オーディオズーム

オーディオ ズームの主なテクノロジは、ビームフォーミングまたは空間フィルタリングです。オーディオ録音の方向を変更し (つまり、音源の方向を感知し)、必要に応じて調整します。この場合、最適な方向はスーパーカーディオイド パターン (下の図) です。これは、正面 (つまり、カメラが直接向いている方向) から来る音を強調し、他の方向から来る音 (背景ノイズ) を減衰させます。）。

この技術の基礎は、できるだけ無指向性マイクを設置する必要があるということです。マイクの数が多くなり、距離が遠いほど、より多くの音を録音できるようになります。電話機に 2 つのマイクが装備されている場合、通常は互いの距離を最大にするために上部と下部に配置されます。マイクによって拾われた信号は、スーパーカーディオイドの指向性を形成するために最適な組み合わせになります。

左側の画像は典型的な音声録音です。右側の画像のオーディオ ズームにはスーパーカーディオイドの指向性があり、ターゲット ソースに対する感度が高く、バックグラウンド ノイズが低減されます。

この高い指向性の結果は、電話機のさまざまな位置にある個々のマイクのグループごとに異なるゲインを設定し、スパイクの位相を合計して目的のサウンドを強化し、側波を破壊して低減することによって、無指向性レシーバーを使用して得られます。軸外干渉。

少なくとも理論上は。実際、スマートフォンのビームフォーミングには独自の問題があります。一方で、携帯電話は大規模なレコーディングスタジオで見られるコンデンサーマイク技術を使用できませんが、エレクトレットトランスデューサー、つまり機能するために非常に少ない電力を必要とする小型MEMS（微小電気機械システム）マイクを使用する必要があります。さらに、明瞭度を最適化し、空間フィルタリングで発生する特徴的なスペクトルおよび時間アーチファクト (歪み、低音損失、ひどい位相干渉/鼻音を伴う全体的なサウンドなど) を制御するために、スマートフォン メーカーはマイクの配置を慎重に検討するだけでなく、マイクの配置も慎重に検討する必要があります。 、イコライザー、音声検出、ノイズ ゲート (それ自体が可聴アーチファクトを引き起こす可能性があります) などのサウンド機能の独自の組み合わせに依存する必要があります。

したがって、論理的には、各メーカーは独自のテクノロジーと組み合わせた独自のビームフォーミング方法を持っています。とはいえ、音声の残響除去からノイズ低減まで、さまざまなビームフォーミング技術にはそれぞれ長所があります。ただし、ビームフォーミング アルゴリズムは、録音されたオーディオの風切り音を簡単に増幅する可能性があり、誰もが MEMS を保護するために追加のフロントガラスを使用できるわけではありませんし、使用したいわけでもありません。そして、なぜスマートフォンのマイクはもっと処理を行わないのでしょうか?これによりマイクの周波数応答と感度が損なわれるため、メーカーはノイズや風切り音を低減するためにソフトウェアに依存する傾向があります。

さらに、実験室の条件下で自然音響環境における実際の風切り音をシミュレートすることは不可能であり、これに対処する適切な技術的解決策は今のところまだありません。その結果、メーカーは、録音された音声の評価に基づいて、独自のデジタル風防技術 (製品の工業デザインの制限に関係なく適用できる) を開発する必要があります。Nokia の OZO Audio Zoom は、防風技術を利用して音声を録音します。

ノイズキャンセリングや他の多くの一般的な技術と同様、ビームフォーミングはもともと軍事目的で開発されました。フェーズド送信機アレイは、第二次世界大戦中にレーダー アンテナとして使用され、現在では医療画像から音楽祭まであらゆる用途に使用されています。フェーズド マイク アレ​​イに関しては、ジョン ビリングスリー (いいえ、スタートレック: エンタープライズでヴォラッシュ博士を演じた俳優ではありません) とロジャー キンズによって 70 年代に発明されました。スマートフォンにおけるこのテクノロジーのパフォーマンスは過去 10 年間大幅に向上していませんが、一部の端末はサイズが大きく、一部の端末には複数のマイクが搭載されており、さらにはより強力なチップセットを搭載している端末もあります。携帯電話自体のレベルが向上し、さまざまなオーディオ アプリケーションでオーディオ ズーム テクノロジーがより効果的になります。

N. van Wijngaarden と EH Wouters の論文「スマートフォンを使用したビームフォーミングによるサウンドの強化」では、次のように述べられています。 、スマートフォンのビームフォーミングシステムはどの程度の影響を与えることができますか？[…] 理論的には、この技術がさらに成熟すれば、監視国家の武器になる可能性がありますが、それはまだ遠い話です。スマートフォンの特定のビームフォーミング技術はまだ比較的未知の領域であり、ミュート技術の欠如と目立たない同期オプションにより、こっそり盗聴される可能性が低くなります。