JP2874236B2

JP2874236B2 - 音響信号再生システム

Info

Publication number: JP2874236B2
Application number: JP2008519A
Authority: JP
Inventors: 潔文稲永; 博行寒川; 康博飯田; 進矢部
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1999-03-24
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JPH03214894A

Description

【発明の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野本発明は、音響信号をヘッドホン装置により再生する
音響信号再生システムに関する。

Ｂ発明の概要本発明は、音響信号をヘッドホン装置により再生する
音響信号再生システムにおいて、聴取者の頭部位置検出
用の基準信号を送信する送信手段と音響信号を受信して
ヘッドホンユニットに供給する受信手段をヘッドホン装
置側に設け、音源装置側に上記ヘッドホン装置側の送信
手段から送信される頭部位置検出用の基準信号を受信す
る受信手段と、この受信手段による受信出力に基づいて
伝達特性を演算し、この伝達特性に基づいて左右チャン
ネルの音響信号をそれぞれ処理する音響信号処理手段
と、この音響信号処理手段により処理された左右チャン
ネルの音響信号を上記ヘッドホン装置側の受信手段に送
信する送信手段とを設けることにより、ワイヤレスによ
るバイノーラル再生を可能にしたものである。

Ｃ従来の技術従来、音響信号をヘッドホンユニットにより再生する
ヘッドホン装置のように、聴取者の頭部に装着されるこ
とにより両耳介近傍の対応して支持される一対のヘッド
ホンユニットによりを用いて音響信号の再生を行う場合
に、音像の方向感や頭外定位感等を良好なものとする方
法として、バイノーラル方式が知られている。

このバイノーラル方式を採用した音響再生システム
は、例えば、特公昭53-283号公報に記載されているよう
に、ヘッドホン装置により再生される音響信号に対し
て、予め所定の信号処理を施すものである。

ここで、音像の方向感や頭外定位感等は、左耳及び右
耳の聴取する音の音量差や時間差、位相差等により決定
される。

上記信号処理とは、例えば聴取者から離間させて配置
されたスピーカ装置により音響再生を行う場合に、音源
すなわちスピーカ装置から聴取者の左右の耳までの距離
を差異及び聴取者の頭部近傍での反射や回折等により生
ずる音響効果と等化な音響効果が、ヘッドホン装置によ
り再生される音響出力において生ずるようにする信号処
理である。このような信号処理は、例えば、左耳用及び
右耳用の音響信号に上記音響効果に対応するインパルス
レスポンスを畳込み積分する処理により行われる。

ところで、聴取者から離間させて配置されたスピーカ
装置により音響再生を行う場合には、聴取者が移動した
り頭部の方向を回転させても音像の絶対的な位置は変化
しないので、聴取者の感じる音像の相対的な方向及び位
置が変化する。これに対し、ヘッドホン装置を用いてバ
イノーラル方式により音響再生を行う場合には、聴取者
が頭部の方向を回転させるとヘッドホン装置も該頭部と
ともに回転させられるので、聴取者の感じる音像の相対
的な方向及び位置は変化しない。

このようにヘッドホン装置を用いてバイノーラル再生
を行う場合には、聴取者の頭部の方向変化に対する音像
の変位状態の差異によって、音場が聴取者の頭部内に形
成されてしまい、音像を聴取者の前方に定位させること
が困難であり、しかも、その前方の音像は上昇してしま
う傾向がある。

そこで、従来、特開昭42-227号公報や特公昭54-19242
号公報に記載されているように、聴取者の頭部の方向変
化を検出し、この検出結果に基づいて上記信号処理の状
熊を変化させることにより、ヘッドホン装置において良
好な前方定位感が得られるようにした音響信号再生シス
テムが提案されている。このような音響信号再生システ
ムにおいては、聴取者の頭部に所謂ジャイロコンパスや
磁針等の方向検出装置が配設されている。そして、上記
方向検出装置による検出結果に基づき、音響信号を処理
する上記レベル調整回路や遅延回路等を制御するように
して、聴取者から離間されて配置されたスピーカ装置に
よる音響再生と同様の音場感を得ようとするものであ
る。

Ｄ発明が解決しようとする課題ところで、上述の如きジャイロコンパス等による方向
検出装置をヘッドホン装置に設けた従来のバイノーラル
再生システムでは、聴取者の頭部の方向変化に応じて音
響信号に施す信号処理の内容を制御することにより、良
好な音像定位感を得ることができるのであるが、上記聴
取者の方向変化を検出するための位置検出装置が大型で
重量も大きなものとなるために、聴取位置を固定した据
え置き型の構成を採用せざるを得ないでいた。

すなわち、上記ジャイロコンパス等による方向検出装
置は自由に動き回る聴取者の頭部にヘッドホン装置とと
もに装着して使用するには大型で重量の大き過ぎるとう
い問題点があり、携帯型のヘッドホン装置には実用に適
さない。

また、従来のバイノーラル再生システムでは、聴取者
は音源装置から信号ケーブルを介して音響信号が供給さ
れるヘッドホン装置を頭部に装着しなければならないの
で、聴取者が移動可能な構成とする場合に、上記信号ケ
ーブルによって聴取者の動きが規制されてしまうことに
なる。

そこで、本発明は、上述の如き従来の実情に鑑み、自
由に動き回る聴取者の頭部にヘッドホン装置を装着し
て、安定したバイノーラル再生を行うことができるよう
にすることを目的とし、ヘッドホン装置による音響信号
のバイノーラル再生をワイヤレスで行うことのできる音
響信号再生システムを提供するものである。

Ｅ課題を解決するための手段本発明に係る音響信号再生システムは、上述の目的を
達成するために、聴取者の頭部位置検出用の基準信号を
送信する送信手段と、音響信号を受信してヘッドホンユ
ニットに供給する受信手段とを設けたヘッドホン装置
と、上記ヘッドホン装置側の送信手段から送信される頭
部位置検出用の基準信号を受信する受信手段と、この受
信手段による受信出力に基づいて伝達特性を演算し、こ
の伝達特性に基づいて左右チャンネルの音響信号をそれ
ぞれ処理する音響信号処理手段と、この音響信号処理手
段により処理された左右チャンネルの音響信号を上記ヘ
ッドホン装置側の受信手段に送信する送信手段とを設け
た音源装置とを備え、上記ヘッドホン装置による音響信
号のバイノーラル再生をワイヤレスで行うことを特徴と
する。

Ｆ作用本発明に係る音響信号再生システムにおいて、音源装
置は、ヘッドホン装置側の送信手段から送信される頭部
位置検出用の基準信号を受信手段により受信し、この受
信手段による受信出力に基づいて、音響信号処理手段に
より伝達特性を演算して左右チャンネルの音響信号にそ
れぞれ処理を施す。そして、この音響信号処理手段によ
り処理された左右チャンネルの音響信号を送信手段によ
り上記ヘッドホン装置側の受信手段に送信する。また、
上記ヘッドホン装置側では、聴取者の頭部位置検出用の
基準信号を送信手段により上記音源装置側の受信手段に
送信するとともに、上記音源装置側の送信手段から送信
される音響信号を受信手段により受信してヘッドホンユ
ニットに供給する。

Ｇ実施例以下、本発明に係る音響信号再生システムの一実施例
について、図面に従い詳細に説明する。

本発明に係る音響信号再生システムは、第１図に示す
ように、ワイヤレスで信号の授受を行うヘッドホン装置
（10）と音源装置（20）とにより構成される。

上記ヘッドホン装置（10）は、上記音源装置（20）か
ら例えば光送信されるステレオ音響信号を受信する受信
部（11）を備える。この受信部（11）による受信出力
は、検波回路（12）により検波されてマルチプレクサ
（13）に供給される。このマルチプレクサ（13）は、上
記検波回路（12）による検波出力から左右チャンネルの
音響信号S_L′，S_R′を形成する。上記マルチプレクサ
（13）により得られる左右チャンネルの音響信号S_L′，
S_R′は、上記増幅器（14L），（14R）を介してヘッドホ
ンユニット（15L），（15R）に供給される。また、上記
ヘッドホン装置（10）は、聴取者の頭部位置検出用の基
準信号S₁，S₂を形成する第１及び第２の基準信号発振器
（16L），（16R）を備える。これら基準信号発振器（16
L），（16R）により形成される基準信号S₁，S₂は、同期
調整部（17）を介して互いに同期がとられた状態で第１
及び第２の送信部（18L），（18R）に供給される。上記
第１及び第２の送信部（18L），（18R）は、上記聴取者
の頭部位置検出用の基準信号S₁，S₂を送信する。

ここで、上記第１及び第２の送信部（18L），（18R）
は、それぞれ超音波スピーカにより構成され、上記位置
検出用の基準信号S₁，S₂として、第２図のＡ及びＢに示
すように、所定の時間毎に所定レベルの超音波が間歇的
に送出されるバースト波や、あるいは、所定周期でレベ
ルが所定の変動をするようになされた所謂レベル変調波
等のように、位相検出が可能になされた超音波を送信す
る。

この実施例において、上記ヘッドホン装置（10）は、
第３図に示すように、聴取者の左右両耳介の近傍に対応
して一対のヘッドホンユニット（15L），（15R）を支持
するヘッドバンド（１）により聴取者の頭部（Ｍ）に装
着される。また、上記ヘッドバンド（１）には、支持ア
ーム（3L），（3R）を突出形成した２個のスライダ（4
L），（4R）が摺動自在に装着されており、上記第１及
び第２の送信部（18L），（18R）が上記支持アーム（3
L），（3R）の先端部分に設けられている。すなわち、
上記第１及び第２の送信部（18L），（18R）は、上記ヘ
ッドバンド（１）に摺動自在に装着されたスライダ（4
L），（4R）に突出形成された支持アーム（3L），（3
R）の先端部分に設けられることにより、上記ヘッドバ
ンド（１）及び一対のヘッドホンユニット（15L），（1
5R）から離隔した位置に上記支持アーム（3L），（3R）
により支持されている。さらに、上記ヘッドバンド
（１）の登頂部には、上記受信部（11）を先端部分に設
けた支持アーム（３）が立設されている。

上記受信部（11）や第１及び第２の送信部（18L），
（18R）は、ヘッドホン本体から離隔した位置に上記支
持アーム（３），（3L），（3R）により支持されるの
で、聴取者が移動したり、頭部を回転させた場合にも、
聴取者の頭部の陰になることなく、上記音源装置（20）
から送信される音響信号を上記受信部（11）によって安
定に且つ確実に受信することができ、また、上記第１及
び第２の送信部（18L），（18R）から位置検出用の基準
信号S₁，S₂を安定に且つ正確に送信することができる。

なお、上記第１及び第２の送信部（18L），（18R）
は、上記ヘッドバンド（１）に沿って上記スライダ（4
L），（4R）を摺動させて、上記位置検出用の基準信号
の検出に最適な位置に調整することができる。例えば上
記ヘッドバンド（１）により聴取者の頭部（Ｍ）に装着
され該聴取者の左右両耳介の近傍に対応して支持される
上記ヘッドホンユニット（15L），（15R）の位置は、聴
取者の頭部（Ｍ）の形状や大きさに依存し、個人差があ
るので、上記ヘッドホンユニット（15L），（15R）の位
置に対応するように上記第１及び第２の送信部（18
L），（18R）の位置を調整する。

また、上記音源装置（20）は、第１図に示すように、
上記ヘッドホン装置（10）側の上記第１及び第２の送信
部（18L），（18R）から送信される上記位置検出用の基
準信号S₁，S₂を受信する受信部（21）を備える。この受
信部（21）による受信出力は、検波回路（22）により検
波されて位置検出回路（23）に供給される。

ここで、上記受信部（21）による上記位置検出用の基
準信号S₁，S₂の受信出力S₁′，S₂′は、第２図のＢ及び
Ｃに示すように、該受信部（21）と上記ヘッドンホン装
置（10）側の上記第１及び第２の送信部（18L），（18
R）との相対位置関係すなわち聴取者の頭部（Ｍ）の回
転角度位置に応じた時間遅れΔＴを有するものとなる。

上記位置検出回路（23）は、上記時間遅れΔＴの情報
から、上記頭部（Ｍ）の回転角度θを算出して、所望の
仮想音源位置に対する上記頭部（Ｍ）の現在の位置情報
を求める。

上記位置検出回路（23）により得られる聴取者の頭部
（Ｍ）の現在の位置情報は、制御回路（21）に供給され
る。

この実施例の音響信号再生装置は、仮想音源から聴取
者の両耳に至る伝達特性を示す所定角度毎の伝達特性情
報を記億した記憶回路（25）を備えている。

そして、上記制御回路（21）は、上記角度算出回路
（20）で算出された現在の位置情報に基づき、現在位置
に対応する伝達特性情報を上記記憶回路（25）から読み
出し、この伝達特性情報を音響信号処理回路（26）に供
給する。

上記音響信号処理回路（26）には、音響信号供給源
（27）から出力される左チャンネル及び右チャンネル音
響信号S_L，S_Rが供給される。

なお、上記音響信号供給源（27）は、所定の左チャン
ネル及び右チャンネル音響信号S_L，S_Rを出力する装置で
あって、例えば、各種の記録ディスク再生装置、記録テ
ープ再生装置、又は、電波受信装置等である。

上記音響信号処理回路（26）は、上記音響信号供給源
（27）から送られる上記左チャンネル及び右チャンネル
音響信号S_L，S_Rに仮想音源から聴取者の両耳に至る所定
の伝達特性を与える信号処理を行う回路であり、上記制
御回路（24）により得られる伝達特性情報が供給される
第１乃至第４の信号処理部（28a），（28b），（28
c），（28d）を備えてなる。これら各信号処理部（28
a），（28b），（28c），（28d）では、上記制御回路
（24）から供給される伝達特性情報に基づいて、聴取者
に対向して離間されて設置された左チャンネル用及び右
チャンネル用の一対のスピーカ装置を仮想音源として左
チャンネル及び右チャンネル音響信号S_L，S_Rを再生する
場合の該聴取者の各耳に対する伝達特性を表現するイン
パルスレスポンスが設定される。

すなわち、上記第１の信号処理部（28a）は、右チャ
ンネル音響信号S_Rが再生された音響の右耳に対する伝達
特性を表現するインパルスレスポンス｛h_RR（t,θ）｝
を設定する。上記第２の信号処理部（28b）は、右チャ
ンネル音響信号S_Rが再生された音響の左耳に対する伝達
特性を表現するインパルスレスポンス｛h_RL（t,θ）｝
を設定する。上記第３の信号処理部（28c）は、左チャ
ンネル音響信号S_Lが再生された音響の右耳に対する伝達
特性を表現するインパルスレスポンス｛h_LR（t,θ）｝
を設定する。上記第４の信号処理部（28d）は、左チャ
ンネル音響信号S_Lが再生された音響の左耳に対する伝達
特性を表現するインパルスレスポンス｛h_LL（t,θ）｝
を設定する。

そして、上記右チャンネル音響信号S_Rは、上記第１及
び第２の信号処理部（28a），（28b）に送られる。上記
第１の信号処理部（28a）では、上記インパルスレスポ
ンス｛h_RR（t,θ）｝の畳み込み積分による信号処理を
上記右チャンネル音響信号S_Rに施す。また、上記第２の
信号処理部（28b）では、上記インパルスレスポンス｛h
_RL（t,θ）｝の畳み込み積分による信号処理を上記右チ
ヤンネル音響信号S_Rに施す。

さらに、上記左チャンネル音響信号S_Lは、上記第３及
び第４の信号処理部（28c），（28d）に送られる。上記
第３の信号処理部（28c）では、上記インパルスレスポ
ンス｛h_LR（t,θ）｝の畳み込み積分による信号処理を
上記左チャンネル音響信号S_Lに施す。また、上記第２の
信号処理部（28d）では、上記インパルスレスポンス｛h
_LL（t,θ）｝の畳み込み積分による信号処理を上記左チ
ャンネル音響信号S_Lに施す。

そして、上記１の信号処理部（28a）及び第３の信号
処理部（28c）の出力信号は、左側用加算器（29L）に供
給され互いに加算される。この左側用加算器（29L）の
出力信号は、左チャンネルの補正回路（30L）を介して
ミキサ回路（31）に供給される。また、上記２の信号処
理部（28b）及び第４の信号処理部（28d）の出力信号
は、右側用加算器（29R）に供給され互いに加算され
る。この右側用加算器（29R）の出力信号は、右チャン
ネルの補正回路（30R）を介して上記ミキサ回路（31）
に供給される。

上記ミキサ回路（31）は、上記各チャンネルの補正回
路（30L），（30R）を介して上記音響信号処理回路（2
6）から供給される伝達特性の処理済の音響信号S_L′，S
_R′を混合して、送信部（32）に供給する。この送信部
（32）は、例えば赤外線を搬送波とする光送信器であっ
て、上記混合回路（31）による左右チャンネルの音響信
号S_L，S_Rの混合信号で赤外線を変調して光送信する。

すなわち、上記音源装置（20）は、上記ヘッドホン装
置（10）側の送信部（18L），（18R）から送信される頭
部位置検出用の基準信号S₁，S₂を上記受信部（21）によ
り受信し、この受信部（２）による受信出力に基づい
て、上記音響信号処理回路（26）により伝達特性を演算
して聴取者の移動及び頭部（Ｍ）の回転に伴う伝達特性
の変化に実時間で対応させる信号処理を左チャンネル及
び右チャンネルの音響信号S_L，S_Rに施す。そして、この
音響信号処理回路（26）により処理された左右チャンネ
ルの音響信号S_L′，S_R′を上記送信部（32）により上記
ヘッドホン装置（10）側の受信部（11）に向けて光送信
する。

そして、上記ヘッドホン装置（10）は、聴取者の頭部
位置検出用の基準信号S₁，S₂を上記送信部（18L），（1
8R）から上記音源装置（20）側の受信部（21）に送信し
て、上記音源装置（20）側の送信部（32）から送信され
る音響信号S_L′，S_R′を受信部（11）により受信して左
右チャンネルのヘッドホンユニット（15L），（15R）に
供給する。

上記ヘッドホン装置（10）側の上記受信部（11）が受
信する左右チャンネルの音響信号S_L′，S_R′は、上記音
源装置（20）側の上記音響信号処理回路（26）により聴
取者の移動及び頭部（Ｍ）の回転に伴う伝達特性の変化
に実時間で対応させる信号処理が施されたものであるか
ら、上記ヘッドホンユニット（15L），（15R）によりバ
イノーラル再生することができ、例えば、第４図のA,B,
Cに仮想音源と聴取者との相対位置関係を示すように、
聴取者（Ｐ）に対向するように離間して前方に設置され
た一対のスピーカ装置（SL），（SR）により音響信号を
再生する場合と同様に仮想音源が移動することのない良
好な頭外定位感及び前方定位感や後方定位感が得られ
る。

ここで、第４図には、聴取者（Ｐ）が一対のスピーカ
装置（SL），（SR）すなわち仮想音源に対してＡに示す
ように位置している状態から仮想音源に近づいた状態を
Ｂに示し、さらに、聴取者（Ｐ）が頭部（Ｍ）を右スピ
ーカ装置（SR）側に回転した状態をＣに示してある。本
発明に係る音響信号再生システムでは、上述のように聴
取者の移動及び頭部（Ｍ）の回転に伴う伝達特性の変化
に実時間で対応させる信号処理を上記音源装置（20）側
の音響信号処理回路（26）で行うことにより、仮想音源
が移動することのない良好な頭外定位感及び前方定位感
が得られ、上記第４図のA,B,Cのいずれの状態にも対応
するバイノーラル再生をワイヤレスで行うことができ
る。

Ｈ発明の効果上述のように、本発明に係る音響信号再生システムで
は、ヘッドホン装置に設けた送信手段により聴取者の頭
部位置検出用の基準信号を送信するので、音源装置側で
上記ヘッドホン装置側の送信手段から送信される頭部位
置検出用の基準信号を受信手段により受信し、この受信
手段による受信出力に基づいて、音響信号処理手段によ
り伝達特性を演算して左右チャンネルの音響信号にそれ
ぞれ処理を施すことができる。そして、上記音源装置は
上記音響信号処理手段により処理された左右チャンネル
の音響信号を送信手段により上記ヘッドホン装置側の受
信手段に送信するので、上記ヘッドホン装置側では、上
記音源装置側の送信手段から送信される音響信号を受信
手段により受信してヘッドホンユニットに供給すること
により、聴取者が移動した場合にも仮想音源位置が移動
することのない極めて自然な音像定位感の得られる適正
なバイノーラル再生をワイヤレスで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る音響信号再生システムの構成を模
式的に示すブロック図、第２図は上記音響信号再生シス
テムにおけるヘッドホン装置に設けた送信部から出力す
る位置検出用の基準信号を除隊を示すタイムチャート、
第３図は上記音響信号再生システムにおけるヘッドホン
装置を聴取者が頭部に装着した状熊を示す外観斜視図、
第４図は上記音響信号再生装置によるバイノーラル再生
の動作を説明するための仮想音源と聴取者との相対位置
関係を示す平面図である。（10）……ヘッドホン装置（11）……ヘッドホン装置側の受信部（15L），（15R）……ヘッドホンユニット（18L），（18R）……ヘッドホン装置側の送信部（20）……音源装置（21）……音源装置側の受信部（23）……位置検出回路（24）……制御回路（25）……記億回路（26）……音響信号処理回路（27）……音響信号供給源（32）……音源装置側の送信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢部進東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (56)参考文献特開平１−112900（ＪＰ，Ａ) 特開平１−276900（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04R 5/033

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】聴取者の頭部位置検出用の基準信号を送信
する送信手段と、音響信号を受信してヘッドホンユニッ
トに供給する受信手段とを設けたヘッドホン装置と、上記ヘッドホン装置側の送信手段から送信される頭部位
置検出用の基準信号を受信する受信手段と、この受信手
段による受信出力に基づいて伝達特性を演算し、この伝
達特性に基づいて左右チャンネルの音響信号をそれぞれ
処理する音響信号処理手段と、この音響信号処理手段に
より処理された左右チャンネルの音響信号を上記ヘッド
ホン装置側の受信手段に送信する送信手段とを設けた音
源装置とを備え、上記ヘッドホン装置による音響信号のバイノーラル再生
をワイヤレスで行うことを特徴とする音響再生信号シス
テム。