JP2009049844A - Bone conduction headphone apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音声や音楽等の音情報を機械的振動に変換する骨伝導スピーカを複数備える骨伝導ヘッドホン装置に関する。 The present invention relates to a bone conduction headphone device including a plurality of bone conduction speakers that convert sound information such as voice and music into mechanical vibration.
人間は、両耳に直接入ってくる「音」だけでなく、体内を伝達される振動によっても間接的に「音」を感知している。このような性質を利用して使用者に「音」を伝える装置の1つに、骨伝導スピーカがある。骨伝導スピーカは、音情報を機械的振動に変換して、その振動を人体頭部に伝える変換装置である。この機械的振動は、頭蓋骨を介して聴覚器官(蝸牛)に伝えられ、「音」として感知されるようになる。 Humans sense “sound” indirectly not only by “sound” coming directly into both ears but also by vibrations transmitted through the body. One of devices that transmit “sound” to a user using such a property is a bone conduction speaker. The bone conduction speaker is a conversion device that converts sound information into mechanical vibration and transmits the vibration to the human head. This mechanical vibration is transmitted to the auditory organ (cochlea) via the skull and is perceived as “sound”.
このような骨伝導スピーカを備える骨伝導ヘッドホン装置が知られている。骨伝導ヘッドホン装置では、一対の骨伝導スピーカが、使用者の両耳近辺に当接するように配置される。通常、左右の骨伝導スピーカには、2チャンネルのステレオ信号が入力される。これにより、使用者は、ステレオ音場を体感することができるようになる。 A bone conduction headphone device provided with such a bone conduction speaker is known. In the bone conduction headphone device, a pair of bone conduction speakers are arranged so as to abut on the vicinity of both ears of the user. Normally, two-channel stereo signals are input to the left and right bone conduction speakers. As a result, the user can experience a stereo sound field.
また、骨伝導ヘッドホン装置を用いて、ステレオ音場でなく、さらに立体的な音場を体感できるようにしたいという要望がある。そこで、左右の骨伝導スピーカを用いて、立体的な音場を構築する工夫が従来より試みられている。 Further, there is a demand for using a bone conduction headphone device so that a three-dimensional sound field can be experienced instead of a stereo sound field. Thus, attempts have been made to construct a three-dimensional sound field using left and right bone conduction speakers.
例えば、2チャンネルのステレオ信号から、擬似的な多チャンネルの音響信号を生成し、その音響信号を左右の骨伝導スピーカに出力する方法が行われている。疑似的な多チャンネルの音響信号は、例えば、実際の立体的な音場に応じて2チャンネルのステレオ信号の位相特性や周波数特性を変化させた信号を、本来の2チャンネルの音響信号に加えることにより生成される(例えば、特許文献1、2参照)。
しかしながら、人間による音の認識メカニズムを考慮すると、両耳付近に装着される左右の骨伝導スピーカだけで、音源の前後の方位を使用者に認識させるのは困難であり、周波数位相特性の補正などの信号処理による音響信号の擬似的な多チャンネル化には限界があることが知られている。また、擬似的な多チャンネルの音響信号を、左右の骨伝導スピーカのみを用いて伝達しようとしても、かえって音が不自然に感じられるケースも少なくない。 However, considering the sound recognition mechanism by humans, it is difficult for the user to recognize the front and rear orientations of the sound source with only the left and right bone conduction speakers mounted near both ears, and correction of frequency phase characteristics, etc. It is known that there is a limit to pseudo multi-channeling of an acoustic signal by this signal processing. Moreover, even if it is attempted to transmit a pseudo multi-channel acoustic signal using only the left and right bone conduction speakers, there are many cases where the sound is felt unnatural.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、使用者が、より自然に、立体的な音場を体感することができる骨伝導ヘッドホン装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the bone-conduction headphone apparatus with which a user can experience a three-dimensional sound field more naturally.
本発明に係る骨伝導ヘッドホン装置は、音情報を機械的振動に変換する骨伝導スピーカを4つ以上備える骨伝導ヘッドホン装置であって、使用者の頭部の両耳近傍に当接する第1、第2の骨伝導スピーカと、前記使用者の前頭部に当接する第3の骨伝導スピーカと、前記使用者の後頭部に当接する第4の骨伝導スピーカと、を備える。 A bone conduction headphone device according to the present invention is a bone conduction headphone device including four or more bone conduction speakers for converting sound information into mechanical vibration, and is in contact with the vicinity of both ears of a user's head. A second bone conduction speaker; a third bone conduction speaker that abuts against the user's forehead; and a fourth bone conduction speaker that abuts against the user's occipital region.
すなわち、本発明の骨伝導ヘッドホン装置は、少なくとも4つの骨伝導スピーカを備えている。4つの骨伝導スピーカのうち、2つの骨伝導スピーカは、使用者の両耳近傍に1個ずつ当接するように配置され、残りの2つの骨伝導スピーカは、使用者の後頭部及び前頭部に1個ずつ当接するように配置される。このようにすれば、使用者は、左右の音響信号に相当する機械的振動を、頭蓋骨を介して聴覚器官で受信するとともに、音情報に相当する機械的振動を、前後方向からも頭蓋骨を介して聴覚器官で受信することが可能となる。この結果、使用者は、左右方向だけでなく前後方向からの「音」も認識することができるようになるため、より自然な状態で、立体的な音場を体感することができるようになる。 That is, the bone conduction headphone device of the present invention includes at least four bone conduction speakers. Of the four bone conduction speakers, two bone conduction speakers are arranged so as to abut one near the user's ears, and the other two bone conduction speakers are placed on the occipital and frontal areas of the user. It arrange | positions so that it may contact | abut one by one. In this way, the user receives mechanical vibrations corresponding to the left and right acoustic signals by the auditory organ via the skull, and mechanical vibrations corresponding to sound information also from the front and rear direction via the skull. Can be received by the auditory organ. As a result, the user can recognize “sound” not only in the left-right direction but also in the front-rear direction, so that the user can experience a three-dimensional sound field in a more natural state. .
さらに、前記第3の骨伝導スピーカは、前記第1、第2の骨伝導スピーカよりも高い位置に配置され、前記第4の骨伝導スピーカは、前記第1、第2の骨伝導スピーカよりも低い位置に配置されるようにすることができる。このようにすれば、第3、第4の骨伝導スピーカから発せられた機械的振動を、上下方向から頭蓋骨を介して聴覚器官で受信することが可能となる。この結果、使用者は、上下方向からの「音」をも知覚することができるようになるため、より自然な状態で、立体的な音場を体感することができるようになる。 Furthermore, the third bone conduction speaker is disposed at a position higher than the first and second bone conduction speakers, and the fourth bone conduction speaker is more than the first and second bone conduction speakers. It can be arranged at a low position. In this way, the mechanical vibrations emitted from the third and fourth bone conduction speakers can be received by the auditory organ from the vertical direction via the skull. As a result, the user can perceive “sound” from the top and bottom directions, so that the user can experience a three-dimensional sound field in a more natural state.
さらに、4チャンネルの音響信号各々を、対応する前記骨伝導スピーカに出力する信号処理装置をさらに備え、前記信号処理装置は、前記4チャンネルの音響信号のうち、前記第2の骨伝導スピーカに入力される第2の音響信号と逆位相で、かつ、前記使用者の頭部における振動の減衰特性を考慮した信号を用いて、前記4チャンネルの音響信号のうち、前記第1の骨伝導スピーカに入力される第1の音響信号を補正する第1の補正部と、前記第1の音響信号と逆位相で、かつ、前記使用者の頭部における振動の減衰特性を考慮した信号を用いて、前記第2の音響信号を補正する第2の補正部と、を有することとすることができる。これにより、左右一方の骨伝導スピーカから発せられた振動が、逆側の耳の聴覚器官に伝達されることによって発生する、使用者の頭部内での左右の音響信号の混信を防止することができるようになるため、使用者の音場感覚の低下を防止することができるようになる。 Further, the apparatus further includes a signal processing device that outputs each of the four-channel acoustic signals to the corresponding bone conduction speaker, and the signal processing device inputs the four-channel acoustic signals to the second bone conduction speaker. Of the four-channel acoustic signals to the first bone-conduction speaker using a signal that is in phase opposite to the second acoustic signal and that takes into account the vibration attenuation characteristics of the user's head. Using a first correction unit that corrects an input first acoustic signal, a signal that is in phase opposite to the first acoustic signal, and that considers the vibration attenuation characteristics of the user's head, A second correction unit that corrects the second acoustic signal. This prevents crosstalk between the left and right acoustic signals in the user's head, which is caused by the vibration generated from the left and right bone conduction speakers being transmitted to the auditory organ of the opposite ear. Therefore, it is possible to prevent the user's sense of sound field from being lowered.
さらに、前記信号処理装置は、前記4チャンネルの音響信号のうち、第3、第4の音響信号における所定の周波数よりも低い周波数成分を強調する低域強調部をさらに有することとすることができる。骨伝導スピーカから発せられた振動は、低周波領域において人間の頭部における伝達特性が良好であるため、第3、第4の音響信号における低周波成分を強調すれば、第3、第4の骨伝導スピーカから発せられる振動による「音」を聴覚器官で認識しやすくなり、使用者が立体的な音場を体感しやすくなる。 Furthermore, the signal processing device may further include a low frequency emphasizing unit that emphasizes a frequency component lower than a predetermined frequency in the third and fourth acoustic signals among the acoustic signals of the four channels. . Since the vibration generated from the bone conduction speaker has good transfer characteristics in the human head in the low frequency region, if the low frequency components in the third and fourth acoustic signals are emphasized, the third, fourth, It becomes easier for the auditory organ to recognize “sound” caused by vibrations emitted from the bone conduction speaker, and the user can easily experience a three-dimensional sound field.
さらに、前記信号処理装置は、前記第1、第2の音響信号の周波数位相特性を補正することにより、前記第3、第4の音響信号を生成する周波数位相補正部をさらに有することとすることができる。このようにすれば、本来の2チャンネルのステレオ信号である第1、第2の音響信号と、そのステレオ信号の周波数位相特性を補正することにより生成された第3、第4の音響信号とが、それぞれ対応する両耳、前頭部、後頭部に当接する第1〜第4の骨伝導スピーカに出力されるようになり、各音響信号に相当する振動を四方から使用者の聴覚器官に伝達することができるようになる。この結果、2チャンネルのステレオ信号を元にして、使用者が立体的な音場を体感することができるようになる。 Furthermore, the signal processing device further includes a frequency phase correction unit that generates the third and fourth acoustic signals by correcting the frequency phase characteristics of the first and second acoustic signals. Can do. In this way, the first and second acoustic signals, which are original two-channel stereo signals, and the third and fourth acoustic signals generated by correcting the frequency phase characteristics of the stereo signals are obtained. These are output to the first to fourth bone conduction speakers in contact with the corresponding binaural, frontal and occipital regions, respectively, and vibrations corresponding to the respective acoustic signals are transmitted from four directions to the user's auditory organ. Will be able to. As a result, the user can experience a three-dimensional sound field based on the two-channel stereo signal.
本発明に係る骨伝導ヘッドホン装置によれば、使用者が、立体的な音場をより自然な状態で体感することができる。 According to the bone conduction headphone device of the present invention, the user can experience a three-dimensional sound field in a more natural state.
以下、本発明に係る骨伝導ヘッドホン装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この骨伝導ヘッドホン装置は、音情報を機械的振動に変換する骨伝導スピーカを4つ有する。より具体的には、本発明の実施の形態に係る骨伝導ヘッドホン装置は、使用者の両耳近傍だけでなく、前頭部、後頭部にも骨伝導スピーカを配置し、実際の音場に近い立体的な音場を使用者に体感させるものである。 Hereinafter, embodiments of a bone conduction headphone device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. This bone conduction headphone device has four bone conduction speakers that convert sound information into mechanical vibration. More specifically, the bone conduction headphone device according to the embodiment of the present invention has bone conduction speakers arranged not only near the user's both ears but also in the frontal and occipital areas, and is close to the actual sound field. The user can experience a three-dimensional sound field.
図1(A)には、本実施の形態に係る骨伝導ヘッドホン装置100の正面図が示され、図1(B)には、本実施の形態に係る骨伝導ヘッドホン装置100の側面図が示され、図1(C)には、本実施の形態に係る骨伝導ヘッドホン装置100の上面図が示されている。図1(A)〜図1(C)では、骨伝導ヘッドホン装置100は、使用者の頭部Fに装着された状態が示されている。
FIG. 1 (A) shows a front view of bone
図1(A)、図1(B)、図1(C)に総合して示されるように、骨伝導ヘッドホン装置100は、第1の骨伝導スピーカとしての骨伝導スピーカ1と、第2の骨伝導スピーカとしての骨伝導スピーカ2と、第3の骨伝導スピーカとしての骨伝導スピーカ3と、第4の骨伝導スピーカとしての骨伝導スピーカ4と、スピーカ支持バンド5とを含んで構成されている。この骨伝導スピーカ1〜4と、スピーカ支持バンド5とで、使用者の頭部Fに装着される構造体が形成される。また、骨伝導ヘッドホン装置100は、このほかに、図2に示される信号処理装置50も備えているが、信号処理装置50は、図1(A)、図1(B)、図1(C)では図示されていない。
As shown in FIG. 1 (A), FIG. 1 (B), and FIG. 1 (C) as a whole, the bone
骨伝導スピーカ1は、使用者の頭部Fの右耳周辺に当接するように配置される。骨伝導スピーカ1内の当接部付近には、振動子が設けられている。骨伝導スピーカ1は、この振動子を用いて、音情報を含む電気信号(音響信号)を機械的な振動に変換する。この振動は、主として右耳の聴覚器官に伝えられ、使用者の右耳から得られた「音」として認識されるようになる。 The bone conduction speaker 1 is disposed so as to contact the periphery of the right ear of the user's head F. In the vicinity of the contact portion in the bone conduction speaker 1, a vibrator is provided. The bone conduction speaker 1 uses this vibrator to convert an electrical signal (sound signal) including sound information into mechanical vibration. This vibration is mainly transmitted to the auditory organ of the right ear and is recognized as “sound” obtained from the right ear of the user.
骨伝導スピーカ2は、使用者の頭部Fの左耳周辺に当接するように配置される。骨伝導スピーカ2内の当接部付近には、振動子が設けられている。骨伝導スピーカ2は、この振動子を用いて、音情報を含む電気信号(音響信号)を機械的な振動に変換する。この振動は、主として左耳の聴覚器官に伝えられ、使用者の左耳から得られた「音」として認識されるようになる。
The
これら骨伝導スピーカ1に入力される音響信号と、骨伝導スピーカ2に入力される音響信号とは、位相特性や周波数特性などに違いを持たせることができるようになっており、これらの信号は2チャンネルのステレオ信号となっている。この両音響信号の特性の違いにより、使用者は、右側の音場と左側の音場と区別して認識できるようになる。
The acoustic signal input to the bone conduction speaker 1 and the acoustic signal input to the
骨伝導スピーカ3は、使用者の前頭部に当接するように配置される。骨伝導スピーカ3内の当接部付近には、振動子が設けられている。骨伝導スピーカ3は、この振動子を用いて、音情報を含む電気信号(音響信号)を機械的な振動に変換する。この振動は、使用者の頭蓋骨を介して左右の耳の聴覚器官に伝えられ、使用者の前方から発せられた「音」として認識される。
The
骨伝導スピーカ4は、使用者の後頭部に当接するように配置される。骨伝導スピーカ4内の当接部付近には、振動子が設けられている。骨伝導スピーカ4は、この振動子を用いて、音情報を含む電気信号(音響信号)を機械的な振動に変換する。この振動は、使用者の頭蓋骨を介して左右の耳の聴覚器官に伝えられ、使用者の後方から発せられた「音」として認識される。 The bone conduction speaker 4 is arrange | positioned so that it may contact | abut to a user's back head. A vibrator is provided near the contact portion in the bone conduction speaker 4. The bone conduction speaker 4 uses this vibrator to convert an electrical signal (acoustic signal) including sound information into mechanical vibration. This vibration is transmitted to the auditory organs of the left and right ears through the user's skull, and is recognized as “sound” emitted from the rear of the user.
後述するように、これら骨伝導スピーカ3に入力される音響信号と、骨伝導スピーカ4に入力される音響信号とは、それらについて位相特性や周波数特性などに違いを持たせることができるようになっている。この両音響信号の特性の違いにより、使用者は、前側の音場と後側の音場とを区別して認識することができるようになる。
As will be described later, the acoustic signal input to the
また、図1(B)に示されるように、骨伝導スピーカ3は、骨伝導スピーカ1、2よりも高い位置に配置され、骨伝導スピーカ4は、骨伝導スピーカ1、2よりも低い位置に配置されている。すなわち、本実施の形態では、骨伝導スピーカ3と、骨伝導スピーカ4との上下の配置に差異を持たせている。これにより、使用者は、骨伝導スピーカ3に入力される音響信号と、骨伝導スピーカ4に入力される音響信号との違いにより、使用者は、上側の音場と下側の音場とを区別して認識することができるようになる。
In addition, as shown in FIG. 1B, the
なお、骨伝導スピーカ1〜4において、音響信号を機械的振動に変換する振動子としては、例えば圧電素子(電歪素子)などが用いられる。 In the bone conduction speakers 1 to 4, for example, a piezoelectric element (electrostrictive element) or the like is used as a vibrator that converts an acoustic signal into mechanical vibration.
スピーカ支持バンド5は、図1(C)に示されるように、上面から見て、十字状に形成されており、その十字に延びる4つの先端部にそれぞれ、骨伝導スピーカ1〜4が連結されている。スピーカ支持バンド5は、弾力のある素材で構成されており、湾曲する方向に付勢されているため、骨伝導ヘッドホン装置100が使用者の頭部Fに装着されると、骨伝導スピーカ1〜4が、使用者の頭部Fに当接するようになり、良好な振動伝達特性が得られるようになる。
As shown in FIG. 1C, the
図2には、信号処理装置50の構成が示されている。図2に示されるように、信号処理装置50は、骨伝導スピーカ1〜4と接続されている。信号処理装置50は、上位装置から2チャンネルのステレオ信号を入力し、このステレオ信号に基づいて、骨伝導スピーカ1〜4への音響信号を生成して出力する。なお、以下では、入力される2チャンネルのステレオ信号のうち、右耳へ入力されるべき音情報を含む信号を右ステレオ信号とし、左耳へ入力されるべき音情報を含む信号を左ステレオ信号とする。
FIG. 2 shows the configuration of the
図2に示されるように、信号処理装置50は、頭部伝達特性補正回路6、7と、加算器8、9と、周波数/位相補正回路10、11と、低域強調回路12、13とを備えている。本実施の形態では、頭部伝達特性補正回路6及び加算器8が第1の補正部に対応し、頭部伝達特性補正回路7及び加算器9が第2の補正部に対応する。また、周波数/位相補正回路10、11が周波数位相補正部に対応し、低域強調回路12、13が低域強調部に対応する。
As shown in FIG. 2, the
上述したように、左ステレオ信号に相当する振動は主として左耳に伝達され、右ステレオ信号に相当する振動は主として右耳に伝達されるようになるが、それらの振動は、頭蓋骨を経由して、それぞれ逆側の耳にも伝達されるようになる。これにより、両耳において、伝達される「音」が混信し、この混信が、使用者のステレオ音場感覚を低下させてしまう。頭部伝達特性補正回路6、7と、加算器8、9とは、このようなステレオ音場感覚の低下を防止するために設けられている。 As described above, the vibration corresponding to the left stereo signal is mainly transmitted to the left ear, and the vibration corresponding to the right stereo signal is mainly transmitted to the right ear, but these vibrations are transmitted via the skull. , Each will be transmitted to the ears on the opposite side. As a result, the “sound” transmitted in both ears interferes, and this interference reduces the user's sense of stereo sound field. The head-related transfer characteristic correction circuits 6 and 7 and the adders 8 and 9 are provided in order to prevent such a decrease in the sense of stereo sound field.
頭部伝達特性補正回路6は、左ステレオ信号を入力する。頭部伝達特性補正回路6は、この左ステレオ信号が、骨伝導スピーカ2より頭蓋骨を経由して右耳の聴覚器官に伝達される際の伝達特性のモデルを有している。頭部伝達特性補正回路6は、この伝達特性のモデルに左ステレオ信号を入力して、骨伝導スピーカ2より頭蓋骨を経由して右耳の聴覚器官に伝達される振動の減衰成分と同等の成分を有する信号を出力する。加算器8は、右ステレオ信号と、頭部伝達特性補正回路6から出力された信号の逆位相の信号(位相が180度ずれた信号)とを加算して出力する。
The head-related transfer characteristic correction circuit 6 inputs a left stereo signal. The head-related transfer characteristic correction circuit 6 has a model of transfer characteristics when the left stereo signal is transmitted from the
加算器8から出力された信号は、最終的に、骨伝導スピーカ1に出力される。骨伝導スピーカ1は、この信号を機械的振動に変換する。この振動は、主として右耳の聴覚器官に伝えられるが、さらに、使用者の頭蓋骨を経由して、左耳の聴覚器官にも伝達される。 The signal output from the adder 8 is finally output to the bone conduction speaker 1. The bone conduction speaker 1 converts this signal into mechanical vibration. This vibration is mainly transmitted to the auditory organ of the right ear, but is further transmitted to the auditory organ of the left ear via the user's skull.
一方、頭部伝達特性補正回路7は、右ステレオ信号を入力する。頭部伝達特性補正回路7は、この右ステレオ信号が、骨伝導スピーカ1より頭蓋骨を経由して左耳の聴覚器官に伝達される際の伝達特性のモデルを有している。頭部伝達特性補正回路7は、この伝達特性のモデルに右ステレオ信号を入力して、骨伝導スピーカ1より頭蓋骨を経由して左耳の聴覚器官に伝達される振動の減衰成分と同等の成分を有する信号を出力する。加算器9は、左ステレオ信号と、頭部伝達特性補正回路7から出力された信号の逆位相の信号とを加算して出力する。 On the other hand, the head-related transfer characteristic correction circuit 7 inputs a right stereo signal. The head-related transfer characteristic correction circuit 7 has a model of transfer characteristics when the right stereo signal is transmitted from the bone conduction speaker 1 to the auditory organ of the left ear via the skull. The head-related transfer characteristic correction circuit 7 inputs a right stereo signal to this transfer characteristic model, and is equivalent to a vibration attenuation component transmitted from the bone conduction speaker 1 to the left ear auditory organ via the skull. Is output. The adder 9 adds the left stereo signal and a signal having an opposite phase to the signal output from the head-related transfer characteristic correction circuit 7 and outputs the result.
加算器9から出力された信号は、最終的に、骨伝導スピーカ2に出力される。骨伝導スピーカ2は、この信号を機械的振動に変換する。この振動は、使用者の頭部F内の頭蓋骨を経由して、主として左耳の聴覚器官に伝えられるが、さらに、使用者の頭蓋骨を経由して、右耳の聴覚器官にも伝達される。
The signal output from the adder 9 is finally output to the
上述のように、骨伝導スピーカ1から出力される振動には、右ステレオ信号に相当する振動成分(これを「振動成分A」とする)のほか、左ステレオ信号に相当する振動が頭蓋骨を経由して右耳の聴覚器官に到達したときの減衰した振動成分(これを「振動成分B」とする)が含まれている。一方、骨伝導スピーカ2から出力される振動には、左ステレオ信号に相当する振動成分(これを「振動成分C」とする)が含まれており、この振動は、左耳の聴覚器官だけでなく、減衰しつつ頭蓋骨を経由して右耳の聴覚器官にも到達する。振動成分Bと振動成分Cとは、ほぼ同一の成分で、かつ、位相が180度ずれているので、互いに打ち消し合うようになり、実際に、右耳の聴覚器官で「音」として認識されるのは、振動成分Aに相当する右ステレオ信号による「音」だけとなる。
As described above, the vibration output from the bone conduction speaker 1 includes the vibration component corresponding to the right stereo signal (this is referred to as “vibration component A”), and the vibration corresponding to the left stereo signal passes through the skull. Thus, the vibration component attenuated when it reaches the auditory organ of the right ear (this is referred to as “vibration component B”) is included. On the other hand, the vibration output from the
同様に、左耳についても、骨伝導スピーカ2から発せられる振動には、左ステレオ信号に相当する振動成分だけでなく、骨伝導スピーカ1から右ステレオ信号に相当する振動が頭蓋骨を経由して左耳の聴覚器官に到達したときの振動成分を打ち消すための振動成分も含まれている。したがって、この振動成分が、実際に、骨伝導スピーカ1から頭蓋骨を経由して左耳に伝達される振動成分を打ち消すようになり、実際に、左耳の聴覚器官で「音」として認識されるのは、左ステレオ信号による「音」だけとなる。以上の構成により、良好なステレオ音場が形成される。 Similarly, for the left ear, not only the vibration component corresponding to the left stereo signal but also the vibration corresponding to the right stereo signal from the bone conduction speaker 1 is transmitted to the left ear via the skull. A vibration component for canceling the vibration component when reaching the auditory organ of the ear is also included. Therefore, this vibration component actually cancels the vibration component transmitted from the bone conduction speaker 1 via the skull to the left ear, and is actually recognized as “sound” by the left ear hearing organ. Is only “sound” by the left stereo signal. With the above configuration, a good stereo sound field is formed.
周波数/位相補正回路10は、2チャンネルのステレオ信号(右ステレオ信号、左ステレオ信号)を入力して、それらの周波数特性及び位相特性を補正することにより、使用者前方の音場を形成する前側の音響信号を生成して出力する。周波数/位相補正回路11は、2チャンネルのステレオ信号(右ステレオ信号、左ステレオ信号)を入力して、それらの周波数特性及び位相特性を補正することにより、使用者後方の音場を形成する後側の音響信号を生成して出力する。これら周波数/位相補正回路10、11は、例えば、特開2001−219293号公報や国際公開第95/20866号パンフレットなどに開示された擬似的な多チャンネルの音響信号の発生技術を適用することで実現することができるので、詳細な説明を省略する。
The frequency /
なお、骨伝導スピーカ3は、使用者の両耳よりも上側に位置している。周波数/位相補正回路10は、2チャンネルのステレオ信号(右ステレオ信号、左ステレオ信号)に基づいて、前側の音情報に相当する成分に、上側の音情報の相当する成分を加算した音響信号を生成して出力することができる。また、骨伝導スピーカ4は、使用者の両耳よりも下側に位置している。周波数/位相補正回路11は、2チャンネルのステレオ信号(右ステレオ信号、左ステレオ信号)に基づいて、後側の音情報の成分に、下側の音情報の成分を加算した音響信号を生成して出力することができる。このようにすれば、骨伝導スピーカ3、4を用いて、上下方向の音源の方位をも、使用者に認識させることができるようになる。
The
低域強調回路12は、周波数/位相補正回路10の後段に接続されており、周波数/位相補正回路10から出力された前側の音響信号に含まれる所定の周波数(例えば100Hz)以下の低周波成分を強調する。また、低域強調回路13は、周波数/位相補正回路11の後段に接続されており、周波数/位相補正回路11から出力された後側の音響信号に含まれる所定の周波数(例えば100Hz)以下の低周波成分を強調する。
The low-
一般に、骨伝導では、振動の伝わり具合で、音源の方位を認識することが可能であるが、この効果は、低周波領域において顕著である。そこで、信号処理回路50では、低域強調回路12、13によって低周波領域の成分を強調し、低周波領域の成分が強調された振動を頭部の前後に配置した骨伝導スピーカ3、4から発生させている。このように、聴覚器官までの距離が比較的長い骨伝導スピーカ3,4に入力される音響信号の低周波成分を強調しておけば、使用者は、前後の音場をより体感し易くなるようになる。
In general, in bone conduction, it is possible to recognize the orientation of a sound source based on how vibrations are transmitted, but this effect is significant in a low frequency region. Therefore, the
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る骨伝導ヘッドホン装置100は、4つの骨伝導スピーカ1〜4を備えている。4つの骨伝導スピーカ1〜4のうち、2つの骨伝導スピーカ1、2は、使用者の両耳近傍に当接するように配置され、残りの2つの骨伝導スピーカ3、4は、使用者の後頭部及び前頭部に当接するように配置される。このようにすれば、使用者は、音情報に相当する機械的振動を、左右方向だけでなく、前後方向からも頭蓋骨を介して聴覚器官で受信することが可能となる。この結果、使用者は、より自然な状態で、立体的な音場を体感することができるようになる。
As described above in detail, the bone
さらに、本実施の形態によれば、骨伝導スピーカ3は、骨伝導スピーカ1、2よりも高い位置に配置され、骨伝導スピーカ4は、骨伝導スピーカ1、2よりも低い位置に配置されている。このようにすれば、骨伝導スピーカ3、4から発せられた機械的振動を、上下方向から頭蓋骨を介して聴覚器官で受信することが可能となる。この結果、使用者は、上下方向からの「音」をも認識することができるようになるため、より自然な状態で、立体的な音場を体感することができるようになる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
もっとも、上下方向に関して音場を構築する必要がないような場合には、骨伝導スピーカ3と骨伝導スピーカ4とを、同じ高さに配置するようにしてもよい。
However, when there is no need to construct a sound field in the vertical direction, the
さらに、信号処理装置50は、左側の音響信号と逆位相で、かつ、使用者の頭部Fにおける振動の減衰特性を考慮した信号を用いて右側の音響信号を補正する頭部伝達特性補正回路6と、右側の音響信号と逆位相で、かつ、使用者の頭部Fにおける振動の減衰特性を考慮した信号を用いて左側の音響信号を補正する頭部伝達特性補正回路7とを有している。これにより、左右一方の骨伝導スピーカ1、2から発せられた振動が、逆側の耳の聴覚器官に伝達されることによって発生する、使用者の頭部F内での左右の音響信号の混信を防止することができるようになるため、使用者の音場感覚の低下を防止することができるようになる。
Further, the
さらに、信号処理装置50は、前側、後側の音響信号の低周波成分を強調する低域強調回路12、13を有している。骨伝導スピーカ3,4から発せられた振動は、低周波領域において使用者の頭部Fにおける伝達特性が良好であるため、低周波成分を強調すれば、骨伝導スピーカ3、4から発せられる振動が、聴覚器官で「音」としてより認識されやすくなる。
Furthermore, the
さらに、信号処理装置50は、2チャンネルのステレオ信号から4チャンネルの音響信号を生成し、各チャンネルの音響信号を対応する各骨伝導スピーカ1〜4に出力する。より具体的には、信号処理装置50は、2チャンネルのステレオ信号としての右ステレオ信号と左ステレオ信号とを、骨伝導スピーカ1、2への音響信号として出力するとともに、周波数/位相補正回路10、11においてステレオ信号の周波数位相特性を補正することにより、前側、後側の音響信号を生成して骨伝導スピーカ3、4に出力している。このようにすれば、本来の2チャンネルのステレオ信号である左右の音響信号と、そのステレオ信号の周波数位相特性を補正することにより生成された前側、後側の音響信号とが、対応する両耳、前頭部、後頭部に当接する骨伝導スピーカ1〜4に出力されるようになり、四方から、各音響信号に相当する振動を使用者の聴覚器官に伝達することができるようになるので、使用者が立体的な音場を体感することができる。
Further, the
もっとも、骨伝導スピーカ1〜4に入力される4チャンネルの音響信号は、2チャンネルのステレオ信号から生成されたものである必要はなく、もともと4チャンネルの音響信号として生成された、いわゆる4チャンネルのサラウンド信号であってもよい。この場合、信号処理装置50は、この4チャンネルの音響信号を、上位装置から入力し、4チャンネルの音響信号のうち、左右の音響信号については、頭部伝達特性補正回路6、7及び加算器8,9による補正を行ったうえで骨伝導スピーカ1、2に出力し、前後の音響信号については、低域強調回路12、13を用いて低周波成分を強調した後で骨伝導スピーカ3、4に出力するようにすればよい。
However, the four-channel acoustic signals input to the bone conduction speakers 1 to 4 do not have to be generated from a two-channel stereo signal, but a so-called four-channel acoustic signal originally generated as a four-channel acoustic signal. It may be a surround signal. In this case, the
骨伝導ヘッドホン装置100は小型軽量であるため、使用者は、手軽に立体的な音場を得ることができるようになる。また、この骨伝導ヘッドホン装置100は、使用者の頭部Fを、4つの骨伝導スピーカ1〜4で、四方から囲むように当接するので、頭部Fへの装着性も良好なものとなる。また、本実施の形態に係る骨伝導ヘッドホン装置100によれば、使用者の頭部F内での左右の音響信号の混信を防止するなどの措置が取られているので、左右の音響信号を広帯域なものとすることができ、その周波数特性を良好なものとすることができる。このように、本実施の形態に係る骨伝導ヘッドホン装置を用いれば、使用者は、極めて手軽に、立体的かつ良質な音場で、音楽などを楽しむことができるようになる。
Since the bone
なお、本実施の形態に係る骨伝導ヘッドホン装置100が有する骨伝導スピーカの数は4つであったが、4つ以上であってもよいのは勿論である。
Note that the number of bone conduction speakers included in the bone
1〜4 骨伝導スピーカ
5 スピーカ支持バンド
6、7 頭部伝達特性補正回路
8、9 加算器
10、11 周波数/位相補正回路
12、13 低域強調回路
50 信号処理回路
100 骨伝導ヘッドホン装置
1-4
Claims (5)
使用者の頭部の両耳近傍に当接する第1、第2の骨伝導スピーカと、
前記使用者の前頭部に当接する第3の骨伝導スピーカと、
前記使用者の後頭部に当接する第4の骨伝導スピーカと、を備える骨伝導ヘッドホン装置。 A bone conduction headphone device comprising four or more bone conduction speakers for converting sound information into mechanical vibration,
First and second bone conduction speakers that abut on the vicinity of both ears of the user's head;
A third bone conduction speaker that abuts the user's forehead;
A bone conduction headphone device comprising: a fourth bone conduction speaker that abuts on the occipital region of the user.
前記信号処理装置は、
前記4チャンネルの音響信号のうち、前記第2の骨伝導スピーカに入力される第2の音響信号と逆位相で、かつ、前記使用者の頭部における振動の減衰特性を考慮した信号を用いて、前記4チャンネルの音響信号のうち、前記第1の骨伝導スピーカに入力される第1の音響信号を補正する第1の補正部と、前記第1の音響信号と逆位相で、かつ、前記使用者の頭部における振動の減衰特性を考慮した信号を用いて、前記第2の音響信号を補正する第2の補正部と、を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の骨伝導ヘッドホン装置。 A signal processing device that outputs each of the four-channel acoustic signals to the corresponding bone conduction speaker;
The signal processing device includes:
Among the acoustic signals of the four channels, using a signal having a phase opposite to that of the second acoustic signal input to the second bone conduction speaker and considering a vibration attenuation characteristic in the user's head A first correction unit that corrects a first acoustic signal input to the first bone conduction speaker among the acoustic signals of the four channels; an opposite phase to the first acoustic signal; and 3. The bone according to claim 1, further comprising: a second correction unit that corrects the second acoustic signal using a signal that takes into consideration a vibration attenuation characteristic in a user's head. 4. Conductive headphone device.
前記4チャンネルの音響信号のうち、前記第3、第4の骨伝導スピーカに入力される第3、第4の音響信号における所定の周波数よりも低い周波数成分を強調する低域強調部をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の骨伝導ヘッドホン装置。 The signal processing device includes:
It further has a low frequency emphasizing unit for emphasizing a frequency component lower than a predetermined frequency in the third and fourth acoustic signals input to the third and fourth bone conduction speakers among the four-channel acoustic signals. The bone conduction headphone device according to claim 3.
前記第1、第2の音響信号の周波数位相特性を補正することにより、前記第3、第4の音響信号を生成する周波数位相補正部をさらに有することを特徴とする請求項3又は4に記載の骨伝導ヘッドホン装置。 The signal processing device includes:
5. The frequency phase correction unit for generating the third and fourth acoustic signals by correcting the frequency phase characteristics of the first and second acoustic signals is further provided. Bone conduction headphones device.
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