JP2003199200A - ヘッドホーンに類似するリアチャンネルスピーカーシステム及びその方法 - Google Patents

ヘッドホーンに類似するリアチャンネルスピーカーシステム及びその方法

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JP2003199200A
JP2003199200A JP2002062562A JP2002062562A JP2003199200A JP 2003199200 A JP2003199200 A JP 2003199200A JP 2002062562 A JP2002062562 A JP 2002062562A JP 2002062562 A JP2002062562 A JP 2002062562A JP 2003199200 A JP2003199200 A JP 2003199200A
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JP
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speaker
signal
earphone
headphone
forming
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Kisei Tei
鄭期成
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KAJIN DENSHI KIGYO KOFUN YUGENKOSHI
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KAJIN DENSHI KIGYO KOFUN YUGENKOSHI
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 音響効果を形成させるシステムのための
制御システムと、イヤホーンに類似するリアスピーカー
のためのシステムを提供する。 【構成】 リアスピーカーを具えるヘッドホーン又
はイヤホーンに類似した構造を提供し、ヘッドホーン又
はイヤホーンに類似した構造は、フロントスピーカーの
信号を受信するための開口部を含む。フロント、リア、
及びサブウーハーなどの対応する関連スピーカーに前記
信号を伝送する。リアスピーカーに伝送される信号は、
HRTFとリアサイドにバーチャルスピーカーを発生さ
せるための手段によって処理され、処理された信号はリ
アスピーカーに伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル音響効果
を生じさせるためのシステムに関し、さらに詳しくは、
ホームシアターシステムに適する方法とシステムであっ
て、該システムがイヤホーン又はヘッドホーンに類似す
るリアチャンネルスピーカーにより優れた音響効果が得
られる方法及びシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】電子工業の急速な発展に伴ない、コンピ
ュータにおいて先進的な音響効果と視覚効果とを具える
音響効果を楽しむことは既に普遍的なことである。従っ
て、ビデオ及びオーディオの性能に対する要求がますま
す高くなっている。解像度及び視覚的品質のより高い要
求以外に、可聴周波数と音響効果の分野において、マル
チチャンネル音響効果は徐々にステレオ音響効果とモノ
ラル音響効果とにとって代わるものとなってきた。ホー
ムシアターにおいて、より迫真の、またより臨場感のあ
る聴覚体験を提供する為に、多くの技術はマルチチャン
ネルオーディオ効果の形式を発展させている。マルチチ
ャンネル信号の個々のオーディオチャンネルは、ホーム
シアター全体に配置された複数のスピーカーに送信され
て、独創的で感動させるような音響効果を提供する。家
庭用娯楽機器システム市場が拡大すれば、その他マルチ
チャンネル音響システムも、一般消費者が利用できるシ
ステムとなるであろう。人間が音声を左側又は右側に局
部的に集中して聞き取ることができるのは、両方の耳が
それぞれ認識した音声の到達時間と音声のレベルの差に
よるためである。
【0003】脳部の頭部伝達関数(HRTFs)は、固定さ
れたスピーカーの位置によってバーチャルな三次元(3
D)サウンドとその位置をシミュレートするために用い
られる。人間の頭部の形状、身体及び聴覚のシステム
は、脳部に影響を与え、サウンドソースの位置を感知さ
せる。HRTFは、人の頭部、身体、及び聴覚のシステムの
特性を描くものであり、従って、HRTFは、頭のサイズ及
び形状、耳の細管(canal)の特徴、すなわち、耳翼の
サイズ及び形状によって影響を受ける。HRTFは、頭とサ
ウンドソースとの間の周波数と相対的な方向に関する典
型的な機能であり、HRTFは周波数レスポンス及び周波数
フィルタと、人間の頭部における固有の遅延及び反射と
を明らかにする。三次元の音は、HRTFに従って、オーデ
ィオシグナルの周波数と遅延を調整することによって、
固定されているスピーカーの位置から模擬的な位置をシ
ミュレートすることができる。アメリカ合衆国特許第57
29612号「頭部伝達関数を測定するための方法と装置」
には、脳の頭部伝達関数による音響の正確な伝達機能を
達成し、かつ低コストの方法が明らかに開示されてい
る。該技術は1998年5月17日に特許付与された。
【0004】唯一のHRTFは、頭部、耳及び身体の特徴を
個人別に詳細に時間をかけて測定し、算出して得られ
る。該個人別の測定値は、適宜な処理装置によって利用
可能な伝達機能に変換され、個々のイヤホーンの可聴周
波の信号出力の特性を調整して、三次元サウンドをシミ
ュレートする。
【0005】即ち、 HRTFは、人間の耳で聞き取られる
音声によって三次元音響効果をシミュレートし、空間に
おけるそれぞれの個所で感じる三次元音響効果のパラメ
ータは、その一致する距離、方位及び上下の高さなどで
決定される。このため、聴取者は臨場感を感じる。HRTF
は人工の頭部を使用するか、又はマイクロフォンを人の
耳に設置し、個々のサウンドソースの周波数範囲を20H
z〜20KHzとして測定する必要があり、その結果は予備
的なHRTFライブラリとなる。該予備的なHRTFライブラリ
は、数学的なプロセスを経てDSPデジタルフィルタに必
要なパラメータを生成する。モノラルな音波が左及び右
デジタルフィルタによって処理される限り、イヤホーン
によって3Dポジション・オーディオをエミュレートで
きる。
【0006】パーソナルコンピュータに応用されるHRTF
の3D立体オーディオ装置は、2つの実質的なスピーカ
ーによる模擬的なマルチ・サラウンドスピーカーを具
え、5つのバーチャルスピーカーが聴取者周囲の空間を
取り囲むようにシミュレートして、ホームシアターの音
響効果を得る。しかしながら、5.1CH DVD又は
4CH 3DゲームはHRFTを利用してリアサイドのバー
チャルスピーカーを発生させ、DVDの提供する実質的
なスピーカーと、若干の問題を有する3Dゲームに取っ
て代わるために利用される。
【0007】イヤホーンはよい低音を提供する能力を具
えていなければならない。低音の波長は人体の頭部のサ
イズより長いので、イヤホーンの構造については、低音
に関する直接的な情報が全然ない。サブウーハースピー
カーと呼ばれる低音用のスピーカーは、すべてのチャン
ネルに効果である。但し、残念なことにリア信号側の低
音は、濾過してリアシグナルから取り除かれてしまう。
従って、音声制御システムは、上述の問題を克服するた
めの大きなニーズを有する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、音響効果システムのための制御システムを開示する
ことにある。また、本発明の課題は、イヤホーンに類似
するリアスピーカーを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の状況に鑑み、本発
明者は、鋭意検討した結果、以下に説明する音響効果を
形成させる方法を開発した。すなわち、音響効果を形成
させる方法であって、リアスピーカーを具えるヘッドホ
ーン又はイヤホーンに類似した構造を提供することを含
み、ヘッドホーン又はイヤホーンに類似した構造は、フ
ロントスピーカーの信号を受信するための開口部を有
し、フロント、リア及びサブウーハーなどの対応する関
連スピーカーに信号を伝送し、リアスピーカーに伝送さ
れる信号は、フロントスピーカーとの距離に基づいて遅
延が発生し、かつ該信号はHRTFとバーチャルスピー
カーを形成させるための手段とによって処理され、処理
された信号をヘッドホーンに類似した装置に伝送するこ
とからなる。
【0010】
【発明の実施の形態】前述の特色及び本発明に付随した
利点の多くは、添付の図面に関連して理解されると同時
に、以下の詳細な記述を参照にすることによって、より
理解されて、その真価が容易に認められる。
【0011】図1は、本発明に係る5.1Dホームシアタ
ーの音響効果システムの説明図である。図2は、本発明
に係るヘッドホーンに類似した構造を有するシステムの
説明図である。図3は、本発明のフローチャートであ
る。
【0012】図1に、ホームシアター5.1Dサウンドシ
ステム(10)を開示する。該システム(10)は右フ
ロントスピーカー(12)と、左フロントスピーカー
(14)と、サブウーハースピーカー(16)と、右リ
アスピーカー(18)と、左リアスピーカー(20)と
を具える。本発明の特徴の一つは、さらに右リアスピー
カーと左リアスピーカーが、イヤホーン又はヘッドホー
ンに類似した装置又は構造によって構成されることにあ
る。また、本発明の特徴は、リアスピーカーと制御シス
テムに集中している。イヤホーンに類似したスピーカー
は、一定の位置に設置するのではなく、使用者が頭部に
付けてバーチャルなリアスピーカーを形成させる。該ヘ
ッドホーン又はイヤホーンに類似した装置は、フロント
スピーカー及びサブウーハースピーカーから伝送される
音声が聞き取れなくなることを避けるために耳全体を覆
ってはいけない。従って、フロントスピーカーからの音
声を耳で聞き取るために、開口部(opening)を設け
る。該右リア及び左リアスピーカーは、ヘッドホーンま
たはイヤホーンに類似する装置の両側面に設けられてリ
アサウンド効果を備えるバーチャルスピーカーを形成さ
せる。
【0013】図2に開示するようにフロントチャンネル
信号は、右フロント、左フロントスピーカーに入力さ
れ、センターチャンネル信号は伝送用のコードを通じて
センタースピーカーに伝送され、サブウーハーチャンネ
ル信号は、同様にサブウーハースピーカーに入力され
る。
【0014】低音パスフィルタ(LF)は、左リア信号及
び右リア信号にカップリングして、高周波信号を取り除
く。低周波信号は該フィルタを通過してサブウーハース
ピーカーに伝送される。頭部伝達関数(HRTF)を形成さ
せる手段は、右リア及び左リア信号にカップリングして
リアサイドのリアバーチャルスピーカーをシミュレート
する。該HRTFは、信号の遅延手段とフィルタを具える。
HRTFを形成するための手段は、ハードウェア又はソフト
ウェアを利用して構築することができる。
【0015】信号を遅延させるための手段は、右リア及
び左リア信号にカップリングして、イヤホーン又はヘッ
ドホーンに類似した構造に取り付けられた右リア及び左
リアスピーカーに伝送される電気信号を遅延させる。こ
れは右リア及び左リアスピーカーから耳への距離がその
他のスピーカーへの距離に比して近いからである。従っ
て、後方にバーチャルスピーカーを発生させるための手
段とHRTFを形成させる手段とは、使用者とフロントスピ
ーカーの間の距離Dに基づいて遅延時間を設定するよう
に接続する。バーチャルスピーカーを発生するための手
段の機能は、ハードウェア又はソフトウェアを使って達
成できる。一般に、遅延時間はD/空気中における音声
の速度(VS)で概算される。HRTFによって処理された
遅延信号は、出力するボリュームを調整するためのボリ
ュームコントローラに入力される。HRTFは三次元の空間
において人間の耳で聞き取られる音響効果モデルをシミ
ュレートし、かつ該三次元空間のそれぞれの位置におい
て、三次元音響効果に一致するパラメータは、その距
離、方位及び高度によって決定される。
【0016】また前記信号は、イヤホーン又はヘッドホ
ーンに類似した構造物によって支持されたリアスピーカ
ーによって増幅されて出力する。リアスピーカーにより
出力される信号は遅延するので、耳はリアスピーカー及
びフロントスピーカーから伝送される音声信号を同時に
受け取ることができる。リアスピーカーに送信される信
号はIR(infrared)又はRF(radio frequency)によっ
て放射する方法に変えてもよい。よって、イヤホーン又
はヘッドホーンに類似した構造物は、無線伝送信号を受
信する受信装置が必要である。
【0017】図3に、本発明に係る手順を説明する。ス
テップ300において、本発明は、リアスピーカーを具
えるヘッドホーン又はイヤホーンに似た構造物を提供す
る。該ヘッドホーン又はイヤホーンに似た構造物は、フ
ロントスピーカーの信号を受信するための開口部(open
ing)を含む。次いでステップ310において、音響効
果システムは、フロント、リア及びサブウーハー信号を
それぞれに対応する関連スピーカーに伝送する。リアス
ピーカーに送信される信号は、ステップ320におい
て、使用者とフロントスピーカーとの距離に応じて遅延
する。ステップ330において、該信号は頭部伝達関数
(HRTF)を形成する手段によって処理される。次いで、
ステップ340において、該信号はヘッドホーンに類似
した構造物に伝送され、後方にバーチャルスピーカーを
発生させる。
【0018】当業者が理解できるように前述の通り本発
明の好ましい実施例を挙げたが、これは本発明を限定す
るものではない。本発明の精神と範囲内に含まれる修正
又は類似する訂正は、いずれも本発明の範囲に含まれる
ものであって、かかる範囲は、該範囲に含まれるすべて
の修正と、類似する構造の最も広範囲な解釈に一致す
る。よって、上述の好ましい実施例は本発明の精神と範
囲内においてなされる様々な変更を識別することができ
る。
【0019】
【発明の効果】本発明は、使用者が頭部に着けるヘッド
ホーン又はイヤホーンに類似した構造を提供する。該ヘ
ッドホーン又はイヤホーンに類似した構造は、該構造に
とりつけられるリアスピーカーを含む。また、該ヘッド
ホーン又はイヤホーンに類似した構造は、フロントスピ
ーカーの信号を受信するための開口部(opening)をも
含む。本発明は、後方の低音を失なわずに優れた音響効
果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る 5.1Dホームシアターの音響効
果システムの説明図である。
【図2】 本発明が提供するヘッドホーンに類似した構
造を有するシステムの説明図である。
【図3】 本発明のフローチャートである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リアスピーカーを有するヘッドホーン
    又はイヤホーンに類似した装置であって、該ヘッドホー
    ン又はイヤホーンに類似した装置が、フロントスピーカ
    ー信号を受信するための開口部を含むものを提供し;フ
    ロント、リア及びサブウーハー信号をそれぞれ対応する
    関連スピーカーに伝送し;前記信号のリアスピーカーへ
    の伝送において使用者とフロントスピーカーとの間の距
    離に基づいて頭部伝達関数(HRTF)により該信号の
    遅延処理を行い;該処理された信号を前記リアスピーカ
    ーに伝送し、後方の低音を失わずに後方にバーチャルス
    ピーカーを形成させることからなる音響効果を形成させ
    る方法。
  2. 【請求項2】 前記遅延信号の遅延時間は、前記使用
    者と前記フロントスピーカーとの距離を空気中における
    音声の速度で除して得られる数値で決められる請求項1
    に記載の方法。
  3. 【請求項3】 イヤホーン又はヘッドホーンに類似す
    る装置と、使用者がその頭部につける前記イヤホーン又
    はヘッドホーンに類似する装置に備えられたリアスピー
    カーとを含んでなるものであって、前記イヤホーン又は
    ヘッドホーンに類似する装置は、フロントスピーカーと
    サブウーハースピーカーから音声を受け取るため耳全体
    を覆うことがなく、前記リアスピーカーはリアチャンネ
    ル音響効果を形成させるためにそれぞれ該イヤホーン又
    はヘッドホーンに類似した装置の両側面に設けられたも
    のであり、 前記頭部伝達関数(HRTF)を形成させる手段であっ
    て、該手段が左右リア信号にカップリングされたもの
    と;後方にバーチャルスピーカーを形成させるために前
    記頭部伝達関数を形成させる手段とカップリングし、後
    方にバーチャルスピーカーを形成させる手段と;前記頭
    部伝達関数(HRTF)を形成させる手段によって処理
    された前記信号は該イヤホーン又はヘッドホーンに類似
    した装置の該リアスピーカーに伝送されることからなる
    音響効果システム。
  4. 【請求項4】 前記頭部伝達関数(HRTF)を形成
    させる手段が信号の遅延手段と、フィルター手段とから
    なる請求項3に記載の音響効果システム。
  5. 【請求項5】 さらに前記頭部伝達関数を形成させる
    手段にカップリングして、信号を伝送する無線信号発信
    装置を具えてなる請求項3に記載する音響効果システ
    ム。
  6. 【請求項6】 さらに前記イヤホーン又はヘッドホー
    ンに類似する装置に設置され伝送された無線信号の受信
    装置を具えてなる請求項5に記載の音響効果システム。
  7. 【請求項7】 前記遅延信号の遅延時間が、前記使用
    者と前記フロントスピーカーとの距離を空気中における
    音声の速度で除して得られる数値で決められる請求項4
    に記載の音響効果システム。
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