JP2023047707A - フィルタ生成装置、及びフィルタ生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】頭外定位処理に適したフィルタを生成することができるフィルタ生成装置、及びフィルタ生成方法を提供する。【解決手段】本実施の形態にかかる処理装置は、収音信号に基づいて、周波数特性を取得する周波数特性取得部２２１と、再生機器の性能を判定する判定部２４２と、判定部２４２の判定結果に応じて、レベルレンジを設定するレベルレンジ設定部２２４と、記レベルレンジに基づいて周波数特性を補正することで、補正特性を算出する補正部２２５と、補正特性に基づいて、補正フィルタを生成するフィルタ生成部と、を備えている。【選択図】図１２

Description

本開示は、フィルタ生成装置、及びフィルタ生成方法に関する。

音像定位技術として、ヘッドホンを用いて受聴者の頭部の外側に音像を定位させる頭外定位技術がある。頭外定位技術では、ヘッドホンから耳までの特性（ヘッドホン特性）をキャンセルし、１つのスピーカ（モノラルスピーカ）から耳までの２本の特性（空間音響伝達特性）を与えることにより、音像を頭外に定位させている。

ステレオスピーカの頭外定位再生においては、２チャンネル（以下、ｃｈと記載）のスピーカから発した測定信号（インパルス音等）を聴取者（リスナー）本人の耳に設置したマイクロフォン（以下、マイクとする）で録音する。そして、測定信号を収音して得られた収音信号に基づいて、処理装置がフィルタを生成する。生成したフィルタを２ｃｈのオーディオ信号に畳み込むことにより、頭外定位再生を実現することができる。

さらに、ヘッドホンから耳までの特性をキャンセルするフィルタ（逆フィルタともいう）を生成するために、ヘッドホンから耳元乃至鼓膜までの特性（外耳道伝達関数ＥＣＴＦ、外耳道伝達特性とも称する）を聴取者本人の耳に設置したマイクで測定する。

特許文献１には、頭外定位処理を行う装置が開示されている。さらに、特許文献１では、頭外定位処理が再生信号に対して、ＤＲＣ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）処理を行っている。ＤＲＣ処理において、処理装置が周波数特性を平滑化している。さらに、処理装置が、平滑化した特性に基づいて帯域分割を行っている。

特開２０１９－６２４３０号公報

このような頭外定位受聴では、特定の再生機器に限定されずに、処理を行うことが望まれる。例えば、再生機器として、ユーザが所有するヘッドホンを用いた場合であっても、適切に頭外定位処理を行うことが望まれる。あるいは、ユーザが普段使用しているスピーカを再生機器として設置している環境での空間音響伝達特性を再現することが望まれる。

再生機器を変えてしまうと伝達特性が変化してしまうおそれがある。したがって、ユーザが利用している再生機器を用いて、ユーザの個人特性（空間音響伝達特性及び外耳道伝達特性）を測定することが好ましい。個人特性を測定した場合でも、周波数特性において急峻なピークやディップが発生するため、頭外定位処理された信号がクリップすることがある。

ピークやディップは、スピーカやヘッドホンなどの再生機器の特性、又は、測定環境となる部屋の音響特性特性によって変化する。また、ピークやディップは、ユーザ個人の頭部や耳の形状によっても変化する。よって、ピークやディップのレベルや周波数は、種々の原因によって変わる。再生機器や測定環境などによって、その特性を確認して、再生機器や測定環境などに応じた調整を行う必要が生じてしまう。

本開示は上記の点に鑑みなされたものであり、頭外定位処理に適したフィルタを生成することができるフィルタ生成装置、及びフィルタ生成方法を提供することを目的とする。

本実施の形態にかかるフィルタ生成装置は、収音信号に基づいて、周波数特性を取得する周波数特性取得部と、再生機器の性能を判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じて、レベルレンジを設定するレベルレンジ設定部と、前記レベルレンジに基づいて前記周波数特性を補正することで、補正特性を算出する補正部と、前記補正特性に基づいて、補正フィルタを生成するフィルタ生成部と、を備えている。

本実施の形態にかかるフィルタ生成方法は、収音信号に基づいて、周波数特性を取得するステップと、再生機器の性能を判定するステップと、判定結果に応じて、レベルレンジを設定するステップと、前記レベルレンジに基づいて前記周波数特性を補正することで、補正特性を算出するステップと、前記補正特性に基づいて、補正フィルタを生成するステップと、を備えている。

本開示によれば、頭外定位処理に適したフィルタを生成することができるフィルタ生成装置、及びフィルタ生成方法を提供することができる。

本実施の形態に係る頭外定位処理装置を示すブロック図である。 空間音響伝達特性を測定する測定装置の構成を模式的に示す図である。 外耳道伝達特性を測定する測定装置の構成を模式的に示す図である。 処理装置の構成を示す制御ブロック図である。 処理装置におけるフィルタ生成方法を示すフローチャートである。 補正処理の処理例１を示すフローチャートである。 処理例１による補正前後の周波数振幅特性を示すグラフである。 補正処理の処理例２を示すフローチャートである。 処理例２による補正前後の周波数振幅特性を示すグラフである。 補正処理の処理例４を示すフローチャートである。 処理例４による周波数帯域を示すグラフである。 実施の形態２にかかる処理装置の構成を示すブロック図である。

本実施の形態にかかる音像定位処理の概要について説明する。本実施の形態にかかる頭外定位処理は、空間音響伝達特性と外耳道伝達特性を用いて頭外定位処理を行うものである。空間音響伝達特性は、スピーカなどの音源から外耳道までの伝達特性である。外耳道伝達特性は、ヘッドホン又はイヤホンのスピーカユニットから鼓膜までの伝達特性である。本実施の形態では、ヘッドホン又はイヤホンを装着していない状態での空間音響伝達特性を測定し、かつ、ヘッドホン又はイヤホンを装着した状態での外耳道伝達特性を測定し、それらの測定データを用いて頭外定位処理を実現している。本実施の形態は、空間音響伝達特性、又は外耳道伝達特性を測定するためのマイクシステムに特徴を有している。

本実施の形態にかかる頭外定位処理は、パーソナルコンピュータ、スマートホン、タブレットＰＣなどのユーザ端末で実行される。ユーザ端末は、プロセッサ等の処理手段、メモリやハードディスクなどの記憶手段、液晶モニタ等の表示手段、タッチパネル、ボタン、キーボード、マウスなどの入力手段を有する情報処理装置である。ユーザ端末は、データを送受信する通信機能を有していてもよい。さらに、ユーザ端末には、ヘッドホン又はイヤホンを有する出力手段（出力ユニット）が接続される。ユーザ端末と出力手段との接続は、有線接続でも無線接続でもよい。

実施の形態１．
（頭外定位処理装置）
本実施の形態にかかる音場再生装置の一例である、頭外定位処理装置１００のブロック図を図１に示す。頭外定位処理装置１００は、ヘッドホン４３を装着するユーザＵに対して音場を再生する。そのため、頭外定位処理装置１００は、ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲについて、音像定位処理を行う。ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲは、ＣＤ（Compact Disc）プレイヤーなどから出力されるアナログのオーディオ再生信号、又は、mp3(MPEG Audio Layer-3)等のデジタルオーディオデータである。なお、オーディオ再生信号、又はデジタルオーディオデータをまとめて再生信号と称する。すなわち、ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲが再生信号となっている。

なお、頭外定位処理装置１００は、物理的に単一な装置に限られるものではなく、一部の処理が異なる装置で行われてもよい。例えば、一部の処理がスマートホンなどにより行われ、残りの処理がヘッドホン４３に内蔵されたＤＳＰ(Digital Signal Processor)などにより行われてもよい。

頭外定位処理装置１００は、頭外定位処理部１０、逆フィルタＬｉｎｖを格納するフィルタ部４１、逆フィルタＲｉｎｖを格納するフィルタ部４２、及びヘッドホン４３を備えている。頭外定位処理部１０、フィルタ部４１、及びフィルタ部４２は、具体的にはプロセッサ等により実現可能である。

頭外定位処理部１０は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを格納する畳み込み演算部１１～１２、２１～２２、及び加算器２４、２５を備えている。畳み込み演算部１１～１２、２１～２２は、空間音響伝達特性を用いた畳み込み処理を行う。頭外定位処理部１０には、ＣＤプレイヤーなどからのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲが入力される。頭外定位処理部１０には、空間音響伝達特性が設定されている。頭外定位処理部１０は、各ｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲに対し、空間音響伝達特性のフィルタ（以下、空間音響フィルタとも称する）を畳み込む。空間音響伝達特性は被測定者の頭部や耳介で測定した頭部伝達関数ＨＲＴＦでもよいし、ダミーヘッドまたは第三者の頭部伝達関数であってもよい。

４つの空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを１セットとしたものを空間音響伝達関数とする。畳み込み演算部１１、１２、２１、２２で畳み込みに用いられるデータが空間音響フィルタとなる。空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを所定のフィルタ長で切り出すことで、空間音響フィルタが生成される。

空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓのそれぞれは、インパルス応答測定などにより、事前に取得されている。例えば、ユーザＵが左右の耳にマイクをそれぞれ装着する。ユーザＵの前方に配置された左右のスピーカが、インパルス応答測定を行うための、インパルス音をそれぞれ出力する。そして、スピーカから出力されたインパルス音等の測定信号をマイクで収音する。マイクでの収音信号に基づいて、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓが取得される。左スピーカと左マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、左スピーカと右マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｏ、右スピーカと左マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｏ、右スピーカと右マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｓが測定される。

そして、畳み込み演算部１１は、Ｌｃｈのステレオ入力信号ＸＬに対して空間音響伝達特性Ｈｌｓに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部１１は、畳み込み演算データを加算器２４に出力する。畳み込み演算部２１は、Ｒｃｈのステレオ入力信号ＸＲに対して空間音響伝達特性Ｈｒｏに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部２１は、畳み込み演算データを加算器２４に出力する。加算器２４は２つの畳み込み演算データを加算して、フィルタ部４１に出力する。

畳み込み演算部１２は、Ｌｃｈのステレオ入力信号ＸＬに対して空間音響伝達特性Ｈｌｏに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部１２は、畳み込み演算データを、加算器２５に出力する。畳み込み演算部２２は、Ｒｃｈのステレオ入力信号ＸＲに対して空間音響伝達特性Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部２２は、畳み込み演算データを、加算器２５に出力する。加算器２５は２つの畳み込み演算データを加算して、フィルタ部４２に出力する。

フィルタ部４１、４２にはヘッドホン特性（ヘッドホンの再生ユニットとマイク間の特性）をキャンセルする逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖが設定されている。そして、頭外定位処理部１０での処理が施された再生信号（畳み込み演算信号）に逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを畳み込む。フィルタ部４１で加算器２４からのＬｃｈ信号に対して、Ｌｃｈ側のヘッドホン特性の逆フィルタＬｉｎｖを畳み込む。同様に、フィルタ部４２は加算器２５からのＲｃｈ信号に対して、Ｒｃｈ側のヘッドホン特性の逆フィルタＲｉｎｖを畳み込む。逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖは、ヘッドホン４３を装着した場合に、ヘッドホンユニットからマイクまでの特性をキャンセルする。マイクは、外耳道入口から鼓膜までの間ならばどこに配置してもよい。

フィルタ部４１は、処理されたＬｃｈ信号ＹＬをヘッドホン４３の左ユニット４３Ｌに出力する。フィルタ部４２は、処理されたＲｃｈ信号ＹＲをヘッドホン４３の右ユニット４３Ｒに出力する。ユーザＵは、ヘッドホン４３を装着している。ヘッドホン４３は、Ｌｃｈ信号ＹＬとＲｃｈ信号ＹＲ（以下、Ｌｃｈ信号ＹＬとＲｃｈ信号ＹＲをまとめてステレオ信号とも称する）をユーザＵに向けて出力する。これにより、ユーザＵの頭外に定位された音像を再生することができる。

このように、頭外定位処理装置１００は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタと、ヘッドホン特性の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖを用いて、頭外定位処理を行っている。以下の説明において、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタと、ヘッドホン特性の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖとをまとめて頭外定位処理フィルタとする。２ｃｈのステレオ再生信号の場合、頭外定位フィルタは、４つの空間音響フィルタと、２つの逆フィルタとから構成されている。そして、頭外定位処理装置１００は、ステレオ再生信号に対して合計６個の頭外定位フィルタを用いて畳み込み演算処理を行うことで、頭外定位処理を実行する。頭外定位フィルタは、ユーザＵ個人の測定に基づくものであることが好ましい。例えば，ユーザＵの耳に装着されたマイクが収音した収音信号に基づいて、頭外定位フィルタが設定されている。

このように空間音響フィルタと、ヘッドホン特性の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖはオーディオ信号用のフィルタである。これらのフィルタが再生信号（ステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲ）に畳み込まれることで、頭外定位処理装置１００が、頭外定位処理を実行する。本実施の形態では、空間音響フィルタを生成する処理が技術的特徴の一つとなっている。具体的には、空間音響フィルタを生成する処理において、周波数特性のレベルレンジ圧縮が施されている。

（空間音響伝達特性の測定装置）
図２を用いて、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを測定する測定装置２００について説明する。図２は、被測定者１に対して測定を行うための測定構成を模式的に示す図である。なお、ここでは、被測定者１は、図１のユーザＵと同一人物となっているが、異なる人物であってもよい。

図２に示すように、測定装置２００は、ステレオスピーカ５とマイクユニット２を有している。ステレオスピーカ５が測定環境に設置されている。測定環境は、ユーザＵの自宅の部屋やオーディオシステムの販売店舗やショールーム等でもよい。測定環境は、スピーカや音響の整ったリスニングルームであることが好ましい。

本実施の形態では、測定装置２００の処理装置２０１が、空間音響フィルタを適切に生成するための演算処理を行っている。処理装置２０１は、例えば、ＣＤプレイヤー等の音楽プレイヤーなどを有している。処理装置２０１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末、スマートホン等であってもよい。また、処理装置２０１は、サーバ装置自体であってもよい。

ステレオスピーカ５は、左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒを備えている。例えば、被測定者１の前方に左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒが設置されている。左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒは、インパルス応答測定を行うためのインパルス音等を出力する。以下、本実施の形態では、音源となるスピーカの数を２（ステレオスピーカ）として説明するが、測定に用いる音源の数は２に限らず、１以上であればよい。すなわち、1chのモノラル、または、5.1ch、7.1ch等の、いわゆるマルチチャンネル環境においても同様に、本実施の形態を適用することができる。

マイクユニット２は、左のマイク２Ｌと右のマイク２Ｒを有するステレオマイクである。左のマイク２Ｌは、被測定者１の左耳９Ｌに設置され、右のマイク２Ｒは、被測定者１の右耳９Ｒに設置されている。具体的には、左耳９Ｌ、右耳９Ｒの外耳道入口から鼓膜までの位置にマイク２Ｌ、２Ｒを設置することが好ましい。マイク２Ｌ、２Ｒは、ステレオスピーカ５から出力された測定信号を収音して、収音信号を取得する。マイク２Ｌ、２Ｒは収音信号を処理装置２０１に出力する。被測定者１は、人でもよく、ダミーヘッドでもよい。すなわち、本実施形態において、被測定者１は人だけでなく、ダミーヘッドを含む概念である。

上記のように、左スピーカ５Ｌ、右スピーカ５Ｒで出力されたインパルス音をマイク２Ｌ、２Ｒで測定することでインパルス応答が測定される。処理装置２０１は、インパルス応答測定により取得した収音信号をメモリなどに記憶する。これにより、左スピーカ５Ｌと左マイク２Ｌとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、左スピーカ５Ｌと右マイク２Ｒとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｏ、右スピーカ５Ｒと左マイク２Ｌとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｏ、右スピーカ５Ｒと右マイク２Ｒとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｓが測定される。すなわち、左スピーカ５Ｌから出力された測定信号を左マイク２Ｌが収音することで、空間音響伝達特性Ｈｌｓが取得される。左スピーカ５Ｌから出力された測定信号を右マイク２Ｒが収音することで、空間音響伝達特性Ｈｌｏが取得される。右スピーカ５Ｒから出力された測定信号を左マイク２Ｌが収音することで、空間音響伝達特性Ｈｒｏが取得される。右スピーカ５Ｒから出力された測定信号を右マイク２Ｒが収音することで、空間音響伝達特性Ｈｒｓが取得される。

また、測定装置２００は、収音信号に基づいて、左右のスピーカ５Ｌ、５Ｒから左右のマイク２Ｌ、２Ｒまでの空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタを生成してもよい。例えば、処理装置２０１は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを所定のフィルタ長で切り出す。処理装置２０１は、測定した空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを補正してもよい。

このようにすることで、処理装置２０１は、頭外定位処理装置１００の畳み込み演算に用いられる空間音響フィルタを生成する。図１で示したように、頭外定位処理装置１００が、左右のスピーカ５Ｌ、５Ｒと左右のマイク２Ｌ、２Ｒとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタを用いて頭外定位処理を行う。すなわち、空間音響フィルタをオーディオ再生信号に畳み込むことにより、頭外定位処理を行う。

処理装置２０１は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓのそれぞれに対応する収音信号に対して同様の処理を実施している。すなわち、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに対応する４つの収音信号に対して、それぞれ同様の処理が実施される。これにより、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに対応する空間音響フィルタをそれぞれ生成することができる。

（外耳道伝達特性の測定装置）
外耳道伝達特性の測定装置３００について、図３を用いて説明する。図３は、ユーザＵに対して伝達特性を測定するための構成を示している。測定装置３００は、逆フィルタを生成するために、外耳道伝達特性を測定する。測定装置３００は、マイクユニット２と、ヘッドホン４３と、処理装置３０１と、を備えている。なお、ここでは、被測定者１は、図１のユーザＵと同一人物となっているが、異なる人物であってもよい。

本実施の形態では、測定装置３００の処理装置３０１が、測定結果に応じて、フィルタを適切に生成するための演算処理を行っている。処理装置３０１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末、スマートホン等であり、メモリ、及びプロセッサを備えている。メモリは、処理プログラムや各種パラメータや測定データなどを記憶している。プロセッサは、メモリに格納された処理プログラムを実行する。プロセッサが処理プログラムを実行することで、各処理が実行される。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor），ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又は、GPU(Graphics Processing Unit)等であってもよい。

また、図３の処理装置３０１は、図２の処理装置３０１と物理的に同じ処理装置であってもよく、異なる処理装置であってもよい。つまり、図２と図３の測定は、同じ処理装置を用いて行われる構成に限られるものではない。例えば、図２に示す測定は、リスリングルームなどの設置された測定専用の処理装置２０１で行われ、図３に示す測定はスマートホンなどの汎用の処理装置３０１で行われてもよい。

処理装置３０１には、マイクユニット２と、ヘッドホン４３と、が接続されている。なお、マイクユニット２は、ヘッドホン４３に内蔵されていてもよい。マイクユニット２は、左マイク２Ｌと、右マイク２Ｒとを備えている。左マイク２Ｌは、ユーザＵの左耳９Ｌに装着される。右マイク２Ｒは、ユーザＵの右耳９Ｒに装着される。処理装置３０１は、頭外定位処理装置１００と同じ処理装置であってもよく、異なる処理装置であってよい。また、ヘッドホン４３の代わりにイヤホンを用いることも可能である。

ヘッドホン４３は、ヘッドホンバンド４３Ｂと、左ユニット４３Ｌと、右ユニット４３Ｒとを、有している。ヘッドホンバンド４３Ｂは、左ユニット４３Ｌと右ユニット４３Ｒとを連結する。左ユニット４３ＬはユーザＵの左耳９Ｌに向かって音を出力する。右ユニット４３ＲはユーザＵの右耳９Ｒに向かって音を出力する。ヘッドホン４３は密閉型、開放型、半開放型、または半密閉型等である、ヘッドホンの種類を問わない。マイクユニット２がユーザＵに装着された状態で、ユーザＵがヘッドホン４３を装着する。すなわち、左マイク２Ｌ、右マイク２Ｒが装着された左耳９Ｌ、右耳９Ｒにヘッドホン４３の左ユニット４３Ｌ、右ユニット４３Ｒがそれぞれ装着される。ヘッドホンバンド４３Ｂは、左ユニット４３Ｌと右ユニット４３Ｒとをそれぞれ左耳９Ｌ、右耳９Ｒに押し付ける付勢力を発生する。

左マイク２Ｌは、ヘッドホン４３の左ユニット４３Ｌから出力された音を収音する。右マイク２Ｒは、ヘッドホン４３の右ユニット４３Ｒから出力された音を収音する。左マイク２Ｌ、及び右マイク２Ｒのマイク部は、外耳孔近傍の収音位置に配置される。左マイク２Ｌ、及び右マイク２Ｒは、ヘッドホン４３に干渉しないように構成されている。すなわち、左マイク２Ｌ、及び右マイク２Ｒは左耳９Ｌ、右耳９Ｒの適切な位置に配置された状態で、ユーザＵがヘッドホン４３を装着することができる。

処理装置３０１は、ヘッドホン４３に対して測定信号を出力する。これにより、ヘッドホン４３はインパルス音などを発生する。具体的には、左ユニット４３Ｌから出力されたインパルス音を左マイク２Ｌで測定する。右ユニット４３Ｒから出力されたインパルス音を右マイク２Ｒで測定する。測定信号の出力時に、マイク２Ｌ、２Ｒが収音信号を取得することで、インパルス応答測定が実施される。

処理装置３０１は、マイク２Ｌ、２Ｒからの収音信号に対して、同様の処理を行うことで、逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを生成する。

（レベルレンジ圧縮）
測定装置２００と測定装置３００の少なくとも一方において、収音信号の周波数特性が所定のレベルレンジに収まるようにレンジを圧縮する処理が行われる。以下の説明では、測定装置２００において、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏに対応する収音信号の周波数特性のレベルレンジを圧縮する処理について説明を行う。つまり、測定装置２００において、空間音響伝達特性Ｈｒｏ、Ｈｒｓに対応する収音信号の周波数特性のレベルレンジを圧縮する処理については、以下に説明する処理と同様であるため説明を適宜、省略する。同様に、測定装置３００において、左右の外耳道伝達特性に対する収音信号の周波数特性のレベルレンジを圧縮する処理についても、以下に説明する処理と同様であるため、適宜説明を省略する。

以下、図４は、測定装置２００の処理装置２０１の構成を示すブロック図である。処理装置２０１は、測定信号生成部２１１と、収音信号取得部２１２と、セグメンタルパワー取得部２１５と、周波数特性取得部２２１と、レベル算出部２２３と、レベルレンジ設定部２２４と、補正部２２５と、調整部２３１と、逆変換部２３２と、を備えている。逆変換部２３２と調整部２３１がフィルタ生成部２３０として機能する。

測定信号生成部２１１は、Ｄ／Ａ変換器やアンプなどを備えており、空間音響伝達特性や外耳道伝達特性を測定するための測定信号を生成する。測定信号は、例えば、インパルス信号やＴＳＰ（Ｔｉｍｅ Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ Ｐｕｌｓｅ）信号等である。ここでは、測定信号としてインパルス音を用いて、測定装置２００がインパルス応答測定を実施している。測定信号生成部２１１は、測定信号をステレオスピーカ５にそれぞれ出力する。ここでは、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏに対応する収音信号を取得するため、左スピーカ５Ｌから測定信号が出力される例について説明する。

マイクユニット２の左マイク２Ｌ、右マイク２Ｒがそれぞれ測定信号を収音し、収音信号を処理装置２０１に出力する。収音信号取得部２１２は、左マイク２Ｌ、右マイク２Ｒで収音された収音信号を取得する。なお、収音信号取得部２１２は、マイク２Ｌ、２Ｒからの収音信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を備えていてもよい。収音信号取得部２１２は、収音信号を所定の時間で切り出す。つまり、収音信号取得部２１２は予め設定されたデータ数（時間幅）の収音信号を抽出する。収音信号取得部２１２は、複数回の測定により得られた信号を同期加算してもよい。左マイク２Ｌを用いて取得された収音信号をｈｌｓとし、右マイク２Ｒを用いて取得された収音信号を収音信号ｈｌｏとする。収音信号ｈｌｓ、ｈｌｏはそれぞれサンプリング周波数４８ｋＨｚでサンプリングされた信号である。また切り出し後の収音信号ｈｌｓ、ｈｌｏはそれぞれフィルタ長（サンプル数）４０９６のフィルタとなっている。もちろん、サンプリング周波数やフィルタ長は上記の値に限られるものではない。

セグメンタルパワー取得部２１５は、収音信号ｈｌｓと収音信号ｈｌｏのセグメンタルパワーを取得する。例えば、収音信号ｈｌｓと収音信号ｈｌｏのセグメンタルパワーをｈｌｓＰ、ｈｌｏＰとする。セグメンタルパワーｈｌｓＰは収音信号ｈｌｓに含まれる振幅値の二乗和となる。セグメンタルパワーｈｌｏＰは収音信号ｈｌｏに含まれる振幅値の二乗和となる。時間領域において、収音信号ｈｌｓと収音信号ｈｌｏがデータ数４０９６とすると、４０９６個の振幅値の二乗和がセグメンタルパワーｈｌｓＰ、ｈｌｏＰとなる。

周波数特性取得部２２１は、収音信号ｈｌｓ、ｈｌｏに基づいて、周波数特性を取得する。周波数特性取得部２２１は、離散フーリエ変換や離散コサイン変換により、収音信号ｈｌｓ、ｈｌｏの周波数特性をそれぞれ算出する。周波数特性取得部２２１は、例えば、時間領域の収音信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）することで、周波数特性を算出する。周波数特性は、振幅スペクトルと、位相スペクトルとを含んでいる。なお、周波数特性取得部２２１は振幅スペクトルの代わりにパワースペクトルを生成してもよい。収音信号ｈｌｓ、ｈｌｏの周波数振幅特性をそれぞれＦｈｌｓ、Ｆｈｌｏとする。周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏは振幅スペクトルのスペクトルデータとなる。

レベル算出部２２３は、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏにおける基準レベルを算出する。例えば、レベル算出部２２３は、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏの平均レベル（平均値）を算出して、基準レベルとする。例えば、フィルタ長（サンプル数）ＴでＦＦＴされているとすると、周波数振幅特性の各周波数のレベル値（ｄＢ）を算出して、平均値を出す。Ｔ点ＦＦＴ後のreal（実部）,imag（虚部）をそれぞれreal[i],imag[i]、とする。ここでｉは０～（Ｔ－１）の整数である。各ｉ点における音圧レベルAmp_dB[i]は以下の式（１）となる。
Amp_dB[i]＝log10(sqrt(real[i]*real[i]＋imag[i]*imag[i])) ・・・（１）
（１）において、ｉ=１～（Ｔ／２＋１）であり、sqrtは平方根である。

また、ｉ点における周波数（Ｈｚ）をfreq[i]とし、サンプリング周波数をｆｓとすると、freq[i]は、以下の式（２）で得られる。
freq[i]＝(T/fs）*i ・・・（２）

全周波数帯域での基準レベルＡは以下の式（３）で得られる。

周波数特性Ｆｈｌｓの基準レベルをＡｈｌｓとし、周波数特性Ｆｈｌｏの基準レベルとＡｈｌｏとすると、基準レベルＡは、（Ａｈｌｓ＋Ａｈｌｏ）／２となる。

さらに、レベル算出部２２３は周波数振幅特性の最大レベルｍａｘＬと最小レベルｍｉｎＬを算出する。最大レベルｍａｘＬは周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏの２つのスペクトルデータに含まれる振幅値の中での最大値である。最小レベルｍｉｎＬは周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏの２つのスペクトルデータに含まれる振幅値の中での最小値となる。基準レベルＡ、最大レベルｍａｘＬ、最小レベルｍｉｎＬは２つの周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏで共通の値となる。

レベルレンジ設定部２２４は、圧縮するレベルレンジＸを設定する。レベルレンジ設定部２２４は、例えば、再生機器等に応じてレベルレンジＸを入力する。適切な頭外定位効果を得るためにはＸ＝４０ｄＢ以上とすることが好ましい。また、再生機器のアンプなどが音声出力の効率や品質の性能等高性能でない場合、Ｘ＝２０ｄＢとすることもできる。Ｘ＝２０ｄＢ以上４０ｄＢ以下とすることが好ましいが、特にこの範囲に限られるものではない。

補正部２２５は、基準レベルＡを含む所定のレベルレンジＸに収まるように、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏを補正することで補正特性を算出する。つまり、周波数特性の振幅値がレベルレンジＸ内に含まれるように、補正部２２５が、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏ振幅レベルを圧縮する。例えば、レベルレンジＸ＝４０ｄＢの場合、振幅値が基準レベルＡ±２０ｄＢの範囲に収まるように圧縮することで、補正部２２５が周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏを補正する。補正部２２５で補正された特性を補正特性とする。周波数特性Ｆｈｌｓの補正特性をＮｅｗＦｈｌｓとし、周波数特性Ｆｈｌｏの補正特性をＮｅｗＦｈｌｏとする。

ここで、任意の周波数における補正前の振幅値をＬとし、補正後の振幅値をＮｅｗＬとする。つまり、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏは補正前の振幅値Ｌの集合であり、補正特性ＮｅｗＦｈｌｓ、ＮｅｗＦｈｌｏは、振幅値ＮｅｗＬの集合である。

例えば、補正部２２５は以下の式（４）、（５）を用いて、周波数特性を補正することができる。
ＬがＡ以上の場合
ＮｅｗＬ＝Ａ＋（Ｌ－Ｘ）＊（Ｘ／２）／（ｍａｘＬ－Ａ） ・・・（４）
ＬがＡ未満の場合
ＮｅｗＬ＝Ａ＋（Ｌ－Ｘ）＊（Ｘ／２）／（Ａ－ｍｉｎＬ） ・・・（５）

このようにすることで、ＮｅｗＬが基準レベルを中心としたレベルレンジＸに収まるようになる。つまり、ＮｅｗＬは（Ａ―（Ｘ／２））以上、（Ａ＋（Ｘ／２））以下の振幅値となる。そして、補正部２２５は、補正帯域内の全てのデータ（振幅値Ｌ）に対して、上記の式（１）、（２）を用いて、補正後の振幅値ＮｅｗＬを算出する。補正後の振幅値ＮｅｗＬの集合が補正特性となる。周波数特性Ｆｈｌｓの振幅値を補正することで、補正特性が求められる。また、（１）、（２）を用いて補正することで、補正前の周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏのスペクトル形状を維持しながら、レンジを圧縮することができる。

なお、補正部２２５によって補正される周波数帯域は全体帯域でもよく、一部の帯域でも良い。例えば、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏを補正する補正帯域を１０Ｈｚ～２０ｋＨｚとすることが可能である。つまり、補正部２２５は、最低周波数（例えば１Ｈｚ）以上１０Ｈｚ未満の帯域、２０ｋＨｚより大きく最高周波数以下の帯域では、振幅値を補正しない。よって、補正帯域以外では、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏの振幅値がそのまま用いられる。補正帯域は、頭外定位再生するヘッドホン４３，つまり、図１のヘッドホン４３の再生帯域に応じて変更しても良い。

フィルタ生成部２３０は、補正特性に基づいて、補正フィルタを生成する。具体的には、フィルタ生成部２３０は、逆変換部２３２と、調整部２３１とを備えている。逆変換部２３２は、補正特性を逆変換して、時間領域の補正信号を生成する。逆変換部２３２は、逆離散フーリエ変換又は逆離散コサイン変換により、補正特性と位相特性から時間領域の補正信号を算出する。逆変換部２３２は、補正特性と位相特性をＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）することで、時間領域の補正信号を生成する。補正特性ＮｅｗＦｈｌｓから得られた補正信号ｈｌｓ２とする。補正特性ＮｅｗＦｈｌｏから得られた補正信号ｈｌｏ２とする。補正信号ｈｌｓ２、ｈｌｏ２は、切り出し後の収音信号と同じフィルタ長のフィルタとなっている。

なお、位相特性は、周波数特性取得部２２１で算出された位相特性をそのまま用いることができる。つまり、逆変換部２３２は、周波数特性Ｆｈｌｓに対応する位相特性と、補正特性ＮｅｗＦｈｌｓとに対して、フーリエ逆変換を施すことで、補正信号ｈｌｓ２を生成する。逆変換部２３２は、周波数特性Ｆｈｌｏに対応する位相特性と、補正特性ＮｅｗＦｈｌｏとに対して、フーリエ逆変換を施すことで、補正信号ｈｌｏ２を生成する。

セグメンタルパワー取得部２１５は、補正信号ｈｌｓ２、補正信号ｈｌｏ２のセグメンタルパワーをそれぞれ取得する。上記のように、セグメンタルパワーは時間領域の信号の振幅値の二乗和とすることができる。補正信号ｈｌｓ２のセグメンタルパワーをｈｌｓ２Ｐとし、補正信号ｈｌｏ２のセグメンタルパワーをｈｌｏ２とする。

調整部２３１は、左右のパワー比（エネルギー比）を維持するように、補正信号ｈｌｓ２、ｈｌｏ２のパワーを調整する。調整部２３１は、補正前後でパワー比が一致するように、補正信号を増幅する。例えば、調整部２３１は、補正信号の振幅値を所定数倍する。補正信号ｈｌｓ２に対する所定数は、（ｈｌｓＰ／ｈｌｓＰ２）となり、補正信号ｈｌｏ２に対する所定数は、（ｈｌｏＰ／ｈｌｏＰ２）となる。

パワー比を調整した後の補正信号ｈｌｓ２、ｈｌｏ２を補正フィルタｈｌｓ３、ｈｌｏ３とする。補正信号ｈｌｓ２の振幅値と所定数（ｈｌｓＰ／ｈｌｓＰ２）の積が補正フィルタｈｌｓ３の振幅値となる。補正信号ｈｌｏ２の振幅値と所定数（ｈｌｏＰ／ｈｌｏＰ２）の積が補正フィルタｈｌｏ３の振幅値となる。したがって、補正フィルタｈｌｓ３のセグメンタルパワーは収音信号ｈｌｓのセグメンタルパワーと同じになる。補正フィルタｈｌｏ３のセグメンタルパワーは収音信号ｈｌｏのセグメンタルパワーと同じになる。

このようにすることで、適切な補正フィルタを生成することができる。つまり、処理装置２０１が、再生機器に応じた補正フィルタを生成することができる。補正フィルタｈｌｓ３，ｈｌｏ３が空間音響フィルタとして、図１に示す畳み込み演算部１１、１２に設定される。これにより、頭外定位処理装置１００が、頭外定位効果の高い再生を行うことができる。

具体的には、再生機器に応じたレベルレンジＸに収まるように補正特性が生成されている。したがって、再生機器に適した状態での測定や頭外定位処理が可能となる。よって、頭外定位処理に適したフィルタを生成することができる。

さらに、上記の実施形態では、調整部２３１が左右のバランスを調整している。左右のバランスのよい頭外定位再生を実現することができる。もちろん、調整部２３１によるパワーバランスの調整は省略することができる。例えば、単一の収音信号ｈｌｓについて、処理装置２０１が処理を行う場合、調整部２３１の処理を省略する。この場合、補正信号ｈｌｓ２がそのまま補正フィルタとして畳み込み演算部１１に設定される。

処理装置２０１は、空間音響伝達特性Ｈｒｏ、Ｈｒｓを示す収音信号についての処理も同様に行うことができる。この場合、空間音響伝達特性Ｈｒｏ、Ｈｒｓを示す収音信号のセグメンタルパワー比が補正前後で維持されるように、フィルタ生成部２３０が補正信号を調整する。さらに、処理装置２０１は、両耳の外耳道伝達特性についても同様に処理することができる。処理装置２０１は、左耳の外耳道伝達特性ＥＣＴＦＬと右耳の外耳道伝達特性ＥＣＴＦＲとのセグメンタルパワー比が補正前後で維持されるように、フィルタ生成部２３０が補正信号を調整する。

次に、図５を用いて、本実施の形態にかかるフィルタ生成方法について説明する。図５は、フィルタ生成方法を示すフローチャートである。

まず、測定装置２００が、インパルス音などを用いた伝達特性の測定を行う（Ｓ１０１）。つまり、測定信号生成部２１１がインパルス音などの測定信号を左スピーカ５Ｌから出力する。収音信号取得部２１２がマイクユニット２からの収音信号を取得する（Ｓ１０２）。収音信号取得部２１２が、左マイク２Ｌからの収音信号と右マイク２Ｒからの収音信号を所定のフィルタ長で切り出す。これにより、収音信号ｈｌｓ、ｈｌｏが得られる。

セグメンタルパワー取得部２１５が収音信号ｈｌｓ、ｈｌｏのセグメンタルパワーをそれぞれ算出する（Ｓ１０３）。周波数特性取得部２２１が収音信号をフーリエ変換する（Ｓ１０４）。これにより、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏが得られる。周波数特性は周波数振幅特性（振幅スペクトル）であるが、周波数パワー特性（パワースペクトル）であってもよい。

レベル算出部２２３が基準レベルを算出する（Ｓ１０５）。上記の通り、基準レベルは２つの周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏの振幅値の平均値となる。さらに、レベル算出部２２３が周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏの最大レベルと最小レベルを算出する。基準レベル、最大レベル、最小レベルは、全帯域の振幅値から算出されていてもよく、一部の帯域の振幅値から算出されていてもよい。

また、レベルレンジ設定部２２４が圧縮するレベルレンジを設定する（Ｓ１０６）。レベルレンジは再生機器等の機種、性能などに応じて設定されている。例えば、ユーザ又はフィルタ生成用のスタッフがレベルレンジＸを入力してもよい。そして、補正部２２５が周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏの振幅値が、基準レベルを含むレベルレンジＸに収まるように、周波数特性Ｆｈｌｓ、Ｆｈｌｏを圧縮し、補正する（Ｓ１０７）。これにより、補正特性ＮｅｗＦｈｌｓ、ＮｅｗＦｈｌｏが得られる。補正特性ＮｅｗＦｈｌｓ、ＮｅｗＦｈｌｏの振幅値は、レベルレンジＸに含まれている。

次に、逆変換部２３２が補正特性を逆フーリエ変換する（Ｓ１０８）。逆フーリエ変換において、周波数振幅特性は補正特性であり、周波数位相特性は、Ｓ１０４のフーリエ変換で算出された周波数位相特性である。これにより、時間領域の補正信号ｈｌｓ２、補正信号ｈｌｏ２が得られる。

調整部２３１が収音信号ｈｌｓ、ｈｌｏのセグメンタルパワー比を維持するように、補正信号ｈｌｓ２、補正信号ｈｌｏ２の振幅レベルを調整する（Ｓ１０９）。具体的には、調整部２３１が、セグメンタルパワー比に応じた所定数を補正信号ｈｌｓ２、補正信号ｈｌｏ２にそれぞれ乗じる。これにより、補正フィルタｈｌｓ３、補正フィルタｈｌｏ３が得られる。調整部２３１がパワー比を調整することで左右バランスの良いフィルタを生成することができる。

（補正の処理例１）
次に、ステップＳ１０７の補正ステップの一例について、図６を用いて説明する。図６は補正部２２５による補正処理の処理例１を示すフローチャートである。

まず、補正部２２５は、周波数振幅特性のレベル差がレベルレンジＸ以上か否かを判定する（Ｓ２０１）。レベル差は、最大値（最大レベルｍａｘＬ）と最小値（最小レベルｍｉｎＬ）のレベル差（ｍａｘＬ－ｍｉｎＬ）である。最大レベルと最小レベルは、全体帯域における周波数振幅特性の最大値、最小値であってもよく、一部帯域の最大値、最小値であってもよい。

レベル差がレベルレンジＸよりも小さい場合（Ｓ２０１のＮＯ）、補正部２２５は、補正せずに処理を終了する。差がレベルレンジＸよりも大きい場合（Ｓ２０１のＮＯ）、補正部２２５は、各周波数のレベル（振幅値）を基準レベルに向けて圧縮する（Ｓ２０２）。これにより、各周波数でのレベルが、レベルレンジＸに収まるように、周波数特性が補正される。

図７は、処理例１の補正前後の周波数振幅特性を示すグラフである。つまり、図７は、補正前の周波数特性Ｆｈｌｓと補正特性ＮｅｗＦｈｌｓの振幅スペクトルを示している。図７に示すように、基準レベルＡを中心とするレベルレンジＸ内に補正後の周波数振幅特性が収まっている。図７では、基準レベルＡ＝－９．４ｄＢ、レベルレンジＸ＝２０ｄＢとなっている。さらに、図７では、補正帯域として１０Ｈｚ～２０ｋＨｚが設定されている。

（補正の処理例２）
次に、ステップＳ１０７の補正ステップの別の一例について、図８を用いて説明する。図８は補正部２２５による補正処理の処理例２を示すフローチャートである。処理例２では、補正部２２５は、基準レベルよりも大きいレベル（振幅値）のみを補正している。

まず、補正部２２５が周波数振幅特性のレベル差がレベルレンジＸ以上か否かを判定する（Ｓ３０１）。レベル差は、最大値（最大レベルｍａｘＬ）と最小値（最小レベルｍｉｎＬ）の差分値（ｍａｘＬ－ｍｉｎＬ）である。最大レベルと最小レベルは、全体帯域における周波数振幅特性の最大値、最小値であってもよく、一部帯域の最大値、最小値であってもよい。

レベル差がレベルレンジＸよりも小さい場合（Ｓ３０１のＮＯ）、補正部２２５は、補正せずに処理を終了する。差がレベルレンジＸよりも大きい場合（Ｓ３０１のＹＥＳ）、補正部２２５は、各周波数のレベル（振幅値）が基準レベルよりも大きいレベルのみ、基準レベルに向けて圧縮する（Ｓ３０２）。補正部２２５は、基準レベルよりも高いレベルを下げる。

なお、処理例２では、基準レベルよりも小さいレベルについては、補正部２２５が補正を行わない。よって、基準レベルよりも小さい周波数では、補正前後で振幅値が一致する。

また、処理例２では、補正部２２５が、基準レベルよりも高いレベルのみを補正したが、基準レベルよりも低いレベルのみを補正してもよい。換言すると、処理例２では、補正部２２５は、基準レベルよりも高いレベル、及び基準レベルよりも低いレベルの一方のみを補正する。補正部２２５が、基準レベル以上のレベル、又は前記基準レベル以下のレベルのいずれかのみで、周波数特性を補正すればよい。

図９は、処理例２の補正前後の周波数振幅特性を示すグラフである。図９では、基準レベルＡ＝－９．４ｄＢ、レベルレンジＸ＝２０ｄＢとなっている。さらに、図９では、補正帯域として１０Ｈｚ～２０ｋＨｚが設定されている。図９に示すように、基準レベルＡよりも高い振幅値が、レベルレンジＸ内に補正後の周波数振幅特性が収まっている。この場合、基準レベルＡよりも低いレベルでは、レベルレンジＸに収まらないことがあり得る。換言すると、処理例２では、周波数振幅特性がｍｉｎレベル以上、（Ａ＋（Ｘ／２））以下のレベルレンジに収まる。

（補正の処理例３）
処理例３では、周波数振幅特性の周波数軸を対数尺度にしている。周波数軸を対数尺度に変換する理由について説明する。一般的に人間の感覚量は対数に変換されていると言われている。そのため、聴こえる音の周波数も対数軸で考えることが重要になる。尺度変換することで、上記の感覚量においてデータが等間隔となるため、全ての周波数帯域でデータを等価に扱えるようになる。この結果、数学的な演算、周波数帯域の分割や重み付けが容易になり、安定した結果を得ることが可能になる。なお、周波数特性取得部２２１は、対数尺度に限らず、人間の聴覚に近い尺度（聴覚尺度と称する）へ包絡線データを変換すればよい。聴覚尺度としては、対数尺度（Ｌｏｇスケール）、メル（ｍｅｌ）尺度、バーク（Ｂａｒｋ）尺度、ＥＲＢ（Equivalent Rectangular Bandwidth）尺度等で軸変換をしてもよい。

周波数特性取得部２２１は、データ補間により、スペクトルデータを聴覚尺度で尺度変換する。例えば、周波数特性取得部２２１は、聴覚尺度においてデータ間隔が粗い低周波数帯域のデータを補間することで、低周波数帯域のデータを密にする。聴覚尺度で等間隔なデータは、線形尺度（リニアスケール）では低周波数帯域が密、高周波数帯域が粗なデータとなる。このようにすることで、周波数特性取得部２２１は、聴覚尺度で等間隔な軸変換データを生成することができる。もちろん、軸変換データは、聴覚尺度において、完全に等間隔なデータでなくてもよい。このようにすることで、補正部２２５等が対数尺度の周波数振幅特性に対して、処理を行う。また、周波数位相特性とサンプル数を合わせるために、逆変換前に周波数軸を線形尺度に戻してもよい。

（補正の処理例４）
処理例４では、補正部２２５が、補正帯域全体を補正するのではなく、レベルレンジＸの上限値を越えたピーク周辺の周波数のみで、振幅値を補正する。処理例４について、図１０を用いて説明する。図１０は処理例４を示すフローチャートである。

まず、補正部２２５が周波数振幅特性のレベル差がレベルレンジＸ以上か否かを判定する（Ｓ４０１）。レベル差は、最大値（最大レベルｍａｘＬ）と最小値（最小レベルｍｉｎＬ）の差分値（ｍａｘＬ－ｍｉｎＬ）である。最大レベルと最小レベルは、全体帯域における周波数振幅特性の最大値、最小値であってもよく、一部帯域の最大値、最小値であってもよい。

レベル差がレベルレンジＸよりも小さい場合（Ｓ４０１のＮＯ）、補正部２２５は、補正せずに処理を終了する。差がレベルレンジＸよりも大きい場合（Ｓ２０１のＮＯ）、補正部２２５は、レンジの上限値（Ａ＋Ｘ／２）を超えたピークとなるピーク周波数周辺で、振幅値を基準レベルに向けて圧縮する（Ｓ４０２）。

例えば、補正部２２５は、ピーク周波数の前後で上限値と交差する交差周波数を求める。補正部２２５は、ピーク周波数よりも低い第１交差周波数とピーク周波数よりも高い第２交差周波数をそれぞれ算出する。補正部２２５は、第１交差周波数と第２交差周波数で規定される周波数帯域において、振幅値を基準レベルに向けて圧縮する。

具体的には、補正部２２５はピーク周波数よりも低周波数側において、レンジの上限値と交差する第１交差周波数を求める。補正部２２５は、ピーク周波数よりも高周波数側において、レンジの上限値と交差する第２交差周波数を求める。補正部２２５は第１交差周波数から第２交差周波数までの周波数帯域において、振幅値を補正する。このようにすることで、ピーク周辺において、レンジの上限値を超える振幅値を補正することができる。

図１１は、交差周波数で規定された３つの周波数帯域（ａ）～（ｃ）を示すグラフである。周波数帯域（ａ）が第１ピークＰ１を含む周波数帯域である。つまり、周波数帯域（ａ）は第１ピークＰ１の前後の交差周波数で規定されている。周波数帯域（ｂ）が第２ピークＰ２を含む周波数帯域である。周波数帯域（ｃ）が第３ピークＰ３を含む周波数帯域である。また、図１１に示すように、１つの周波数帯域が、互いに近接する複数のピークを含んでいてもよい。

このように処理例４においては、レンジの上限値のみを超えた振幅値のみを基準レベルに向けて圧縮している。また、補正部２２５は、レベルレンジＸの下限値（Ａ－（Ｘ／２））を下回るディップ周辺の周波数で、振幅値を補正してもよい。この場合も、補正部２２５は下限値を下回るディップ前後で、下限値と交差する交差周波数を求める。補正部２２５は、２つの交差周波数で規定される周波数帯域における振幅値を圧縮すれば良い。もちろん、補正部２２５は、ピークを含む周波数帯域及びディップを含む周波数帯域の両方で振幅値を圧縮しても良い。あるいは、補正部２２５は、ピークを含む周波数帯域のみで振幅値を圧縮してもよく、ディップを含む周波数帯域のみで振幅値を圧縮しても良い。

（補正の処理例５）
処理例５では、補正部２２５が異なる手法を用いて補正を行っている。具体的には、移動平均等の平滑化処理を用いて、振幅値のレベルを補正している。移動平均やSavitzky-Golayフィルタ、平滑化スプライン、ケプストラム変換、ケプストラム包絡線等の手法を用いて、周波数特性（スペクトルデータ）を平滑化する。補正部２２５は、周波数特性に対して平滑化処理を行うことで周波数特性がレベルレンジＸに収まるように補正する。

（補正の処理例６）
処理例６では、外耳道伝達特性についての収音信号を処理している。つまり、図３に示す測定装置３００が測定を行っている。具体的には、図４に示す処理装置２０１において、測定信号生成部２１１が、スピーカ５Ｌではなく、ヘッドホン４３に測定信号を出力する。この場合、左右のマイク２Ｌ、２Ｒが左右の耳の外耳道伝達特性を示す収音信号を収音する。周波数振幅特性を取得する。基準レベル、最大レベル、最小レベルが２つの周波数振幅特性から取得される。上記の点以外の内容は、上記の実施形態及び処理例と同様であるため、説明を省略する。

（補正の処理例７）
処理例７では、５．１ｃｈや７．１ｃｈ等のマルチチャネルスピーカが用いられている。そして、チャンネル毎に収音信号のパワー比が維持されるように、調整部２３１が調整を行っている。

５．１ｃｈのマルチチャネルでは、左右のフロントスピーカの、左右のリアスピーカ、センタースピーカ、サブウーファが用いられる。この場合、フロントスピーカとリアスピーカのパワー比が維持されるように、調整部２３１が補正信号を調整する。具体的には、調整部２３１が、補正前後におけるセグメンタルパワー比が同じになるような係数を各補正信号に乗じる

具体的には、測定装置２００は、異なるチャンネルのスピーカを用いた測定を順番に行う。例えば、測定信号生成部２１１が測定信号を生成して、各チャンネルのスピーカに順次出力する。収音信号取得部２１２は、各チャンネルのスピーカからの測定信号を順次収音することで、取得信号を取得する。周波数特性取得部２２１は、異なるチャンネルのスピーカから出力された測定信号を収音することで得られる収音信号に基づいて、複数の周波数特性を取得する。

セグメンタルパワー取得部２１５は、チャンネル毎の収音信号の左右のセグメンタルパワーを算出する。調整部２３１は、パワー比を維持するように補正信号のレベルを調整する。このようにすることで、チャンネル間のバランスの良いフィルタを生成することができる。なお、レベルレンジＸはチャンネル毎に異なっていてもよく、チャンネル間で同じであってもよい。

なお、チャンネル間でパワー比を維持する処理は、５．１ｃｈ等のマルチチャネルに限らず、図２に示す２ｃｈの測定装置についても適用可能である。例えば、左右のスピーカでの測定を行って、パワー比を維持するように調整してもよい。

上記の処理例１～７は、適宜組み合わせることも可能である。例えば、処理例４のようにピーク周波数、又はディップ周波数周辺での振幅値を補正する場合において、補正部２２５は、処理例３の周波数軸の軸変換処理や、処理例５の平滑化処理を用いてもよい。

このように、本実施の形態によれば、基準レベルを含む所定のレベルレンジＸに収まるように周波数特性が補正される。よって、様々な再生機器、機材、測定環境であっても、適切な頭外定位効果を得ることができるフィルタを再生することができる。つまり、頭外定位処理された信号がクリップしないようなフィルタを自動で補正することができる。ユーザの好みに応じた、スピーカ、ヘッドホン、測定環境に応じた頭外定位受聴を行うことができる。さらに、再生機器に応じた自動補正が可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る装置と方法について、図１２を用いて説明する。図１２は、処理装置２０１の構成を示すブロック図である。実施の形態２について、レベルレンジＸを設定する処理を技術的特徴の一つとしている。したがって、図１２に示す処理装置２０１には、図４の構成に対して、判定部２４２が追加されている。判定部２４２以外の構成及び処理については、実施の形態１と同様であるため、適宜説明を省略する。

判定部２４２は、再生機器の性能を判定する。例えば、判定部２４２は、再生機器のアンプの性能を評価する。レベルレンジ設定部２２４は、判定部２４２での判定結果に応じて、レベルレンジ設定部２２４がレベルレンジＸを設定する。補正部２２５は、レベルレンジＸに基づいて周波数特性を補正することで、補正特性を算出する。フィルタ生成部２３０は、補正特性に基づいて、補正フィルタを生成する。

例えば、判定部２４２は、周波数特性取得部２２１が取得した周波数特性に基づいて、判定を行うことができる。判定部２４２は、周波数振幅特性の最大レベル（ｍａｘＬ）と最小レベル（ｍｉｎＬ）のレベル差（ｍａｘＬ－ｍｉｎＬ）を検出する。判定部２４２は、レベル差に基づいて、再生機器の出力レベル（出力音圧レベル）やＳ／Ｎ比を取得する。そして、判定部２４２は、出力レベル又はＳ／Ｎ比に基づいて、性能を判定する。判定部２４２は、周波数振幅特性の最大レベルと最小レベルとのレベル差に応じて、レベルレンジＸを決定してもよい。

例えば、レベル差の大きい再生機器の場合、レベルレンジＸはレベル差の８０％程度にする。判定部２４２は、変数を０．８として設定する。レベル差の小さい再生機器の場合、レベルレンジＸはレベル差の４０％程度にする。レベルレンジ設定部２２４は、判定結果に応じた変数をレベル差に乗じることで、レベルレンジＸを設定する。

また、処理装置２０１は、変数を用いずにレベルレンジＸを設定することが可能である。例えば、判定部２４２は、一部の判定帯域におけるレベル差（ｍａｘＬ－ｍｉｎＬ）を算出する。判定帯域としては、例えば、１００Ｈｚ～８ｋｚとすることができる。つまり、判定部２４２は、１００Ｈｚ～８ｋｚにおける最大レベル（ｍａｘＬ）と最小レベル（ｍｉｎＬ）を求める。そして、判定部２４２は、レベル差（ｍａｘＬ－ｍｉｎＬ）に基づいて、判定を行う。あるいは、判定部２４２は、レベル差をレベルレンジＸに変換するための変換式や変換テーブルを有していてもよい。

このように、再生機器を用いた測定で得られた収音信号の周波数特性に基づいて、判定部２４２が、判定を行っている。判定部２４２は、周波数特性の最大レベルと最小レベルとのレベル差に基づいて、判定を行っている。

また、判定部２４２は、再生機器に関する再生機器情報を取得して、再生機器情報に基づいて性能を判定しても良い。そして、レベルレンジ設定部２２４は、再生機器の性能に応じて、レベルレンジＸを設定する。例えば、再生機器のアンプが高性能である場合、レベルレンジ設定部２２４が、Ｘ＝４０ｄＢと設定する。アンプが低性能である場合、レベルレンジ設定部２２４が、Ｘ＝２０ｄＢとする。もちろん、判定部２４２での判定は、高性能、低性能の２段階に限らず、３段階以上であってもよい。

また、判定部２４２は、再生機器の型番毎に、性能を示すテーブルを有していてもよい。判定部２４２は、再生機器の型番を示す再生機器情報を取得する。判定部２４２は、再生機器の型番に応じて性能を判定する。再生機器に関する再生機器情報は、例えば、自動で取得されてもよく、ユーザによって入力されてもよい。例えば、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ接続の再生機器の場合は、再生機器に関する情報を、判定部２４２が自動で取得することができる。

例えば、測定装置２００又は測定装置３００が、周波数特性を取得するための測定を再生機器毎に予め行っておく。そして、上記のように、判定部２４２が、周波数特性のレベル差に応じて性能を判定し、判定結果をテーブルに記憶する。そして、判定部２４２が、テーブルを参照して、判定を行うことができる。

なお、再生機器は、図２に示すスピーカ５Ｌ、５Ｒやそのアンプ、あるいは図３に示すヘッドホン４３であってもよい。つまり、再生機器は、測定時に用いられる再生機器であってもよい。あるいは、図１に示す頭外定位処理装置におけるヘッドホン４３であってもよい。つまり、再生機器は、頭外定位受聴時に用いられるヘッドホン４３やイヤホンであってもよい。実施の形態２においても上記の処理例１～７のいずれか１つ以上を用いることができる。

このように、本実施の形態によれば、再生機器の性能に応じたレベルレンジＸを自動で設定することができる。そして、補正部２２５が、レベルレンジＸに基づいて補正を行っている。よって、様々な再生機器、機材、測定環境であっても、適切な頭外定位効果を得ることができるフィルタを再生することができる。つまり、頭外定位処理された信号がクリップしないようなフィルタを自動で補正することができる。ユーザの好みに応じた、スピーカ、ヘッドホン、測定環境に応じた頭外定位受聴を行うことができる。さらに、再生機器に応じた自動補正が可能となる。

上記処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

Ｕ ユーザ
１ 被測定者
２ マイクユニット
２Ｌ 左マイク
２Ｒ右マイク
５ ステレオスピーカ
５Ｌ 左スピーカ
５Ｒ 右スピーカ
１０ 頭外定位処理部
１１ 畳み込み演算部
１２ 畳み込み演算部
２１ 畳み込み演算部
２２ 畳み込み演算部
２４ 加算器
２５ 加算器
４１ フィルタ部
４２ フィルタ部
４３ ヘッドホン
２００ 測定装置
２０１ 処理装置
２１１ 測定信号生成部
２１２ 収音信号取得部
２１５ セグメンタルパワー取得部
２２１ 周波数特性取得部
２２３ レベル算出部
２２４ レベルレンジ設定部
２２５ 補正部
２３０ フィルタ生成部
２３１ 調整部
２３２ 逆変換部
２４２ 判定部

Claims (5)

1. 収音信号に基づいて、周波数特性を取得する周波数特性取得部と、
   再生機器の性能を判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に応じて、レベルレンジを設定するレベルレンジ設定部と、
   前記レベルレンジに基づいて前記周波数特性を補正することで、補正特性を算出する補正部と、
   前記補正特性に基づいて、補正フィルタを生成するフィルタ生成部と、を備えた、フィルタ生成装置。
2. 前記判定部が前記再生機器を用いた測定で得られた前記収音信号の前記周波数特性に基づいて、判定を行っている請求項１に記載のフィルタ生成装置。
3. 前記判定部が、前記周波数特性の最大レベルと最小レベルとのレベル差に基づいて、判定を行っている請求項２に記載のフィルタ生成装置。
4. 前記判定部が前記再生機器に関する再生機器情報を取得して、前記再生機器情報に基づいて、判定を行っている請求項１に記載のフィルタ生成装置。
5. 収音信号に基づいて、周波数特性を取得するステップと、
   再生機器の性能を判定するステップと、
   判定結果に応じて、レベルレンジを設定するステップと、
   前記レベルレンジに基づいて前記周波数特性を補正することで、補正特性を算出するステップと、
   前記補正特性に基づいて、補正フィルタを生成するステップと、を備えた、フィルタ生成方法。

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