字母表順序的符號(hào)。表1示出了被歸一化為在球體上具有單位均方值的基函數(shù)0及其梯度。對(duì)(/)給出的公式僅在x2+y2+z2=l的單位球體上是有效的，但是，通過(guò)擴(kuò)展，其可用作方向的函數(shù)或定義在無(wú)窮大球體上的函數(shù)，這樣，三元組(x,y,z)則解釋為方向余弦。我們將遵循通常的音頻實(shí)踐，i人為x-y平面是"水平的"，而z表示垂直方向。為了解釋麥克風(fēng)陣列的操作，我們忽略實(shí)際聲音源的有限距離，并認(rèn)為聲場(chǎng)是來(lái)自無(wú)窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)源的聲音重疊。每個(gè)這樣的源都生成穿過(guò)空氣的平面波，該平面垂直于源的方向。因此，將源分布描述為無(wú)窮遠(yuǎn)處的球體上的離散點(diǎn)的集合，并將這一描述替換為球面諧波的和(可能是無(wú)窮的)。本發(fā)明的目的在于提供這樣一種麥克風(fēng)，其將得到這些面諧波的適當(dāng)選才奪。為了用于稱(chēng)為"全向聲系統(tǒng)(periphony)"的某些類(lèi)型的3-D環(huán)繞聲再現(xiàn)，對(duì)于某個(gè)整數(shù)n，優(yōu)選地可利用對(duì)應(yīng)于高至n階并包括n階的全部諧波的信號(hào)的完整集。例如，會(huì)期望"三階全向聲系統(tǒng)麥克風(fēng)"提供對(duì)應(yīng)于零階、一階、二階和三階的全部諧波的十六個(gè)(=1+3+5+7)信號(hào)。通常假設(shè)期望這樣的完整信號(hào)集，盡管對(duì)于某些應(yīng)用而言可提供較少數(shù)量的輸出，例如對(duì)于水平(2-D)環(huán)繞聲，可確定省去在垂直方向提供分辨率的某些諧波。這樣的二階麥克風(fēng)可省去Z、R、S和T,僅提供W、X、Y、U和V。對(duì)于定向的"指向性"單聲道麥克風(fēng)，可提供由每階的一個(gè)軸對(duì)稱(chēng)諧波的線(xiàn)性組合構(gòu)成的單一輸出。例如，W、Z和R關(guān)于z軸為軸對(duì)稱(chēng)的，并可用于綜合指向z向的定向麥克風(fēng)。在音步貞文獻(xiàn)(<列長(zhǎng)口，Craven,PeterG.、Law,MalcolmJ.、Stuart,J.Robert、Wilson,RhondaJ.的"HierarchicalLosslessTransmissionofSurroundSoundUsingMLP"中的圖8，發(fā)表于2003年5月的音頻工程協(xié)會(huì)第24屆國(guó)際會(huì)議，#18頁(yè))中已討論了可將表示聲場(chǎng)的球面諧波分量的信號(hào)組合(到線(xiàn)性矩陣中)以生成期望的方向圖的方式，因此在此不再進(jìn)一步考慮。實(shí)際的麥克風(fēng)不能訪(fǎng)問(wèn)"無(wú)窮遠(yuǎn)處的球體"。因此，考慮具有有限大小的球體，并利用無(wú)窮遠(yuǎn)處的源產(chǎn)生的假設(shè)聲場(chǎng)(其分布由單一球面諧波描述)將在有限球體的表面上產(chǎn)生方向性遵循相同球面諧波的壓力分布?，F(xiàn)在可考慮感測(cè)聲場(chǎng)的球面諧波的特定階的麥克風(fēng)，如Craven,P.G.和Gerzon,M.A.于1974年7月提交的英國(guó)專(zhuān)利GB1512514(1977)"Coincidentmicrophonesimulationcoveringthreedimensionalspaceandyieldingvariousdirectionaloutputs"以及Gerzon，M.A.于1975年2月在音頻工程協(xié)會(huì)第50次會(huì)議預(yù)印本L-20上發(fā)表的"TheDesignofPreciselyCoincidentMicrophoneArraysforStereoandSurroundSound"所公開(kāi)的，i口下戶(hù)斤述1.用適當(dāng)分布的壓力傳感器覆蓋球體；2.將傳感器的輸出組合，以使當(dāng)球體上的壓力分布被考慮為球面諧波分量的和時(shí)，從其它球面諧波中提取具有最小污染的、與期望的諧波分量成比例的信號(hào)；3.確定并補(bǔ)償無(wú)窮遠(yuǎn)處的源分布的諧波分量與球體表面上得到的壓力分布的相應(yīng)諧波分量之間的已知的比例因子，從而使輸出具有正確的增益。這種方法在Gerzon,M.A.在1975年2月的音頻工程協(xié)會(huì)第50次會(huì)議的預(yù)印本L-20上發(fā)表的"TheDesignofPreciselyCoincident18MicrophoneArraysforStereoandSurroundSound"中的圖1已解釋?zhuān)疚膶⒃摳綀D復(fù)制為圖2,其示出了執(zhí)行步驟(l)的一組四個(gè)碳精盒、對(duì)幾個(gè)不同的球面諧波同時(shí)執(zhí)行步驟(2)的頻率獨(dú)立矩陣、以及對(duì)每個(gè)諧波分別執(zhí)行步驟(3)的均衡器。通常，步驟(3)需要的比例因子復(fù)雜且與頻率相關(guān)，其依賴(lài)于聲音的波長(zhǎng)；球體的半徑；球體是聽(tīng)覺(jué)反射的(固體的)還是聽(tīng)覺(jué)透明的(打開(kāi)的)；以及球面諧波的階次。最近的幾篇論文中都考慮了該比例因子的計(jì)算，包括Laborie,A、Bruno,R和Montoya,S于2003年2月在音頻工程協(xié)會(huì)第114次會(huì)議的AES子貞印本#5717上發(fā)表的"ANewComprehensiveApproachofSurroundSoundRecording"、Rafaely,B.于2005年在巴塞羅那的音頻工程協(xié)會(huì)第118次會(huì)議的AES預(yù)印本#6405上發(fā)表的"DesignofaSecond-OrderSoundfieldMicrophone"以及Meyer,J于2001年1月在J.Acoust.Soc.Am.109(l)上發(fā)表的"Beamformingforacircularmicrophonearraymountedonsphericallyshapedobjects"。對(duì)于特定階次的諧波，比例因子是聲音波長(zhǎng)與球體半徑的比值的函數(shù)。如Meyer的論文中的圖2所示，其大致形式是斜率為(6xn)dB/8ve的低音消減，其中n為拐角頻率之下的諧波的階次。其在拐角頻率之上具有稍微"擺動(dòng)"的逐漸下降的響應(yīng)。拐角頻率與球體半徑反向關(guān)聯(lián)在一階諧波和固體球體的簡(jiǎn)單情況下，其為波長(zhǎng)等于球體半徑2TT倍處的頻率。拐角頻率還隨諧波階次的增大而禾肖微增大。如果n-2,低音消減的斜率則為12dB/8ve。因此，如果需要在二階諧波輸出上具有平坦的響應(yīng)，均衡器則必須提供12dB/8ve的低音增強(qiáng)。如果不考慮費(fèi)用，則由麥克風(fēng)碳精盒密集覆蓋的大球體將允許拐角頻率為幾百Hz，而例如20Hz的必要的增強(qiáng)不會(huì)是過(guò)度的。在具有較少碳精盒的情況下，需要考慮到，用于正確操作的頻率上限與碳精盒之間的間隔相關(guān)。因此，對(duì)于高保真度音頻性能，球體的大小必須限制為較小的厘米數(shù)，且拐角頻率很可能在例如20kHz的頻率上限的一個(gè)或兩個(gè)八度音階內(nèi)。如上所述，在八個(gè)或十個(gè)八度音階上保持12dB/8ve的增強(qiáng)是不實(shí)際的，因此，使用壓力傳感器提供二階球面諧波輸出似乎并不具有吸引力。因此，本發(fā)明在于包括具有定向響應(yīng)的碳精盒的陣列。GB1512541預(yù)期了徑向向外的定向碳精盒的使用，但是，已經(jīng)注意到，這種排列具有潛在的缺陷，包括可能出現(xiàn)空腔共振。Meyer的論文公開(kāi)了圓形陣列，其中安裝了偶極子(即，8字形)傳感器，且其最大靈敏度的方向指向圓形的圓周。該布置基本避免了空腔效應(yīng)，但其不能用于要求一階球面諧波輸出的全部集合的應(yīng)用。假設(shè)該圓位于水平的x-y平面上，那么，將不會(huì)有碳精盒響應(yīng)于"Z"球面諧波，因此該陣列不可能提供"Z"輸出。不管碳精盒本身是否全部位于一個(gè)平面內(nèi)，都期望其最大靈敏度的方向是非共面的。為了理解這一點(diǎn)，考慮共面的情況，在共面時(shí)，每個(gè)碳精盒的響應(yīng)都為零階和一階球面諧波分量的線(xiàn)性組合，且全部一階分量都定向于x-y平面內(nèi)。如果碳精盒陣列由形式為關(guān)于z軸軸對(duì)稱(chēng)的球面諧波的聲場(chǎng)刺激，那么，通過(guò)對(duì)稱(chēng)性，每個(gè)碳精盒響應(yīng)的一階分量都將不會(huì)受到刺激。因此，在這種情況下，陣列響應(yīng)將等價(jià)于壓力傳感器陣列的響應(yīng)，這樣將失去由定向碳精盒構(gòu)建陣列的優(yōu)勢(shì)。因此，本發(fā)明提供定向碳精盒陣列，這些定向碳精盒的最大靈敏度的方向是非共面的，且相對(duì)于陣列內(nèi)部的點(diǎn)來(lái)說(shuō)還是非徑向的。本發(fā)明的某些實(shí)施方式使用8字形碳精盒。然而，如果僅使用8字形碳精盒，那么，對(duì)入射聲場(chǎng)的零階球面諧波分量將不會(huì)具有響應(yīng)?？稍黾悠渌季幸蕴峁┤笔У牧汶A響應(yīng)。例如，可將一個(gè)全向碳精盒置于8字形碳精盒陣列的中心。圖3示出了使用三個(gè)8字形碳精盒31和一個(gè)中心壓力傳感器30的實(shí)施方式。8字形碳精盒31繞中心全向碳精盒30(示為黑色球體)相互之間呈120°放置。8字形碳精盒31在圖中由圓盤(pán)31表示，每個(gè)均在垂直于其圓盤(pán)平面的方向上具有最大靈敏度。全部碳精盒位于相同的平面內(nèi)，該平面稱(chēng)為x-y平面，但是最大靈敏度的方向相對(duì)于x-y平面具有"扭曲"。在圖示情況下，該扭曲在從陣列中心時(shí)觀察為順時(shí)針的，在從陣列外部觀察時(shí)是逆時(shí)針的。在不具有扭曲的情況下，則沒(méi)有碳精盒會(huì)響應(yīng)于聲場(chǎng)中的Z球面諧波，從而該陣列將不能提供"Z，，輸出。在具有90。扭曲的情況下，類(lèi)似地，將不能提供X和Y輸出。在具有二者之間的扭曲的情況下，利用適當(dāng)?shù)木仃囂幚?，能夠獲得全部三個(gè)一階輸出X、Y和Z，該矩陣處理的設(shè)計(jì)將在下文討i侖。近似為tan"(l/V^)=35.3°的扭曲能使X、Y和Z輸出的信噪比均衡。盡管圖3所示的陣列是設(shè)計(jì)用于獲得一階諧波的，但其也對(duì)二階諧波敏感，在實(shí)踐中，這將使高音頻處的極坐標(biāo)圖失真。如果如圖4所示使用四個(gè)8字形碳精盒41，對(duì)于水平的一階輸出X和Y而言，這一問(wèn)題將得以緩解。圖4的布置還解決了實(shí)際的"全向"麥克風(fēng)通常對(duì)最高音頻不能很好地維持各向同性的響應(yīng)的問(wèn)題。對(duì)稱(chēng)設(shè)置的一簇多個(gè)傳感器可提供更好的各向同性。例如，由于繞z軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)，因此兩個(gè)相同的軸對(duì)稱(chēng)碳精盒(其輸出疊加到一起，一個(gè)指向上，一個(gè)指向下)將對(duì)水平聲音提供極好的"W"全向響應(yīng)，因此對(duì)一階諧波X和Y提供零響應(yīng)。這些碳精盒可具有名義上的全向或心形響應(yīng)，或具有非零W分量的任何其他的軸對(duì)稱(chēng)響應(yīng)。此外，由于上下對(duì)稱(chēng)，這些碳精盒對(duì)一階Z球面諧波提供零響應(yīng)。在圖4中，在中心球體40中嵌入了兩個(gè)這樣的指向向外的碳精盒42、43。一個(gè)變體是將扭曲的方向改變?yōu)槔@圓的方向。該變體可用于具有偶數(shù)個(gè)8字形碳精盒的布置。如圖5所示，使用五個(gè)8字形碳精盒51的陣列可對(duì)下一矩陣的X和Y輸出的水平極坐標(biāo)圖的精確性提供進(jìn)一步的提高。此外，其允許該矩陣得到兩個(gè)"水平的"二階諧波U和V。圖5的另一個(gè)特性是，將中心復(fù)合傳感器分離為兩個(gè)碳精盒50和52。一個(gè)碳精盒50位于對(duì)稱(chēng)平面的上方，另一個(gè)碳精盒52位于對(duì)稱(chēng)平面的下方。該設(shè)計(jì)允許8字形碳精盒置于幾乎相互接觸的位置，這種緊致性使給定大小的碳精盒的高頻性能最大化。另一變體是通過(guò)減去其輸出，由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的碳精盒得到部分或全部的Z分量。這可允許修改或省去8字形碳精盒的扭曲。如果僅考慮與水平入射的聲音相關(guān)的精確度，圖5的設(shè)計(jì)則可以是非常有吸引力的。然而，二階R、S和T諧波將"污染"期望的低階輸出。并且，即使僅需要"水平"諧波W、X和Y，也可優(yōu)選地使用3-D碳精盒陣列，如下所述。根據(jù)本發(fā)明，3-D陣列的有用類(lèi)型基于規(guī)則的多面體。圖6示出了包含六個(gè)8字形碳精盒61、具有四面體對(duì)稱(chēng)性的陣列。每個(gè)8字形碳精盒61均徑向地位于中心四面體60的邊的"上方，，，》友纟晴盒平面與該邊平行對(duì)準(zhǔn)，從而其對(duì)稱(chēng)軸(也就是其最大靈敏度的方向)垂直于該邊棱，并且還垂直于將四面體的中心與^^精盒的中心相連的徑向線(xiàn)。圖6僅趨向于表達(dá)碳精盒61的意在的相對(duì)位置和朝向。僅為了清楚起見(jiàn)，將其示為分開(kāi)較遠(yuǎn)并位于細(xì)的"桿"上。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能設(shè)想用于安裝碳精盒和從每個(gè)碳精盒傳送信號(hào)的適當(dāng)布置，并將能希望將碳精盒61比圖6所示相互之間更為接近地放在一起(相對(duì)于其大小)。安裝布置將必定引起聲音阻礙，但如果不破壞陣列的對(duì)稱(chēng)(此示例中為四面體對(duì)稱(chēng))，則不一定對(duì)定向響應(yīng)不利。實(shí)際麥克風(fēng)中通常具有的另一特性是防護(hù)格柵。同樣，優(yōu)選地，其應(yīng)該不破壞陣列的對(duì)稱(chēng)。在上述例子中，該8字形碳精盒陣列將不會(huì)響應(yīng)于W聲場(chǎng)，且通常期望用對(duì)壓力具有響應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)碳精盒對(duì)該陣列進(jìn)行補(bǔ)充，以提供W信號(hào)?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)奶季信帕?，包括已參照?qǐng)D3、4、5描述的排列。另一種可能性是使用相同壓力傳感器的對(duì)稱(chēng)陣列，例如通過(guò)將傳感器置于中心多面體的每一面的中心位置。在圖6中，每個(gè)壓力傳感器均由附著于中心四面體的面上的黑色圓盤(pán)表示。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于維持了四面對(duì)稱(chēng)性，并使由有限大小的壓力傳感器產(chǎn)生的高頻處的任何"成束(beaming)"效應(yīng)最小化，從而通過(guò)加上四個(gè)全^i青盒的輸出獲得的W輸出不會(huì)被入射聲場(chǎng)中的一階、二階球面諧波污染。如圖6所示，全傳感器安裝在固體的中心四面體的各面上?？蛇x將碳精盒留在自由空間中。另一可能性是將四個(gè)呈四面體放置的碳精盒嵌入固體球體的表面。這些可能性還可應(yīng)用于將討論的其它多面體排列。22在考慮其他排列之前，先描述可如何獲得圖2所示的矩陣的系數(shù)。該方法的本質(zhì)如下所述1.用每個(gè)期望的球面諧波依次激勵(lì)陣列，在每個(gè)情況下，將全部碳精盒的響應(yīng)記錄為矢量；2.將矢量組合為矩陣A，其根據(jù)入射諧波的振幅提供碳精盒輸出；3.獲得A的偽逆A";以及4.在矩陣處理器(圖2)中執(zhí)行矩陣A"，以對(duì)每個(gè)入射球面諧波的振幅進(jìn)行估計(jì)。質(zhì)差別。原則上，步驟1可作為物理實(shí)驗(yàn)執(zhí)行，但是，對(duì)于理想傳感器的假設(shè)，其并不便于在理論上分析情況。在壓力傳感器的情況下，通過(guò)對(duì)單位球體上每個(gè)傳感器位置處的每個(gè)期望的球面諧波進(jìn)行估計(jì)，簡(jiǎn)單地執(zhí)行步驟1。對(duì)于8字形傳感器，則利用其感測(cè)壓力梯度的事實(shí)。本發(fā)明不排除傳感器可指向切向和徑向之間的中間方向的可能性，在這種情況下，梯度的切向和徑向分量必須都被估計(jì)。在Meyer的論文中可得到與徑向分量的分析相關(guān)的詳細(xì)情況。本文中，我們僅考慮切向分量。在指向切向的傳感器的情況下，僅切向分量是相關(guān)分量。對(duì)于圖6所示的六個(gè)8字形碳精盒的排列，表2中給出了其位置(x,y,z)和方向余弦(u，v，w)。分配給每個(gè)碳精盒的數(shù)都是任意的，只是便于參考。對(duì)于方向余弦的符號(hào)的選擇也是任意的。對(duì)于第一碳精盒，(I,o,-I)將是(-I，O，I)的有效替代選擇。該選2222擇等價(jià)于對(duì)碳精盒輸出的極性的選擇矩陣處理中考慮了該選擇，因此該選擇對(duì)碳精盒陣列和矩陣的組合的最終性能沒(méi)有影響。現(xiàn)在對(duì)碳精盒#2對(duì)S球面諧波的響應(yīng)進(jìn)行估計(jì)。獲取碳精盒的方向余弦(I，-I，o)與表1中給出的球面諧波的梯度(V^z，0,V^x)22的標(biāo)量乘積。該標(biāo)量乘積為^^，在x^，y=0,z=l的碳精盒位置2對(duì)其進(jìn)行估計(jì)，得到結(jié)果^2-。以這種方式處理，可估計(jì)在受至2面諧波激勵(lì)時(shí)六個(gè)碳精盒的響應(yīng)resp,、resp2.....resp。。因而碳麵23的響應(yīng)可由下式給出<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>其中，w是激勵(lì)的W球面諧波分量的振幅(比例因子)，x是X分量的振幅，等等。其中，矩陣A與每個(gè)碳精盒對(duì)每個(gè)球面諧波分量的響應(yīng)相關(guān)，矩陣A為<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>A的第一列由零構(gòu)成，也就是說(shuō)，該矩陣對(duì)W諧波具有零響應(yīng)。這是切向8字形碳精盒陣列的普遍特性，即，對(duì)徑向不敏感。A接下來(lái)的三列對(duì)三個(gè)一階諧波X、Y和Z具有非零響應(yīng)。然后是對(duì)應(yīng)于二階諧波的五列。其中兩列仍然為零該陣列對(duì)R和U諧波是"盲"的。該陣列的確對(duì)S、T和V諧波具有響應(yīng)，但是，對(duì)S的響應(yīng)僅為對(duì)Y的響應(yīng)的成比例復(fù)制，同樣，對(duì)T和X以及對(duì)V和Z也是類(lèi)似。因此，不能獨(dú)立于X、Y和Z提取S、T和V諧波，并且實(shí)際上，可從該陣列提取的任何X、Y和Z信號(hào)將不可避免地分別受到T、S和V的污染。根據(jù)矩陣A將得出，矩陣對(duì)二階諧波比對(duì)一階諧波X、Y和Z具有更大的靈敏度。在實(shí)踐中，該靈敏度與Meyer的論文中的圖2所示的"模振幅"相乘。盡管該圖涉及安裝在固體球體表面上的碳精盒的情況，但是如果該球體不存在、變小、或由多面體替代的話(huà)，結(jié)果將不會(huì)定性地不同。在Meyer的"i侖文^f吏用的術(shù)語(yǔ)中，當(dāng)乘以半徑a的波數(shù)A:為0.5時(shí)，即，當(dāng)波長(zhǎng)是球體半徑的4r倍時(shí)，二階諧波相對(duì)于一階諧波減小大約16dB。對(duì)于實(shí)際大小的麥克風(fēng)陣列，這暗示了在高音頻處得到的一階分量會(huì)受到二階分量的充分污染，但在低頻則不會(huì)。偽逆的A—4々另一選擇是AT,其中T表示矩陣轉(zhuǎn)置。對(duì)于每個(gè)期望的球面諧波輸出信號(hào)，這對(duì)應(yīng)于對(duì)每個(gè)碳精盒的輸出與其對(duì)該諧波的響應(yīng)成比例地加權(quán)。將得到的球面諧波信號(hào)與原始面諧波激勵(lì)關(guān)聯(lián)的矩陣則為AT.A,對(duì)于上文討論的六個(gè)碳精盒陣列，其為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage25</formula>該矩陣左上角的4x4子矩陣示出了，三個(gè)一階分量的振幅x、y和z將在矩陣輸出ms72、/^s/3和w印4中正確表示，而與比例因子6無(wú)關(guān)。然而，如上所述，右上角的項(xiàng)6V^則表示來(lái)自二階分量的污染。在圖6中，碳精盒61的指向?yàn)槭蛊漭S垂直于四面體60的對(duì)應(yīng)邊。通過(guò)將每個(gè)碳精盒繞其徑向線(xiàn)旋轉(zhuǎn)以使其軸仍然為切向，可獲得有用的變體。以這種方式應(yīng)用90。的扭曲，每個(gè)碳精盒的軸都將平行于四面體的對(duì)應(yīng)邊。這種改變對(duì)矩陣A'「.A的影響是改變項(xiàng)"6VI"的符號(hào)。在兩個(gè)極值之間，可考慮具有45。扭曲的布置，例如，從陣列中心戲L察為順時(shí)針?lè)较?，或從外部觀察為逆時(shí)針?lè)较?。圖7示出了這樣的實(shí)施例，其中，碳精盒71相對(duì)于四面體70為這樣的朝向。相應(yīng)的矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage26</formula>可以看到，已消除了"6V^"的污染項(xiàng)。因此，通過(guò)45。的扭曲，AT提供了A的偽逆，其允許獲得對(duì)應(yīng)于全部一階諧波和五個(gè)二階諧波中的三個(gè)的信號(hào)。只要激勵(lì)限于零階、一階和二階諧波，這些信號(hào)就不會(huì)受到污染。圖8示出了使用立方體對(duì)稱(chēng)的布置，十二個(gè)碳精盒81中的每個(gè)均安裝在立方體80的邊的"上方"，其對(duì)稱(chēng)軸垂直于從陣列中心到碳精盒的徑向線(xiàn)，還垂直于該邊。圖9示出了類(lèi)似的配置，其中每個(gè)碳精盒91的對(duì)稱(chēng)軸均平行于立方體90的邊，即，具有90°的"4丑曲"。如上處理，將得到矩陣AT.A,并發(fā)現(xiàn)圖8的配置對(duì)于二階諧波R和U是"盲"的，而圖9的配置對(duì)S、T和V是盲的。通過(guò)假設(shè)下面的立方體相對(duì)于x、y和z軸具有不同的朝向，不能"看到"的諧波的細(xì)節(jié)將為不同的，但是，這兩種配置仍然均不能得到五個(gè)線(xiàn)性獨(dú)立的二階諧波的完整集。圖10與圖8類(lèi)似，除了已相對(duì)于立方體IOO設(shè)置的每個(gè)碳精盒101給出了從陣列外部觀察順時(shí)針的(或者從陣列中心觀察時(shí)為逆時(shí)針的)扭曲，扭曲的角度為sin—、3/5))^tan—、《2/3),即，約為39.2。?，F(xiàn)在矩陣AT.A則為<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>這種情況下，每個(gè)碳精盒的軸都平行于相應(yīng)的邊。包括三階項(xiàng)的矩陣0,0.0，0，0，0,0,0,0,0，0,0,o，o，o,00,30.0,0,0,0,0,0,0,o,0,0,0,o,o,o，00,0，30.0,0,0,0,0,0,o,0,0,o，o，o，0，00，0,0,30.0,0,0，0,0，o,(),0,(),o，()，()，00,(),0,(),90.0.0,()，()，()，()，0，()，o，(),0,00，0,0,0.0.90.0,0,0，o.o.o，0，o,o，o,00,0.0，0,0.0,90.0,0，o，0.0，o,o，00，().0，0，0，0，0,卯.o，o.0，0.0,o,(K0，00，00,(),0,0,(),(),90.0，()，()，o，o,()，()，()()，()，0,(),0，()，0,0，0,354.1，()，-142,4，0,()，0，()0,0,0，0，0，0,0，0,0，0,5.7，0，o,o，()，()o,(),(K0，0,0，0，().0,-142.4，0,64.0,(),0,0,00，0,o,().(:),o,o,o，()，o，().0,肌4,o,176.1,00.,(),0,(),0,0,(),0,0,0，()，0,()，404.9,0,54.40，0,0,0.()，().()，0,(),()()，176310.7，()().(:),().(:),(),().o,o.(),().()，0,()，54.4,0,13.2由此可見(jiàn)，將am乍為a的偽逆的選擇"極好地"得到一階和二階諧波信號(hào)，但在矩陣的最后七行和七列具有非對(duì)角元素，表示三階分量未完全相互分離。為了將這些分量分離，需要不同的偽逆，例如(at.a)-'.at其為已知的根據(jù)線(xiàn)性方程的最小二乘法方案理論的形式?，F(xiàn)在需要檢查(AT.A)一是否存在和是否情況良好。為此，檢查AT.A的本征值，其按升序整理為三階本征值的散布現(xiàn)在為60.2到269.9，比平行朝向的情況要有利得多?？赏ㄟ^(guò)應(yīng)用扭曲來(lái)進(jìn)一步減小本征值的散布。事實(shí)上，通過(guò)應(yīng)用相對(duì)于垂直方向大約35.69。的扭曲，三階本征值的散布可進(jìn)一步減小，如圖12所示的相對(duì)于十二面體120設(shè)置的碳精盒121。AT.A對(duì)三階的本征值現(xiàn)在為其示出了利用(AT.A):AT作為A的偽逆對(duì)三階諧波的理想重構(gòu)。對(duì)四階進(jìn)行分析，得到本征值這表示出稍微復(fù)雜的情況。盡管如此，對(duì)應(yīng)于三階和四階諧波的本征值的散布并沒(méi)有過(guò)度。因此，應(yīng)該可使用(AT.A)—'.AT作為偽逆，以從矩陣中獲取l、2、3、4階諧波，而不會(huì)將噪聲等過(guò)度放大(除了如上文所述在低頻不可避免的放大)。具有24個(gè)這樣的諧波，其表示已"有效地"使用了從圖12的陣列中的30個(gè)碳精盒121獲得的信息。對(duì)陣列的幾何結(jié)構(gòu)影響其響應(yīng)的方式的精確分析不是直接的。不僅要考慮是否存在例如球體或多面體的中心固體，還需要考慮傳感器不是聽(tīng)覺(jué)透明的，且每個(gè)傳感器都會(huì)影響由其它傳感器采集的聲音。通常，圖2所示的均衡器的設(shè)計(jì)將需要對(duì)陣列的音響效果進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模，或需要對(duì)非均衡響應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確定。然而，如果不需要詳細(xì)建模就可將各球面諧波分離，將是非常有幫助的。具有高度對(duì)稱(chēng)性的陣列(例如基于正多面體的陣列)的有益效果在于，對(duì)稱(chēng)變?cè)捎糜谡f(shuō)明，只要維持對(duì)稱(chēng)性，聲學(xué)配置的細(xì)節(jié)就不會(huì)削弱低階諧波的分離。設(shè)置圖2所示的均衡來(lái)對(duì)球面諧波信號(hào)進(jìn)行均衡是正常的，可以在大多數(shù)音頻范圍上獲得近似平坦的頻率響應(yīng)，或者至少使信號(hào)具有基本相同的頻率響應(yīng)。這就簡(jiǎn)化了本發(fā)明提供的由諧波信號(hào)綜合希望的方向圖(極性響應(yīng))的任何進(jìn)一步處理的設(shè)計(jì)，并有助于確保如此獲得的方向性圖在頻率范圍上保持基本不變。然而，可能希望限制高階諧波的頻率范圍，以減少低頻的信噪比問(wèn)題和高頻的污染影響。由于對(duì)稱(chēng)性，相同的均衡曲線(xiàn)應(yīng)該可應(yīng)用于給定階次的全部諧波。理論上，"扭曲"(不是90。的扭曲)破壞反射對(duì)稱(chēng)性。這對(duì)于感測(cè)而不影響空氣速度的聲學(xué)透明碳精盒的理想化情況不是問(wèn)題，但是，對(duì)于會(huì)對(duì)氣流造成影響的實(shí)際碳精盒而言，扭曲會(huì)潛在地使以上使用的某些對(duì)稱(chēng)性變?cè)獰o(wú)效。然而，球形對(duì)稱(chēng)而不是圓盤(pán)狀的傳感器則不會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。使圓盤(pán)狀傳感器在聲學(xué)上表現(xiàn)為更像球體的一種方式是增加一個(gè)或多個(gè)圓盤(pán)。圖13示出了參考為立方體130的陣列，其類(lèi)似于圖10的陣列，但每個(gè)傳感器131均增加有無(wú)源的擋板132,以使沿傳感器對(duì)稱(chēng)軸對(duì)氣流的阻礙近似與在正交的切向上的阻礙相同。具有關(guān)于多個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的碳精盒配置包括圖3、4和5的配置，其繞z軸具有n重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)(其中n分別為3、4和5),并繞位于x-y平面的n個(gè)不同的軸具有180。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)。其中的每個(gè)對(duì)稱(chēng)在數(shù)學(xué)上都由有限對(duì)稱(chēng)群表示，以使碳精盒配置在該對(duì)稱(chēng)群的作用下是不變的。基于正多面體的碳精盒配置在相關(guān)多面體群的作用下也類(lèi)似地不變。因此，可認(rèn)為碳精盒配置"定義"了對(duì)稱(chēng)群，在該對(duì)稱(chēng)群的作用下，碳精盒配置是不變的。對(duì)稱(chēng)點(diǎn)是在由碳精盒陣列的對(duì)稱(chēng)群定義的全部對(duì)稱(chēng)操作下不變的點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，碳精盒的位置的質(zhì)心是對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。在某些實(shí)施方式中，具有提供聲學(xué)阻礙并以對(duì)稱(chēng)點(diǎn)為中心的聲學(xué)不透明的固體。這種聲學(xué)阻礙在控制陣列的頻率依賴(lài)方面會(huì)是有幫助的，并且使該阻礙與實(shí)際中一樣大可為有利的，受到該阻礙基本不覆蓋速度傳感器，從而傳感器接近或接觸阻礙的表面。優(yōu)選地，在由碳精盒陣列定義的部分或全部對(duì)稱(chēng)群的作用下，聲學(xué)阻礙應(yīng)該是不變的。如上所述，在聲學(xué)阻礙上或聲學(xué)阻礙內(nèi)安裝壓力傳感器以響應(yīng)W諧波是方便的。在這種情況下，壓力傳感器本身提供聲學(xué)阻礙?？善谕峁╊~外的"啞碳精盒(dummy)"以提供更高階次的對(duì)稱(chēng)，例如，用另外四個(gè)外部類(lèi)似的啞碳精盒對(duì)四個(gè)壓力傳感器的四面體陣列進(jìn)行擴(kuò)充，以使該組合具有六面體/八面體對(duì)稱(chēng)。這與同樣具有六面體/八面體對(duì)稱(chēng)的、置于立方體的邊的中點(diǎn)的碳精盒陣列的組合可為有利的。本發(fā)明的另一實(shí)施方式使用不止一個(gè)碳精盒同心陣列，例如，感測(cè)較低音頻的外部陣列和感測(cè)較高音頻的內(nèi)部陣列。不同陣列之間可具有相同或不同的對(duì)稱(chēng)性質(zhì)，或者可與用于獲取W信號(hào)的全向碳精盒的中心配置具有相同或不同的對(duì)稱(chēng)性質(zhì)。每個(gè)對(duì)稱(chēng)陣列都定義對(duì)稱(chēng)點(diǎn)，并且各對(duì)稱(chēng)點(diǎn)通常彼此接近，以便對(duì)作為整體的裝置提供有效的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。通常，從全向碳精盒的中心配置獲得的"W"信號(hào)相對(duì)地未受高階諧波的污染。盡管如此，利用來(lái)自速度傳感器的信號(hào)對(duì)獲得的W信號(hào)進(jìn)行校正以消除或減小帶來(lái)污染的高階信號(hào)會(huì)是有利的。如果全向碳精盒的配置和速度碳精盒的配置具有相同的對(duì)稱(chēng)性，這種可能性將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。盡管"柏拉圖"規(guī)則立體提供了極好的對(duì)稱(chēng)性，但是本發(fā)明也允許具有較低對(duì)稱(chēng)性的其它配置。具有較低對(duì)稱(chēng)性的非共面配置的實(shí)施例為"壓扁的"正多面體，其中，關(guān)于z軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的多面體具有根據(jù)某些函數(shù)f的變換fO)移動(dòng)的碳精盒，函數(shù)f可為線(xiàn)性或非線(xiàn)性的。當(dāng)f為非線(xiàn)性且不對(duì)稱(chēng)時(shí)，得到的陣列將僅具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸。碳精盒配置也可基于非柏拉圖規(guī)則立體，例如二十面十二面體或立方八面體?；诹⒎襟w或八面體的碳精盒配置本質(zhì)上沒(méi)有不同。這兩個(gè)立體互為對(duì)偶，并共享相同數(shù)目的邊，即，十二條邊。軸平行于立方體的邊的碳精盒配置與軸垂直于正八面體的邊的碳精盒配置是相同的。該配置因此可通過(guò)增加90。(tt/2弧度)的扭曲角度而相互轉(zhuǎn)換。類(lèi)似的考慮應(yīng)用于均具有30條邊的十二面體和二十面體。當(dāng)使用扭曲時(shí)，通常將期望對(duì)每個(gè)碳精盒使用相同的扭曲角度，以盡可能保持對(duì)稱(chēng)。已描述了與多面體情況相關(guān)的矩陣A的偽逆的簡(jiǎn)單推導(dǎo)。相同的方法可應(yīng)用于包括先前討論的共面陣列的其它配置。數(shù)值分析領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，其它方法也是可能的。例如，可需要獲取某些球面諧波信號(hào)，同時(shí)使來(lái)自具有假設(shè)的均方幅度的指定的其它諧波的污染最小化。這種最小化可利用數(shù)值線(xiàn)性代數(shù)的已知方法容易地實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還可使用其它類(lèi)型的傳感器，例如，同時(shí)對(duì)兩個(gè)方向的空氣速度進(jìn)行響應(yīng)的雙傳感器。這種傳感器等同于正好位于同一點(diǎn)但最大靈敏度方向不同的兩個(gè)傳感器，可對(duì)其進(jìn)行同樣處理來(lái)得到A的偽逆。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式將這種雙傳感器置于參考多面體的邊上，以使平行和垂直于多面體的邊的空氣速度分量可同時(shí)用作兩個(gè)輸出。在這種情況下，"扭曲"則沒(méi)有必要且為無(wú)關(guān)的，這是因?yàn)椋M管來(lái)自傳感器的每個(gè)輸出都具有最大靈敏度方向，但是聯(lián)系在一起的兩個(gè)輸出在平面的任何方向均提供同樣好的信息。類(lèi)似地，由于不具有優(yōu)選的方向，因此，可將這種傳感器置于多面體的頂點(diǎn)或置于多面體的面的中心，同時(shí)仍然完全利用了多面體的潛在的對(duì)稱(chēng)性。描述的用戶(hù)獲取A的偽逆的方法還可用于將來(lái)自壓力和速度傳感器的輸出結(jié)合到一起，例如，速度傳感器測(cè)量沿多面體的邊的速度，而壓力傳感器測(cè)量在多面體的面的中點(diǎn)處的壓力。由于壓力和速度傳感器基于精確的幾何配置而具有不同的頻率響應(yīng)，因此通常需要頻率依賴(lài)的計(jì)算。表1球面諧波基函數(shù)階次符號(hào)值3梯fS、〔KO0W1(o，o，o)X'/3義1YV'5.v.Z((),o"巧、)R,T(3z2l)((),()，3:r,/號(hào))S'/「5義z(、/「5r,0,./T5丄)2T(().,/|5:,yl5y)U(.r，-'/].i:.O)V.'■15大.v.等等32表2用于圖6所示碳精盒配置的位置和方向余弦<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>權(quán)利要求1.一種聲音捕獲裝置，包括繞對(duì)稱(chēng)點(diǎn)布置的多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒，所述多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒包括至少三個(gè)麥克風(fēng)碳精盒的第一組，其中的每個(gè)麥克風(fēng)碳精盒均具有軸，沿著所述軸具有最大靈敏度，其中，所述第一組中的碳精盒的軸不全部基本經(jīng)過(guò)所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)，并且所述第一組中的碳精盒的軸不全部基本共面。2.如權(quán)利要求1所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的碳精盒的軸不全部相交于基本同一點(diǎn)。3.如權(quán)利要求1或2所述的聲音捕獲裝置，其中，至少三個(gè)具有最大靈敏度的所述軸不基本經(jīng)過(guò)所述多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒的任何對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。4.如權(quán)利要求3所述的聲音捕獲裝置，其中，全部具有最大靈敏度的所述軸均不基本經(jīng)過(guò)所述多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒的任何對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。5.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，其中，所述多個(gè)碳精盒具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸。6.如權(quán)利要求5所述的聲音捕獲裝置，其中，所述多個(gè)碳精盒具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸。7.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的至少三個(gè)碳精盒是對(duì)聲壓具有基本零響應(yīng)的速度傳感器。8.如權(quán)利要求7所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的每9.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的至少三個(gè)碳精盒中的每個(gè)都朝向?yàn)槭蛊湓谂c連接該碳精盒和所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的線(xiàn)成直角的方向上的靈敏度大于沿所述線(xiàn)的任一方向上的靈敏度。10.如權(quán)利要求9所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的每個(gè)碳精盒都朝向?yàn)槭蛊湓谂c連接該碳精盒和所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的線(xiàn)成直角的方向上的靈敏度大于沿所述線(xiàn)的任一方向上的靈敏度。11.如權(quán)利要求9所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的所述至少三個(gè)碳精盒中的每個(gè)都朝向?yàn)槭蛊渚哂凶畲箪`敏度的所述軸與連接該碳精盒和所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的線(xiàn)基本成直角。12.如權(quán)利要求11所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的每個(gè)碳精盒都朝向?yàn)槭蛊渚哂凶畲箪`敏度的所述軸與連接該碳精盒和所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的線(xiàn)基本成直角。13.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，其中所述第一組中的碳精盒的位置的質(zhì)心基本位于所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。14.如權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組麥克風(fēng)碳精盒包括至少四個(gè)麥克風(fēng)碳精盒，并且所述至少四個(gè)麥克風(fēng)碳精盒以非共面的空間配置繞所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)設(shè)置。15.如權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組麥克風(fēng)碳精盒中的所述至少三個(gè)麥克風(fēng)碳精盒以共面的空間配置繞所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)設(shè)置。16.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的所述碳精盒的任兩條軸都不相交于基本一點(diǎn)。17.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的所述碳精盒設(shè)置為距離所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)基本相同的距離。18.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一點(diǎn)設(shè)置。19.如權(quán)利要求18所述的聲音捕獲裝置，其中，所述對(duì)稱(chēng)群是反射群。20.如權(quán)利要求18所述的聲音捕獲裝置，其中，所述對(duì)稱(chēng)群是由繞軸旋轉(zhuǎn)360度的約數(shù)而生成的群。21.如權(quán)利要求18從屬于權(quán)利要求14時(shí)所述的聲音捕獲裝置，其中，所述對(duì)稱(chēng)群是多面群。22.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，所述裝置進(jìn)一步包括基本以所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)為中心的聲音阻礙。23.如權(quán)利要求18至21中的任一項(xiàng)所述的聲音捕獲裝置，所述24.如權(quán)利要求22或23所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的每個(gè)碳精盒均位于所述聲音阻礙的表面附近。25.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，所述裝置進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)碳精盒的第二組，所述第二組中的至少一個(gè)碳精盒對(duì)聲壓具有響應(yīng)。26.如權(quán)利要求25所述的聲音捕獲裝置，其中，所述裝置適于將所述第二組中的碳精盒的輸出組合以提供基本全向的響應(yīng)。27.如權(quán)利要求25所述的聲音捕獲裝置，其中，所述裝置適于將所述第一組和所述第二組中的碳精盒的輸出組合以基本消除高音頻處不希望的球面諧波信號(hào)。28.如權(quán)利要求25所述的聲音捕獲裝置，所述裝置進(jìn)一步包括多個(gè)啞碳精盒，其中所述第二組碳精盒和所述多個(gè)啞碳精盒被配置為以在所述第一組碳精盒定義的對(duì)稱(chēng)群的作用下基本不變的方式阻礙所述聲場(chǎng)。29.如權(quán)利要求25所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第二組碳精盒被嵌入在基本以所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)為中心的聲音阻礙的表面中。30.如權(quán)利要求29所述的聲音捕獲裝置，其中，所述聲音阻礙和所述第二組碳精盒被配置為以在所述第一組碳精盒定義的對(duì)稱(chēng)群的作用下基本不變的方式阻礙所述聲場(chǎng)。31.如權(quán)利要求14或權(quán)利要求16至30在從屬于權(quán)利要求14時(shí)所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的所述碳精盒的空間配置使得每個(gè)碳精盒均基本位于參考多面體的不同的各個(gè)邊上。32.如權(quán)利要求31所述的聲音捕獲裝置，其中，所述多面體是正多面體。33.如權(quán)利要求31或32所述的聲音捕獲裝置，其中，每個(gè)碳精盒基本位于所述各個(gè)邊的中點(diǎn)。34.如權(quán)利要求31到33中任一項(xiàng)所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的每個(gè)碳精盒都朝向?yàn)槭沟脤?duì)于所述第一組中的全部碳精盒而言，所述多面體的所述各個(gè)邊與所述碳精盒的最大靈敏度方向的投影之間的角度都基本相同，所述投影是在垂直于連接所述對(duì)稱(chēng)點(diǎn)與所述碳精盒的線(xiàn)的平面上的投影。35.如權(quán)利要求34所述的聲音捕獲裝置，其中，所述角度不是tt/2弧度的倍數(shù)。36.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的聲音捕獲裝置，所述裝置進(jìn)一步包括矩陣處理器，所述矩陣處理器適于對(duì)來(lái)自所述碳精盒的輸出進(jìn)行處理，以提供具有不同方向性圖的至少兩個(gè)裝置輸出。37.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的聲音捕獲裝置，所述裝置進(jìn)一步包括第一矩陣處理器，所述第一矩陣處理器適于對(duì)來(lái)自所述碳精盒的輸出進(jìn)行處理，以得到基本對(duì)應(yīng)于所述聲場(chǎng)的各球面諧波的信38.如權(quán)利要求37所述的聲音捕獲裝置，所述裝置進(jìn)一步包括均衡器，所述均衡器適于將頻率依賴(lài)均衡應(yīng)用于所述各球面諧波，從而對(duì)來(lái)自遠(yuǎn)距聲源的不同階次的諧波進(jìn)行均衡，以在大部分音頻范圍上具有基本不變的相對(duì)電平。39.如權(quán)利要求38所述的聲音捕獲裝置，所述裝置進(jìn)一步包括第二矩陣處理器，其適于對(duì)均衡后的諧波信號(hào)進(jìn)行處理，以提供具有方向性的至少一個(gè)定向輸出信號(hào)，所述方向性在大部分音頻范圍上是基本不變的。40.如前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置，其中，所述第一組中的每個(gè)碳精盒均附接有擋板，所述擋板被配置以減少由所述碳精盒對(duì)其附近的聲音造成的干擾的不對(duì)稱(chēng)'l"生。41.一種數(shù)據(jù)載體，包括使用前述任一權(quán)利要求所述的聲音捕獲裝置捕獲的音頻信號(hào)。全文摘要聲音捕獲裝置包括對(duì)稱(chēng)的麥克風(fēng)陣列，該陣列包括非徑向朝向的方向性傳感器(101)。該裝置通常得到入射聲場(chǎng)的球面諧波表示，并且，與現(xiàn)有陣列相比，其在音頻的大范圍上具有更高的信噪比和更好的方向保真度。文檔編號(hào)H04R5/027GK101548554SQ200780044586公開(kāi)日2009年9月30日申請(qǐng)日期2007年10月5日優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日發(fā)明者克里斯·特拉維斯,彼得·G·克拉文,馬爾科姆·羅申請(qǐng)人:彼得·G·克拉文;馬爾科姆·羅;克里斯·特拉維斯