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  「ProbeⅡ(T)で「仮想的面アレーマイク」が構成できた

「細パイプのミラクル」

音場型無指向性マイクとして定評の「ProbeⅡ」シリーズのMEMS型マイクが、次元を超えたアクセサリーで大変身をとげた。

「仮想面アレー効果マイク」、「帯域分割バーマイク」

 
 類例のないミラクルな効果

今までこんなマイクがあっただろうか

 その１　

左右のマイクバー2本で「仮想的面アレーマイク」が実現しました。

左右適度に離し、パラにした2本のマイクポールを立てたゾーン内側は無数の仮想マイクを配した「バーチャル・サーフェスエリア」が出現。

実験では左右のマイク間隔はほとんど50cmでおこなったが、効果はその外側まで及んでいる。

左右マイク間隔１ｍでもこの「仮想面効果」は変わらない事を確認した。

自由空間に設置した「仮想的面アレーマイク」

この空間に「巨大な面的仮想マイク」が構成される。

・自由空間に設置。

・左右のマイクはパラにする。

・パイプ外形7mm、長さ25cm、音穴間隔50mm

・左右のマイク間隔は50cmおよび1mで実験した。

アナウンス収音

すなわちこのマイクシステムを使えば、「仮想面」域でほぼ「同感度」のマイクとなり、アナウンス収音は仮想面内どこで話してもほぼ均一レベルとなるのが最大の特徴です。

なお、この効果は「仮想面」の外側にも広がっており、事実上、巨大なマイクが存在しているイメージとなる。

さらに設置したマイクポールの高さ方向へも収音域が広がります

 その2

配置の妙

「スペースド配置」、「X状配置」、「ホリゾンタル配置」など、このマイクを生かした配置が可能。

無指向性マイク比、収音幅を調整でき、わずかながらゲインを得られるので舞台収音で威力を発揮するだろう。

マイクポール1本のときのパフォーマンス

縦方向に巨大なマイクが出来上がります。

縦方向の音穴（スリット）ごとに周波数帯域分割して収音される

音穴ごとに周波数帯域分割されマイクポールの上に向かうほど高域を、下に向かうほど低域の収音能力を持つ。

そのため、オンマイク収音時、マイキングの妙を発揮した音作りのできる稀な「サイドアドレスマイク」となる。

片開管部毛糸デッドニングの効果

iphoneからのホワイトノイズを受けたスペクトル

１．（デッドニング処理ナシ）

帯域内の暴れがひどいが中～高域に約10dBほどゲインあり。

２．（デッドニング処理をした）

聴感上も自然になった。

測定

左右に立てた2本のマイクポールのド真ん中から30cm手前に引いたところを「基準点」とし、「のノ字を描くように音源を移動させたときの受音レベルを比較した。

iphoneのSPから1kHZ、400HZ、White Noiseを発出し、各地点にて「点音源」として与えた。

基準点のレベルを「0dB」と決めて各点における偏差値を記録した。

一般の人は音圧3dBの変化にはじめて気が付く、とされています。

No1　面マイク効果　（400HZ）

測定エリア内はどこでも±2.5dB以内という結果。

ただしシングルトーンは波長由来のピーク・デｲップがはっきりと確認されます。このため比較的波長の長い400HZにし、波長は850mmとなり、λ/4＝213mmごとのピーク・デｲップで済むため、その影響をできるかぎり避けながら実験ができた。

No２　面マイク効果　（1000HZ）

1KHZ＝波長340mmは全方向にλ/4＝85mm間隔でピーク・デｲップが発生し、まともに測定できたのかやや疑問を持つ。

No３　面マイク効果　（ホワイトノイズ）

ホワイトノイズでは単一周波数と異なり、波長由来のピーク・デｲップはなくなり、測定のバラツキはきわめて少なくなる。

No４　面マイク効果　（ホワイトノイズ・片開管部デッドニング）

「管共鳴」＝レゾネーションによる周波数特性の暴れはトップの片開管部に毛糸を20～30mm入れるだけ。

結果は管共鳴由来の3KHZ～5KHZの5dB程度、5～9KHZの8dB程度、8～20kHZの5dB程度の上昇がいずれもきれいに抑えられます。

（前述「片開管部デッドニングの効果」に比較波形あり）

No５　面マイク効果　（ホワイトノイズ・片開管部デッドニング）

左右間隔を１ｍまで広げて測定した。

左右のマイク間隔を１ｍに広げた時のデータであるが、50cmの時と変わらない能力を発揮していることが一見しておわかりになるでしょう。

ステレオ収音

このステレオ収音（録音）には向かなかった。

風の影響は少なめなのでストッキング生地などで覆うだけで大きなな効果がある。今回は同様の不織メッシュ生地を用いた。

録音結果では、超ワイドレンジなマイクになるが、音像が大きく定位があいまいになる。

この範囲ではステレオ収音には向かないようであるが、あきらめる必要はない。（花のタネはどこかで開花するかもしれない）

以上

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前回記事：2410から続く

   MEMSマイク 魔改造！後編（完全双指向性化＋無指向性)

prologue

半年間、「MEMSマイク単一指向性化」をいろいろな方式で実現させながら試作してきました。

MEMSマイクの単一指向性化は音響構造の違いにより一般マイクとはかなり勝手がちがいます。

それでも「原理原則」を踏めば必ずゴールにたどりつく、それは決して裏切ることのない真理です。

 
 100年前の技術がそれを実現させた

記事：2406で書いたWE-639(ALTEC)の例は大いに励まされた。

しかし、あとにも先にもこれ以外「双指向」＋「無指向」による単一指向性マイクを筆者は知らない。

記事：2407 の方式を発展させ「完全双指向性」と「無指向性」による複合方式としました。

TOPカバーを外すことにより「完全双指向性」＝（figure eight）となりました。

今回の方式（「完全双指向性＋無指向性方式）

前回記事：2407の方式 （ドリル穴方式）

（回路図）

「双指向」側のHOT（+）　COLD（－）はどうなる

「Figure eight」マイク単体では裏・表はありますが無指向性との複合構造ではウラもオモテもなく、どっちでもイイということになります。

マイクロホンとしての極性（「HOT」、「COLD」）は「無指向性」側で決めればよい、両者のベクトル合成で決まるファクターだからです。

あとは使いやすい側を使いやすい側に向けけて音作ります。

結果考察

オフマイク適正の追求がメイン課題です。

今まで試作してきた中で最も十分な「オフマイク適正」を得たと思います。

「ドリル穴」方式と比較し、「完全双指向性」方式の方が、単一指向性化しやすいと感じます。

改造したICS-40730はリボンマイクなどによる双指向性と同等の双指向パターン（figure eight）を見せ、大変キレイです。

問題は「複合単一指向性」とした完成度です。

「発想」とはクレイジーでいい、しかしこのレベルではマダマダ・・・

以上

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  MEMSマイクの魔改造

でも、お掃除ロボットが空を飛んだり、フルスピードで走り抜けたりすることはありませんけど・・・

かつての「クラシックプロ ＣＭ５を５８の音に」や大ブレークした「激安中華コンデンサマイクの高級化改造」のようなShinさん流 「魔改造」はついに「MEMSマイク」本体に及びました。

パラドクスとオーソドクスの狭間で

「パラドクスを」深堀りすれば、それは対立関係にあるはずの「オーソドクス」の一部だったりする。

「MEMSマイクの単一指向性化」はいくつかの方式で進める中、質の高い「双指向性」の実現がきわめて重要なファクターであることが一層見えてきました。

MEMSマイクのケース背面に穴をあける方式は、そのイナータンス制御（速度成分〈逆相〉流入量制御）の難しさが特筆モノです。

原因はメンブレン（ダイアフラム）裏側と背電極を覆う「穴あき空気室」が速度成分を取り込むための障害となり、さらにこのレゾネーション」＝「ヘルムホルツ共鳴」をどのように制するか、という「指向性上」、および「音色・音質上」の課題があまりにも大きく、デリケートだからです。

EQで好き勝手な特性のマイクなどゴメンです

「そんなモンEQでチョイチョイや」など論外、マイクロホンはそこまでイージーな技術ではありません。

マイク設計において、どんな優秀回路を使おうと、高級精密測定器を揃えようと、マイクロホン理論を踏まずにたどり着く先はやはり絶海の孤島でしかありません。

それ以前に、MEMSを含むコンデンサマイクに対してアクティブ電子回路がどこまで必要か、という問題もあります。

それは世界の名だたる名機ほど回路は単純である事実がすべてを物語っています。

マイクロホンを学ばずして、ひたすら回路と測定器に軸足を置くかぎり理想とする「単一指向性MEMSマイク」を実現することは不可能でしょう。

また熟練者との関わりでは、マイクロホン各メーカー、コンデンサマイクカプセル・ダイアフラムメーカーでは量産前、最終音決めは熟練した「人の耳」に頼ることが製品の成否を決めるファクターとなっていることは周知の事実です。

そして測定器はその量産、品質管理と品質保証に使うツールでしかありません。

発想の転換

「単一指向性」を得るなかで、これまで私の「音圧傾度型」＝（圧力勾配型）ではMEMSマイクのケース背面にドリルやミニルーターで速度穴を開ける方法をとってきました。　

しかし調整の難しさから、MEMSマイクにおけるこの方法に疑問を感じながらその先を探っていました。

今回はじめて前号 2019で新更新したミニルーターの初仕事としてこの改造をおこないました。

すでにMEMSマイク単一指向性化は実現していますが、メンブレン背面の空気室、ここに穴をあけたレゾネーターの Q（キュー）のデカさに往生しながらのクリチカルなイナータンス制御・調整は地獄の沙汰、なんとかせねば、と詰まっていた。

ものごと、「詰まったら発想を変えろ！」は何事に対しても共通の合言葉。

手順

まずは何よりも正常動作を確認したICS-40730を使用する。

すなわち「プレヒート」工程の終えたICS-40730を使う。

TOP面をルーターでそぎ落とす

写真のように皮を剥ぐようにTOPの薄板が外れ、内部構造が顔を見せた

切りクズの心配

ルーターの遠心力で常に外側に飛ばされるため切りくずが内部に入ることはまずないが、侵入した場合は「フッ」と吹き飛ばすことが許される。

その意味で加工前にヘッドホンモニターし、加工後にふたたびモニターすることが必須です。

前後両面から吹くだけでよい。（しかし強いエアブローは禁止）

大型ダイアフラムのように、腫れ物に触る感覚で接したり、息の湿気を気にする必要もない、この辺がMEMSマイクは浮世離れしています。

（後日追記）

このあと同一方法で３個改造をおこない,合計４個になりました。

上記手順により、切りクズによる異常は1件も発生していません。（2024.4.24）

これで次元の異なる双指向性化が実現した

フタが外れたICS-40730はこの品種独特の4つのメンブレンが現れます。

背面の空気室はなくなり、残った四角錐は可聴域でのレゾネーションはなく、さらに削って薄くする必要はない。

あまり薄くすると、構造上、指向性のアレンジが難しくなってしまうので

枠を残したこのレベルが使いやすい。

また、難易度は高くなりますが、MEMSマイクもう1つの名機 IM-73A135V01でも同一手順で「双指向性化」が実現しました。

単一指向性じゃなく、なぜ双指向性？

それは下図をごらんください

MEMSマイク（圧力型）の基本形は「無（全）指向性」である。

これに加え、完全な「双指向性」の実現は良質な単一指向性の合成を可能にする決定的要素となります。

理論図ですので、そのままでは正常動作することはなく、指向性はそのブレンド比で決定します。

もう一つはRCA 77D（X）方式である「背面シャッター」方式ですが、

MEMSマイクでは相対的なサイズが小さすぎ、現実的ではない。

シャッターの代わりに脱脂綿・フェルトといった音響抵抗（rm）の密度、当て方でこれに代わることができ、結果的に「音圧傾度型」となります。

また、MSステレオマイクが視野に入るかもしれませんが、現在の状況はかなり特異な双指向のスタート地点です。

無（全）指向性と双指向性は基本要素となる

無指向性～双指向性間のバリエーションの間には様々な「単一指向性」が合成される。

（ワイド単一指向性、単一指向性、ハイパー単一指向性」など。

その意味で今回の「完全双指向性」の実現はMEMSマイクの将来を決める決定的な意味を持ちます。

後編に続きます

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