JP2741817B2

JP2741817B2 - 頭外定位ヘッドホン受聴装置

Info

Publication number: JP2741817B2
Application number: JP4049131A
Authority: JP
Inventors: 伸二林; 正治島田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1998-04-22
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: JPH05252598A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、両耳ヘッドホンと音像
定位フィルタを用いて頭外に音像を定位させる受聴装置
において、従来は個人毎に空間インパルス情報，実耳ヘ
ッドホンレスポンス情報を測定しなければ、十分な頭外
感，方向定位感が得られず実用にならないという困難を
解消する頭外定位ヘッドホン受聴装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的なヘッドホンで受聴する場合、頭
内に音像が定位し、不快感や疲労感を与える問題があ
る。これを解消するものが、頭外に音像を定位させる方
式である。まず、頭外音像定位の原理を以下に説明す
る。

【０００３】図４（イ），（ロ），（ハ）は、この発明
の基となる頭外音像定位の原理を説明した図である。図
４（イ）は、実空間中の音源位置から人間の両耳で音像
位置（定位）を認知する例を、図４（ロ）は、電気情報
信号によってラウドスピーカを音源として定位を認知す
る例を、図４（ハ）は、電気情報信号からヘッドホンを
通じて音源をスピーカ位置に定位させるため真の伝達関
数を模擬するフィルタを通して処理する例を示してい
る。図において、Ｓｏｕｒｃｅ（ｓ）は音源の音響信
号、または、その変換された電気信号、Ｓｐａｃｅ
（ｓ）は音源から外耳道測定点までの空間伝達関数を示
すインパルスレスポンスのフーリエ変換、Ｓ（ｓ）は音
像定位制御フィルタ、Ｓｐ（ｓ）はラウドスピーカを用
いた仮想音源、Ｈ（ｓ）はヘッドホンの電気入力から実
耳の外耳道内測定点までの特性、Ｐｒｅｓ_i（ｓ），ｉ
＝１，２，３は外耳道内測定点の音圧を表す。これらの
記号中のｓはｓ＝ｅ^jwである。

【０００４】実空間中で人が外耳道内測定点で受ける音
圧Ｐｒｅｓ₁（ｓ）は、Ｐｒｅｓ₁（ｓ）＝Ｓｏｕｒｃｅ
（ｓ）＊Ｓｐａｃｅ（ｓ）である。実空間中のラウドス
ピーカを用いた仮想音源による音圧Ｐｒｅｓ₂（ｓ）
は、Ｓｏｕｒｃｅ（ｓ）を電気信号に変換するマイクロ
ホンの特性を理想的なものとすると、電気信号Ｓｏｕｒ
ｃｅ（ｓ）は実空間中の音響信号と同一で、Ｐｒｅｓ₂
（ｓ）＝Ｓｏｕｒｃｅ（ｓ）＊Ｓｐ（ｓ）＊Ｓｐａｃｅ
（ｓ）となる。通常、Ｓｐ（ｓ）は、平坦な特性のもの
を用いるため、図４（イ），（ロ）のいずれの場合も音
源の位置に音像を感じることになる。図４（ハ）の場合
には、Ｐｒｅｓ₃（ｓ）＝Ｓｏｕｒｃｅ（ｓ）＊Ｓ
（ｓ）＊Ｈ（ｓ）となる。Ｓ（ｓ）は音像定位感の制御
を行うフィルタの伝達特性であり、Ｓ（ｓ）＝Ｓｐａｃ
ｅ（ｓ）＊Ｈ^-1（ｓ）とすれば、Ｐｒｅｓ₁（ｓ）＝Ｐ
ｒｅｓ₃（ｓ）となり、人はあたかも実空間で音源位置
から音が発されているかのように感じる。

【０００５】Ｓｐａｃｅ（ｓ）は、図４（ロ）におい
て、スピーカから広帯域雑音を発生し、元の雑音信号
と、測定点で収録した信号からクロススペクトラム法を
用いて求めることができる。Ｈ（ｓ）は、ヘッドホンの
電気入力信号と、外耳道内の測定点で収録した信号か
ら、同様にクロススペクトラム法を用いて求められる。
ついで、Ｈ（ｓ）の逆特性Ｈ^-1（ｓ）は、Ｈ（ｓ）に零
点がなければ存在し、例えば、最小二乗法を用いて求め
ることができ、Ｓ（ｓ）＝Ｓｐａｃｅ（ｓ）＊Ｈ
^-1（ｓ）を得る。Ｓ（ｓ）は、時間領域に逆変換し、イ
ンパルスレスポンスとして原信号に畳み込む。

【０００６】畳み込みの演算を行う装置を図５に示す。
図５において、１は入力信号、２はＡ／Ｄ変換器、３は
右耳用畳み込み演算器、４は右耳用畳み込み演算器、
５，６はＤ／Ａ変換器、７はヘッドホンである。Ａ／Ｄ
変換器２，畳み込み演算器３，４，Ｄ／Ａ変換器５，６
は図４の音像定位制御フィルタを構成している。入力信
号１はＡ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変換され、畳
み込み演算器３と４に入力される。畳み込み演算器３，
４は、原信号に複数の１サンプル遅延素子Ｚ^-1が従属に
接続され、原信号および各遅延信号にフィルタ係数Ｍ₁
〜Ｍ_nまたはＭ₁〜Ｍ_kが乗じられてその総和が出力され
るディジタルフィルタから成る。畳み込み演算器３，４
により原信号にインパルスレスポンスを畳み込まれた信
号は、右耳用ではＤ／Ａ変換器５を介し、左耳用ではＤ
／Ａ変換器６を介して、アナログ信号に変換されヘッド
ホン７へ出力される。この装置を用いることにより、ヘ
ッドホン７を介して外耳道中の測定点に図４（ロ）の場
合とほぼ同一の音波を発生させることができる。これに
より、人間はあたかも頭外のラウドスピーカから信号音
が発生しているかのように知覚し、一般的なヘッドホン
受聴時に感じる頭内音像定位と言う不快な問題が解決さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の頭人音像定位の技術では、Ｓｐａｃｅ（ｓ），Ｈ
（ｓ）は、いずれも使用者個人の頭音，外耳道形状等に
大きく影響されるため、この方式が性能を発揮するため
には、各使用者毎にレスポンス情報の測定を行う必要が
あった。測定には、図４（ロ），（ハ）において、Ｓｏ
ｕｒｃｅ（ｓ）を発生すると同時にＰｒｅｓ₂（ｓ）、
または、Ｐｒｅｓ₃（ｓ）を観測するシステムと、頭外
感を達成するに適した室内音響特性を有する測定室が必
要であった。このような測定はどこでも安価に行えるも
のではなく、また、専門の知識を有するオペレータを必
要とする欠点があった。これは、該方式の普及を妨げる
要因となっている。

【０００８】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであり、その目的は、両耳ヘッドホンと音像
定位フィルタを用いて頭外に音像を定位させる頭外定位
ヘッドホン装置において、従来は個人毎に空間インパル
ス情報，実耳ヘッドホンレスポンス情報を測定しなけれ
ば、十分な頭外感，方向定位感が得られず実用にならな
いという困難を解消する頭外定位ヘッドホン受聴装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の頭外定位ヘッドホン受聴装置においては、
両耳ヘッドホンと、空間の伝達特性を模擬する音像定位
フィルタとを用いて音像を頭外に定位させる頭外定位ヘ
ッドホン受聴装置において、音像を発生させるために必
要な逆ヘッドホンレスポンスと空間レスポンスを畳み込
んだ結果からなる音像定位フィルタのフィルタ係数の設
定データを、空間伝達関数を示すインパルスレスポンス
とヘッドホンの電気入力から実耳の外耳道内測定点まで
の特性をベクトルとみなしベクトル量子化のクラスタリ
ング技術を用いて個人差の分布をすべて覆うように分類
した代表的特性のフィルタ係数ベクトルとして記憶して
おく記憶部を備えることを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明の頭外定位ヘッドホン受聴装置では、両
耳ヘッドホンで受聴したときの音像を頭外に定位させる
ために空間の伝達特性を模擬する音像定位フィルタのフ
ィルタ係数を予め記憶部に記憶してあるフィルタ係数の
セットに関するデータベースを用いて選択してダウンロ
ードし、特定利用者に最適な個人頭外音像定位フィルタ
を容易に選択，生成させる。これにより、利用者毎のレ
スポンス情報の測定なしに、受聴者に十分な頭外感，方
向定位感が容易に得られるようにしている。ここで、本
発明では、データベースに記憶するフィルタ係数データ
を、多数の個人の頭部伝達特性を含むインパルスレスポ
ンスを個別に実際に測定し、測定されたインパルスレス
ポンスをベクトルとみなし、ベクトル量子化のクラスタ
リング技術により、個人差の分布を覆うように分類した
適切な数の代表を選別するという手法で得られたフィル
タ係数ベクトルを記憶することで、データ量を小さくし
てデータベースを小さくしながら、かつデータの選択を
容易にしながら、全特性を表せるようにして、不特定多
数の人にそれぞれ適切な頭外定位感を与える受聴特性を
提供できるようにしている。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１２】図１は本発明の第１の実施例の構成図を示
す。図中、１１はＡ／Ｄ変換部、１２は畳み込み演算
部、１３はＤ／Ａ変換部、１４は音源記憶部、１５は空
間インパルスレスポンス記憶部、１６はヘッドホン逆イ
ンパルスレスポンス記憶部、１７は入力の切り換えスイ
ッチである。Ａ／Ｄ変換部１１の入力は試験用音源に接
続されている。畳み込み演算部１２は、左耳用畳み込み
演算部（ｌ）１２Ｌと、右耳用畳み込み演算部（ｒ）１
２Ｒを備え、各出力は２チャンネルを持つＤ／Ａ変換部
１３の各チャンネルでアナログ信号に変換されて図略の
耳栓型やインナーイヤホン型を含む両耳ヘッドホンに出
力される。畳み込み演算部１２の入力は切り替えスイッ
チ１７を介して切り替えによりＡ／Ｄ変換部１１のディ
ジタル変換出力または音源記憶部１４の出力に接続可能
になっている。

【００１３】図１の構成は、空間の伝達特性を模擬して
音像を頭外に音像を発生させるために必要な音像定位フ
ィルタ（逆ヘッドホンレスポンスと空間レスポンスを畳
み込んだ結果からなるフィルタ）を示している。本実施
例は、分類によって生成した音像定位フィルタを用いる
頭外定位ヘッドホン装置の実施例であり、記憶部１５，
１６を設け、その中に選択によりダウンロード可能に、
あらかじめ少数の典型的なフィルタ係数のセットをデー
タベースとして記憶させておくことを特徴としている。
記憶部１５，１６中のＳｏ_il（ｔ）は正中面，左耳，ｉ
番目のレスポンス、Ｓｏ_ir（ｔ）は正中面，右耳，ｉ番
目のレスポンス、Ｓｄ_il（ｔ）は方向ｄ，左耳，ｉ番目
のレスポンス、Ｈ^-1 _i（ｔ）はヘッドホンの逆特性のレ
スポンスを表している。図では省略しているが、このほ
かに方向ｄ，右耳のレスポンスも含まれている。本実施
例の畳み込み演算部１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれ図５の
畳み込み演算器３，４の構成と同様である。

【００１４】本実施例において特徴的なものは、音像定
位フィルタの係数セットの記憶部１５，１６と、畳み込
み演算部１２へのフィルタ係数のダウンロード機能であ
る。フィルタ係数セットの記憶部１５，１６には、音像
定位フィルタに関し、本人の頭部を用いた直接の測定を
行うことなく、多数の人に関してあらかじめ測定した空
間インパルスレスポンス、及び、実耳に装着したときの
ヘッドホンレスポンスから、例えば後記するような、特
定の使用者に適する個人頭外音像定位フィルタを選択，
生成することによりクラスタリングされた、音場空間の
各方向とヘッドホン逆特性の代表的インパルスレスポン
スが納められている。また、音源記憶部１４には、方向
定位，頭外感の試験聴取に適した無響室録音の音声，音
楽が十数秒程度記録されている。

【００１５】利用者は、本装置の使用に先立ち、試験用
音源を用いて、順次ダウンロードした音像定位フィルタ
の聴感を試みることができる。ダウンロードは、空間イ
ンパルスレスポンス記憶部１５の畳み込み用データとヘ
ッドホン逆インパルスレスポンス記憶部１６の畳み込み
用データを選択して、これらを乗じて畳み込み演算部１
２のフィルタ係数を設定することで行われる。それらの
試みの中で最も適した音像定位フィルタのインデックス
を登録すれば、以後最適な音像定位フィルタを使うこと
ができる。従って、本実施例によれば、利用者がインパ
ルスレスポンスの測定を行うことなく、それと等価な効
果を得ることができる。

【００１６】以下に、本発明の原理と上記実施例におけ
る実施アルゴリズムを説明する。

【００１７】まず、本発明の原理を説明する。音源から
外耳道測定点までの空間伝達関数Ｓｐａｃｅ（ｓ）は、
室内音響特性，使用者の頭部伝達特性を含んでいるた
め、これらの条件に依存する。使用者の知覚にとって最
も重要なものは、使用者の頭部伝達特性の個人差である
ことが知られている。Ｈ（ｓ）は、ヘッドホンを使用者
の外耳部に装着したときの電気音響変換特性であり、ヘ
ッドホン特性の個体差と、利用者の外耳道形状，容量，
鼓膜インピーダンス等による個人差を含むが、使用者の
知覚に重要なものは個人差であることが知られている。

【００１８】すでに多数の利用者の、室内におけるＳｐ
ａｃｅ（ｓ）、および、使用ヘッドホンの各個人に装着
時のＨ（ｓ）は測定済みである。Ｓｐａｃｅ（ｓ），Ｈ
（ｓ）の測定法は、たとえば広帯域雑音を用いたクロス
スペクトル法により得ることができ、その方法は特願平
１−５９９４２号「頭外定位ヘッドセット通話システ
ム」（林）に詳しく述べられているとおりである。

【００１９】Ｓｐａｃｅ（ｓ），Ｈ（ｓ）の個人差は、
主に各個人の頭部周辺および、外耳道周辺の形状に依存
する。このため、各個人ごとにＳｐａｃｅ（ｓ），Ｈ
（ｓ）を測定しなくても、利用者によく似た形状の被測
定者により測定したＳｐａｃｅ（ｓ），Ｈ（ｓ）を選び
出すことができれば、使用者自信の測定は不要である。

【００２０】Ｓｐａｃｅ（ｓ），Ｈ（ｓ）のデータベー
スから使用者に適するものを検索するためには、音源に
頭外定位フィルタを畳み込み、聴感上最も自然に頭外感
が得られるものを選べば良い。しかし、数百件に上るデ
ータベースから逐一聴感を試すことは能率が悪い。そこ
で、予めデータベース上のＳｐａｃｅ（ｓ），Ｈ（ｓ）
を、それらの類似性を考慮して、かつ、個人差の分布を
すべて覆うように分類しておき、分類毎に、代表となる
１つのフィルタを選択することとする。この分類によ
り、いくつかの代表的特性のみを記憶することで全特性
を表わすことができ、また、最適な特性を与える頭外定
位フィルタの選択も容易となる。

【００２１】次に、空間伝達特性の分類の方法を説明す
る。

【００２２】ある個人ｉに関して測定した方向ｄ（正面
を０、後方をπとする。ここでは、便宜上、水平面内の
方向で説明するが、３次元の全方向を考慮しても、処理
手順は全く同一である。）の空間インパルスレスポンス
をＳ_ldi（ｓ），Ｓ_rdi（ｓ）とする。ここに、ｌは左耳
に達するレスポンス、ｒは右耳に達するレスポンスを表
す。レスポンスを次数ｎのＦＦＴ複素スペクトルで表す
と、２ⁿ点の情報が必要である。

【００２３】次に最も単純な分類法を述べる。

【００２４】ある個人のｍ個の方向の左右のレスポンス
を次数Ｌ＝ｍ＊２⁽ⁿ⁺¹⁾のベクトルとみなし、Ｎ人のベ
クトルを例えばＬＢＧ法によってｋ個のクラスタに分類
し、各クラスタのセントロイドを代表レスポンスとする
方法である。

【００２５】ＬＢＧ法では、Ｌ次元のベクトルＮ個を、
まず２つのクラスタに分割する。分割は、Ｌ次元のベク
トル空間上で最大の固有値を与える固有ベクトルに直交
し、セントロイドを通る超平面による。ただし、この分
割超平面は厳密である必要はなく、適当に定めても、こ
の後の逐次最適化処理により救済される。新たに得られ
た２つのクラスタで、それぞれセントロイドを求め、一
方のセントロイドにより近いベクトルをそのクラスタに
含まれるとする方法でクラスタを修正する。その修正後
のクラスタのセントロイドを改めて求める逐次処理によ
り、クラスタ分割を最適化する。最適化された新たなク
ラスタについて上記手順を繰り返すことにより、ｋ個の
クラスタが得られる。ＬＢＧ法によるクラスタ化手順
は、例えば文献［“ＪｏｈｎＭａｋｈｏｕｌ，Ｓａｌ
ｉｍＲｏｕｃｏｓ，ａｎｄＨｅｒｂｅｒｔＧｉｓ
ｈ，“ＶｅｃｔｏｒＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎｉｎ
ＳｐｅｅｃｈＣｏｄｉｎｇ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｏｆｔｈｅＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．１
１，Ｎｏｖ．１９８５”］に詳しい。

【００２６】この方法は、インパルスレスポンスの物理
的特性と、知覚の関係を考慮せず、機械的にベクトルの
分布を距離尺度により分類する方法であるが、結果的に
は十分知覚に対応した分類が行われる性質がある。しか
し、一般にｎは８ないし１０程度であり、非常に次数の
高い（例えばｍ＝４，ｎ＝８の時、Ｌ＝８１９２）ベク
トルの距離を多数計算し、場合によっては固有値，固有
ベクトルの計算もするため、能率の良い方法ではない。

【００２７】そこで、計算量とメモリ規模を現実的な値
に低下させるために、いくつかの方法がある。一つは、
時間領域で重要な部分のみを切りとって使う方法であ
る。これは、図２に示すインパルスレスポンス波形を例
にとると、波形全部をクラスタリングにかけることな
く、到達時間ｔと直接音付近の波形数十サンプルのみを
用いること、また、周波数領域で分解能を落とし、ｎが
５程度のＦＦＴを使うことで実用的な規模の計算量とす
ることである。

【００２８】他方は、距離方向の知覚に関連するパラメ
ータを抽出してからクラスタリングを行うもので、以下
に、その知覚との対応を考慮する方法の詳細を述べる。

【００２９】人が音源の方向や距離を知覚する手がかり
は、方向により異なっていると考えられる。正中面に音
源がある場合、左右両耳に同一の波形が加わるため、方
向，距離の手がかりはパワスペクトラムである。パワス
ペクトラムはたとえば線形予測（ＬＰＣ）分析法により
僅かなパラメータで表すことができ、知覚との対応が良
いと言われるＬＰＣケプストラム係数を用いると、１２
次程度の次数で十分である。

【００３０】その計算法は、正中面のインパルスレスポ
ンスＳ_loi（ｔ）の自己相関係数から正規方程式を解
き、線形予測係数α_j，ｊ＝０，…，Ｊを求めた後、ｚ
領域の対数スペクトル性質を用いると、逐次、ケプスト
ラム係数ｃ_j，ｊ＝１，…ｊを得ることができる。この
方法は文献［古井貞煕「ディジタル音声処理」東海大学
出版会］に詳しい。一例として、Ｎ人の１２次ＬＰＣケ
プストラムのベクトルデータを前述のＬＢＧ法により、
ｋ個のクラスタに分類する。Ｎ＝２００，ｋ＝８として
も計算量はわずかである。ケプストラムをパラメータに
用いたのは、人の知覚がパワスペクトルのピークに敏感
である性質を配慮したものであるが、その他のＬＰＣパ
ラメータである声道反射係数，対数面積比、あるいは、
線形予測係数等や、ＦＦＴパワスペクトルを用いてもク
ラスタリングが可能であり、それぞれ効果が得られるこ
とは言うまでもない。

【００３１】斜め方向に音源がある場合、人は左右の耳
に加わるスペクトル，位相の差分に対して非常に敏感で
ある。音源が左方向にあるとき、Ｓ_di（ｓ）＝Ｓ
_rdi（ｓ）／Ｓ_ldi（ｓ）は、左耳から右耳への伝達関数
とみなすことができ、Ｓ_di（ｓ）は、左右のスペクトル
のレベルと位相の差分を表している。Ｓ_di（ｓ）をクラ
スタリングすることにより、知覚に対応の良い分類が可
能である。パワスペクトルについては、Ｓ_di（ｓ）に対
して前項とまったく同様な処理を行えばよい。位相成分
は、比較的単調な関数となる性質があるため、ｎ＝５程
度のＦＦＴスペクトルの位相成分を１６次元のベクトル
とみなしてクラスタリングを行えば十分である。位相成
分のクラスタリングを最も単純化した場合は、左右の耳
への到着時間差を分類することになる。パワスペクト
ル，位相の差分のデータを併せて高々２８次のベクトル
が得られたら、前記のクラスタリング手順を実行すれば
良い。

【００３２】上記の手順により、たとえばＮ＝２００の
インパルスレスポンスデータがＬ＝８にクラスリングさ
れ、正中面８種類、斜め方向８種類に分類される。受聴
者は、広帯域雑音や無響室録音の音声などの適当な音源
を畳み込み、各方向のフィルタを聴感により選択すれ
ば、僅かな手間で最適なフィルタを得ることができる。
方向ごとに異なったクラスタのフィルタが選ばれても使
用上何の支障もない。

【００３３】次にヘッドホン特性の分類を説明する。

【００３４】ヘッドホンの特性は音源の方向に無関係で
あり、また位相成分の個人差が大きな問題になることは
ないため、パワスペクトラムのクラスタリングを行えば
十分である。実際には、逆特性として利用されるが、元
のレスポンスでも逆特性でもクラスタリング上は同一に
扱い得る。正中面の空間スペクトルのクラスタリングの
項で示した方法をそのまま用いれば、２００人のデータ
がｋ＝８程度に、容易に分類される。得られたクラスタ
から個人に適するものを選ぶときは、空間レスポンスと
ヘッドホン逆レスポンスをあらかじめ畳み込んだフィル
タを用いるよりも別々に選択すればその試行回数はｋ＊
ｋから２＊ｋとなり合理的である。

【００３５】次に、本発明の第２の実施例を図３により
説明する。

【００３６】本実施例は、第１の実施例における記憶部
１５，１６に記憶するインパルスレスポンスの分類手順
の実施例を示すものであり、図３（イ）は斜め方向の空
間インパルスレスポンスのクラスタリング、図３（ロ）
は正中面方向の空間インパルスレスポンス、及び、ヘッ
ドホンレスポンスの分類を示す機能ブロック図である。
ヘッドホンのインパルスレスポンスはデータベースとし
てファイルに収録されている。正面方向の空間レスポン
スとヘッドホンレスポンスはＬＰＣ分析のみを行う。斜
め方向の空間レスポンスはＬＰＣ分析と、次数５程度の
粗い精度のＦＦＴを行う。ＬＰＣ分析の結果得られた線
形状予測係数α_j，ｊ＝０，…，ｊを用いてケプストラ
ム係数Ｃ_j，ｊ＝０，…，ｊを得る。一方ＦＦＴの位相
成分としてｐ_j，ｊ＝０，…，Ｊｐを得る。ｊｐは１５
で十分である。正面方向の空間レスポンスとヘッドホン
レスポンスについては、ケプストラム係数のクラスタリ
ングを行う。斜め方向の空間レスポンスは、左右のケプ
ストラム係数の差分Ｃ_j＝Ｃ_lj−Ｃ_rとＦＦＴの位相成分
とを併せてクラスタリングする。ケプストラムは対数ス
ペクトルを表わすため、その差分を計算することは、周
波数領域の除算結果であるＳ_di（ｓ）を時間領域に戻し
てからＬＰＣケプストラムを求めるのと等価である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の頭外定位
ヘッドホン受聴装置は、利用者本人の頭部と外耳周辺部
分を用いたインパルスレスポンスの測定を必要とせず、
頭外定位に必要なフィルタを、小さいながらも利用者の
全特性を網羅した既存のデータベースから選択容易に生
成することができる。そのため、本発明の受聴装置を不
特性の利用者が用いる場合も、本人の頭部でインパルス
レスポンスを測定した場合と同様な高性能で使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す分類によって生成
した頭外定位フィルタを用いた頭外定位ヘッドホン受聴
装置のブロック図

【図２】上記実施例の分類すべき空間インパルスレスポ
ンスの例を示す時間領域の波形図

【図３】インパルスレスポンスの分類手順の実施例を示
す手順図を示し、（イ）は斜め方向の空間インパルスレ
スポンスのクラスタリングの手順図、（ロ）は正中面方
向の空間インパルスレスポンス及びヘッドホンレスポン
スの分類手順図

【図４】本発明の基となる頭外定位の原理の説明図を示
し、（イ）は実空間で音源の定位を知覚する場合の説明
図、（ロ）はラウドスピーカから放射される仮想音源の
定位を知覚する場合の説明図、（ハ）はヘッドホン，音
像定位制御フィルタを用いて仮想の定位を知覚する場合
の説明図

【図５】基本的な畳み込み装置の構成図

【符号の説明】

１１…Ａ／Ｄ変換部１２…畳み込み演算部１３…Ｄ／Ａ変換部１４…音源記憶部１５…空間インパルスレスポンス記憶部１６…ヘッドホン逆インパルスレスポンス記憶部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】両耳ヘッドホンと、空間の伝達特性を模
擬する音像定位フィルタとを用いて音像を頭外に定位さ
せる頭外定位ヘッドホン受聴装置において、音像を発生
させるために必要な逆ヘッドホンレスポンスと空間レス
ポンスを畳み込んだ結果からなる音像定位フィルタのフ
ィルタ係数の設定データを、空間伝達関数を示すインパ
ルスレスポンスとヘッドホンの電気入力から実耳の外耳
道内測定点までの特性をベクトルとみなしベクトル量子
化のクラスタリング技術を用いて個人差の分布をすべて
覆うように分類した代表的特性のフィルタ係数ベクトル
として記憶しておく記憶部を備えることを特徴とする頭
外定位ヘッドホン受聴装置。
【請求項２】請求項１記載の記憶部のフィルタ係数ベ
クトルが、個人音像定位フィルタを形成するために、多
数の人のあらかじめ測定した空間インパルスレスポンス
と実耳ヘッドホンレスポンスを人間の聴覚特性に対応す
る特徴パラメータベクトルに変換した後、クラスタリン
グを行って少数に縮約し、各クラスタの中心値に最も近
い実在する音像定位フィルタを選択したものであること
を特徴とする頭外定位ヘッドホン受聴装置。