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ワイヤレスマイク、またはコードレスマイクとは、録音機器や増幅機器に直接接続する物理的なケーブルを持たないマイクのことです。ラジオマイクとも呼ばれ、マイク本体に小型の電池式無線送信機が内蔵されており、マイクからの音声信号を電波で近くの受信機に送信し、受信機で音声を再生します。他のオーディオ機器はケーブルで受信機に接続されます。タイプによっては、送信機がハンドヘルドマイク本体に内蔵されているものもあります。また、送信機が「ボディパック」と呼ばれる別ユニットに内蔵されているタイプもあり、通常はユーザーのベルトにクリップで留めたり、衣服の下に隠したりします。ボディパックは、ラベリアマイク（ユーザーの襟にクリップで留める小型マイク）、ヘッドセットマイク、イヤセットマイク、または別の有線マイクに有線で接続されます。ほとんどのボディパックは、楽器（ギターなど）への有線接続にも対応しています。ワイヤレスマイクは、エンターテインメント業界、テレビ放送、講演会などで広く使用されており、講演者、インタビュアー、パフォーマー、エンターテイナーなどがマイクにケーブルを接続することなく自由に動き回ることができる。
ワイヤレスマイクは通常、VHFまたはUHF無線周波数帯を使用します。これは、送信機が小型で目立たないアンテナを使用できるためです。安価な機種は固定周波数を使用しますが、ほとんどの機種は、特定の周波数帯での干渉が発生した場合や、複数のマイクを同時に使用できるように、複数の周波数帯を選択できます。周波数変調が一般的に使用されますが、一部の機種は、スキャナー無線受信機による不正受信を防ぐためにデジタル変調 を使用しています。これらの機種は、900MHz、2.4GHz 、または6GHz のISM帯で動作します。一部の機種は、パフォーマーが動き回ってもヌル点による送信の中断を防ぐために、アンテナダイバーシティ（2本のアンテナ）を使用しています。低価格（または特殊用途）の機種の中には赤外線を使用するものもありますが、これらの機種はマイクと受信機の間に直接の見通し線が必要です。
ワイヤレスマイクの発明者だと主張する個人や団体は数多く存在する。
1945年頃から、音声を近くのラジオに送信するワイヤレスマイクの製作方法を示す回路図やホビーキットが『ポピュラーサイエンス』や『ポピュラーメカニクス』に掲載されるようになった。 [ 1 ] [ 2 ]
フィギュアスケーターでイギリス空軍の航空機関士だったレグ・ムーアズは、1947年に無線マイクを開発し、 1949年9月からクリスマスシーズンまでブライトンのスポーツスタジアムで上演されたトム・アーノルド制作の「アラジン・オン・アイス」で初めて使用しました。ムーアズは無線送信機をアバナザールの衣装に取り付け、完璧に機能しました。ムーアズは無線周波数76MHzを違法に使用していたため、このアイデアの特許を取得しませんでした。アイスショーのプロデューサーは、この装置の使用を継続しないことを決定し、他のアイススケーターの声を「吹き替え」するために、俳優や歌手を雇って隠しマイクに向かって歌わせることにしました。こうすることで、スケーターはスケートに集中できるようになります。1972年、ムーアズは1947年の試作品をロンドンの科学博物館に寄贈しました。 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
カンザス州ウィチタのマクレランド・サウンドの創設者であるハーバート・“マック”・マクレランドは、1951年にローレンス・デュモン・スタジアムからNBCが放送するメジャーリーグの試合で野球審判が着用するためのワイヤレスマイクを製作した。 [ 6 ]送信機は審判の背中に装着された。マックの兄弟は、アメリカ空軍の主任通信設計士であるハロルド・M・マクレランドだった。
Shure Brothers社は、1953年に発売したVagabond 88システムが「演奏者向けの初のハンドヘルドワイヤレスマイクシステム」だったと主張している。[ 7 ]同社の送信機は5つの超小型真空管を使用し、2.1MHzの搬送周波数でFMを使用し、 500～5,000平方フィート（46～465平方メートル）の範囲をカバーできた（受信機からの見通し距離は、局所的な電磁干渉に応じて15～40フィート（4.6～12.2メートル））。[ 8 ] ほぼ同時期に、ベル研究所のドナルド・E・トーマス[ 9 ]は、発振器と変調器の両方として単一の点接触トランジスタを使用し、その信号は市販のFM受信機で受信できる実験的な送信機について説明した。[ 10 ]
1957年、当時Lab Wと呼ばれていたドイツのオーディオ機器メーカーSennheiserは、ドイツの放送局Norddeutscher Rundfunk (NDR)と協力して、ワイヤレスマイクシステムを展示した。1958年からは、このシステムはMikroportという名前でTelefunkenを通じて販売された。ポケットサイズのMikroportは、カーディオイド指向性を持つダイナミックムービングコイルカートリッジマイクを内蔵していた。37MHzで送信し、 公称範囲は300フィート(90m )だった。[ 11 ]
ワイヤレス マイクの最初の特許は、エデュケーショナル メディア リソースとサン ノゼ州立大学のアメリカ人電気技師レイモンド A. リトケによって出願されました。彼は、テレビ、ラジオ、教室での授業のマルチメディア ニーズを満たすために 1957 年にワイヤレス マイクを発明しました。メイン送信モジュールは、葉巻サイズのデバイスで、重さは7 オンス (200 g)で、マイクと、4 つの接合トランジスタ(2 つのトランジスタ オーディオ アンプ、トーマスが説明したものと同様の 1 つのトランジスタ発振器/変調器、および最終的な RF アンプ) を含む回路が内蔵されており、アンテナ ワイヤーも付いたコードでラベリア マイクのようにユーザーの首に吊り下げられました。[ 12 ]ベガ エレクトロニクス コーポレーションは 1959 年にこの設計を製造し、ベガ マイクという製品として販売しました。このデバイスは、1960 年の民主党と共和党の全国大会で放送メディアによって使用されました。これにより、テレビ記者は大会会場内を自由に歩き回り、大統領候補のジョン・F・ケネディやリチャード・ニクソンを含む参加者にインタビューすることができた。[ 13 ]リトケの特許は1964年5月にベガ・エレクトロニクスに譲渡された。[ 12 ]
1958年に発売されたソニーCR-4ワイヤレスマイクは、1960年には劇場公演やナイトクラブのショーで推奨されていました。カリフォルニア州のマリンランド・オブ・ザ・パシフィックの動物トレーナーは、1961年には250ドルのこのデバイスをショーで使用していました 。27.12MHzのソリッドステートFM送信機はシャツのポケットに収まるサイズでした。有効範囲は100フィート（30m ）と言われており、柔軟なぶら下がりアンテナと取り外し可能なダイナミックマイクが取り付けられていました。真空管ベースの受信機には、送信機用のキャリング引き出しと、音量調節機能付きの小型モニタースピーカーが組み込まれていました。[ 14 ] [ 15 ]
別のドイツの機器メーカーであるベイヤーダイナミックは、1962年に生産を開始した同社のTransistophoneが最初のワイヤレスマイクロホンだったと主張している。[ 16 ] [ 17 ]
映画の撮影中に音声を録音するためにワイヤレスマイクが初めて使用されたのは、アカデミー賞受賞歴のあるハリウッドのサウンドエンジニア、ジョージ・グローブスの尽力により、1964年の映画『マイ・フェア・レディ』でレックス・ハリソンに対して行われたとされている。[ 18 ]
1971年までに、アマチュアやホビイスト向けのワイヤレスマイク製品が入手可能になった。ラジオシャックはマイク/送信機モジュールを提供したが、ユーザーが動き回ったり人混みに紛れたりすると、容量性同調ずれを起こしやすいことが判明した。解決策の1つは、モジュールに欠けていた最終RF増幅段を追加することだったが[ 19 ] 、リトケはすでにこの問題を予見し、特許に含めていた[ 12 ] 。
ダイナミックレンジの拡大は、 1976年にNady Systemsが提供した最初のコンパンダーワイヤレスマイクの登場によって実現した。トッド・ラングレンとローリング・ストーンズは、これらのシステムをライブコンサートで使用した最初の人気ミュージシャンだった。ケイト・ブッシュは、音楽で使用するために作られたワイヤレスマイク付きヘッドセットを使用した最初のアーティストとされている。1979年のツアー・オブ・ライフでは、表現主義的なダンスパフォーマンスのために両手を自由に使えるように、コンパクトなマイクと自作のワイヤーハンガーを組み合わせたものを使用した。彼女のアイデアは、マドンナやピーター・ガブリエルなどの他のアーティストによってライブパフォーマンスに採用された。[ 20 ]
ナディは1996年にCBS、ゼンハイザー、ベガに加わり、「放送用ワイヤレスマイクの開発の先駆者」としてエミー賞を共同受賞した。 [ 21 ]
業務用モデルはVHFまたはUHF無線周波数で送信し、「真の」ダイバーシティ受信（それぞれに独自のアンテナを備えた2つの独立した受信モジュール）を備えているため、位相キャンセルによって発生するデッドスポットや、壁や表面での電波の反射によって発生する影響を排除できます。（アンテナダイバーシティを参照）。
音質を向上させる（実際にはダイナミックレンジを向上させる）ために使用されるもう1つの技術は、コンパンディングです。Nady Systems, Inc.は、創業者ジョン・ネイディが取得した特許に基づいて、1976年にワイヤレスマイクにこの技術を初めて採用しました。
一部のモデルでは、マイク本体にゲイン調整機能が搭載されており、大きな楽器の音や小さな声など、さまざまなレベルの音源に対応できます。ゲイン調整機能は、音割れを防ぎ、信号対雑音比を最大化するのに役立ちます。
一部の機種には調整可能なスケルチ機能が搭載されており、受信機がマイクから十分な信号や良質な信号を受信できない場合、ノイズを再生する代わりに音声出力をミュートします。スケルチを調整すると、信号品質またはレベルのしきい値が調整されます。
AKG Acoustics、Audio Ltd、Audio-Technica、Electro-Voice、Lectrosonics、MIPRO、Nady Systems, Inc、Samson Technologies、Sennheiser、Shure、Sony、Wisycom、Zaxcomは、いずれもワイヤレスマイクシステムの主要メーカーです。これらのメーカーは、上記に挙げた多くの欠点を克服するために、大きな進歩を遂げてきました。例えば、マイクが動作できる周波数帯域は限られていますが、ハイエンドシステムの中には、100個以上のマイクを同時に動作させることができるものもあります。しかし、同時に動作させるマイクの数が増えると、部品の仕様、設計、構造上のコストが増加するため、価格差も大きくなります。これが、ワイヤレスシステムのシリーズによって価格差が大きい理由の一つです。
ワイヤレスマイクには、一般的にハンドヘルド型、プラグイン型、ボディパック型の3種類があります。
ゼンハイザー、AKG、Nady Systems、Lectrosonics、Zaxcomなど、複数のメーカーが既存の有線マイク用のプラグイントランスミッターを提供しています。これはマイクのXLR出力に接続し、メーカー標準のレシーバーに信号を送信します。これにより、統合システムの多くの利点が得られるだけでなく、ワイヤレスでは同等のマイクが存在しないタイプのマイクもケーブルなしで使用できるようになります。例えば、テレビや映画の音響エンジニアは、プラグイントランスミッターを使用して指向性の高いライフルマイク（または「ショットガンマイク」）の音声をワイヤレスで送信することで、ケーブル接続による安全上のリスクを排除し、より自由に動き回ることができます。プラグイントランスミッターは、ビンテージマイクをワイヤレスで使用できるようにする機能も備えています。ビンテージマイクが視覚的またはその他の芸術的な理由で必要な場合に便利で、ケーブルがないことでシーンの切り替えが迅速に行え、つまずきの危険性も軽減されます。場合によっては、これらのプラグイントランスミッターは48ボルトのファンタム電源を供給できるため、コンデンサーマイクも使用できます。送信機内部のDC-DCコンバータ回路は、3ボルト以下の場合もあるバッテリー電源を、必要な48ボルトまで増幅するために使用される。
受信機には多くの種類があります。トゥルーダイバーシティ受信機は、2つの無線モジュールと2つのアンテナを備えています。ダイバーシティ受信機は、1つの無線モジュールと2つのアンテナを備えていますが、2つ目のアンテナが目立たない場合もあります。非ダイバーシティ受信機は、アンテナが1つしかありません。
受信機は一般的にハーフラック構成で筐体に収められており、ラックシステムに2台を一緒に設置できます（つまり、受信機は高さ1U、幅半分の筐体に収められているため、1Uに2台の受信機を設置できます）。テレビ放送スタジオやミュージカル制作で使用されるような大規模で複雑なマルチチャンネル無線マイクシステム向けには、ラックマウント型のメインフレーム筐体に複数の（一般的には6台または8台の）トゥルーダイバーシティ受信機を差し込むモジュール式受信機システムが利用可能です。必要な数の受信機を供給するために、ラックに複数のメインフレームを一緒に使用できます。ミュージカル制作によっては、40台以上の無線マイクを使用するシステムも珍しくありません。
ビデオカメラ専用の受信機は、多くの場合、ボディパック型に取り付けられ、通常はカムコーダーのホットシューに装着するためのホットシューマウントを備えています。ゼンハイザー、レクトロソニックス、ソニーなどのメーカーは、多くのプロ用放送規格ビデオカメラの専用ハウジングに装着できる小型のトゥルーダイバーシティ受信機を製造しています。要求される性能が低い、あるいは予算を重視するビデオ用途では、小型の非ダイバーシティ受信機が一般的です。送信機から比較的短い動作距離で使用する場合、この構成でも十分かつ信頼性の高い性能が得られます。
ほぼすべてのワイヤレスマイクシステムは広帯域周波数変調方式を採用しており、約 200kHzの帯域幅を必要とします。比較的広い帯域幅が必要となるため、ワイヤレスマイクの使用は事実上VHF帯以上の周波数帯に限定されます。
多くの旧型ワイヤレスマイクシステムは、電磁スペクトルのVHF帯域で動作します。この帯域で動作するシステムは水晶発振器制御であることが多く、そのため単一の周波数で動作します。しかし、この周波数を適切に選択すれば、システムは何年も問題なく動作し続けることができます。
しかし、最新のワイヤレスマイク製品のほとんどはUHFテレビ帯域で動作します。米国では、この帯域は470～614MHzです 。2010年に連邦通信委員会はテレビ帯域機器の動作に関する新しい規制を発表しました。他の国でも同様の帯域制限があります。例えば、2014年1月現在、 、イギリスのUHFテレビ帯域は470MHzから790MHzまで広がっている 。通常、ワイヤレスマイクは未使用のテレビチャンネル（「ホワイトスペース」）で動作し、利用可能な周波数帯域1メガヘルツあたり1～2個のマイクを設置できる。
相互変調（IM）は、1か所で複数のシステムを運用する場合に発生する大きな問題です。IMは、発振器やミキサーなどの非線形回路で2つ以上のRF信号が混ざり合うときに発生します。この場合、これらの周波数の予測可能な組み合わせが発生する可能性があります。たとえば、動作周波数をA、B、Cとした場合、2A-B、2B-A、A+BCといった組み合わせが発生する可能性があります。これらの組み合わせのいずれかが、別のシステムの動作周波数（または元の周波数A、B、Cのいずれか）に近い場合、そのチャネルで干渉が発生します。この問題の解決策は、考えられるすべての積を手動で計算するか、この計算を自動的に行うコンピュータプログラムを使用することです。
デジタルハイブリッドシステムは、アナログFM伝送方式とデジタル信号処理（DSP）を組み合わせることで、システムのオーディオ性能を向上させます。DSPを用いることで、アナログ領域では不可能な予測アルゴリズムなどのデジタル技術を利用できるようになり、純粋なアナログシステムと比較して、オーディオスペクトルにおける周波数特性をよりフラットにするとともに、ノイズやその他の不要なアーティファクトをさらに低減できます。
別の方法として、DSPを用いてアナログ圧縮方式をエミュレートすることで、旧式のアナログシステムと新しいシステムとの互換性を維持する方法があります。受信機のみにDSPを使用することで、バッテリー駆動の送信機にDSPを組み込む際に発生する消費電力の増加やそれに伴うバッテリー寿命の短縮といったデメリットなしに、オーディオ性能全体を向上させることができます。
純粋なデジタル方式のワイヤレスマイクシステムは数多く存在し、様々なデジタル変調方式が可能である。
ゼンハイザー、ソニー、シュア、ザックスコム、AKG、MIPROのデジタルシステムは、固定ビットレートでデジタル信号を送信するためにアナログFMシステムで使用されていたのと同じUHF周波数を使用します。これらのシステムは、RFキャリアを1チャンネル、場合によっては2チャンネルのデジタルオーディオでエンコードします。2013年に発表されたゼンハイザーのDigital 9000システムだけが、 アナログFMシステムで使用されていたのと同じ200kHz帯域幅のUHFチャンネルで、フル帯域幅の非圧縮デジタルオーディオを送信できます。[ 22 ] 純粋なデジタルシステムが提供する利点には、低ノイズ、低歪み、暗号化の可能性、および強化された送信信頼性が含まれます。
純粋なデジタルシステムにはさまざまな形態があります。一部のシステムは、コードレス電話や無線操縦モデルで使用されているものと同様の周波数ホッピングスペクトラム拡散 技術を使用しています。これは広帯域FM信号よりも広い帯域幅を必要とする可能性があるため、これらのマイクは通常、免許不要の900MHz 、2.4GHz 、または6GHz 帯域で動作します。これらの周波数帯域では免許が不要であることは、使用されている技術に関係なく、多くのユーザーにとって大きな魅力となっています。900MHz 帯域は、世界のほとんどの地域でGSM携帯電話ネットワークで使用されているため、米国とカナダ以外では選択肢になりません。2.4GHz帯域は、 Wi-Fi、Bluetooth、電子レンジからの漏洩 など、さまざまなシステムで混雑が進んでいます。6GHz帯域は、伝送キャリアの波長が非常に短いため、範囲の問題（見通しが必要）があります。Alteros GTXシリーズは、パフォーマンスエリアの周囲に最大64個のトランシーバーを使用することで見通しの問題を克服するローカルエリアワイヤレスマイクネットワークです。また、このシステムは超広帯域パルスRF技術を採用している唯一のシステムであり、他のほとんどのシステムで使用されているFM、QAM、GFSK変調キャリアに共通する相互変調積を生成しません。
デジタル無線マイクは、一般的な「スキャン受信機」がFMやAMといった従来のアナログ変調方式しか復調できないため、一般の「スキャナー」リスナーによる傍受が本質的に困難です。しかし、一部のデジタル無線マイクシステムは、企業ユーザーやセキュリティ上重要な状況で無線マイクを使用するユーザーにとって懸念となる可能性のある、より深刻な「盗聴」を防ぐために、暗号化技術も提供しています。
現在、デジタルワイヤレスマイクシステムを提供しているメーカーには、AKG-Acoustics、Alteros、Audio-Technica、Lectrosonics、Line 6、MIPRO、Shure、Sony、Sennheiser、Zaxcomなどがある。これらのメーカーはそれぞれ異なるデジタル変調方式を採用している。
英国では、無線マイクシステムの使用には無線電信法に基づく免許が必要ですが、173.8～175.0 MHz および 863～865 MHz の免許不要帯域は例外です。2013 年に、英国の通信規制機関であるOfcom は 、790 MHz から 862 MHz までの UHF 帯域をモバイル ブロードバンド サービスに使用するためにオークションで販売しまし た。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]
米国では、放送補助サービス（BAS）の一環として、空きテレビチャンネルでワイヤレスマイクを使用するにはライセンスが必要です。ライセンスは、放送事業者、ケーブルネットワーク、テレビおよび映画制作者のみに発行されます。
現在、米国でスタジオと送信機間の 通信用に確保されている944～952MHz帯で動作するワイヤレスマイクを販売しているメーカーがいくつかあります。2017年4月13日に完了したインセンティブオークションの結果、2017年からワイヤレスマイクに使用できるテレビ放送帯域のスペクトル量は減少しています。
オーストラリアでは、 520～694MHzの周波数帯で最大100mW EIRPの無線マイクを運用する場合 、未使用のテレビチャンネルを使用し、包括免許によってカバーされているため、どのユーザーも個別の免許を取得することなく機器を運用できる。
欧州諸国におけるライセンスは、デンマークに本部を置く欧州郵便電気通信行政会議（CEPT）の一部である電子通信委員会（ECC）によって規制されている。[ 26 ]
米国では、UHFテレビ周波数帯を使用した個人用無免許広帯域デジタル機器の運用を許可する動きがある。これらの「ホワイトスペース」機器（WSD）は、他の周波数帯利用者との干渉を避けるため、 GPS機能と位置情報データベースへのアクセスが義務付けられる。FCCが実施した初期テストでは、これらの機器の試作品が使用中の周波数を正しく識別できない場合があり、そのため誤って他の利用者の周波数帯に干渉してしまう可能性があることが示された。放送局、劇場、ワイヤレスマイクメーカーは、表向きはこの理由から、これらの機器に強く反対していた。
FCCによるその後のテストでは、これらのデバイスは安全に使用できることが示されました。[ 27 ]しかし、ホワイトスペースで提供される高速モバイルインターネットアクセスによるエンターテイメント配信の競争の可能性を懸念していた放送事業者の反対は軽減されませんでした。
2010年9月23日、FCCは、免許不要の無線機器のホワイトスペースの使用に関する最終規則を定めた覚書意見および命令を発表しました。[ 28 ]最終規則は、ホワイトスペース連合の提案を採用しています。[ 29 ]
米国でホワイトスペースデバイス（WSD）として知られるデバイスと同様の種類のデバイスが、英国およびおそらく他の多くの国で研究されています。米国におけるWSDの状況は英国およびその他の関係者によって注視されていますが、2009年初頭にOfcomはUHFインターリーブスペクトルへのコグニティブアクセスに関する研究と公開協議を開始しました。[ 30 ]この協議の結果と米国における関連するWSD活動は、英国および世界中のUHF無線マイクのユーザーに広範囲にわたる影響を与える可能性があります。
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