DE69120150T2

DE69120150T2 - DEVICE FOR PLAYING SOUND SIGNALS

Info

Publication number: DE69120150T2
Application number: DE69120150T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Shinagawa-Ku Tokyo 141 Iida; Kiyofumi Shinagawa-Ku Tokyo 141 Inanaga; Hiroyuki Shinagawa-Ku Tokyo 141 Sogawa; Susumu Shinagawa-Ku Tokyo 141 Yabe
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2011-01-19
Also published as: KR920702175A; EP0464217B1; EP0464217A4; CA2048686C; DE69120150D1; DE69132430D1; CA2048686A1; WO1991011080A1; EP0464217A1; DE69132430T2; EP0664660A2; EP0664660B1; EP0664660A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wiedergabevorrichtung für binaurale Audiosignale mittels Kopfhörern.The present invention relates to a playback device for binaural audio signals using headphones.

Es ist ein binaurales Wiedergabeverfahren bekannt, um ein besseres Richtungsempfinden des Klangbildes oder Außerkopf-Lokalisierungsempfinden zu schaffen, wenn Audiosignale durch Kopfhörer wiedergegeben werden, die an dem Kopf eines Hörers angebracht sind, so daß sich ein Paar von Kopfhörem in der Nähe beider Ohren befindet.A binaural playback method is known to provide a better sense of direction of the sound image or out-of-head localization sense when audio signals are reproduced through headphones attached to the head of a listener so that a pair of headphones is located near both ears.

Ein dieses binaurale System verwendendes Audio-Wiedergabesystem wendet zuerst eine gegebene Signalverarbeitung für die Audiosignale an, die durch die Kopfhörer wiedergegeben werden, wie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Sho 53-283 beschrieben ist.An audio reproduction system using this binaural system first applies a given signal processing to the audio signals reproduced through the headphones, as described, for example, in Japanese Patent Publication Sho 53-283.

Das Richtungsempfinden des Klangbildes, die Außerkopf-Lokalisierungsempfindung und dergleichen hängen von Unterschieden der Lautstärke, des Zeitverlaufs und der Phasen des Klanges ab, der durch das linke und das rechte Ohr gehört wird.The sense of direction of the sound image, the out-of-head localization sensation and the like depend on differences in the loudness, timing and phases of the sound heard by the left and right ears.

Die Signalverarbeitung zielt auf ein Audio-Ausgangssignal, das durch die Kopfhörer wiedergegeben wird, Audioeffekte, die denen gleichwertig sind, die durch den Unterschied des Abstandes zwischen Klangquellen, d.h. Lautsprechern, und linken und rechten Ohren eines Hörers verursacht werden, sowie Reflektionen und Brechungen in der Nähe des Kopfes des Hörers, wenn eine Audiowiedergabe beispielsweise durch Lautsprecher in einem gewissen Abstand von dem Hörer erfolgt. Solch eine Signalverarbeitung wird durch eine Faltungs-Integration der Tonsignale des linken und rechten Ohres mit Impulsantworten entsprechend den oben genannten Audioeffekten durchgeführt.The signal processing aims at an audio output signal reproduced through the headphones, audio effects equivalent to those caused by the difference in distance between sound sources, i.e. loudspeakers, and left and right ears of a listener, as well as reflections and refractions near the listener's head when audio is reproduced, for example, by loudspeakers at a certain distance from the listener. Such signal processing is performed by convolutionally integrating the sound signals of the left and right ears with impulse responses corresponding to the above-mentioned audio effects.

Da die Absolutposition des Klangbildes nicht verändert wird, selbst wenn der Hörer seinen Kopf bewegt oder dreht, wenn die Klangwiedergabe durch Lautsprecher in einem Abstand von dem Hörer durchgeführt wird, wird die relative Richtung und Position des Klangbildes, das der Hörer auflummt, geändert. Da im Gegensatz dazu die Kopfhörer zusammen mit dem Kopf des Hörers gedreht werden, wenn der Hörer seinen Kopf bei der Audiowiedergabe durch ein binaurales Verfahren mit Kopfhörem dreht, werden die Relativrichtung und Position des Klangblldes, das der Hörer empfängt, nicht geändert.Since the absolute position of the sound image is not changed even if the listener moves or turns his head when sound reproduction is performed through speakers at a distance from the listener, the relative direction and position of the sound image that the listener receives is changed. In contrast, since the headphones are rotated together with the listener's head when the listener turns his head during audio reproduction by a binaural method with headphones, the relative direction and position of the sound image that the listener receives is not changed.

Wenn eine binaurale Wiedergabe mit Kopfhörern in solcher Weise durchgeführt wird, wird in dem Kopf eines Hörers ein Klangbild aufgrund von Unterschieden in der Verschiebung des Klangbildes bezüglich einer Änderung der Richtung des Kopfes des Hörers erzeugt. Daher ist es schwierig, das Klangbild vor dem Hörer anzuordnen. Weiterhin neigt das vordere Klangbild zu einer Anhebung.When binaural playback is performed with headphones in such a way, a sound image is created in the head of a listener due to differences in the displacement of the sound image with respect to a change in the direction of the listener's head. Therefore, it is difficult to place the sound image in front of the listener. Furthermore, the front sound image tends to be increased.

Dementsprechend wurde ein Audio-Wiedergabesystem, das eine Richtungsänderung des Kopfes des Hörers erfaßt und die Betriebsarten der Signalverarbeitung aufgrund eines Erfassungsergebnisses zur Schaffüng einer guten Frontlokalisierungs-Empfindung in den Kopfhörern ändert, in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. Sho 42-227 und der japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr.54-19242 vorgeschlagen. Bei solch einem Audiosignal-Wiedergabesystem ist eine Richtungserfassungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Kreiselkompaß und eine Magnetnadel, an dem Kopf des Hörers vorgesehen. Eine Pegeleinstellschaltung, eine Verzögerungsschaltung und dergleichen zur Verarbeitung der Audiosignale werden abhängig von einem Erfassungsergebnis von der Richtungserfassungsvorrichtung gesteuert, so daß ein Klangbildeindruck erhalten wird, der dem eines Audio-Wiedergabesystems mit Lautsprechern in einem Abstand von dem Hörer entspricht.Accordingly, an audio reproduction system which detects a change in the direction of the listener's head and changes the modes of signal processing based on a detection result to provide a good front localization feeling in the headphones has been proposed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 42-227 and Japanese Examined Patent Publication No. 54-19242. In such an audio signal reproduction system, a direction detecting device such as a gyrocompass and a magnetic needle is provided on the listener's head. A level adjusting circuit, a delay circuit and the like for processing the audio signals are controlled depending on a detection result from the direction detecting device, so that a sound image impression corresponding to that of an audio reproduction system having loudspeakers at a distance from the listener is obtained.

Bei dem bekannten binauralen Wiedergabesystem, bei dem die Kopthörer mit einer Richtungserfassungsvorrichtung mit einem Kreiselkompaß versehen sind, kann ein ausgezeichnetes Klangbild durch Steuerung des Inhaltes der Signalverarbeitung erhalten werden, die auf die Audiosignale abhängig von Änderungen in der Richtung des Kopfes des Hörers ausgeübt wird. Die JP-A-1 121 000 offenbart ein Audiosignal-Wiedergabegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine ähnliche Anordnung ist in der JP-A- 58 116 900 offenbart.In the known binaural reproduction system in which the headphones are provided with a direction detecting device with a gyrocompass, an excellent sound image can be obtained by controlling the content of the signal processing applied to the audio signals depending on changes in the direction of the listener's head. JP-A-1 121 000 discloses an audio signal reproducing apparatus according to the preamble of claim 1. A similar arrangement is disclosed in JP-A-58 116 900.

Um den Inhalt der Signalverarbeitung, die auf die Audiosignale ausgeübt wird, abhängig von einer Richtungsänderung des Kopfes des Hörers zu steuern, ist es notwendig, zuvor die Impulsantworten zu messen, d.h. die Übertragungskennlinien entsprechend den Audioeffekten, die jedem Audiosignal des linken und des rechten Ohres für jeden bestimmten Drehwinkel gegeben werden, und eine große Informationsmenge der Übertragungskennlinien zu speichern. Die Information wird von der Speichereinrichtung abhängig von der Änderung der Kopfrichtung ausgelesen. Das Audiosignal wird in Echtzeit einer notwendigen Faltungs-Integrationsverarbeitung unterzogen.In order to control the content of signal processing applied to the audio signals depending on a change in the direction of the listener's head, it is necessary to previously measure the impulse responses, i.e. the transfer characteristics corresponding to the audio effects given to each audio signal of the left and right ears for each specific angle of rotation, and store a large amount of information of the transfer characteristics. The information is read out from the storage device depending on the change in the head direction. The audio signal is subjected to necessary convolution integration processing in real time.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen.The present invention aims to eliminate these disadvantages.

Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Audiosignal-Wiedergabegerät mit einem einfachen Aufbau zu schaffen unter Verwendung einer Speichereinrichtung mit einer geringen Speicherkapazität, die eine binaurale Wiedergabe zur Schaffung einer sehr natürlichen Lokalisierung eines Klangbildes durchführt, in der sich die Positionen von virtuellen Klangquellen durch Kopfhörer nicht ändern, selbst wenn sich der Hörer bewegt, indem die Informationsmenge von Übertragungskennlinien von virtuellen Klangquellen, die für eine binaurale Wiedergabe von Audiosignalen mit Kopfhörern auf beide Ohren des Hörers nötig ist, verringert wird.It is an object of the present invention to provide an audio signal reproducing apparatus with a simple structure using a memory device with a small storage capacity, which performs binaural reproduction to provide a very natural localization of a sound image in which the positions of virtual sound sources through headphones do not change even when the listener moves, by reducing the amount of information of transmission characteristics of virtual sound sources necessary for binaural reproduction of audio signals with headphones to both ears of the listener.

Eine Audiosignal-Wiedergabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf eine Einrichtung zur Erfassung der Drehwinkelposition des Kopfes des Hörers entsprechend der Bewegung des Kopfes des Hörers bezüglich virtueller Klangquellen; eine Einrichtung zur Speicherung von Übertragungskennlinien-Information, die Übertragungskennlinien von Direktschall von virtuellen Klangquellen zu jedem Ohr des Hörers für vorbestimmte Drehwinkelstellungen wiedergibt; und eine Audiosignal-Verarbeitungsvorrichtung zur Bildung, auf Gründlage der in der Speichereinrichtung gespeicherten Übertragungskennlinien-Information, von Übertragungskennlinien-Information, die der Drehwinkelstellung des Kopfes entspricht, und zur Verarbeitung von Audiosignalen eines linken und eines rechten Kanales unter Verwendung der Übertragungskennlinien-Information, wobei die durch die Audiosignal- Verarbeitungseinrichtung verarbeiteten Audiosignale als Ton durch eine Kopfhörereinrichtung wiedergegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daßAn audio signal reproducing apparatus according to the present invention comprises a device for detecting the rotational angular position of the listener's head corresponding to the movement of the listener's head with respect to virtual sound sources; a device for storing transmission characteristic information which reproduces transmission characteristics of direct sound from virtual sound sources to each ear of the listener for predetermined rotational angular positions; and an audio signal processing device for forming, based on the transmission characteristic information stored in the storage device, transmission characteristic information which corresponds to the rotational angular position of the head, and for processing audio signals of a left and a right channel using the transmission characteristic information, the audio signals processed by the audio signal processing device being reproduced as sound by a headphone device, characterized in that

die Einrichtung zur Speicherung Übertragungskennlinien-Information von vorbestimmten Winkelstellungen in einem Quadranten speichert und die Audiosignal- Verarbeitungseinrichtung Information für die anderen Quadranten von der gespeicherten Information ableitet.the storage device stores transfer characteristic information of predetermined angular positions in one quadrant and the audio signal processing device derives information for the other quadrants from the stored information.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden bezugnehmend auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der begleitenden Figuren beschrieben. Es zeigen:The present invention is described below with reference to the following description of embodiments based on the accompanying figures. Show:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Audiosignal-Wiedergabevorrichtung zeigt;Fig. 1 is a block diagram schematically showing the structure of an audio signal reproducing device according to the invention;

Fig. 2 eine Zeitverlaufstabelle, die schematisch Signale zeigt, die zu einer Betriebseinheit der Audiosignal-Wiedergabevorrichtung gegeben werden;Fig. 2 is a timing chart schematically showing signals given to an operating unit of the audio signal reproducing apparatus;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Abstandes und des Winkels, der durch die Betriebseinheit der Audiosignal-Wiedergabevorrichtung berechnet werden;Fig. 3 is a schematic representation of the distance and angle calculated by the operation unit of the audio signal reproducing apparatus;

Fig. 4 eine Ansicht zur Erläuterung der Information der Übertragungskennlinien, die in einer Speicherschaltung der Betriebseinheit in der Audiosignal-Wiedergabevorrichtung gespeichert sind,Fig. 4 is a view for explaining the information of the transfer characteristics stored in a memory circuit of the operating unit in the audio signal reproducing device,

Fig. 5 eine ebene Ansicht der relativen Positionsbeziehung zwischen virtuellen Klangquellen und einem Hörer zur Erläuterung des Betriebes der binauralen Wiedergabe, die durch die Audiosignal-Wiedergabevorrichtung durchgeführt wird; undFig. 5 is a plan view showing the relative positional relationship between virtual sound sources and a listener for explaining the operation of binaural reproduction performed by the audio signal reproducing apparatus; and

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das schematisch einen weiteren Aufbau einer erfindungsgemäßen Audiosignal-Wiedergabevorrichtung darstellt.Fig. 6 is a block diagram schematically showing another structure of an audio signal reproducing device according to the invention.

Die erfindungsgemäße Audiosignal-Wiedergabevorrichtung weist eine Kopfhöreranordnung 10 auf, die auf dem Kopf M eines Hörers P angebracht ist, und ein Paar von Kopfhörem 2L und 2R sind durch ein Kopfband 1 getragen, so daß sie sich in der Nähe des linken bzw. rechten Ohres des Hörers P wie in Fig. 1 gezeigt befinden.The audio signal reproducing apparatus according to the invention comprises a headphone assembly 10 mounted on the head M of a listener P, and a pair of headphones 2L and 2R are supported by a headband 1 so as to be located in the vicinity of the left and right ears of the listener P, respectively, as shown in Fig. 1.

Zwei Verschiebungselemente 4L und 4R, von denen Tragarme 3L bzw. 3R wegstehen, sind verschiebbar an dem Kopfband 1 der Kopfhöreranordnung 10 angebracht. Ein Paar von Signaldetektoren 5L und 5R, die ein Positionserfassungs-Referenzsignal erfassen, das von einer Referenzsignalquelle 11 ausgegeben wird, sind an den Vorderenden der Tragarme 3L bzw. 3R angebracht. Das heißt, das Paar der Signaldetektoren 5L und SR ist an den Vorderenden der Tragarme 3L und 3R angebracht, die von den Verschiebungselementen 4L und 4R wegstehen, die verschiebbar an dem Kopfband 1 angeordnet sind, so daß sie in Stellungen in einem Abstand von dem Kopfband 1 und dem Paar von Kopfhörern 2L und 2R, d.h. dem Hauptkörper der Kopfhöreranordnung, angebracht sind.Two displacement members 4L and 4R from which support arms 3L and 3R protrude, respectively, are slidably mounted on the headband 1 of the headphone assembly 10. A pair of signal detectors 5L and 5R which detect a position detection reference signal output from a reference signal source 11 are mounted on the front ends of the support arms 3L and 3R, respectively. That is, the pair of signal detectors 5L and SR are mounted on the front ends of the support arms 3L and 3R protruding from the displacement members 4L and 4R slidably mounted on the headband 1 so as to be mounted at positions spaced apart from the headband 1 and the pair of headphones 2L and 2R, i.e., the main body of the headphone assembly.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Referenzsignalquelle 11 eine Ultraschallsignalquelle 12 und einen Ultraschallautsprecher 13 zur Erzeugung eines Ultraschallsignales von der Ultraschallsignalquelle 12 als Referenzsignal auf. Jeder desAccording to the present embodiment, the reference signal source 11 has an ultrasound signal source 12 and an ultrasonic loudspeaker 13 for generating an ultrasound signal from the ultrasonic signal source 12 as a reference signal. Each of the

Paares von Signaldetektoren 5L und 5R, die das Referenzsignal aufnehmen, weist ein Ultraschallmikrophon auf.Pair of signal detectors 5L and 5R which pick up the reference signal has an ultrasonic microphone.

Eine von dem Ultraschallautsprecher 13 erzeugte Ultraschallwelle, d.h. das Positionserfassungs-Referenzsignal ist eine Burst-Welle, in der eine Ultraschallwelle mit einem gewissen Pegel diskontinuierlich für eine gewisse Zeitperiode wie in A in Fig. 2 gezeigt erzeugt wird, oder eine Ultraschallwelle, deren Phase wie eine sogenannte amplitudenmodulierte Welle erfaßt wird, wobei sich ihre Amplitude in einem gegebenen Kreis verändert.An ultrasonic wave generated from the ultrasonic speaker 13, i.e., the position detection reference signal, is a burst wave in which an ultrasonic wave having a certain level is generated discontinuously for a certain period of time as shown in A in Fig. 2, or an ultrasonic wave whose phase is detected like a so-called amplitude-modulated wave with its amplitude changing in a given circle.

Das Paar von Signaldetektoren 5L und 5R, die an der Kopfhöreranordnung 10 vorgesehen sind, erfaßt das von dem Ultraschallautsprecher 13 erzeugte Ultraschall- Positionserfassungs-Referenzsignal und erzeugt entsprechende Erfassungssignale, die bei B und C in Fig. 2 gezeigt sind, die jeweils eine Zeitverzögerung abhängig von der Relativstellungsbeziehung zwischen dem Hörer P und der Ultraschallquelle 13 aufweisen.The pair of signal detectors 5L and 5R provided on the earphone assembly 10 detect the ultrasonic position detection reference signal generated from the ultrasonic speaker 13 and generate corresponding detection signals shown at B and C in Fig. 2, each having a time delay depending on the relative positional relationship between the earphone P and the ultrasonic source 13.

Da das Paar von Signaldetektoren 5L und 5R durch die Tragarme 3L und 3R in Stellungen in einem Abstand von dem Hauptkörper der Kopfhöreranordnung 10 gehalten sind, wobei sie an den Vorderenden der Tragarme 3L und 3R in Stellungen in einem Abstand von dem Hauptkörper der Kopfhöreranordnung 10 gehalten sind, die sich von den Verschiebungselementen 4L bzw. 4R wegerstrecken, die verschiebbar an dem Kopfband 1 angebracht sind, und das Kopfband 1 und das Paar von Kopfhörem 2L und 2R, d.h. der Hauptkörper der Kopffiöreranordnung an dem Kopf M des Hörers P angebracht ist, können sie die durch den Ultraschallautsprecher 13 erzeugte Ultraschallwelle, d.h. das Positionserfassungs-Referenzsignal, stabil und genau erfassen, ohne daß sie sich hinter dem Kopf M des Hörers P befinden, selbst wenn der Hörer P seinen Kopf M bewegt oder dreht. Das Paar von Signaldetektoren 5L und 5R kann in einer zur Erfassung des Erfassungs-Referenzsignales optimalen Weise eingestellt werden, indem die Verschiebungselemente 4L und 4R längs des Kopfbandes 1 verschoben werden. Beispielsweise können die optimalen Stellungen der Kopfhörer 2L und 2R, die an dem Kopf M des Hörers P durch das Kopfband 1 angebracht sind, so daß sie in der Nähe des linken und des rechten Ohres liegen, von der Form und der Größe des Kopfes M des Hörers P, d.h. unterschiedlich für einzelne Personen, abhängen. Dementsprechend können die Stellungen des Paares von Signaldetektoren 5L und 5R so eingestellt werden, daß sie den Kopfhörem 2L bzw. 2R entsprechen.Since the pair of signal detectors 5L and 5R are supported by the support arms 3L and 3R at positions spaced from the main body of the headphone assembly 10, being supported at the front ends of the support arms 3L and 3R at positions spaced from the main body of the headphone assembly 10 extending from the sliding members 4L and 4R, respectively, slidably mounted on the headband 1, and the headband 1 and the pair of headphones 2L and 2R, i.e., the main body of the headphone assembly, are mounted on the head M of the listener P, they can stably and accurately detect the ultrasonic wave generated by the ultrasonic speaker 13, i.e., the position detection reference signal, without being located behind the head M of the listener P, even if the listener P moves or rotates his head M. The pair of signal detectors 5L and 5R can be adjusted in an optimal manner for detecting the detection reference signal by displacing the displacement members 4L and 4R along the headband 1. For example, the optimal positions of the headphones 2L and 2R attached to the head M of the listener P through the headband 1 so as to be near the left and right ears may depend on the shape and size of the head M of the listener P, i.e., different for individuals. Accordingly, the positions of the pair of signal detectors 5L and 5R can be adjusted to correspond to the headphones 2L and 2R, respectively.

Jedes durch diese Signaldetektoren 5L und 5R erfaßte Erfassungssignal wird zu einer Betriebseinheit 14 gegeben.Each detection signal detected by these signal detectors 5L and 5R is given to an operation unit 14.

Die Betriebseinheit 14 weist eine erste und eine zweite Flanken-Erfassungsschaltung 15 und 16 auf, zu denen die Erfassungssignale von den Signaldetektoren 5L bzw. 5R zur Erfassung des Positionserfassungs-Referenzsignales gegeben werden, und eine dritte Flanken-Erfassungsschaltung 17, zu der ein Ultraschallsignal von der Ultraschallquelle 12, d.h. das Positionserfassungs-Referenzsignal gegeben wird.The operation unit 14 has first and second edge detection circuits 15 and 16 to which the detection signals from the signal detectors 5L and 5R, respectively, are given for detecting the position detection reference signal, and a third edge detection circuit 17 to which an ultrasonic signal from the ultrasonic source 12, i.e., the position detection reference signal, is given.

Die erste und die zweite Flanken-Erfassungsschaltung 15 und 16 erfaßt Anstiegsflanken der Erfassungssignale, die von den Signaldetektoren 5L bzw. 5R erzeugt werden, und Ausgangsimpuissignale wie bei D und E in Fig. 2 gezeigt entsprechend den Anstiegsflanken-Impulssignalen, die durch die erste und die zweite Flanken- Erfassungsschaltung 15 und 16 erzeugt werden, werden zu einer Abstandsberechnungsschaltung 18 und einer Schaltung 19 zur Erfassung der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren gegeben. Die dritte Flanken-Erfassungsschaltung 17 erfaßt die Anstiegsflanke des Ultraschallsignales von der Ultraschallsignalquelle 12 und gibt ein Impulssignal entsprechend der bei F in Fig. 2 gezeigten Anstiegsflanke aus. Ein durch die dritte Anstiegsflanke-Erfassungsschaltung 17 erhaltenes Impulssignal wird zu der Abstandsberechnungsschaltung 18 gegeben.The first and second edge detecting circuits 15 and 16 detect rising edges of the detection signals generated from the signal detectors 5L and 5R, respectively, and output pulse signals as shown at D and E in Fig. 2 corresponding to the rising edge pulse signals generated by the first and second edge detecting circuits 15 and 16 are given to a distance calculating circuit 18 and a time difference detecting circuit 19 between both ears. The third edge detecting circuit 17 detects the rising edge of the ultrasonic signal from the ultrasonic signal source 12 and outputs a pulse signal corresponding to the rising edge shown at F in Fig. 2. A pulse signal obtained by the third rising edge detection circuit 17 is given to the distance calculation circuit 18.

Die Abstandsberechnungsschaltung 18 erfaßt die Zeitdifferenz t&sub1; zwischen den Impulssignalen, die durch die dritte und die erste Flanken-Erfassungsschaltung 17 und 15 erhalten wurden, das als ΔT&sub1; in Fig. 2 wiedergegeben ist, und die Zeitdifferenz t&sub2; zwischen Impulssignalen, die durch die dritte und die zweite Flanken-Erfassungsschaltung 17 und 16 erhalten werden, was als ΔT&sub2; in Fig. 2 wiedergegeben ist, und berechnet dann den Abstand l&sub0; zwischen dem Ultraschallautsprecher 13 und der Mitte des Kopfes M des Hörers P, wie mit l&sub0; in Fig. 3 wiedergegeben ist, auf Grundlage der Zeitdifferenzen t&sub1;, t&sub2; und der Schallgeschwindigkeit V.The distance calculation circuit 18 detects the time difference t1 between the pulse signals obtained by the third and first edge detection circuits 17 and 15, which is represented as ΔT1 in Fig. 2, and the time difference t2 between pulse signals obtained by the third and second edge detection circuits 17 and 16, which is represented as ΔT2 in Fig. 2, and then calculates the distance l0 between the ultrasonic speaker 13 and the center of the head M of the listener P, as represented as l0 in Fig. 3, based on the time differences t1, t2 and the sound velocity V.

Die Schallgeschwindigkeit V kann zuvor als Konstante in der Abstandsberechnungsschaltung 18 eingegeben sein oder alternativ bei Änderungen der Umgebungstemperatur, Feuchtigkeit und Luftdrucks und dergleichen geändert werden. Bei der Berechnung des Abstandes 10 kann eine Kompensation für die Positionsbeziehung zwischen dem Signaldetektor 5L und 5R sowie der Mitte des Kopfes M, der Form und der Größe des Kopfes M durchgeführt werden.The sound velocity V may be previously input as a constant in the distance calculation circuit 18, or alternatively may be changed with changes in the ambient temperature, humidity and air pressure and the like. In calculating the distance 10, compensation may be made for the positional relationship between the signal detectors 5L and 5R and the center of the head M, the shape and the size of the head M.

Signale, die den Abstand 10, sowie die Zeitdifferenzen t&sub1; und t&sub2; wiedergeben, werden zu einer Winkelberechnungsschaltung 20 gegeben.Signals representing the distance 10 and the time differences t₁ and t₂ are sent to an angle calculation circuit 20.

Die Schaltung 19 zur Erfassung der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren erfaßt die Zeitdifferenz t&sub3; zwischen den Impulssignalen, die durch die erste und die zweite Flanken- Erfassungsschaltung 15 und 16 erzeugt wurden, wie mit ΔT&sub3; in Fig. 2 dargestellt ist. Ein diese Zeitdifferenz t&sub3; wiedergebendes Signal wird zu der Winkelberechnungsschaltung 20 gegeben.The two-ear time difference detecting circuit 19 detects the time difference t₃ between the pulse signals generated by the first and second edge detecting circuits 15 and 16 as shown by ΔT₃ in Fig. 2. A signal representing this time difference t₃ is given to the angle calculating circuit 20.

Die Winkelberechnungsschaltung 20 berechnet einen Winkel, der die Richtung des Kopfes M wiedergibt, wie durch einen Pfeil 90 in Fig. 3 dargestellt ist, unter Verwendung der Zeitdifferenzen t&sub1;, t&sub2;, t&sub3;, des Abstandes l&sub0;, der Schallgeschwindigkeit V sowie des Radius r des Kopfes M. Der Winkel θ&sub0; kann beispielsweise durch die folgende Gleichung 1 bestimmt werden: The angle calculation circuit 20 calculates an angle representing the direction of the head M as shown by an arrow 90 in Fig. 3 using the time differences t₁, t₂, t₃, the distance l₀, the sound velocity V and the radius r of the head M. The angle θ₀ can be determined, for example, by the following equation 1:

Dann wird der Drehwinkel θ des Kopfes M bezüglich einer gewunschten Position einer virtuellen Klangquelle aus der Information des Winkels θ&sub0; und des Abstandes l&sub0; berechnet, die die relative Positionsbeziehung zwischen einer Referenzposition und den Hörer P wiedergeben unter der Annahme, daß die Position des Ultraschallautsprechers 13 die Referenzposition der virtuellen Klangquelle ist.Then, the rotation angle θ of the head M with respect to a desired position of a virtual sound source is calculated from the information of the angle θ0 and the distance l0 representing the relative positional relationship between a reference position and the listener P, assuming that the position of the ultrasonic speaker 13 is the reference position of the virtual sound source.

Eine Information bezüglich des Drehwinkels des Kopfes des Hörers, die durch die Winkelberechnungsschaltung 20 erhalten wird, wird zu einer Steuerschaltung 21 gegeben.Information regarding the angle of rotation of the listener’s head obtained by the angle calculation circuit 20 is given to a control circuit 21.

Bei der Audiosignal-Wiedergabevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Betriebseinheit 14 eine Speicherschaltung 22 auf, die Information bezüglich Übertragungskennlinien von der virtuellen Klangquelle zu beiden Ohren des Horers in wenigstens dem ersten Quadranten der Drehwinkelposition des Kopfes des Hörers speichert, beispielsweise eine Information bezüglich der Übertragungskennlinien für jeden Winkel θ&sub1;&sub1; bis θ1n in dem ersten Quadranten.In the audio signal reproducing apparatus according to this embodiment, the operation unit 14 includes a storage circuit 22 which stores information regarding transmission characteristics from the virtual sound source to both ears of the listener in at least the first quadrant of the rotational angular position of the listener's head, for example, information regarding the transmission characteristics for each angle θ11 to θ1n in the first quadrant.

Auf Grundlage der aktuellen Winkelstellung, die durch die Winkelberechnungsschaltung 20 berechnet wurde, liest die Steuerschaltung 21 die Information der Übertragungskennlinien entsprechend den aktuellen Winkeln θ&sub1;&sub1; bis θ1n von der Speicherschaltung 22 aus, wenn die aktuelle Winkelstellung in dem ersten Quadranten in Fig. 4 ist, liest die Übertragungskenrllinien-Information, bei der die aktuellen Winkel θ&sub2;&sub1; bis θ2n den Winkeln θ&sub1;&sub1; bis θ1n in dem ersten Quadranten von der Speicherschaltung 22 entsprechen, wenn die aktuelle Winkelposition in dem zweiten Quadranten von Fig. 4 ist, liest die Übertragungskennlinien-Information aus, bei der die aktuellen Winkel θ&sub3;&sub1; bis θ3n den Winkeln θ&sub1;&sub1; bis θ1n in dem ersten Quadranten der Speicherschaltung 22 entsprechen, wenn die aktuelle Winkelposition in dem dritten Quadranten von Fig. 4 ist, und liest die Übertragungskennlinien-Information aus, bei der die aktuellen Winkel θ&sub4;&sub1; bis θ4n den Winkeln θ&sub1;&sub1; bis θ1n in dem ersten Quadranten von der Speicherschaltung 22 entsprechen, wenn die aktuelle Winkelposition in dem vierten Quadranten in Fig. 4 ist, und gibt die ausgelesenen Übertragungskennlinien-Information zu einer Audiosignal- Verarbeitungsschaltung 23 zusammen mit einem Signal, das den Quadranten wiedergibt, in dem sich die aktuelle Winkelposition befindet.Based on the current angular position calculated by the angle calculation circuit 20, the control circuit 21 reads out the information of the transfer characteristics corresponding to the current angles θ11 to θ1n from the memory circuit 22 when the current angular position in the first quadrant is in 4, reads out the transfer characteristic information in which the current angles θ21 to θ2n correspond to the angles θ11 to θ1n in the first quadrant from the memory circuit 22 when the current angular position is in the second quadrant of FIG. 4, reads out the transfer characteristic information in which the current angles θ31 to θ3n correspond to the angles θ11 to θ1n in the first quadrant from the memory circuit 22 when the current angular position is in the third quadrant of FIG. 4, and reads out the transfer characteristic information in which the current angles θ41 to θ4n correspond to the angles θ11 to θ1n in the first quadrant to ?1n in the first quadrant from the memory circuit 22 when the current angular position is in the fourth quadrant in Fig. 4, and outputs the read-out transfer characteristic information to an audio signal processing circuit 23 together with a signal representing the quadrant in which the current angular position is located.

Da der Kopf des Hörers im wesentlichen sphärisch und rotationssynnnetrisch ist, können die Übertragungskeruilinien von den virtuellen Klangquellen zu beiden Ohren des Hörers symmetrisch in jedem Quadranten bearbeitet werden.Since the listener's head is essentially spherical and rotationally synchronous, the transmission lines from the virtual sound sources to both ears of the listener can be processed symmetrically in each quadrant.

Alternativ können in der Steuerschaltung 21 zwei Übertragungskennlinien in der Nähe der Drehwinkelposition des Kopfes, die durch die Winkelpositionsinforrnation wiedergegeben wird, aus der Speicherschaltung 22 ausgelesen werden und die Information bezüglich der Übertragungskennlinien bei der aktuellen Kopfdrehwinkelstellung kann beispielsweise durch lineare Interpolationsverarbeitung wie später bezugnehmend auf Fig. 6 beschrieben verarbeitet werden.Alternatively, in the control circuit 21, two transfer characteristics in the vicinity of the rotation angle position of the head represented by the angular position information may be read out from the memory circuit 22, and the information regarding the transfer characteristics at the current head rotation angle position may be processed, for example, by linear interpolation processing as described later with reference to Fig. 6.

Audiosignal SL und SR eines linken und eines rechten Kanales, die von der Audiosignalquelle 22 ausgegeben werden, werden zu der Audiosignal- Verarbeitungsschaltung 23 gegeben.Audio signals SL and SR of left and right channels output from the audio signal source 22 are supplied to the audio signal processing circuit 23.

Die Audiosignalquelle 24 ist eine Vorrichtung zur Ausgabe gegebener Audiosignale SL und SR eines linken und eines rechten Kanales, wie beispielsweise eine Aufzeichnungsdisk- Wiedergabevorrichtung, ein Radioempfänger oder dergleichen.The audio signal source 24 is a device for outputting given audio signals SL and SR of left and right channels, such as a recording disk reproducing device, a radio receiver, or the like.

Die Audiosignal-Verarbeitungsschaltung 23 führt eine Signalverarbeitung aus, die zu den Audiosignalen SL und SR des linken und des rechten Kanales, die von der Audiosignalquelle 24 zugeführt werden, eine gegebene Übertragungskennlinie von der virtuellen Klangquelle zu den beiden Ohren des Hörers hinzufügt. Die Audiosignal- Verarbeitungsschaltung 23 weist einen ersten bis sechsten Schalter 25L, 25R, 26L, 26R, 27L und 27R zum Schalten der Signalleitungen und erste bis vierte Signalverarbeitungseinheiten 28a, 28b, 28c, und 28d aufThe audio signal processing circuit 23 performs signal processing which adds a given transfer characteristic from the virtual sound source to the two ears of the listener to the audio signals SL and SR of the left and right channels supplied from the audio signal source 24. The audio signal processing circuit 23 comprises first to sixth switches 25L, 25R, 26L, 26R, 27L and 27R for switching the signal lines and first to fourth signal processing units 28a, 28b, 28c, and 28d on

Die ersten bis sechsten Schalter 25L, 25R, 26L, 26R, 27L und 27R werden zum Umschalten als Antwort auf ein Steuersignal von der Steuerschaltung 21 gesteuert, das den Quadranten wiedergibt, zu dem die aktuelle Winkelposition gehört.The first to sixth switches 25L, 25R, 26L, 26R, 27L and 27R are controlled to switch in response to a control signal from the control circuit 21 which represents the quadrant to which the current angular position belongs.

Der erste und der zweite Schalter 25L und 25R führen ein Schalten von Eingangssignalen von Audiosignalen SL und SR eines linken und eines rechten Kanales aus, die von der Audiosignalquelle 24 zugeführt werden, geben das Audiosignal SR des rechten Kanales zu der ersten und der zweiten Signalverarbeitungseinheit 28a und 28b, geben das Audiosignal SL des linken Kanales zu der dritten und vierten Signalverarbeitungseinheit 28c und 28d, wenn sich die aktuelle Winkelposition in dem ersten oder dritten Quadranten befindet, und geben das Audiosignal SL des linken Kanales zu der ersten und zweiten Signalverarbeitungseinheit 28a und 28b und das Audiosignal SR des rechten Kanales zu der dritten und vierten Signalverarbeitungseinheit 28c und 28d, wenn sich die aktuelle Winkelposition in dem zweiten oder vierten Quadranten befindet.The first and second switches 25L and 25R perform switching of input signals of left and right channel audio signals SL and SR supplied from the audio signal source 24, output the right channel audio signal SR to the first and second signal processing units 28a and 28b, output the left channel audio signal SL to the third and fourth signal processing units 28c and 28d when the current angular position is in the first or third quadrant, and output the left channel audio signal SL to the first and second signal processing units 28a and 28b and the right channel audio signal SR to the third and fourth signal processing units 28c and 28d when the current angular position is in the second or fourth quadrant.

Der dritte und der vierte Schalter 26L und 26R führt ein Schalten des Ausgangssignales der Audiosignale EL und ER des linken und rechten Kanals aus, die von der Audiosignal- Verarbeitungsschaltung 23 ausgegeben werden, und wählt als Audiosignal ER eines rechten Kanales das Ausgangssignal eines ersten Addierers 29R zur Addition der Ausgangssignale der ersten und dritten Signalverarbeitungseinheit 28a und 28c, wählt als ein Audiosignal EL des linken Kanales das Ausgangssignal des zweiten Addierers 29L zur Addition der Ausgangssignale der zweiten und vierten Signalverarbeitungseinheit 28b und 28d, wenn sich die aktuelle Winkelposition in dem ersten oder dritten Quadranten befindet, wählt als Audiosignal ER eines rechten Kanales das Ausgangssignal des ersten Addierers 29L, und wahlt als ein Audiosignal EL eines linken Signales das Ausgangssignal des zweiten Addierers 29L, wenn sich die aktuelle Winkelposition in dem zweiten oder vierten Quadranten befindet.The third and fourth switches 26L and 26R switch the output of the left and right channel audio signals EL and ER output from the audio signal processing circuit 23, and select as a right channel audio signal ER the output of a first adder 29R for adding the output signals of the first and third signal processing units 28a and 28c, select as a left channel audio signal EL the output of the second adder 29L for adding the output signals of the second and fourth signal processing units 28b and 28d when the current angular position is in the first or third quadrant, select as a right channel audio signal ER the output of the first adder 29L, and select as a left channel audio signal EL the output of the second adder 29L when the current angular position is in the second or fourth quadrant.

Der dritte und vierte Schalter 26L und 26R führt ein Schalten von Filtern für die Audiosignale EL und ER des linken und rechten Kanales aus, die von der Audiosignal- Verarbeitungsschaltung 23 ausgegeben werden, geben die Audiosignale EL und ER des linken und rechten Kanales ungeschaltet aus, wenn sich die aktuelle Winkelposition in dem zweiten oder vierten Quadranten befindet, und geben die Audiosignale EL und ER aus, von denen Hochfrequenzanteile durch Tiefpaßfilter 30L und 30R entfernt wurden, wenn sich die aktuelle Winkelposition in dem zweiten oder vierten Quadranten befindet.The third and fourth switches 26L and 26R perform switching filters for the left and right channel audio signals EL and ER output from the audio signal processing circuit 23, output the left and right channel audio signals EL and ER unswitched when the current angular position is in the second or fourth quadrant, and output the audio signals EL and ER from in which high frequency components have been removed by low pass filters 30L and 30R when the current angular position is in the second or fourth quadrant.

In jeder der Signalverarbeitungseinheiten 28a, 28b, 28c und 28d ist eine Impulsantwort voreingestellt, die die Übertragungskennlinien der linken und rechten Audiosignale SL und SR wiedergibt, die von einem Paar von linken und rechten Lautsprechern wiedergegeben werden, die virtuelle Klangquellen vor einem Hörer zu jedem Ohr des Hörers sind, auf Grundlage der Information von Übertragungskennlinien, die von der Steuerschaltung 21 gegeben wird.In each of the signal processing units 28a, 28b, 28c and 28d, an impulse response is preset which represents the transfer characteristics of the left and right audio signals SL and SR reproduced from a pair of left and right speakers which are virtual sound sources in front of a listener to each ear of the listener, based on the information of transfer characteristics given from the control circuit 21.

Mit anderen Worten stellt die erste Signalverarbeitungseinheit 28a die Impulsantwort {hRR(t, θ)} ein, die die Übertragungskennlinie des Klanges wiedergibt, der von dem rechten Audiosignal SR zu dem rechten Ohr wiedergegeben wird. Die zweite Signalverarbeitungseinheit 28b stellt die Impulsantwort {hRL(t, θ)} ein, die die Übertragungskennlinie des Klanges wiedergibt, der von dem rechten Audiosignal SR zu dem linken Ohr wiedergegeben wird. Die dritte Signalverarbeitungseinheit 28c stellt die Impulsantwort {hLR(t, θ)} ein, die die Übertragungskenrllinie des Klanges wiedergibt, der von dem linken Audiosignal SL zu dem rechten Ohr wiedergegeben wird. Die vierte Signalverarbeitungseinheit 28d stellt die Impulsantwort {hLL(t, θ)} ein, die die Ubertragungskennlinie des Klanges wiedergibt, der von dem linken Audiosignal SL zu dem linken Ohr wiedergegeben wird.In other words, the first signal processing unit 28a sets the impulse response {hRR(t, θ)} representing the transfer characteristic of the sound reproduced from the right audio signal SR to the right ear. The second signal processing unit 28b sets the impulse response {hRL(t, θ)} representing the transfer characteristic of the sound reproduced from the right audio signal SR to the left ear. The third signal processing unit 28c sets the impulse response {hLR(t, θ)} representing the transfer characteristic of the sound reproduced from the left audio signal SL to the right ear. The fourth signal processing unit 28d sets the impulse response {hLL(t, θ)} representing the transfer characteristic of the sound reproduced from the left audio signal SL to the left ear.

Wenn die aktuelle Winkelposition des Kopfes des Hörers in dem ersten Quadranten ist, wird das rechte Audiosignal SR zu der ersten und zweiten Signalverarbeitungsschaltung 28a und 28b gegeben. In der ersten Signalverarbeitungsschaltung 28a wird das rechte Audiosignal SR einer Signalverarbeitung einer Faltungs-Integration mit der Impulsantwort {hRR(t, θ)} unterzogen. In der zweiten Signalverarbeitungseinheit 28b wird das rechte Audiosignal SR einer Signalverarbeitung einer Faltung mit der Impulsantwort {hRL(t, θ)} unterzogen.When the current angular position of the listener's head is in the first quadrant, the right audio signal SR is given to the first and second signal processing circuits 28a and 28b. In the first signal processing circuit 28a, the right audio signal SR is subjected to signal processing of convolution integration with the impulse response {hRR(t, θ)}. In the second signal processing unit 28b, the right audio signal SR is subjected to signal processing of convolution with the impulse response {hRL(t, θ)}.

Das linke Audiosignal SL wird zu der dritten und vierten Signalverarbeitungsschaltung 28c und 28d gegeben. In der dritten Signalverarbeitungsschaltung 28c wird das linke Audiosignal SL einer Signalverarbeitung einer Faltung mit der Impulsantwort {hLR(t, θ)} unterzogen. In der zweiten Signalverarbeitungseinheit 28d wird das linke Audiosignal SL einer Signalverarbeitung einer Faltung mit der Impulsantwort {hLL(t, θ)} unterzogen.The left audio signal SL is given to the third and fourth signal processing circuits 28c and 28d. In the third signal processing circuit 28c, the left audio signal SL is subjected to signal processing of convolution with the impulse response {hLR(t, θ)}. In the second signal processing unit 28d, the left audio signal SL is subjected to signal processing of convolution with the impulse response {hLL(t, θ)}.

Die Ausgangssignale von der ersten und der dritten Signalverarbeitungseinheit 28a und 28c werden zu dem Addierer 29R des rechten Kanales gegeben und darin zueinander addiert. Das Ausgangssignal des Addierers 28R des rechten Kanales wird als Audiosignal ER des rechten Kanales mittels des Verstärkers 21R des rechten Kanales zu dem Kopfhörer 2R des rechten Kanales gegeben und als Klang wiedergegeben. Die Ausgangssignale von der zweiten und vierten Signalverarbeitungsschaltung 28b und 28d werden zu dem Addierer 29L des linken Kanales gegeben und darin zueinander addiert. Das Ausgangssignal des Addierers 29 des linken Kanales wird als Audiosignal EL des linken Kanales mittels des Verstärkers 31L des linken Kanales zu dem Kopfhörer 2L des linken Kanales gegeben und als Klang wiedergegeben.The output signals from the first and third signal processing units 28a and 28c are supplied to the right channel adder 29R and added therein. The output signal from the right channel adder 28R is supplied as the right channel audio signal ER to the right channel earphone 2R through the right channel amplifier 21R and reproduced as sound. The output signals from the second and fourth signal processing circuits 28b and 28d are supplied to the left channel adder 29L and added therein. The output signal from the left channel adder 29 is supplied as the left channel audio signal EL to the left channel earphone 2L through the left channel amplifier 31L and reproduced as sound.

Wenn sich die aktuelle Winkelposition des Kopfes des Hörers in dem zweiten Quadranten befindet, werden die linken und rechten Kanäle der Eingangs- und Ausgangssignale miteinander ausgetauscht und eine Verarbeitung ähnlich der des zuvorgehenden ersten Quadrantens wird ausgeführt. Dementsprechend wird ein Frontlokalisierungs-Eindruck geschaffen. Wenn sich die aktuelle Winkelposition des Kopfes des Hörers in dem dritten und vierten Quadranten befindet, wird eine Verarbeitung ähnlich der des ersten und zweiten Quadrantens ausgeführt. Audiosignale EL und ER, von denen Hochfrequenzanteile durch die Tiefpaßfilter 30L und 30R entfernt wurden, werden ausgegeben. Dementsprechend kann ein Rückseiten-Lokalisierungseindruck geschaffen werden.When the current angular position of the listener's head is in the second quadrant, the left and right channels of the input and output signals are exchanged with each other, and processing similar to that of the previous first quadrant is performed. Accordingly, a front localization impression is created. When the current angular position of the listener's head is in the third and fourth quadrants, processing similar to that of the first and second quadrants is performed. Audio signals EL and ER from which high frequency components have been removed by the low-pass filters 30L and 30R are output. Accordingly, a rear localization impression can be created.

Bei der Audiosignal-Wiedergabevorrichtung des somit gebildeten Ausführungsbeispieles wird eine Information bezüglich der Übertragungskennlinie bei den Drehwinkelstellungen entsprechend der Bewegung des Kopfes des Hörers, die durch die Winkelberechnungsschaltung 20 gebildet wird, auf Grundlage der Information bezüglich der Übertragungskennlinien des ersten, in der Speicherschaltung 22 gespeicherten Quadranten gebildet. Durch Durchführung einer Signalverarbeitung der Audiosignale SL und SR des linken und rechten Kanales, die auf Änderungen in der Übertragungskennlinie antwortet, die der Bewegung des Hörers P und der Drehung des Kopfes M in Echtzeit in der Audio-Verarbeitungsschaltung 23 auf Grundlage der Übertragungskennliniendaten zugeordnet ist, werden ein guter Außerkopf-Lokalisierungseindruck und Front- Lokalisierungsempfinden erhalten, bei denen sich die virtuellen Klangquellen nicht bewegen, ähnlich dem Fall, bei dem ein Audiosignal durch ein Paar von Lautsprechersystemen SL und SR wiedergegeben wird, die vor dem Hörer P stehen und von diesem und voneinander wie in Fig. 5A, 5B und 5C beabstandet sind, in denen die relativen Positionsbeziehungen zwischen den virtuellen Klangquellen und dem Hörer P dargestellt sind.In the audio signal reproducing apparatus of the embodiment thus formed, information regarding the transfer characteristics at the rotation angle positions corresponding to the movement of the listener's head, which is formed by the angle calculation circuit 20, is formed on the basis of the information regarding the transfer characteristics of the first quadrant stored in the memory circuit 22. By performing signal processing of the left and right channel audio signals SL and SR responsive to changes in the transfer characteristic associated with the movement of the listener P and the rotation of the head M in real time in the audio processing circuit 23 based on the transfer characteristic data, a good out-of-head localization impression and front localization feeling are obtained in which the virtual sound sources do not move, similar to the case where an audio signal is reproduced by a pair of speaker systems SL and SR placed in front of the listener P and spaced from it and from each other as shown in Figs. 5A, 5B and 5C in which the relative positional relationships between the virtual sound sources and the listener P are shown.

Fig. 5B zeigt, daß sich der Hörer P einem Paar von Lautsprechersystemen SL und SR, d.h. virtuellen Klangquellen von einer Position von Fig. 5A aus angenähert hat. Fig. 4C zeigt, daß der Hörer P seinen Kopf M in Richtung der Lautsprechervorrichtung SR dreht. Durch Durchführung einer Signalverarbeitung, die in Echtzeit auf Anderungen der Übertragungskennlinien in Zuordnung mit der Bewegung des Hörers und der Drehung des Kopfes M wie oben erwähnt in der Audiosignal-Wiedergabevorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel antwortet, kann ein gutes Außerkopf- und Frontlokalisierungsempfinden, bei dem keine virtuelle Klangquelle bewegt wurde, erhalten werden, so daß eine binaurale Wiedergabe durchgeführt werden kann, die auf jede der in Fig. 5A, 5B und 5C dargestellten Bedingungen antworten kann.Fig. 5B shows that the listener P has approached a pair of speaker systems SL and SR, i.e., virtual sound sources, from a position of Fig. 5A. Fig. 4C shows that the listener P turns his head M toward the speaker device SR. By performing signal processing that responds in real time to changes in the transfer characteristics in association with the movement of the listener and the rotation of the head M as mentioned above in the audio signal reproducing device according to the present embodiment, a good out-of-head and front localization sense in which no virtual sound source has been moved can be obtained, so that binaural reproduction that can respond to any of the conditions shown in Figs. 5A, 5B, and 5C can be performed.

Da es bei der erfindungsgemäßen Audiosignal-Wiedergabevorrichtung reicht, in der Speichereinrichtung Übertragungskennlinien-Information zu speichern, die die Übertragungskennlinie von virtuellen Klangquellen zu einem Hörer in dem ersten Quadranten der Drehwinkelstellung des Kopfes des Hörers wiedergibt, ist die Informationsmenge der Übertragungskennlinien, die in der Speichereinrichtung gespeichert werden muß, klein und eine Speichereinrichtung mit einer geringen Speicherkapazität kann verwendet werden. Die Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung bildet die Übertragungskennlinien-Information in der Drehwinkelposition, die durch ein Erfassungs- Ausgangssignal von der Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Drehwinkelposition wiedergegeben ist, abhängig von der Bewegung des Kopfes des Hörers gemäß der Übertragungskennlinien-Information des ersten Quadranten, die in der Speichereinrichtung gespeichert ist, und verarbeitet die Audiosignale des linken und rechten Kanales zur Bereitstellung der verarbeiteten Audiosignale zu der Kopfhöreranordnung. Dementsprechend kann eine geeignete binaurale Wiedergabe zur Schatlüng eines sehr natürlichen Klangbildes-Lokalisierungseindruckes durchgeführt werden, bei dem sich die Positionen der virtuellen Klangquellen nicht bewegen, selbst wenn sich der Hörer bewegt.In the audio signal reproducing apparatus of the present invention, since it is sufficient to store in the storage means transfer characteristic information representing the transfer characteristic from virtual sound sources to a listener in the first quadrant of the rotation angle position of the listener's head, the amount of information of the transfer characteristics that must be stored in the storage means is small and a storage means with a small storage capacity can be used. The audio signal processing means forms the transfer characteristic information in the rotation angle position represented by a detection output signal from the rotation angle position detection means depending on the movement of the listener's head according to the transfer characteristic information of the first quadrant stored in the storage means, and processes the audio signals of the left and right channels to provide the processed audio signals to the headphone assembly. Accordingly, an appropriate binaural reproduction can be performed to create a very natural sound image localization impression in which the positions of the virtual sound sources do not move even when the listener moves.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Audiosignal Wiedergabevorrichtung wird nun im Detail bezugnehmend auf die Zeichnungen beschrieben.A second embodiment of an audio signal reproducing apparatus according to the invention will now be described in detail with reference to the drawings.

Die Audiosignal-Wiedergabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 6 gezeigt ist, weist eine Kopfhöreranordnung 40, die über dem Kopf M eines Hörers P angebracht ist, und ein Paar von Kopfhörern 42L und 42R auf, die durch ein Kopfband 41 getragen sind, so daß sie sich in der Nähe des linken und des rechten Ohres des Hörers P ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel befinden.The audio signal reproducing apparatus according to the present invention shown in Fig. 6 comprises a headphone assembly 40 mounted over the head M of a listener P and a pair of headphones 42L and 42R connected by a headband 41 are worn so that they are located near the left and right ears of the listener P similar to the embodiment shown in Fig. 1.

Zwei Verschiebungselemente 44L und 44R, von denen sich Tragarrne 43L bzw. 43R wegerstrecken, sind verschiebbar an dem Kopfband 41 der Kopfhöreranordnung 40 angebracht. Ein Paar von Signaldetektoren 45L und 45R, die ein Positionserfassungs- Referenzsignal erfassen, das von einer Referenzsignalquelle 51 ausgegeben wird, sind an den Vorderenden der Tragarme 43L bzw. 43R angebracht. Das heißt, das Paar von Signaldetektoren 45L und 45R ist an den Vorderenden der Tragarme 43L und 43R angebracht, die sich von den Verschiebungselementen 44L und 44R wegerstrecken, die verschiebbar an dem Kopfband 41 angebracht sind, so daß sie in Positionen in einem Abstand von dem Kopfband 41 und dem Paar von Kopfhörem 42L und 42R, d. h. dem Hauptkörper der Kopfhöreranordnung, angebracht sind.Two displacement members 44L and 44R from which support arms 43L and 43R extend, respectively, are slidably mounted on the headband 41 of the headphone assembly 40. A pair of signal detectors 45L and 45R which detect a position detecting reference signal output from a reference signal source 51 are mounted on the front ends of the support arms 43L and 43R, respectively. That is, the pair of signal detectors 45L and 45R are mounted on the front ends of the support arms 43L and 43R extending from the displacement members 44L and 44R slidably mounted on the headband 41 so as to be positioned at positions spaced apart from the headband 41 and the pair of headphones 42L and 42R, i.e. the main body of the headphone assembly.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Referenzsignalquelle 51 eine Ultraschallsignalquelle 52 und einen Ultraschallautsprecher 53 zur Erzeugung eines Ultraschallsignales von der Ultraschallsignalquelle 52 als Referenzsignal auf. Jeder des Paares von Signaldetektoren 45L und 45R, das das Referenzsignal empfängt, weist ein Ultraschallmikrophon aufIn the present embodiment, the reference signal source 51 includes an ultrasonic signal source 52 and an ultrasonic speaker 53 for generating an ultrasonic signal from the ultrasonic signal source 52 as a reference signal. Each of the pair of signal detectors 45L and 45R that receives the reference signal includes an ultrasonic microphone.

Eine von dem Ultraschallautsprecher 53 erzeugte Ultraschallwelle, d.h. das Positionserfassungs-Referenzsignal ist ein Burst-Signal, in dem eine Ultraschallwelle mit einer gewissen Amplitude diskontinuierlich für eine gewisse Zeitdauer ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt wird, oder eine Ultraschallwelle, deren Phase ähnlich einer sogenannten amplitudenmodulierten Welle erfaßt werden kann, deren Amplitude sich in einen gewissen Kreis ändert.An ultrasonic wave generated from the ultrasonic speaker 53, i.e., the position detection reference signal, is a burst signal in which an ultrasonic wave having a certain amplitude is generated discontinuously for a certain period of time similarly to the first embodiment, or an ultrasonic wave whose phase can be detected similarly to a so-called amplitude-modulated wave whose amplitude changes in a certain circle.

Das Paar von Signaldetektoren 45L und 45R, das in der Kopfhöreranordnung 40 vorgesehen ist, erfaßt das Ultraschallpositionserfassungs-Referenzsignal, das von dem Ultraschallautsprecher 53 erzeugt wird, und erzeugt entsprechende Erfassungssignale, die jeweils eine Zeitverzögerung abhangig von der relativen Positionsbeziehung zwischen dem Hörer P und dem Ultraschallautsprecher 53 aufweisen.The pair of signal detectors 45L and 45R provided in the earphone assembly 40 detect the ultrasonic position detection reference signal generated from the ultrasonic speaker 53 and generate corresponding detection signals each having a time delay depending on the relative positional relationship between the earphone P and the ultrasonic speaker 53.

Jedes durch diese Signaldetektoren 45L und 45R erhaltene Erfassungssignal wird zu einer Betriebseinheit 54 gegeben.Each detection signal obtained by these signal detectors 45L and 45R is given to an operation unit 54.

Die Betriebseinheit 54 weist eine erste und zweite Flanken-Erfassungsschaltung 55 und 56 auf, zu denen das Erfassungssignal von den Signaldetektoren 45L und 45R zur Erfassung des Positionserfassungs-Referenzsignales gegeben wird, und eine dritte Flanken- Erfassungsschaltung 57, zu der ein Ultraschallsignal von der Ultraschallsignalquelle 52, d.h. das Positionserfassungs-Referenzsignal gegeben wird.The operation unit 54 has first and second edge detection circuits 55 and 56 to which the detection signal from the signal detectors 45L and 45R for detecting the position detection reference signal is given, and a third edge detection circuit 57 to which an ultrasonic signal from the ultrasonic signal source 52, i.e., the position detection reference signal is given.

Die erste und die zweite Flanken-Erfassungsschaltung 55 und 56 erfaßt Anstiegsflanken der Erfassungssignale, die von den Signaldetektoren 45L bzw. 45R erzeugt wurden, und gibt Impulssignale entsprechend den Anstiegsflanken-Impulssignalen, die von der ersten und der zweiten Flanken-Erfassungsschaltung 55 und 56 erzeugt wurden, zu einer Abstandsberechnungsschaltung 58 und einer Schaltung 59 zur Erfassung der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren. Die dritte Flanken-Erfassungsschaltung 57 erfaßt die Anstiegsflanke des Ultraschallsignales von der Ultraschallsignalquelle 52 und gibt ein Impulssignal entsprechend der Anstiegsflanke aus. Ein Impulssignal, das durch die dritte Erfassungsschaltung 57 erhalten wird, wird zu der Abstandsberechnungsschaltung 58 gegeben.The first and second edge detection circuits 55 and 56 detect rising edges of the detection signals generated by the signal detectors 45L and 45R, respectively, and output pulse signals corresponding to the rising edge pulse signals generated by the first and second edge detection circuits 55 and 56 to a distance calculation circuit 58 and a time difference detection circuit 59 between both ears. The third edge detection circuit 57 detects the rising edge of the ultrasonic signal from the ultrasonic signal source 52 and outputs a pulse signal corresponding to the rising edge. A pulse signal obtained by the third detection circuit 57 is output to the distance calculation circuit 58.

Die Abstandsberechnungsschaltung 58 erfaßt die Zeitdifferenz t&sub1; zwischen Impulssignalen, die durch die dritte und die erste Flanken-Erfassungsschaltung 57 und 55 erhalten werden, sowie eine Zeitdifferenz t&sub2; zwischen Impulssignalen, die durch die dritte und die zweite Flanken-Erfassungsschaltung 57 und 56 erhalten werden, und berechnet dann den Abstand l&sub0; zwischen dem Ultraschallautsprecher 53 und der Mitte des Kopfes M des Hörers auf Grundlage der Zeitdifferenzen t&sub1;, t&sub2; und der Schallgeschwindigkeit V.The distance calculation circuit 58 detects the time difference t1 between pulse signals obtained by the third and first edge detection circuits 57 and 55 and a time difference t2 between pulse signals obtained by the third and second edge detection circuits 57 and 56, and then calculates the distance l0 between the ultrasonic speaker 53 and the center of the listener's head M based on the time differences t1, t2 and the sound velocity V.

Signale, die den Abstand l&sub0; und die Zeitdifferenzen t&sub1; und t&sub2; wiedergeben, werden zu einer Winkelberechnungsschaltung 60 gegeben.Signals representing the distance l₀ and the time differences t₁ and t₂ are given to an angle calculation circuit 60.

Die Schaltung 59 zur Erfassung der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren erfaßt die Zeitdifferenz t&sub3; zwischen den Impulssignalen, die durch die erste und die zweite Flanken Erfassungsschaltung 55 und 56 erzeugt wurden. Ein Signal, das die Zeitdifferenz t&sub3; wiedergibt, wird zu der Winkelberechnungsschaltung 60 gegeben.The both-ear time difference detecting circuit 59 detects the time difference t₃ between the pulse signals generated by the first and second edge detecting circuits 55 and 56. A signal representing the time difference t₃ is given to the angle calculating circuit 60.

Die Winkelberechnungsschaltung 60 berechnet einen Winkel θ&sub0;, der die Richtung des Kopfes M anzeigt, unter Verwendung der Zeitdifferenzen t&sub1;, t&sub2;, t&sub3;, des Abstandes l&sub0;, der Schallgeschwindigkeit V und des Radius r des Kopfes M ähnlich der Winkelberechnungsschaltung 20 in dem ersten Ausführungsbeispiel.The angle calculation circuit 60 calculates an angle θ0 indicating the direction of the head M using the time differences t1, t2, t3, the distance l0, the sound velocity V and the radius r of the head M similarly to the angle calculation circuit 20 in the first embodiment.

Eine Information bezüglich der Drehwinkelstellung des Kopfes des Hörers, die durch die Winkelberechnungsschaltung 60 erhalten wird, wird durch einen Interpolationsvorgang einer Verarbeitungsschaltung 61 erhalten.Information regarding the rotation angle position of the listener's head obtained by the angle calculation circuit 60 is obtained by an interpolation process of a processing circuit 61.

In der Audiosignal-Wiedergabevorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispieles weist die Betriebseinheit 54 eine Speicherschaltung 62 auf, in der Übertragungskennlinien- Information, die die Übertragungskennlinien von den virtuellen Klangquellen zu beiden Ohren des Hörers für jeden bestinnnten Winkel wiedergibt, gespeichert ist, der größer ist als die Winkelpositionsinformation des Hörers, die durch die Winkelberechnungsschaltung 60 berechnet wird.In the audio signal reproducing apparatus of the present embodiment, the operation unit 54 includes a storage circuit 62 in which transfer characteristic information representing the transfer characteristics from the virtual sound sources to both ears of the listener for each specified angle larger than the angular position information of the listener calculated by the angle calculation circuit 60 is stored.

Die Interpolationsvorgangs- und Verarbeitungsschaltung 61 liest die Information bezüglich zwei Übertragungskennlinien in der Nähe der Drehwinkelstellung des Kopfes aus, die durch die tatsächliche Winkelpositionsinformation wiedergegeben wird, die durch die Winkelberechnungsschaltung 60 berechnet wird, und unterzieht den Übertragungskennlinien in der tatsächlichen Drehwinkelposition des Kopfes beispielsweise eine Linearinterpolations-Verarbeitung.The interpolation operation and processing circuit 61 reads out the information regarding two transfer characteristics in the vicinity of the rotational angle position of the head, which is represented by the actual angular position information calculated by the angle calculation circuit 60, and subjects the transfer characteristics in the actual rotational angle position of the head to, for example, linear interpolation processing.

Die Interpolationsvorgangs- und Verarbeitungsschaltung 61 kann die Information bezüglich mehr als zwei Übertragungskennlinien in der Nähe der tatsächlichen Rotationsstellungsposition des Kopfes auslesen, die durch die Drehwinkelpositionsinformation wiedergegeben wird, um eine höherwertige Interpolationsverarbeitung als die lineare Interpolationsverarbeitung durchzuführen.The interpolation operation and processing circuit 61 can read out the information regarding more than two transfer characteristics in the vicinity of the actual rotational attitude position of the head represented by the rotation angle position information to perform higher-order interpolation processing than the linear interpolation processing.

Die Information bezüglich der Übertragungskehnlinien in der aktuellen Drehwinkelposition, die durch die Interpolationsvorgangs- und Verarbeitungsschaltung 61 erhalten wird, wird zu einer Audiosignal-Verarbeitungsschaltung 63 gegeben.The information regarding the transmission characteristics in the current rotation angle position obtained by the interpolation operation and processing circuit 61 is given to an audio signal processing circuit 63.

Die Audiosignal-Verarbeitungsschaltung 63 wird ebenso mit linken und rechten Audiosignalen SL und SR versorgt, die von einer Audiosignalquelle 64 ausgegeben werden.The audio signal processing circuit 63 is also supplied with left and right audio signals SL and SR output from an audio signal source 64.

Die Audiosignalquelle 64 ist ein Gerät zur Ausgabe bestimmter Audiosignale SL und SR eines linken und eines rechten Kanales und kann beispielsweise verschiedene Aufzeichnungsplatten-Wiedergabevorrichtungen, Wiedergabevorrichtung von drahtlosen Empfängern und dergleichen aufweisen.The audio signal source 64 is a device for outputting specific audio signals SL and SR of a left and a right channel and may include, for example, various recording disk playback devices, playback devices of wireless receivers and the like.

Die Audiosignal-Verarbeitungsschaltung 63 führt eine Signalverarbeitung aus, die linke und rechte Audiosignale SL und SR, die von der Audiosignalquelle 64 zugeführt werden, mit einer gegebenen Übertragungskennlinie von der virtuellen Klangquelle zu den beiden Ohren des Hörers versieht. Die Audiosignal-Verarbeitungsschaltung 63 weist erste bis vierte Signalverarbeitungseinheiten 65a, 65b, 65c und 65d auf, zu denen die Übertragungskennlinien-Information in der aktuellen Drehwinkelstellung des Kopfes, die durch die Interpolationsvorgangs- und Verarbeitungsschaltung 61 erhalten werden, gegeben wird. In jeder der Signalverarbeitungseinheiten 65a, 65b, 65c und 65d ist eine Impulsantwort, die die Übertragungskennlinie des Audiosignales SL und SR des linken und des rechten Kanales, das von einem Paar von Lautsprechern eines linken und eines rechten Kanales wiedergegeben wird, die virtuellen Klangquellen gegenüber einem Hörer zu jedem Ohr des Hörers sind, auf Grundlage der Information der Übertragungskennlinien voreingestellt.The audio signal processing circuit 63 performs signal processing that provides left and right audio signals SL and SR supplied from the audio signal source 64 with a given transfer characteristic from the virtual sound source to the two ears of the listener. The audio signal processing circuit 63 has first to fourth signal processing units 65a, 65b, 65c and 65d to which the transfer characteristic information in the current rotation angle position of the head obtained by the interpolation process and processing circuit 61 is given. In each of the signal processing units 65a, 65b, 65c and 65d, an impulse response representing the transfer characteristics of the audio signals SL and SR of the left and right channels reproduced from a pair of speakers of a left and right channel, which are virtual sound sources opposite to a listener, to each ear of the listener is preset based on the information of the transfer characteristics.

Mit anderen Worten stellt die erste Signalverarbeitungseinheit 65a die Impulsantwort {hRR(t, θ)}} ein, die die Übertragungskennlinie des Klanges wiedergibt, der von dem rechten Audiosignal SR zu dem rechten Ohr wiedergegeben wird. Die zweite Signalverarbeitungseinheit 65b stellt die Impulsantwort {hRL(t, θ)} ein, die die Übertragungskennlinie des Klanges wiedergibt, der von dem rechten Audiosignal SR zu dem linken Ohr wiedergegeben wird. Die dritte Signalverarbeitungseinheit 65c stellt die Impulsantwort {hLR(t, θ)} ein, die die Übertragungskennlinien des Klanges wiedergibt, die von dem linken Audiosignal SL zu dem rechten Ohr wiedergegeben wird. Die vierte Signalverarbeitungseinheit 65d stellt die Impulsantwort {hLL(t, θ)} ein, die die Übertragungskennlinien des Klanges wiedergibt, der von dem linken Audiosignal SL zu dem linken Ohr wiedergegeben wird. In der Audiosignal-Verarbeitungsschaltung 63 wird das linke Audiosignal SL zu der ersten und zweiten Signalverarbeitungseinheit 65a und 65b gegeben. In der ersten Signalverarbeitungseinheit 65a wird das rechte Audiosignal SR einer Signalverarbeitung einer Faltung mit der Impulsantwort {hRR(t, θ)} unterzogen. In der zweiten Signalverarbeitungseinheit 65b wird das rechte Audiosignal SR einer Signalverarbeitung einer Faltung mit der Impulsantwort {hRL(t, θ)} unterzogen.In other words, the first signal processing unit 65a sets the impulse response {hRR(t, θ)}} representing the transfer characteristics of the sound reproduced from the right audio signal SR to the right ear. The second signal processing unit 65b sets the impulse response {hRL(t, θ)} representing the transfer characteristics of the sound reproduced from the right audio signal SR to the left ear. The third signal processing unit 65c sets the impulse response {hLR(t, θ)} representing the transfer characteristics of the sound reproduced from the left audio signal SL to the right ear. The fourth signal processing unit 65d sets the impulse response {hLL(t, θ)} representing the transfer characteristics of the sound reproduced from the left audio signal SL to the left ear. In the audio signal processing circuit 63, the left audio signal SL is given to the first and second signal processing units 65a and 65b. In the first signal processing unit 65a, the right audio signal SR is subjected to signal processing of convolution with the impulse response {hRR(t, θ)}. In the second signal processing unit 65b, the right audio signal SR is subjected to signal processing of convolution with the impulse response {hRL(t, θ)}.

Das linke Audiosignal SL wird zu der dritten und vierten Signalverarbeitungseinheit 65c und 65d gegeben. In der dritten Signalverarbeitungseinheit 65c wird das linke Audiosignal SL einer Signalverarbeitung einer Faltung mit der Impulsantwort {hLR(t, θ)} unterzogen. In der vierten Signalverarbeitungseinheit 65d wird das linke Audiosignal SL einer Signalverarbeitung einer Faltung mit der Impulsantwort {hLL(t, θ)} unterzogen.The left audio signal SL is given to the third and fourth signal processing units 65c and 65d. In the third signal processing unit 65c, the left audio signal SL is subjected to signal processing of convolution with the impulse response {hLR(t, θ)}. In the fourth signal processing unit 65d, the left audio signal SL is subjected to signal processing of convolution with the impulse response {hLL(t, θ)}.

Die Ausgangssignale von der ersten und der dritten Signalverarbeitungseinheit 65a und 65c werden zu dem Addierer 66R des rechten Kanales gegeben und darin zueinander addiert. Das Ausgangssignal des Addierers 66R des rechten Kanales wird als Audiosignal ER des rechten Kanales mittels des Verstärkers 68R des rechten Kanales zu dem rechten Kopfhörer 4R der Kopffiöreranordnung 40 gegeben und als Klang wiedergegeben. Die Ausgangssignale von der zweiten und der vierten Signalverarbeitungseinheit 64b und 64d werden zu dem Addierer 66L des linken Kanales gegeben und darin zueinander addiert. Das Ausgangssignal des Addierers 66L des linken Kanales wird als Audiosignal EL des linken Kanales mittels des Verstärkers 68L des linken Kanales zu dem linken Kopfhörer 42L der Kopfhöreranordnung 40 gegeben und als Klang wiedergegeben.The output signals from the first and third signal processing units 65a and 65c are given to the right channel adder 66R and added therein. The output signal from the right channel adder 66R is given as the right channel audio signal ER to the right earphone 4R of the headphone assembly 40 through the right channel amplifier 68R and reproduced as sound. The output signals from the second and fourth signal processing units 64b and 64d are given to the left channel adder 66L and added therein. The output signal from the left channel adder 66L is given as the left channel audio signal EL to the left earphone 42L of the headphone assembly 40 through the left channel amplifier 68L and reproduced as sound.

In der so gebildeten Audiosignal-Wiedergabevorrichtung dieses Ausführungsbeispieles wird Information bezüglich zwei Übertragungskennlinien in der Nähe der Rotationswinkelstellung, die durch die aktuelle Winkelpositionsinformation wiedergegeben wird, von der Speicherschaltung 62 auf Grundlage der durch die Winkelberechnungsschaltung 60 berechneten Winkelstellungsinformation ausgelesen. Die Übertragungskennlinien-Information in der aktuellen Drehwinkelstellung werden durch eine lineare Interpolationsverarbeitung in der Interpolationsverarbeitungsschaltung 61 verarbeitet. Durch Durchführung einer Signalverarbeitung, die auf Anderungen in den Übertragungskennlinien in Zuordnung mit der Bewegung des Hörers und des Kopfes M in Echtzeit in der Audiosignal-Verarbeitungsschaltung 63 auf Grundlage der Übertragungskennliniendaten antwortet, werden eine gute Außerkopf- Lokalisierungsempliindung und Front-Lokalisierungsempfindung erhalten, bei der die virtuellen Klangquellen nicht bewegt werden ähnlich dem Fall, in dem ein Audiosignal durch ein Paar von Lautsprechersystemen wiedergegeben wird, die gegenüber dem Hörer stehen und von diesem und voneinander beabstandet sind.In the audio signal reproducing apparatus of this embodiment thus constituted, information regarding two transfer characteristics in the vicinity of the rotational angle position represented by the current angle position information is read out from the memory circuit 62 based on the angle position information calculated by the angle calculation circuit 60. The transfer characteristic information in the current rotational angle position is processed by linear interpolation processing in the interpolation processing circuit 61. By performing signal processing responsive to changes in the transfer characteristics in association with the movement of the listener and the head M in real time in the audio signal processing circuit 63 based on the transfer characteristic data, a good out-of-head localization sensation and front localization sensation are obtained in which the virtual sound sources are not moved, similar to the case where an audio signal is reproduced by a pair of speaker systems facing the listener and spaced from the listener and from each other.

Wie oben erwähnt wird bei der Audiosignal-Wiedergabevorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Information bezüglich wenigstens zwei Übertragungskennlinien in der Nähe der Drehwinkelstellung des Kopfes, die durch das Erfassungs-Ausgangssignal von Erfassungseinrichtungen zur Erfassung der Drehwinkelstellung des Kopfes des Hörers mit einer höheren Auflösung als die der Übertragungskennlinien-Information, die in der Speichereinrichtung gespeichert ist, von der Speichereinrichtung ausgelesen. Die Ubertragungskennlinien-Information in der Drehwinkelstellung des Kopfes, die durch das Erfassungs-Ausgangssignal wiedergegeben ist, werden durch eine Interpolations- Verarbeitungseinrichtung interpoliert. Dementsprechend kann die Informationsmenge der in der Speichereinrichtung gespeicherten Übertragungskennlnien verringert werden. Die Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung verarbeitet Audiosignale eines linken und eines rechten Kanales auf Grundlage der Übertragungskennlinien-Information, die durch die Interpolationsverarbeitung festgelegt wird. Die verarbeiteten Audiosignale werden zu den Kopfhörem gegeben, was in einer guten binauralen Wiedergabe resultiert, um ein sehr natürliches Klangbild-Lokalisierungsempfinden zu schaffen, bei dem die Positionen der virtuellen Klangquellen sich nicht bewegen, selbst wenn sich ein Hörer bewegt.As mentioned above, in the audio signal reproducing apparatus of the present invention, information on at least two transfer characteristics in the vicinity of the rotational angle position of the head, which is represented by the detection output of detection means for detecting the rotational angle position of the listener's head, is read out from the storage means with a higher resolution than that of the transfer characteristic information stored in the storage means. The transfer characteristic information in the rotational angle position of the head, which is represented by the detection output, is interpolated by an interpolation processing means. Accordingly, the amount of information of the transfer characteristics stored in the storage means can be reduced. The Audio signal processing means processes audio signals of a left and a right channel based on the transfer characteristic information determined by the interpolation processing. The processed audio signals are supplied to the headphones, resulting in good binaural reproduction to create a very natural sound image localization feeling in which the positions of the virtual sound sources do not move even when a listener moves.

Claims

1. Audio signal reproduction device with:

a device (10, 11, 14) for detecting the angle of rotation of the head (M) of a listener according to the movement of the listener's head with respect to virtual sound sources;

a device (22) for storing transmission core line information which represents transmission characteristics of direct signals from virtual sound sources to each ear of the listener for predetermined rotation angle positions; and

an audio signal processing device (20, 21, 23) for forming transmission characteristic information suitable for the detected rotational angle position of the head on the basis of the transmission characteristic information stored in the storage device, and for processing audio signals of a left and a right channel using the transmission characteristic information, wherein audio signals processed by the audio signal processing device are reproduced as sound by means of a headphone device, characterized in that the stored transmission characteristic information corresponds to predetermined angular positions in a quadrant of the rotational angle position of the head (M) of the listener, and the audio signal processing device derives information for the other quadrants from the stored information.

2. Device according to claim 1,

in which the detection device has:

a pair of signal detection elements (5L, 5R) for detecting a reference signal transmitted from a reference signal source (11);

means (18) for calculating the distance between the reference signal source and the listener's head from the phase difference between the detection output signals from the pair of signal detection elements and the reference signal; and

means (19) for detecting the time difference between detection output signals from the pair of signal detection elements, wherein the rotational angular position of the head of the listener is determined using the information regarding the distance obtained from the distance calculation means and depending on calculated from the time difference obtained from the time difference detecting device.

3. Device according to claim 1 or 2,

wherein the storage device stores the transfer characteristic information representing the transfer characteristics from the virtual sound sources to both ears of the listener in the first quadrant of the rotational angle position of the head.

4. Device according to one of claims 1, 2 or 3,

further comprising a control device (21) for reading from the storage device the transfer characteristic information of the angular position in the stored quadrant that corresponds to the displayed rotational angle position of the head, and for forwarding the read transfer characteristic information to the audio signal processing device (23) together with a control signal that indicates to which quadrant the rotational angle position represented by the detection output signal from the detection device belongs.

5. Device according to one of claims 1 to 4,

in the audio signal processing device:

a first signal processing device (28a) for applying to the input audio signal of the right channel a convolution of the impulse response corresponding to a transfer characteristic of a reproduced right audio signal of an input audio signal to the right ear;

a second signal processing device (28b) for applying to the input audio signal of the right channel a convolution of the impulse response corresponding to the transfer characteristics of the right reproduced audio signal to the left ear; a third signal processing device (28c) for applying to the input audio signal of a left channel a convolution of the impulse response corresponding to the transfer characteristics of the reproduced audio signal of the left channel of the input audio signal to the right ear;

a fourth signal processing device (28d) for applying to the input audio signal of the left channel a convolution of the impulse response corresponding to the transfer characteristics of the reproduced audio signal of the left channel to the left ear;

a first adding device (29R) for adding the output signal from the first signal processing unit to the output signal of the third signal processing unit; and

a second adding device (29L) for adding the output signal of the second signal processing unit to the output signal of the fourth signal processing unit, wherein the output signals of the first and second adding devices are given to the headphones of the right and left channels of the headphone arrangement (1).

6. Apparatus according to claim 5 when dependent on claim 4, wherein the audio signal processing device comprises:

a first selector (25R) for supplying the right channel input audio signal to the first and second signal processing units (28a, 28b) when the control signal indicates the first or third quadrant, and for supplying the right channel input audio signal to the third and fourth signal processing units (28c, 28d) when the control signal indicates the second or fourth quadrant; a second selector (25L) for supplying the left channel input audio signal to the third and fourth signal processing units (28c, 28d) when the control signal indicates the first or third quadrant, and for supplying the left channel input audio signal to the first and second signal processing units (28a, 28b) when the control signal indicates the second or fourth quadrant; a third selection device (26R) for selecting the output signal of the first adder device (29R) when the control signal represents the first or third quadrant, and for selecting the output signal of the second adder device (29L) when the control signal represents the second or fourth quadrant; a fourth selection device (26L) for selecting the output signal of the second adder device (29L) when the control signal represents the first or third quadrant, and for selecting the output signal of the first adder device (29R) when the control signal represents the second or fourth quadrant; a fifth selection device (27R) for supplying the right earphone (2R) of the headphone arrangement with the output signal of the third selection device (26R) when the control signal indicates the first or third quadrant, and for supplying the right earphone (2R) of the headphone arrangement with the output signal of the third selection device (26R) by means of a low-pass filter (30R) when the control signal indicates the second and fourth quadrant; and

a sixth selection device (27L) for supplying the left earphone (2L) of the headphone arrangement (1) with the output signal of the fourth selection device (26L) when the control signal indicates the first or third quadrant, and for supplying the left earphone (2L) of the headphone arrangement with the output signal of the fourth selection device (26L) by means of a low-pass filter (30L) when the control signal indicates the second or fourth quadrant.

7. Device according to one of claims 1 to 5,

comprising interpolation processing means (61) for reading out from said storage means information relating to transfer characteristics of at least two angles in the quadrant near the angle corresponding to the rotational angle position of the head, and for determining the transfer characteristic information corresponding to the current rotational angle position by interpolation processing.

8. Device according to claim 7,

wherein the interpolation processing means (61) supplies transfer characteristic information determined by the interpolation processing to the audio signal processing means (63) together with a control signal indicating in which quadrant the current rotation angle position of the head is located, which is represented by the detection output signal from the detection means.