CN109716793B - 滤波器生成装置、滤波器生成方法以及程序 - Google Patents

Abstract

本实施方式的滤波器生成装置是生成用滤波器，所述滤波器对高分辨率数字音频信号进行头外定位处理所述滤波器生成装置包括：麦克风(2L、2R)；以及滤波器生成部(351)，生成与从左右的扬声器(5L、5R)到左右的麦克风(2L、2R)的传递特性对应的滤波器。将不超过拾音信号的奈奎斯特频率的预定频率设为第一频率(24kHz)。滤波器生成部(351)根据拾音信号的频率振幅特性设定滤波器的低频带(BH)的振幅分量，并生成滤波器的高频带(BH)的振幅分量，以使滤波器的高频带(BH)的振幅分量与低频带(BL)的振幅分量相连。

Description

滤波器生成装置、滤波器生成方法以及程序

技术领域

本发明涉及滤波器生成装置、滤波器生成方法以及程序。

背景技术

在专利文献1中，以往，作为将音像定位在头外方法，已知有使用收听者的头部传递函数HRTF(Head Related Transfer Function)的方法(例如，参照专利文献1)。在使用头戴式耳机或入耳式耳机情况下，将从虚拟声源到收听者的双耳的头部传递函数与外耳道传递函数ECTF(Ear Canal Transfer function)的逆特性与再现信号卷积。这样，消除了头戴式耳机或入耳式耳机的特性，尽管从耳朵附近发出声音，也能够像从虚拟声源方向听到声音那样再现声场。外耳道传递函数ECTF的测量是通过在收听者的外耳道插值入测量麦克风或用仿真头代替测量麦克风来进行的。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2002-209300号公报。

发明内容

但是，理想的音像定位是外耳道开放的状态，与此相对，在实际的测量中，由于在佩戴头戴式耳机或入耳式耳机的状态下进行测量，所以外耳道成为闭塞的状态。其结果是，在外耳道内产生共振，并在特定的频率下产生波峰或波谷。将外耳道传递函数的逆特性(也称为外耳道修正函数)与再现信号卷积，其结果是存在听觉上的音质变差的情况。另外，在使用头部传递函数的扬声器的立体声场再现中，由于测量空间的反射等的影响，也会产生共振，导致音质变差。从再现信号的波形中难以检测出由于共振而产生的波峰或波谷部分。因此，有可能无法适当地再现声场。

本实施方式是鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供一种生成针对高分辨率数字音频信号的滤波器的滤波器生成装置、滤波器生成方法以及程序。

本实施方式的一个方式所涉及的滤波器生成装置，生成滤波器，所述滤波器用于对高分辨率数字音频信号进行头外定位处理，所述滤波器生成装置包括：左右麦克风，能够佩戴到收听者的左右耳朵上，对从声源输出的测量信号进行拾音，获取拾音信号；以及滤波器生成部，基于所述拾音信号，生成与从所述声源到所述左右麦克风的传递特性对应的滤波器，所述拾音信号是预定采样频率的信号，将不超过所述拾音信号的奈奎斯特频率的预定频率设为第一频率，所述滤波器包括低频带的振幅分量和高频带的振幅分量，所述低频带包含小于所述第一频率的频率，所述高频带包含所述第一频率以上的频率，所述滤波器生成部根据所述传递特性的频率振幅特性来设定所述滤波器的所述低频带的振幅分量，并生成所述滤波器的所述高频带的振幅分量，以使所述滤波器所述高频带的振幅分量与所述低频带的振幅分量相连。

本实施方式的一个方式所涉及的滤波器生成方法，生成滤波器，所述滤波器用于对高分辨率数字音频信号进行头外定位处理，所述滤波器生成方法包括以下步骤：从声源输出测量信号；使用能够佩戴到收听者的左右耳朵上的左右麦克风对所述测量信号进行拾音，获取拾音信号；还包括基于所述拾音信号生成与从所述声源到所述左右麦克风的传递特性相对应的滤波器的步骤；所述拾音信号是预定采样频率的信号，将不超过所述拾音信号的奈奎斯特频率的预定频率设为第一频率；所述滤波器包括低频带的振幅分量和高频带的振幅分量，所述低频带包含小于所述第一频率的频率，所述高频带包含所述第一频率以上的频率；在生成所述滤波器的步骤中，根据所述传递特性的频率振幅特性来设定所述滤波器的所述低频带的振幅分量，并生成所述滤波器的所述高频带的振幅分量，以使所述滤波器所述高频带的振幅分量与所述低频带的振幅分量相连。

本实施方式的一个方式所涉及的程序是使计算机执行上述滤波器生成方法的程序。

根据本实施方式，能够提供生成针对高分辨率数字音频信号的滤波器的滤波器生成装置、滤波器生成方法以及程序。

附图说明

图1是示出本实施方式1所涉及的声场再现装置的框图；

图2是示出等响度曲线的图；

图3是示出实施方式1所涉及的声场再现方法的流程图；

图4是用于说明扫描动作以及频率特性的变化的图；

图5是用于说明扫描动作以及频率特性的变化的图；

图6是用于说明扫描动作以及频率特性的变化的图；

图7是用于说明扫描动作以及频率特性的变化的图；

图8是示出本实施方式2所涉及的声场再现装置的框图；

图9是示出实施方式3中的头外定位处理装置的框图；

图10是示出在实施方式3中生成与传递特性对应的滤波器的滤波器生成装置的构成的图；

图11是示出频域中的传递特性Hls的图；

图12是示出HR信号对应的扬声器的频率特性的图；

图13是示出通过仿真求出的传递特性Hls的图；

图14是用于说明调整高频带的分量水平的处理的图；

图15是用于说明对振幅值进行平滑处理的图；

图16是示出在实施方式3中进行听觉测试的头外定位处理装置的框图；

图17是示出实施方式4所涉及的头外定位处理装置的框图；

图18是示出HPF和LPF的频率特性的图；

图19是示出变形例3所涉及的头外定位处理装置的框图。

具体实施方式

对本实施方式所涉及的声场再现装置的概要进行说明。

本实施方式所涉及的声场再现装置测量个人的头部传递特性(也称为头部传递函数)或外耳道传递特性(也称为外耳道传递函数)，利用该特性实现头外定位等声场再现。具体而言，在声场再现装置中，排除在传递特性测量时空间的反射的影响和因外耳道被堵塞而产生的共振的影响，对音质劣化进行改善。

在本实施方式中，利用从扬声器到收听者耳朵的头部传递特性、或者在佩戴头戴式耳机或入耳式耳机的状态下的外耳道传递特性来实现头外定位等声场处理。在头部传递特性或外耳道传递特性等空间传递特性中，由于在测量空间中的反射等的影响，有时产生共振，在高频域中产生波峰或波谷。另外，在外耳道传递特性的测量中，由于在外耳道被闭塞的状态下进行测量，有时也会产生共振，在高频域中产生波峰或波谷。这是根据个人而存在差异的个人特性，是只能由收听者感知的特性，难以自动地进行修正。

因此，使用频率逐渐变化的频率扫描信号(扫描信号)。收听者一边听频率扫描信号，一边在感觉到音量发生了较大变化的部分操作按钮等。由此，能够确定波峰、波谷的位置(频率)。以波峰或波谷频率为中心应用陷波滤波器或峰值滤波器等滤波器。由此，能够去除不需要的共振而修正为平坦的频率特性。

也可以在通过上述操作确定了波峰、波谷的位置(频率)之后，反复扫描其周边的频率。并且，收听者调整滤波器的波峰水平以听到固定音量，由此能够进行更细致的修正。

为了防止突发的音量变化，优选在头外定位处理中应用AGC(自动增益控制)。

实施方式1.

图1示出本实施方式所涉及的声场再现装置100。图1是声场再现装置100的框图。声场再现设备100向佩戴头戴式耳机19的收听者U再现声场。因此，声场再现装置100包括扫描信号产生部11、音乐信号再现部12、头外定位处理部13、AGC(Auto Gain Control，自动增益控制)处理部14、可变滤波器部(滤波器部)15、滤波器系数计算部16、设定存储部17、输入部18以及头戴式耳机(输出部)19。另外，AGC处理部14可以省略。另外，AGC处理部14可以仅在扫描信号再现时或音乐信号再现时实施AGC处理。

另外，本实施方式所涉及的声场再现装置100是个人计算机等信息处理装置，包括：处理器等的处理单元；存储器或硬盘等的存储单元；有机EL显示器或等离子显示器等液晶监视器等的显示单元；触摸面板、按钮、键盘、鼠标等的输入单元；以及与扬声器或头戴式耳机连接的输出单元。或者，声场再现设备100可以是智能电话或平板电脑(PC)。此外，声场再现装置100也可以是如下构成：在作为输出单元的扬声器或头戴式耳机等中内置处理器等处理单元、存储器等存储单元，并能够在该头戴式耳机等上连接液晶监视器等的显示单元和触摸面板等的输入单元。

扫描信号产生部11产生频率变化的频率扫描信号。扫描信号产生部11将对预先设定的扫描范围逐渐进行扫描的正弦波作为频率扫描信号来输出。频率扫描信号例如是纯声音，是中心频率逐渐变化的信号。扫描信号产生部11将频率扫描信号输出到头外定位处理部13。频率扫描信号被实施后述的处理，并从头戴式耳机19输出。频率扫描信号的频率以固定的速度逐渐变高。另外，频率扫描信号的频率可以连续地变高，也可以阶段性地变高。或者，频率也可以逐渐降低。频率扫描信号可以是立体声信号。

音乐信号再现部12再现预先记录在存储器、盘中的音乐信号。也可以在声场再现装置100的内部不具有音乐信号再现部12，而是将来自外部声源的音乐信号输入到头外定位处理部13的形式。例如，音乐信号可以是从外部的CD播放器等输出的立体声信号。音乐信号在被实施后述的滤波处理后，最终从头戴式耳机19输出。音乐信号例如是将乐器或真实话音的演奏数字化后的立体声的再现信号，从头戴式耳机19的左右单元输出。另外，音乐信号不仅是将乐器或真实话音的演奏进行数字化后的信号，只要是将会话、动物的叫声、潺潺声等人通过听觉听到的声音进行数字化后的信号即可。

另外，在再现音乐时，音乐信号再现部12将音乐信号输出到头外定位处理部13，扫描信号产生部11不产生频率扫描信号。另一方面，在测量用于调整音质的滤波器系数时，扫描信号产生部11将频率扫描信号输出到头外定位处理部13，音乐信号再现部12不再现音乐信号。即，从头戴式耳机19输出频率扫描信号，以进行用于排除由外耳道形状等个人特性引起的共振的测量。这样，向头外定位处理部13输入音乐信号或频率扫描信号中的一者。以下，为了测量滤波器系数，而以输出频率扫描信号的处理为中心进行说明。

头外定位处理部13使用外耳道传递特性，对频率扫描信号进行卷积处理。具体而言，预先测量的外耳道传递特性的逆特性(也称为外耳道修正函数)被与频率扫描信号卷积。头外定位处理部13将进行了卷积处理的频率扫描信号输出到AGC处理部14。另外，如后所述，头外定位处理部13对音乐信号卷积外耳道传递特性的逆特性。

AGC处理部14进行将信号水平(响度级)保持为固定的处理，所述信号水平表示频率扫描信号的声音的听觉强度。这里，频率高的声音和频率低的声音即便是相同的声压，人的听觉感受到的声音的听觉强度也会产生差异。表示该特性的等响度曲线(响度曲线)如图2所示。该图2横轴表示频率(Hz)，纵轴表示声压水平(dB)。各曲线示出针对表示声音的听觉强度的每个信号水平的、频率和声压水平之间的关系。例如，在希望将声音的听觉强度保持固定在60phon(方)的情况下，根据该图能够掌握需要根据频率使声压水平变动的情况。因此，在对频率扫描信号进行头外定位处理时，AGC处理部14根据等响度曲线来调整增益。AGC处理部14中的增益根据音量即声压水平或频率而变化。AGC处理部14通过进行AGC(自动增益控制)处理，来调整增益，以使频率扫描信号成为固定的信号水平。由此，收听者U能够与声音的频率的高低无关地以固定的信号水平听到声音。由AGC处理部14进行AGC处理后的频率扫描信号被输出到可变滤波器部15。

可变滤波器部15读出由滤波器系数计算部16计算出的滤波器系数，设置陷波滤波器以及峰值滤波器等滤波器。可变滤波器部15使用所设置的滤波器，对频率扫描信号进行滤波处理。另外，在初始状态下，在滤波器系数计算部16中设定有平坦特性的滤波器。因此，将来自AGC处理部14的频率扫描信号直接输出到头戴式耳机19。

这里，可变滤波器部15将频率扫描信号直接输出到头戴式耳机19。头戴式耳机19向收听者U输出频率扫描信号。头戴式耳机19是立体声头戴式耳机，分别对收听者U的左右耳输出频率扫描信号。收听者U收听从头戴式耳机19输出的频率扫描信号。

收听者U一边听进行头外定位处理后的频率扫描信号，一边确认音量是否急剧变化。进行扫描的频率的范围是预先设定的。在外耳道传递函数的测量中，由于在高频域产生共振，所以对频率扫描信号进行扫描的扫描范围为8kHz～20kHz。当然，扫描范围并不限于8～20kHz。例如，也可以将扫描范围设为5kHz～20kHz。另外，对于扫描范围，由于因测量环境等不同而容易产生波峰/波谷的频率不同，因此优选对每个测量环境任意地进行设定。当然，也可以将头戴式耳机19的再现频域全部作为扫描范围。另外，收听者U也可以指定扫描范围。

收听者U在收听频率扫描信号的过程中，当音量急剧变化时，操作输入部18。输入部18例如具备触摸面板、键盘、鼠标、按钮、杆或拨盘等输入设备。例如，如果收听者U在听频率扫描信号时确认到音量的急剧变化，则按下设置在输入部18上的频率确定按钮。于是，输入部18接受收听者U的按钮操作，将与操作对应的信号输出到设定存储部17。

在设定存储部17中从扫描信号产生部11输入有当前扫描中的频率。设定存储部17具备存储器等，对频率确定按钮被按下的时刻的频率扫描信号的频率进行存储。即，设定存储部17存储音量急剧变化的频率。例如，设定存储部17将音量急剧降低的频率作为陷波频率进行存储。或者，设定存储部17将音量急剧上升的频率作为波峰频率进行存储。设定存储部17根据来自收听者U的操作，存储频率扫描信号的音量变化的频率，该收听者U收听从头戴式耳机19输出的频率扫描信号。

然后，设定存储部17将所存储的频率输出到扫描信号产生部11。于是，扫描信号产生部11产生以所输入的频率为中心在其附近缓慢扫描的频率扫描信号。即，扫描信号产生部11使频率扫描信号的频率在陷波频率或波峰频率的附近缓慢地变化。收听者U收听该频率扫描信号。然后，对输入部18进行操作，以使音量固定。

例如，输入部18包括用于调整音量的杆、拨盘等。通过收听者U操作输入部18，能够调整从头戴式耳机19输出的声音的音量。设定存储部17存储收听者U调整后的音量。在设定存储部17中存储的频率的附近使频率扫描时，输入部18接受收听者U进行的音量调整的操作。

设定存储部17将音量与频率相对应地存储。即，波峰或波谷的频率与在频率下调整后的音量相对应。滤波器系数计算部16根据存储在设定存储部17中的频率和音量，计算滤波器系数。滤波器系数计算部16使用已经确定的频率和音量实时地计算滤波器系数。

由滤波器系数计算部16实时计算出的滤波器系数被设置在可变滤波器部15中。由此，在初始状态下为平坦特性的可变滤波器的特性发生变化。滤波器系数计算部16对进行了头外定位处理的频率扫描信号乘以滤波器系数。由此，进行了头外定位处理的频率扫描信号的波峰水平变动。

然后，收听者U在通过音量操作判断为频率扫描信号在听觉上成为固定水平的时刻，操作输入部18。例如，在达到固定水平时，收听者U按下调整完成按钮。由此，确定音量固定的波峰水平。设定存储部17将按下了调整完成按钮的时刻的滤波器系数以及音量作为水平信息进行存储。滤波器系数计算部16根据水平信息计算最终的滤波器系数。滤波器系数计算部16根据音量调整为在设定存储部17中存储的频率附近音量固定时的水平信息，计算滤波器系数。

根据频率和水平信息计算出的最终的滤波器系数被设置到可变滤波器部15中。如此，完成了用于排除由于个人特性引起的共振的测量。如果测量结束，则向头外定位处理部13的输入从扫描信号切换为音乐信号。由此，成为通常的音乐再现模式，能够进行使用了音乐信号的声场再现。即，针对音乐信号进行头外定位处理部13中的头外定位处理、可变滤波器部15中的滤波器处理。

头外定位处理部13使用外耳道修正函数，对音乐信号进行卷积。对于卷积处理后的音乐信号，可变滤波器部15利用使用上述的频率扫描信号设定的滤波器系数进行滤波处理，并输出到头戴式耳机19。另外，在音乐再现时不进行AGC处理部14中的AGC处理。另外，在使用了频率扫描信号的测量中，头外定位处理部13也可以不对频率扫描信号进行卷积处理。

这样，使收听者U收听频率扫描信号，确定波峰频率或波谷频率。由此，能够排除与收听者U的个人特性对应的共振。进而，设定用于对因测量环境等而产生的波峰或波谷进行修正的滤波器系数。因此，能够适当地再现声场。

接着，参照图3～图7，对本实施方式所涉及的声场再现方法中的音质调整进行说明。图3是示出声场再现方法中的音质调整的流程图。图4～图7是示出调整动作中的频率特性的变化的曲线图。在图4～图7中，横轴是频率，纵轴是收听者U收听的音量。

一旦开始测量，则对频率扫描信号的频率进行扫描，以查找波峰和波谷的中心频率(S1)。这里，如图4所示，扫描信号产生部11对8kHz～20kHz的扫描范围进行扫描。这里，仅对收听者U能够收听的收听范围的高频侧进行扫描。收听者U一边听频率扫描信号，一边判断是否感觉到急剧的音量差(S2)。即，判断在以固定的水平输出的频率扫描信号中收听者U是否感觉到音量差。在没有感觉到急剧的音量差的情况下(S2的“否”)，继续扫描频率。

在感觉到急剧的音量差的情况下(S2的“是”)，收听者U按下输入部18的频率确定按钮(S3)。即，在音量成为最大或最小的定时，收听者U按下频率确定按钮。于是，设定存储部17存储按下了频率确定按钮的时刻的频率(S4)。如图5所示，将按下频率确定按钮的时刻的频率确定为波峰或波谷的中心频率。

接着，在所存储的频率前后反复缓慢地进行扫描(S5)。即，如图6所示，将所存储的频率的附近作为水平调整范围。扫描信号产生部11输出对包含中心频率的水平调整范围进行扫描的频率扫描信号。另外，水平调整范围中的扫描速度与S1中的扫描速度比变慢。即，扫描信号产生部11与扫描范围内的扫描相比，缓慢地扫描水平调整范围。如此，提取8～20kHz的扫描范围的一部分，作为水平调整范围，缓慢地进行扫描。

然后，在缓慢地扫描水平调整范围的期间，收听者U操作音量(S6)。在有波谷的频率下，收听者U能够听到的音量变小。因此，如图6所示，收听者U提高音量，以便听到的音量固定。相反，在频率特性中存在波峰的情况下，为了使音量固定，收听者U降低中心频率下的音量。收听者U一边听频率扫描信号，一边调整音量水平。由此，能够调整在中心频率下收听者U收听的音量。

设定存储部17存储被操作的音量，滤波器系数计算部16根据所存储的音量和频率来计算滤波器系数(S7)。实时计算出的滤波器系数被设置到可变滤波器部15中(S8)。由此，滤波器特性发生变化。即，波峰频率或陷波频率下的滤波器系数发生变化。然后，可变滤波器部15对频率扫描信号进行滤波处理，并输出到头戴式耳机19。即，可变滤波器部15将乘以滤波器系数后的频率扫描信号输出到头戴式耳机19。

头戴式耳机19向收听者U输出经过滤波处理的频率扫描信号。收听者U判断是否能以固定的水平听到从头戴式耳机19输出的频率扫描信号(S9)。即，收听者U判断在图6所示的水平调整范围内进行扫描的情况下音量是否与频率无关地固定。

在判断为不能以固定的水平听到频率扫描信号的情况下(S9的“否”)，反复进行从步骤S5开始的处理，直到能以固定的水平听到为止。即，收听者一边听水平调整范围内的扫描信号，一边调整音量。因此，如图7所示，重复S5至S9的处理，直到能以固定的水平听到频率扫描信号为止。在判断为以固定的水平听到了频率扫描信号的情况下(S9的“是”)，收听者U按下调整完成按钮。由此，设定存储部17将按下了调整完成按钮时的音量以及滤波器系数作为水平信息进行存储(S10)。由此，如图7所示，无论频率如何，都能以基本固定的音量听到。

如图7所示，如果音量成为固定，则滤波器系数计算部16根据中心频率和水平信息计算最终的滤波器的系数(S11)。即，设定存储部17将在水平调整范围内与成为音量固定时的音量对应的水平信息和频率相对应地存储。然后，滤波器系数计算部16根据存储在设定存储部17中的频率和水平信息，计算该频率下的滤波器系数。然后，将最终的滤波器系数设置到可变滤波器部15中(S12)。如此，滤波器系数的测量结束。

在再现音乐时，最终的滤波器系数被设定在可变滤波器部15中。在再现音乐信号时，头外定位处理部13对音乐信号实施头外定位处理后，可变滤波器部15对音乐信号进行滤波处理。即，将设置到可变滤波器部15中的滤波器所包含的滤波器系数与音乐信号相乘。然后，头戴式耳机19将经过过滤处理的音乐信号输出到收听者U。即，头戴式耳机19将头外定位处理和滤波处理后的音乐信号输出给收听者U，从而再现声场。

如此，通过使用了扫描信号的测量，求出滤波器系数。并且，通过用包含所求出的滤波器系数的滤波器进行滤波处理，能够排除外耳道形状的个人特性引起的共振。因此，可以适当地修正头外定位处理后的音乐信号。因此，即使在使用头戴式耳机19的情况下，也能够适当地再现声场。另外，在上述说明中示出了使用头戴式耳机19的声场再现装置，但对于使用入耳式耳机的声场再现装置也能够同样地进行处理。

另外，在上述说明中，说明了在频率特性中存在波谷的情况，但在存在波峰的情况下也能够同样地调整音质。即，为了降低波峰频率下的音量，在S6中降低音量即可。由此，能够调整音质，以使波峰频率下的音量变小。

另外，在波峰频率和波谷频率为2个以上的情况下，对各个频率调整音量即可。即，针对包含在扫动范围中的波峰和波谷中的每一个执行音量调整。然后，滤波器系数计算部16根据进行了音量调整时的水平信息和与其对应的频率，求出滤波器系数。由此，能够设定适当的滤波器，因此能够适当地再现声场。另外，也可以调整陷波滤波器或峰值滤波器的频带的宽度。

如果显示在显示部上提示的频率，则收听者U也容易理解。也可以使收听者对频率扫描信号产生部11扫描频率的速度进行调整。

实施方式2.

使用图8，对本实施方式所涉及的声场再现装置进行说明。图8是示出实施方式2所涉及的声场再现装置200的框图。在本实施例中，使用扬声器29而不是头戴式耳机19来再现声场。即，使用扬声器29来代替头戴式耳机19。

扬声器29是立体声扬声器或环绕扬声器等具有多个声道的扬声器。并且，在本实施方式中，代替实施方式1中的头外定位处理部13，设置了伪环绕处理部23。另外，关于伪环绕处理部23以外的构成，由于与实施方式1相同，所以省略说明。

由扫描信号产生部21产生的扫描信号和由音乐信号再现部22再现的音乐信号被输入到伪环绕处理部23。在伪环绕处理部23中设置有预先测量的头部传递特性(也称为头部传递函数)。伪环绕处理部23执行头部传递特性(也称为头部传递函数)的卷积处理。伪环绕处理部23将经过卷积处理后的频率扫描信号输出到AGC处理部24。AGC处理部24、可变滤波部25、滤波器系数计算部26、设定存储部27、输入部28中的处理与实施方式1的AGC处理部14、可变滤波部15、滤波器系数计算部16、设定存储部17、输入部18中的处理相同。因此，与实施方式1同样地，确定陷波或波峰的频率，滤波器系数计算部26计算滤波器系数。

然后，将具有计算出的滤波器系数的滤波器设置在可变滤波器部25中。扬声器29将乘以滤波器系数的频率扫描信号输出给收听者U。收听者一边听从扬声器29输出的频率扫描信号，一边与实施方式1同样地调整音量。一旦计算出最终的滤波器系数，则将向伪环绕处理部23的输入从频率扫描信号切换为音乐信号。然后，伪环绕处理部23和可变滤波器部25对音乐信号执行处理。从扬声器29输出经过了伪环绕处理部23和可变滤波器部25的处理的音乐信号。

在本实施例中，在伪环绕处理部23将头部传递特性卷积到音乐信号之后，可变滤波器部15对音乐信号执行滤波处理。由此，能够再现从扬声器29输出的环绕声场。并且，设定有用于对因测量环境等而产生的波峰或波谷进行修正的滤波器系数。因此，能够适当地再现声场。

实施方式3

在本实施方式中，测量个人的传递特性，使用与该传递特性对应的滤波器来实现头外定位等声场再现。

并且，在本实施方式中，对高分辨率数字音频信号(以下称为HR信号)执行头外定位处理。在下面的描述中，将以96kHz的采样频率拾音的信号作为HR信号。与此相对，将以48kHz的采样频率拾音的信号(低分辨率信号)设为非高分辨率信号(非HR信号)。当然，采样频率不限于上述值。

在48kHz的采样频率的非HR信号的情况下，奈奎斯特频率为24kHz。以下，将小于24kHz的频带作为低频带、将24kHz以上的频带作为高频带进行说明。表示高频带和低频带的边界的第一频率为奈奎斯特频率24kHz。当然，第一频率也可以是与24kHz不同的值。例如，第一频率可以根据采样频率而改变。

首先，使用图9说明用于进行头外定位处理的头外定位处理装置301的构成。图9是示出作为声场再现装置的一例的头外定位处理装置301的构成的框图。另外，头外定位处理装置301包含实施方式1中的头外定位处理部13。

头外定位处理装置301针对佩戴头戴式耳机343的收听者(用户)U再现声场。因此，头外定位处理装置301对Lch和Rch的立体声输入信号XL和XR执行声像定位处理。Lch和Rch的立体声输入信号XL和XR是从HR信号对应的音频设备等输出的音频再现信号。另外，头外定位处理装置301在物理上不限于单一的装置，也可以用不同的装置进行一部分处理。例如，也可以是一部分处理由个人计算机等进行，剩余的处理通过内置于头戴式耳机343中的DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等来进行。

头外定位处理装置301包括传递特性处理部310、滤波器部341、滤波器部342以及头戴式耳机343。

传递特性处理部310进行与传递特性对应的滤波处理。传递特性处理部310具备卷积运算部311～312、321～322以及加法器324、325。卷积运算部311～312、321～322进行使用了空间音响传递特性的卷积处理。向传递特性处理部310输入来自与HR信号对应的音频设备等的立体声输入信号XL、XR。在传递特性处理部310中设定有空间音响传递特性。传递特性处理部310将空间音响传递特性与各声道的立体声输入信号XL和XR进行卷积。

空间音响传递特性具有四个传递特性Hls、H1o、Hro、Hrs。四个传递特性可以使用后述的滤波器生成装置求出。

卷积运算部311对Lch的立体声输入信号XL卷积传递特性Hls。卷积运算部311将卷积运算数据输出给加法器324。卷积运算部321对Rch的立体声输入信号XR卷积传递特性Hro。卷积运算部321将卷积运算后数据输出给加法器324。加法器324将两个卷积运算数据相加，并将相加而得的数据输出到滤波器部341。

卷积运算部312对Lch的立体声输入信号XL卷积传递特性Hlo。卷积运算部312将卷积运算数据输出给加法器325。卷积运算部322对Rch的立体声输入信号XR卷积传递特性Hrs。卷积运算部322将卷积运算数据输出给加法器325。加法器325将两个卷积运算数据相加，并将相加而得的数据输出到滤波器部342。如此，传递特性处理部310使用与传递特性Hls、H1o、Hro、Hrs对应的滤波器进行卷积处理。

在滤波器部341、342中设定有消除外耳道传递特性的逆滤波器。并且，对实施了在传递特性处理部310中的处理的再现信号卷积逆滤波器。在滤波器部341中，对来自加法器324的Lch信号卷积逆滤波器。同样地，滤波器部342对来自加法器325的Rch信号卷积逆滤波器。在佩戴了头戴式耳机343的情况下，逆滤波器消除从头戴式耳机单元到麦克风的特性。即，消除在外耳道入口配置了麦克风时的、收听者各人的外耳道入口与头戴式耳机的再现单元之间或者鼓膜与头戴式耳机的再现单元之间的传递特性。

滤波器部341将修正后的Lch信号输出到头戴式耳机343的左单元343L。滤波器部342将修正后的Rch信号输出到头戴式耳机343的右单元343R。收听者U佩戴着头戴式耳机343。头戴式耳机343向收听者U输出Lch信号和Rch信号。由此，能够再现定位在收听者U的头外的音像。

优选的是，根据实际的收听者U来测量传递特性Hls、H1o、Hro、Hrs。例如，通过在收听者U的耳朵上佩戴麦克风并进行脉冲响应测量，而能够获取与收听者U的耳廓形状对应的传递特性Hls、H1o、Hro、Hrs。如此，通过使用实际在收听者U的耳朵上佩戴麦克风来获取的传递特性Hls、H1o、Hro、Hrs，能够适当地进行头外定位处理。

这里，说明对HR信号进行头外定位处理的情况。为了获取HR信号，需要准备与HR信号对应的麦克风。通常，可听频带被称为20Hz～20kHz，为了与HR信号对应，需要准备能够对20kHz以上的高频的声音进行拾音的HR信号对应麦克风。HR信号对应麦克风对高频带也具有灵敏度，但在小型化方面存在问题。

例如，人的外耳道入口的直径为7.5mm左右，与此相对，现实中可获得的HR信号对应麦克风为1.5cm左右。通常无法获得能够佩戴在人的外耳道的入口附近的程度的小型的HR信号对应麦克风。另外，即使存在能够佩戴在人的外耳道入口上的尺寸的HR信号对应麦克风，也认为是非常昂贵的。因此，使每个收听者U佩戴HR信号对应麦克风是不现实的。因此，在本实施方式中，在低频带中，麦克风测量传递特性的振幅值，在高频带中，滤波器生成装置生成传递特性的振幅值。

以下，使用图10，对滤波器生成装置350的构成进行说明。滤波器生成装置350包括左右扬声器5L、5R、左右麦克风2L、2R和处理部351，所述左右扬声器5L、5R是声源。如图10所示，通过用麦克风2L、2R测量由左右的扬声器5L、5R输出的脉冲声来测量脉冲响应。由麦克风2L、2R获取的拾音信号被输出到处理部351。处理部351例如是个人计算机等运算处理装置。处理部351作为基于拾音信号而生成滤波器的滤波器生成部来发挥功能。关于处理部351中的处理的详细情况，将在后面叙述。

在图10中，将由麦克风2L、2R测量的传递特性表示为传递特性H’ls、H’lo、H’ro、H’rs。测量左扬声器5L与左麦克风2L之间的传递特性H’ls、左扬声器5L与右麦克风2R之间的传递特性H’lo、右扬声器5R和左麦克风2L之间的传递特性H’ro、右扬声器5R和右麦克风2R之间的传递特性H’rs。即，通过左麦克风2L对从左扬声器5L输出的测量信号进行拾音，从而获取传递特性H’ls。通过右麦克风2R对从左扬声器5L输出的测量信号进行拾音，从而获取传递特性H’lo。通过左麦克风2L对从右扬声器5R输出的测量信号进行拾音，获取传递特性H’ro。通过右麦克风2R对从右扬声器5R输出的测量信号进行拾音，从而获取传递特性H’rs。

如上所述，通过用麦克风2L、2R测量由左右扬声器5L、5R输出的脉冲声来测量脉冲响应。处理部351将基于脉冲响应测量而获取的拾音信号存储在存储器等中。由此，测量左扬声器5L与左麦克风2L之间的传递特性H’ls、左扬声器5L与右麦克风2R之间的传递特性H’lo、右扬声器5R和左麦克风2L之间的传递特性H’ro、右扬声器5R和右麦克风2R之间的传递特性H’rs。即，通过左麦克风2L对从左扬声器5L输出的测量信号进行拾音，从而获取传递特性H’ls。通过右麦克风2R对从左扬声器5L输出的测量信号进行拾音，从而获取传递特性H’lo。通过左麦克风2L对从右扬声器5R输出的测量信号进行拾音，获取传递特性H’ro。通过右麦克风2R对从右扬声器5R输出的测量信号进行拾音，从而获取传递特性H’rs。

如上所述，由于HR信号对应的麦克风难以小型化，所以麦克风2L、2R成为不与HR信号对应的麦克风。即，由麦克风2L、2R获取的拾音信号为非HR信号。因此，左扬声器5L和右扬声器5R也可以是不与HR信号对应的扬声器。拾音信号的采样频率为48kHz。

由于拾音信号是非HR信号，所以在传递特性中不包含24kHz以上的高频带的分量。另一方面，在实际的头外定位处理的立体声输入信号XL、XR中包含有高频带的分量。因此，在本实施方式中，处理部351计算高频带的传递特性。

使用图11，对计算高频带的传递特性的方法进行说明。图11示出频域中的传递特性Hls。横轴为频率(Hz)，纵轴为传递特性Hls的振幅(dB)。即，图11示出传递特性Hls的频率振幅特性。另外，在图11中，用实线示出基于所测量的拾音信号的传递特性H’ls。通过对时域的拾音信号做离散傅立叶变换，求出频域的传递特性H’ls。

在图11中，将包含第一频率(奈奎斯特频率＝24kHz)以上的频率的频带表示为高频带BH，将包含比第一频率低的频率的频带表示为低频带BL。另外，将14kHz作为第二频率，将从第二频率到第一频率的频带表示为插值频带BL1。第二频率只要是小于奈奎斯特频率的频率即可，并不限于14kHz。第二频率优选为10kHz以上的频率。

这里，将第一频率(24kHz)下的传递特性H’ls的振幅值设为振幅值Yb[dB]。处理部351求出插值频带BL1中的传递特性H’ls的波峰。这里，将波峰的频率及振幅值设为频率fp[Hz]及振幅值Yp[dB]。另外，在插值频带BL1中存在多个波峰的情况下，将最高频率的波峰的频率以及振幅值设定为频率fp以及振幅值Yp。另外，在插值频带BL1中不存在波峰的情况下，处理部351将第二频率及其振幅值设定为频率fp以及振幅值Yp。频率fp大于等于14kHz且小于24kHz。振幅值Yp也称为第二振幅值。

并且，对于0～fp的频带，处理部351将传递特性H’ls的振幅值直接作为传递特性Hls的振幅值。因此，频率fp下的传递特性Hls的振幅值成为振幅值Yp。另外，对于fp～48kHz的频带，处理部351基于振幅值Yp计算振幅值。以下，对fp～48kHz的频带中的振幅值的求出方法进行说明。

在这里，处理部351计算出6种频率振幅特性(1)～(6)。在频率振幅特性(3)中，24kHz下的传递特性Hls的振幅值(也称为第一振幅值)成为振幅值Yb。高频带BH中的传递特性Hls的振幅值固定为振幅值Yb。fp～24kHz的频带中的传递特性Hls的振幅值是通过对振幅值Yp和振幅值Yb进行插值来求出的。即，fp～24kHz下的传递特性Hls的振幅值以对振幅值Yp与第一振幅值之间进行插值来算出。这里，通过线性插值等公知的方法，求出fp～24kHz下的传递特性Hls的振幅值。或者，fp～24kHz下的传递特性Hls的振幅值也可以是所测量的传递特性H’ls的振幅值。

处理部351通过根据振幅值Yb改变24kHz下的传递特性Hls的振幅值(也称为第一振幅值)，求出剩余的频率特性(1)、(2)、(4)～(6)。例如，在频率振幅特性(1)中，第一振幅值为(Yb-6)，在频率振幅特性(2)中，第一振幅值为(Yb-3)，在频率振幅特性(4)中，第一振幅值为(Yb+3)，在频率振幅特性(5)中，第一振幅值为(Yb+6)，在频率振幅特性(6)中，第一振幅值为(Yb+9)。第一振幅值优选设定在不超过振幅值Yp的范围内。例如，在(Yb+9)超过Yp的情况下，也可以不求出频率振幅特性(6)。

而且，高频带BH中的传递特性Hls的振幅值固定为第一振幅值。例如，在频率振幅特性(1)中，高频带BH中的传递特性Hls的振幅值固定为第一振幅值(Yb-6)。在频率振幅特性(2)中，高频带BH中的传递特性Hls的振幅值固定为第一振幅值(Yb-3)。对于频率振幅特性(4)、(5)、(6)，高频带BH中的传递特性Hls的振幅值也固定为各自的第一振幅值。

fp～24kHz的频带中的传递特性Hls的振幅值是通过对振幅值Yp和第一振幅值进行插值来求出的。这里，通过线性插值等公知的方法，求出fp～24kHz下的传递特性Hls的振幅值。如此，通过以3dB刻度设定第一振幅值，求出频率振幅特性(1)～(6)。频率振幅特性(1)～(6)分别成为传递特性Hls的候补。

如上所述，可以基于所测量的传递特性H’ls来求出传递特性Hls。另外，对于其他传递特性H1o、Hrs、Hro，也可以基于传递特性H’lo、H’rs、H’ro来求出。然后，分别对传递特性Hls、H1o、Hrs、Hro进行离散傅里叶逆变换。通过求出时域的四个传递特性Hls、H1o、Hrs、Hro来生成滤波器。这里，一个滤波器包括时域中的四个传递特性Hls、H1o、Hrs、Hro。

另外，在上述说明中，分别对传递特性Hls、H1o、Hrs、Hro求出频率振幅特性(1)～(6)。即，生成6种滤波器。因此，通过进行听觉测试，从多个滤波器中求出最佳滤波器(传递特性Hls、Hlo、Hrs、Hro)。关于听觉测试，将在后面叙述。将通过听觉测试求出的最佳滤波器(传递特性Hls、H1o、Hrs、Hro)设置到如图9所示的卷积运算部311～312、321～322中，进行头外定位处理。

这样，处理部351根据拾音信号的频率振幅特性设定滤波器的低频带BL的振幅分量，生成滤波器的高频带BH的振幅分量，以使得高频带BH的振幅分量与低频带的振幅分量相连。由此，能够生成与HR信号对应的滤波器。对于低频带BL，由于能够使用收听者U本人的传递特性，因此能够适当地进行头外定位处理。另外，传递特性H’lo、H’ro、H’rs的测量可以通过不与HR信号对应的麦克风2L、2R以及扬声器5L、5R来进行。不与HR信号对应的麦克风2L、2R是小型的，能够佩戴到左右耳朵上。因此，能够简便且容易地进行测量。

处理部351基于第一频率(24kHz)下的拾音信号的频率振幅特性的振幅值Yb，设定传递特性的第一频率下的第一振幅值。由此，能够适当地进行头外定位处理。另外，由于不进行复杂的处理，所以能够简便地生成滤波器。

处理部351将修正了第一频率下的拾音信号的频率振幅特性的振幅值Yb的值设定为第一振幅值。在上述说明中，将对振幅值Yb进行水平调整后的值(例如，Yb-3或Yb+3等)设定为第一振幅值。由此，能够以简便的方法适当地进行头外定位处理。另外，由于不进行复杂的处理，所以能够简便地生成滤波器。

另外，在本实施方式中，将使Yb以3dB间隔变化的值设定为第一振幅值，但第一振幅值的设定不限于这样的方法。例如，可以以2dB间隔设定第一振幅值，也可以以固定间隔以外的刻度设定第一振幅值。另外，第一振幅值被设定在不超过振幅值Yp的范围内。由此，能够适当地进行头外定位处理。

另外，在上述说明中，将高频带BH中的传递特性Hls的振幅值设为固定值，但本实施方式不限于此。也可以使高频带BH中的传递特性Hls的振幅值以固定的斜率逐渐减小或逐渐增大。或者，也可以根据预先设定的模式来设定高频带BH中的传递特性Hls的振幅值。

另外，在实施方式3中，求出了频率振幅特性(1)～(6)，但求出的频率振幅特性的数量只要是1个以上即可。如果频率振幅特性的数量为一个，则不需要听觉测试。如果频率振幅特性的数量为2个以上，则进行后述的听觉测试。

(变形例1)

在实施方式3的变形例1中，根据仿真计算高频带的频率振幅特性。另外，除此之外的构成及方法由于与实施方式3相同，因此省略说明。

图12是示出与HR信号对应的扬声器的频率振幅特性的图。图12的横轴是频率，纵轴是声压(dB)。图12表示以从收听者U的正面倾斜10度的角度配置了HR信号对应扬声器时的频率特性。

图13是示出根据图12的频率特性求出的传递特性Hls的图。具体而言，图13是对以上述角度设置了HR信号对应扬声器时的传递特性Hls进行了仿真的结果。作为这样的仿真，例如，记载在“用于与个人相匹配地再现立体音响的仿真技术”(「個人に合わせて立体音響を再現するためのシミュレーション技術」)中(http://www.nict.go.jp/publication/shuppan/kihou-journal/kihou-vol56no1_2/0403.pdf)。

在上述文献中，使用了FDTD(Finite-Difference Time Doman，有效差分时域)法。在该方法中，例如，能够求出仿真头对以预定角度配置的扬声器的头部相关传递函数HRTF。因此，能够通过从扬声器到外耳道入口的传递特性Hls来求出。通过基于扬声器的频率特性数据的仿真，估计高频带BH的振幅分量。这里，将通过仿真求出的传递特性设为传递特性H”ls。

与实施方式1同样，低频带BL的振幅值为所测量的传递特性H’ls的振幅值。如图13所示，将低频带BL的传递特性H’ls和高频带BH的传递特性H”ls相连，生成传递特性Hls。即，处理部351生成传递特性Hls，使得高频带的振幅分量与低频带的振幅分量相连。

(变形例2)

在实施方式3的变形例2中，高频带的频率振幅特性由HR信号对应麦克风测量。另外，除此之外的构成及方法由于与实施方式3相同，因此省略说明。

由于考虑到HR信号对应麦克风如上述那样非常昂贵，因此难以按照每个收听者U进行佩戴来测量。因此，用佩戴在收听者U以外的人或仿真头上的HR信号对应麦克风，测量代表性的传递特性。使用了HR信号对应麦克风的传递特性的测量与图10所示的构成相同，麦克风2L、2R被佩戴到收听者U以外的人或仿真头上。

将用佩戴在收听者U以外的人或仿真头上的HR信号对应麦克风所测量的传递特性设为传递特性H”ls。对于高频带BH，使用传递特性H”ls，对于低频带BL，使用由HR信号非对应麦克风测量的传递特性H’ls。然后，与变形例1同样地，将低频带BL的传递特性H’ls和高频带BH的传递特性H”ls相连，生成传递特性Hls。即，处理部351生成传递特性Hls，使得高频带的振幅分量与低频带的振幅分量相连。

在变形例1、2中，低频带BL的传递特性H’ls是通过与收听者U对应的测量来获取的。即，如图10所示，用佩戴到收听者U上的HR信号非对应麦克风来测量传递特性H’ls。因此，由于能够使用与收听者U对应的滤波器，所以能够适当地实施头外定位处理。

在变形例1中，高频带BH的传递特性H”ls是仿真结果。在变形例2中，利用佩戴在收听者U以外的人或仿真头上的HR信号对应麦克风来测量高频带BH的传递特性H”ls。不需要对每个收听者U进行基于非常昂贵的HR信号对应麦克风的测量。因此，能够简便地求出与HR信号对应的传递特性。

在变形例1、2中，如图14所示，有时在第一频率(24kHz)的附近，传递特性的振幅值有较大不同。在这样的情况下，有可能无法适当地进行头外定位处理。因此，在变形例1、2中，优选对高频带BH的传递特性H”ls进行水平(level)调整(参照图14的箭头)。这里，通过加减高频带BH的DC分量，使振幅特性上下平行移动。

以与根据收听者U测量的低频带BL的传递特性H’ls匹配的方式，调整高频带BH的传递特性H”ls。由此，能够适当地进行头外定位处理。如此，调整高频带BH的振幅分量的水平，以使高频带BH的振幅分量与低频带BL的振幅分量相连。

或者，也可以在24kHz的附近设置对振幅值进行平滑处理的频带。使用图15，对该平滑处理进行说明。在图15中，将配置在高频带BH的低频侧的频带作为频带B2。将包含在高频带BH中的预定频率设为频率fa。另外，频率fa是比24kHz高的频率。频带B2为24kHz以上且频率fa以下的范围。在频带B2中，对振幅值进行平滑处理。

或者，能够代替频带B2而在频带B3中进行平滑处理。频带B3是配置在低频带BL的高频侧的频带。例如，将包含在低频带BL中的预定频率设为频率fb。频率fb是低于24kHz的频率。频带B3为频率fb以上且24kHz以下的范围。在频带B3中，对振幅值进行平滑处理。

或者，代替频带B2或频带B3，也可以在横跨24kHz的频带B4中进行平滑处理。频带B4在频率fb～频率fa的范围内。在频带B4中，对振幅值进行平滑处理。平滑处理能够使用移动平均或加权移动平均。通过平滑处理，能够生成低频带和高频带平滑连续的、更适当的滤波器。

如此，在变形例1、2中，将低频带BL的传递特性H’ls和高频带BH的传递特性H”ls相连，生成传递特性Hls。同样地，生成传递特性H1o、Hro、Hrs。然后，将四个传递特性Hls、H1o、Hro、Hrs作为1组，与实施方式1同样地执行离散傅里叶逆变换。由此，能够生成将时域中的四个传递特性Hls、H1o、Hro、Hrs作为1组而包含的滤波器。

(听觉测试)

对用于从多个试听用滤波器中确定最佳滤波器的听觉测试进行说明。通过进行听觉测试，能够以与收听者U的喜好相应的音质进行头外定位再现。

这里，多个试听用滤波器通过实施方式3及其变形例1、2中的任意一个以上的方法生成。例如，在实施方式3中，由于求出了(1)～(6)的频率振幅特性，所以生成6个滤波器。另外，在变形例1中，通过改变仿真方法、或改变用于仿真的HR信号对应扬声器的频率特性，能够生成多个滤波器。在变形例2中，通过改变佩戴HR信号对应麦克风的人或仿真头，能够生成多个滤波器。将这些滤波器作为试听用滤波器。因此，多个试听用滤波器是分别通过实施方式1、变形例1以及变形例2中的任一种方法求出的。各个试听用滤波器具有四个传递特性Hls、H1o、Hro、Hrs。

使用图16，对用于进行听觉测试的头外定位处理装置500进行说明。头外定位处理装置500包括调整信号产生部521、音乐信号再现部512、头外定位处理部302、滤波器选择部522、设定存储部517、输入部518以及头戴式耳机343。

输入部518和音乐信号再现部512由于分别与图1的输入部18和音乐信号再现部12相同，因此省略详细的说明。头戴式耳机343与图10中的头戴式耳机343以及图1中的头戴式耳机19相同。然而，音乐信号再现部512和头戴式耳机343对应于HR信号。即，音乐信号再现部512将以96kHz的采样频率拾音的HR信号作为音乐信号再现。头戴式耳机343向收听者U输出HR信号。

调整信号产生部521将用于确定最佳滤波器的调整信号输出给头外定位处理部302。即，调整信号产生部521将以96kHz的采样频率拾音的HR信号作为调整信号输出。另外，调整信号是包含Lch和Rch的立体声信号。作为调整信号，优选使用泛音丰富的弦乐器等声源。具体而言，通过以96kHz的采样频率对大提琴、伽玛兰(印度尼西亚的民族音乐)等的演奏音进行拾音，来生成调整信号。

头外定位处理部302包括图9所示的传递特性处理部310、滤波器部341以及滤波器部342。立体声的调整信号成为图9的立体声输入信号Lch、Rch。然后，头外定位处理部302将头外定位处理后的调整信号输出到头戴式耳机343。头戴式耳机343向收听者U输出头外定位处理后的调整信号。由此，进行听觉测试。

收听者U根据头外定位处理后的调整信号的听觉，操作输入部518。即，收听者U输入是否通过试听用滤波器完成了适当的头外定位处理。输入部518的输入被存储在设定存储部517中。多个试听用滤波器被保存在滤波器选择部522中。当对一个滤波器的听觉输入完成时，滤波器选择部522切换滤波器。即，滤波器选择部522顺序地切换试听用滤波器，并且输出到头外定位处理部302。通过如此，以所保存的试听用滤波器的数量进行听觉测试。

收听者U通过操作输入部518，输入表示最好的听觉的最佳滤波器。然后，设定存储部517存储最佳滤波器。最佳滤波器被设定为音乐再现用滤波器。在再现音乐信号时，头外定位处理部302使用在听觉测试中确定的最佳滤波器，进行头外定位处理。收听者U使用与HR信号对应的调整信号在听觉上进行比较，选择喜欢的滤波器作为最佳滤波器。然后，使用最佳滤波器对与HR信号对应的音乐信号进行头外定位处理。由此，能够适当地进行头外定位处理。

另外，通过收听者U操作输入部518，能够切换听觉测试和音乐再现。一旦收听者U输入进行听觉测试的指示，则调整信号产生部产生调整信号。在听觉测试结束后，一旦收听者U输入进行音乐再现的指示，则音乐信号再现部512再现音乐信号。在试听用滤波器仅为1组的情况下，也可以不实施听觉测试。

另外，对于在滤波器部341、342中设定的逆滤波器，也需要具有高频带中的振幅分量。但是，消除外耳道传递特性的逆滤波器的高频带的振幅分量对头外定位处理的影响小。例如，对于14kHz以上频带，即使不消除头戴式耳机特性，也具有头外定位的效果。因此，通过日本特开2015-126269号公报所示的方法，能够设定高频带的振幅分量。即，可以将日本特开2015-126269号公报所示的高频边界频率和奈奎斯特频率的振幅作为高频带的振幅即可。

实施方式4.

在实施方式4中，以不同的方法进行听觉测试。以下，使用图17，对用于进行听觉测试的头外定位处理装置进行说明。在图17中，主要仅对进行听觉测试的处理进行说明。即，在以下的说明中，对用于从多个试听用滤波器中确定最佳滤波器的处理进行说明。关于使用了最佳滤波器的头外定位处理，由于与实施方式3相同，所以省略说明。例如，对于输入部、头戴式耳机、设定存储部省略了图示。

头外定位处理装置400包括调整信号产生部421、LPF(低通滤波器)411、降采样部412、头外定位处理部401、升采样部413、LPF 414、HPF(高通滤波器)431、可变放大器432以及加法器440。

调整信号产生部421与调整信号产生部521同样，产生用于确定最佳滤波器的调整信号。即，调整信号产生部421将以96kHz的采样频率拾音的HR信号作为调整信号输出。调整信号的采样频率为96kHz。由调整信号产生部421产生的调整信号被输入到LPF 411和HPF431。

LPF 411是截止频率为24kHz的低通滤波器。因此，LPF 411使低频带的分量通过，阻断高频带的分量。降采样部412对通过了LPF 411的调整信号进行降采样。由此，调整信号的采样频率为48kHz。降采样部412将降采样后的调整信号输出到头外定位处理部401。

头外定位处理部401对应于图16所示的头外定位处理部302。因此，头外定位处理部401包括如图9所示的传递特性处理部310、滤波器部341以及滤波器部342。头外定位处理部401对降采样后的调整信号进行头外定位处理。由于调整信号的采样频率被降采样为48kHz，所以头外定位处理部401能够利用传递特性H’ls、H’1o、H’ro、H’rs。另外，传递特性H’ls、H’1o、H’ro、H’rs是用图10所示的构成测量的，是用不与HR信号对应的麦克风来测量的。

接着，升采样部413对进行了头外定位处理的调整信号进行升采样。由此，调整信号的采样频率成为96kHz。LPF 414是截止频率为24kHz的低通滤波器。因此，LPF 414使低频带的分量通过，阻断高频带的分量。通过LPF 414的调整信号被输入到加法器440。

另外，由调整信号产生部421产生的调整信号被输入到HPF 431。HPF 431是截止频率为24kHz的高通滤波器。因此，HPF 431使高频带的分量通过，阻断低频带的分量。通过了HPF 431的调整信号被可变放大器432放大，并被输入到加法器440。加法器440将来自LPF414的调整信号和来自可变放大器432的调整信号相加，并输出到头戴式耳机。即，在加法器440中合成低频带的分量和高频带的分量。

如此，仅对通过了LPF 411的低频带的分量，进行使用了滤波器的头外定位处理。即，对于通过了HPF 431的高频带的分量，不进行使用了滤波器的头外定位处理。这样处理后的高频带的分量和低频带的分量在加法器440中被合成，并从头戴式耳机输出。

这里，通过改变可变放大器432的放大率，能够进行听觉测试。例如，使可变放大器432的放大率阶段性地或连续地增加。然后，收听者U在听觉最好的定时进行输入。由此，能够决定最佳的放大率。

图18是示意地示出听觉测试中的HPF 431的频率特性的图。图18的横轴是频率，纵轴是增益。另外，在图18中，示出了LPF 411、414的频率特性。通过阶段性地改变可变放大器432的放大率，HPF 431的频率特性成为如图18所示。换句话说，能够调整HPF 431的增益。能够使HPF431的增益相对于LPF 411、414的增益而增加或减少。

因此，能够改变高频带的分量来进行听觉测试。能够将高频带的分量与低频带的分量匹配地进行水平调整。换句话说，能够使高频带的分量与低频带的分量相连。由此，收听者U能够从多个试听用滤波器中确定最佳滤波器。此外，根据HR信号非对应麦克风的测量结果能够生成最佳滤波器。

(变形例)

在变形例3中，通过与实施方式4的处理不同的处理来执行听觉测试。图19是示出变形例3的头外定位处理装置400的构成的框图。在变形例3中，滤波器存储部402存储对传递特性H’ls、H’1o、H’ro、H’rs进行升采样而得到的滤波器。头外定位处理部401使用升采样的滤波器系数进行头外定位处理。另外，对于与上述的实施方式的内容相同的内容，适当省略说明。

调整信号产生部421将调整信号输出给头外定位处理部401和HPF431。由于调整信号是HR信号，所以采样频率成为96kHz。头外定位处理部401对调整信号进行头外定位处理。这里，头外定位处理后的调整信号被输出到加法器440。

与实施方式4同样地，HPF 431是截止频率为24kHz的高通滤波器。因此，HPF 431使高频带的分量通过，阻断低频带的分量。通过HPF 431的调整信号被可变放大器432放大，并被输入到加法器440。加法器440将来自LPF 414的调整信号和来自可变放大器432的调整信号相加，输出到头戴式耳机。即，在加法器440中低频带的分量和高频带的分量被合成。

如此，头外定位处理安装部401使用升采样后的滤波器系数，进行头外定位处理。对于通过了HPF 431的高频带的分量，不进行使用滤波器的头外定位处理。这样处理后的全频带的分量和高频带的分量在加法器440中被合成，并从头戴式耳机输出。

这里，能够通过改变可变放大器432的放大率来进行听觉测试。例如，使可变放大器432的放大率阶段性地或连续地增加。然后，收听者U在听觉最好的定时进行输入。由此，能够确定最佳的放大率。由此，能够得到与实施方式4同样的效果。

另外，在实施方式3、4中，虽然将成为高频带BH与低频带BL的边界的频率(第一频率)设为24kHz，但只要是不超过奈奎斯特频率的频率即可。另外，也可以使用实施方式3、4的两个方法，一个收听者U进行听觉测试，确定最佳的滤波器。另外，在实施方式3、4中，使用头戴式耳机进行了头外定位处理，但也可以与实施方式2同样地使用扬声器进行音像再生。

上述信号处理中的一部分或全部也可以通过计算机程序来执行。上述程序可以利用各种类型的非临时性的计算机可读介质(non-transitory computer readable medium)来保存，并提供给计算机。非临时性的计算机可读介质包括各种类型的有实体的记录介质(tangible storage medium)。非临时性的计算机可读介质的例子包括：磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如光磁盘)、CD-ROM(Read Only Memory，只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩模ROM)、PROM(Programmable ROM，可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM，可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)。另外，程序还可以通过各种类型的临时性计算机可读介质(transitorycomputer readable medium)提供给计算机。临时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。临时性计算机可读介质能够经由诸如电线和光纤等的有线通信线路或无线通信线路将程序提供给计算机。

以上，基于实施方式具体说明了由本发明人完成的发明，但本发明并不限于上述实施方式，当然，在不脱离其宗旨的范围内可以进行各种变更。

本申请主张以2016年9月23日申请的日本申请特愿2016-185386为基础的优先权，其公开的全部内容并入到本文。

产业上的可用性

本公开能够应用于进行头外定位处理的滤波器的生成。

符号说明

11、21、512 扫描信号产生部

12、22 音乐信号再现部

13 头外定位处理部

14、24 AGC处理部

15、25 可变滤波器部(滤波器部)

16、26 滤波器系数计算部

17、27、517 设定存储部

18、28、518 输入部

19 头戴式耳机(输出部)

23 伪环绕处理部

29 扬声器

100、200 声场再现装置

301 头外定位处理装置

343 头戴式耳机

521 调整信号产生部

522 滤波器选择部。

Claims (16)

1.一种滤波器生成装置，生成滤波器，所述滤波器用于对高分辨率数字音频信号进行头外定位处理，所述滤波器生成装置包括：

滤波器生成部，基于拾音信号，生成与从声源到左右麦克风的传递特性对应的滤波器，

所述左右麦克风对从声源输出的测量信号进行拾音，获取拾音信号，

所述左右麦克风能够佩戴到收听者的左右耳朵上，

所述拾音信号是预定采样频率的信号，将不超过所述拾音信号的奈奎斯特频率的预定频率设为第一频率，

所述滤波器包括低频带的振幅分量和高频带的振幅分量，所述低频带包含小于所述第一频率的频率，所述高频带包含所述第一频率以上的频率，

所述滤波器生成部

根据所述传递特性的频率振幅特性来设定所述滤波器的所述低频带的振幅分量，

并生成所述滤波器的所述高频带的振幅分量，以使所述滤波器所述高频带的振幅分量与所述低频带的振幅分量平滑连续。

2.根据权利要求1所述的滤波器生成装置，其中，

基于所述第一频率下的所述传递特性的所述频率振幅特性的振幅值来设定所述滤波器的所述第一频率下的第一振幅值。

3.根据权利要求2所述的滤波器生成装置，其中，

对所述第一频率下的所述传递特性的所述频率振幅特性的振幅值进行修正后的值被设定为所述第一振幅值。

4.根据权利要求2或3所述的滤波器生成装置，其中，

基于所述第一振幅值来设定所述滤波器的所述高频带的振幅分量。

5.根据权利要求2或3所述的滤波器生成装置，其中，

在第一频带中根据所述传递特性的所述频率振幅特性提取第二振幅值，所述第一频带是从第二频率到所述第一频率的范围，所述第二频率不超过所述第一频率，

生成所述高频带的振幅分量，使其不超过所述第二振幅值。

6.根据权利要求5所述的滤波器生成装置，其中，

根据所述第一频带中的所述传递特性的所述频率振幅特性的波峰来提取所述第二振幅值。

7.根据权利要求5所述的滤波器生成装置，其中，

以在所述第二振幅值和所述第一振幅值之间进行插值的方式计算所述第一频带中的所述滤波器的振幅分量。

8.根据权利要求1所述的滤波器生成装置，其中，

通过基于输出部的频率特性数据的仿真来估计所述高频带的振幅分量，所述输出部向收听者输出高分辨率数字音频信号。

9.根据权利要求1所述的滤波器生成装置，其中，

将与高分辨率数字音频信号对应的高分辨率麦克风佩戴到所述收听者以外的人或仿真头的左右耳朵上，并基于所获取的高分辨率拾音信号的传递特性的频率振幅特性来设定所述高频带的振幅分量。

10.根据权利要求8或9所述的滤波器生成装置，其中，

调整所述高频带的振幅分量的水平，以使所述高频带的振幅分量与所述低频带的振幅分量平滑连续。

11.根据权利要求8或9所述的滤波器生成装置，其中，

在配置于所述高频带的低频侧的第二频带中进行平滑处理，以使所述高频带的振幅分量与所述低频带的振幅分量平滑连续。

12.根据权利要求8或9所述的滤波器生成装置，其中，

在配置于所述低频带的高频侧的第三频带中进行平滑处理，以使所述高频带的振幅分量与所述低频带的振幅分量平滑连续。

13.根据权利要求8或9所述的滤波器生成装置，其中，

在横跨第一频率的第四频带中进行平滑处理，以使所述高频带的振幅分量与所述低频带的振幅分量平滑连续。

14.一种头外定位处理装置，使用滤波器进行头外定位处理，所述头外定位处理装置包括：

调整信号产生部，产生调整信号，所述调整信号是高分辨率数字音频信号；

头外定位处理部，使用多个试听用滤波器对所述调整信号进行头外定位处理；以及

设定部，基于切换所述多个试听用滤波器而获得的试听结果，从所述多个试听用滤波器中设定用于再现高分辨率数字音频信号的音乐再现用滤波器，

所述多个试听用滤波器分别由权利要求1至13中任一项所述的滤波器生成装置生成。

15.一种滤波器生成方法，生成滤波器，所述滤波器用于对高分辨率数字音频信号进行头外定位处理，所述滤波器生成方法包括以下步骤：

从声源输出测量信号；

使用能够佩戴到收听者的左右耳朵上的左右麦克风对所述测量信号进行拾音，获取拾音信号；以及

基于所述拾音信号生成与从所述声源到所述左右麦克风的传递特性相对应的滤波器；

所述拾音信号是预定采样频率的信号，将不超过所述拾音信号的奈奎斯特频率的预定频率设为第一频率；

所述滤波器包括低频带的振幅分量和高频带的振幅分量，所述低频带包含小于所述第一频率的频率，所述高频带包含所述第一频率以上的频率；

在生成所述滤波器的步骤中，

根据所述传递特性的频率振幅特性来设定所述滤波器的所述低频带的振幅分量，

并生成所述滤波器的所述高频带的振幅分量，以使所述滤波器所述高频带的振幅分量与所述低频带的振幅分量平滑连续。

16.一种存储介质，存储有程序，所述程序使计算机执行权利要求15所述的滤波器生成方法。

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