JP2900985B2

JP2900985B2 - ヘッドホン再生装置

Info

Publication number: JP2900985B2
Application number: JP7148323A
Authority: JP
Inventors: 利一岡田; 琢磨鈴木; 光雄松本
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JPH08237790A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドホン再生装置に
係り、特に音像を頭外に定位させるヘッドホン再生装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】音像を頭外定位させる信号処理を行った
従来のヘッドホン再生装置について説明する。図５は、
スピーカにより音響信号を再生した場合の、スピーカか
ら聴取者の左右の耳への伝達特性を示す図である。図６
は、従来のヘッドホン再生装置を示すブロック図であ
る。図７は、ＦＩＲ型デジタルフィルタ（畳み込み演算
器）の構成を示すブロック図である。これらの図におい
て、ある位置に置いたスピーカ４０からの音を聴取する
場合、スピーカ４０から聴取者４１に届く音は、スピー
カ４０から左耳４１Ｌ，右耳４１Ｒまでの、左右に個別
の伝達関数ｈｌ(n) ，ｈｒ(n) をもつ。ヘッドホン再生
装置５０では、この伝達関数ｈｌ(n) ，ｈｒ(n) を、入
力端子５１から入力された入力信号に合成することによ
って、スピーカ４０による音像の定位をヘッドホン５２
で疑似的に再生している。

【０００３】この伝達関数ｈｌ(n) ，ｈｒ(n) を合成す
るには、ダミーヘッド又は実耳を用いて測定した左右の
耳のインパルス応答が用いられ、ＤＳＰ等による信号処
理装置により入力信号にインパルス応答の畳み込み演算
が行われる。詳細には、入力端子５１から入力された入
力信号は、左チャンネル信号と右チャンネル信号とに分
岐され、夫々の信号は左右別に畳み込み演算器５３Ｌ，
５３Ｒにより畳み込み演算が行われ、畳み込み演算器５
３Ｌ，５３Ｒから出力された夫々の信号がヘッドホン５
２の左チャンネル５２Ｌ、右チャンネル５２Ｒに夫々送
られる。なお、この畳み込み演算は、ｘ(n) ：入力信号の離散信号系列ｈｌ(n) ：スピーカから左耳へのインパルス応答ｈｒ(n) ：スピーカから左耳へのインパルス応答ｙｌ(n) ：ヘッドホンの左チャンネル再生信号系列ｙｒ(n) ：ヘッドホンの右チャンネル再生信号系列と
したとき、ｙｌ(n) ＝ｘ(n) ＊ｈｌ(n) ｙｒ(n) ＝ｘ(n) ＊ｈｒ(n) で示される。

【０００４】このような伝達関数の畳み込み演算を行う
畳み込み演算器５３Ｌ，５３Ｒは夫々、例えば図７に示
すような多点のＦＩＲ型デジタルフィルタ６０を構成す
る必要がある。６１は１サンプルの遅延器、６２はイン
パルス応答の畳み込みを行う乗算器（ｈ(0) 〜ｈ(N) は
乗算値）、６３は乗算器６２からの出力を夫々加算する
加算器である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
に構成された従来のヘッドホン再生装置によれば、例え
ばサンプリング周波数が４４１００Ｈｚでサンプリング
されたデジタル入力信号に伝達関数を畳み込む場合、１
秒間のインパルス応答（伝達関数）を畳み込むために、
遅延、乗算、加算を各々４４１００回行う必要があっ
た。更に、部屋の反射音を考慮した残響特性も再現しよ
うとする場合、その伝達関数の時間的長さが長くなるた
め、用いるＦＩＲ型デジタルフィルタ６０の点数を増大
する必要があった。つまり、ＤＳＰ等を用いるハードウ
エアではその規模が膨大となるため実現が難しいという
問題点があった。

【０００６】また、特開平３−２５０８９９号公報に
は、より簡単な構成で音像の頭外定位を実現しようとす
るヘッドホン再生装置が開示されている。これは、モノ
ラルの入力信号から反射音（遅延手段と乗算手段とによ
り入力信号から生成される遅延時間及びレベルの異なる
複数の反射音）を生成し、入力信号に反射音を付加した
後の信号から左用、右用のクロストーク信号を生成し、
入力信号に反射音とクロストーク信号とを左右別に加算
してヘッドホンで左右独立に再生するものである。詳細
には、遅延手段と乗算手段とから構成された２個の反射
音生成手段（左耳への反射音生成手段及び右耳への反射
音生成手段）を有し、入力信号に夫々異なる反射音（左
耳への複数の反射音及び右耳への複数の反射音）を付加
した２つの信号（左用、右用）を生成する。そしてこの
２つの信号の内、左用の信号から右用のフィルタを介し
て右用のクロストーク信号、右用の信号から左用のフィ
ルタを介して左用のクロストーク信号を夫々生成し、入
力信号に反射音とクロストーク信号とを左右別に加算し
てヘッドホンで再生するヘッドホン再生装置が開示され
ている。また、１個の反射音生成手段により、入力信号
に反射音を付加した信号を２つの信号に分岐させ、左右
に加算すると共に（つまり、左耳への反射音と右耳への
反射音とを同じものとしている）、入力信号に反射音を
付加した信号から左右別のフィルタを介して、左用のク
ロストーク信号、右用のクロストーク信号を夫々生成
し、入力信号に反射音とクロストーク信号とを左右別に
加算してヘッドホンで再生するヘッドホン再生装置が開
示されている。

【０００７】つまり、これらのヘッドホン再生装置は、
例えば左耳には、左用の反射音を付加された信号と、右
用の反射音を付加された信号から生成された左用のクロ
ストーク信号とをモノラル入力信号に加算して再生する
という簡易的な構成になっている。ところが、このよう
な構成では、反射音は入力信号を遅延時間及びレベルの
みを変えて複数生成されるもので、方向感（伝達特性）
は合成されていなく左右の耳への明確な方向感を持たず
に入力信号にそのまま加算されている。又、反射音から
生成されるクロストーク信号は、１本１本の反射音夫々
に対して生成されるのでなく、複数の反射音が付加され
た１つの信号に対して左右別に生成されている。従っ
て、多少の広がりが出るものの、複数生成される反射音
は、１本１本の反射音として何等処理が施されていない
ので１本１本の反射音の方向感や、音源の明確な方向感
を得ることはできなく、現実の部屋とは異なる音場が再
生されてしまい、現実感ある音像の頭外定位が実現でき
ないという問題があった。更に、音像を頭外に定位させ
るために、左右の信号間に相関がなくなるように位相の
制御を行うようにした構成のものでは、音像の定位が不
明確になり、音源の方向感も不明確になってしまうとい
う問題があった。

【０００８】また、これらのような従来のヘッドホン再
生装置では、聴取者が頭部を動かすとそれに伴って音源
の定位位置も移動してしまい、不自然さがあり、現実感
に欠けるという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は上記の点に着目してなさ
れたものであり、小規模のハードウエアで、音源の方向
感（伝達特性）を合成し、音像を頭外に定位させるヘッ
ドホン再生装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の１）乃至６）記載の手段より成る
ものである。即ち、

【００１１】１）伝達特性合成手段により、入力信号か
ら分岐された左チャンネル信号、右チャンネル信号夫々
に、仮想的な空間に想定する仮想音源と聴取者の左耳、
右耳との間の夫々の伝達特性を合成する伝達特性合成手
段を有したヘッドホン再生装置において、前記伝達特性
合成手段を、前記仮想音源から遠いチャンネル側の信号
を遅延させる遅延手段と、前記仮想音源から遠いチャン
ネル側の信号の高域成分を減衰するためのＩＩＲ型フィ
ルタより構成されるローパスフィルタ手段と、聴取者に
対する前記仮想音源の距離又は角度に応じて前記各チャ
ンネル側の信号の音量レベルを変更する音量補正手段と
を直列に接続して構成したことを特徴とするヘッドホン
再生装置。

【００１２】２）請求項１記載のヘッドホン再生装置で
あって、前記入力信号を遅延させて前記仮想的な空間で
の複数の反射音を生成して出力する反射音生成遅延手段
と、前記遅延手段と、前記周波数特性補正手段と、前記
音量補正手段とを直列に接続して構成した、前記反射音
生成遅延手段から出力される前記複数の反射音夫々から
分岐された左チャンネル信号、右チャンネル信号夫々
に、前記複数の反射音夫々の前記聴取者の左耳、右耳へ
の夫々の伝達特性を合成する反射音伝達特性合成手段
と、前記伝達特性合成手段の左チャンネル信号出力、右
チャンネル信号出力夫々と、前記反射音伝達特性合成手
段の左チャンネル信号出力、右チャンネル信号出力夫々
とを加算する加算器とを備えたことを特徴とするヘッド
ホン再生装置。

【００１３】３）前記遅延手段、前記周波数特性補正手
段及び前記音量補正手段における信号処理値の内少なく
とも１つを変化させて音像の定位感を任意に変化させる
制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載
のヘッドホン再生装置。

【００１４】４）前記伝達特性合成手段、前記反射音生
成遅延手段及び前記反射音伝達特性合成手段における信
号処理値の内少なくとも１つを変化させて音像の定位感
を任意に変化させる制御手段を備えたことを特徴とする
請求項２記載のヘッドホン再生装置。

【００１５】５）聴取者の位置、向き又は動きを検出す
る検出手段と、前記検出手段により検出された聴取者の
位置、向き又は動きに応じて、音像を移動させるよう
に、前記遅延手段、前記周波数特性補正手段及び前記音
量補正手段における信号処理値の内少なくとも１つを変
化させる制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１
又は２記載のヘッドホン再生装置。

【００１６】６）聴取者の位置、向き又は動きを検出す
る検出手段と、前記検出手段により検出された聴取者の
位置、向き又は動きに応じて、音像を移動させるよう
に、前記伝達特性合成手段、前記反射音遅延生成手段及
び前記反射音伝達特性合成手段における信号処理値の内
少なくとも１つを変化させる制御手段とを備えたことを
特徴とする請求項２記載のヘッドホン再生装置。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明のヘッドホン再生装置の第一
の実施例を示すブロック図である。同図において、ヘッ
ドホン再生装置１０は、仮想的な空間に想定する仮想音
源から聴取者の左右の耳への伝達関数に含まれる音響的
要素をモデル化し、方向感（伝達特性）を合成する方向
フィルタ（伝達特性合成手段）１２を有する。

【００１８】この音響的要素は、時間的要素、周波数的
要素及び音圧的要素を用い、これらについて説明する。（１）時間的要素（音源から聴取者の耳へ届く音の到達
時間の差）。時間的要素とは、音源と耳との距離差に起因する音の到
達時間差による伝達関数の音響的要素であり、聴取者に
対する仮想音源の角度、距離に応じて、適当な時間の遅
延を用いることにより、この時間的要素を合成する。例
えば、左右の耳の間では、仮想音源から遠い距離の耳へ
の伝達特性を、近い距離の耳への伝達特性より、適当な
時間遅延させる。

【００１９】（２）周波数的要素（音源から耳へ届く音の周波数特性
の差）。周波数的要素とは、音源と耳と頭との位置関係に起因す
る周波数特性差による伝達関数の音響的要素である。一
般的に、左右の耳の内、音源から遠い位置にある耳に
は、音が頭部の影に回って耳に到達するため、高域が減
衰する周波数特性傾向を示す。そこで、聴取者に対する
仮想音源の角度、距離等に応じて、伝達特性の周波数特
性を高域減衰させることにより、この周波数的要素を合
成する。例えば、左右の耳の間では、仮想音源から遠い
距離の耳への伝達特性の周波数特性を、近い耳への伝達
特性の周波数特性より高域を減衰させる。

【００２０】（３）音圧的要素（音源から耳へ届く音のレベル差）。音圧的要素とは、音源と耳との距離差に起因するレベル
差による伝達関数の音響的要素であり、聴取者に対する
仮想音源の角度、距離等に応じて、伝達特性のレベルを
上げ、又は下げることにより、この音圧的要素を合成す
る。例えば、左右の耳の間では、仮想音源から遠い距離
の耳への伝達特性のレベルを、近い耳への伝達特性のレ
ベルより小さくさせる。

【００２１】これら３つの音響的要素を用いて仮想音源
から左右の耳までの伝達特性が合成され、伝達特性の時
間的要素をモデル化する遅延手段と、周波数的要素をモ
デル化する周波数特性補正手段と、音圧的要素をモデル
化する音量補正手段とにより構成できる。例えば、ＤＳ
Ｐ等のデジタル信号処理回路により実現しようとする場
合、方向フィルタ１２は遅延器、ＬＰＦ（低域通過型フ
ィルタ）、乗算器から容易に構成できる。またＬＰＦ
は、ハードウエア規模の小さいＩＩＲ型デジタルフィル
タを用いることができる。

【００２２】入力端子１１から入力された１チャンネル
入力信号は、方向フィルタ１２へ入力され、左チャンネ
ル信号及び右チャンネル信号に分岐される。方向フィル
タ１２は、左チャンネル用、右チャンネル用夫々の、遅
延器１３Ｌ，１３Ｒ、ＬＰＦ１４Ｌ，１４Ｒ、乗算器１
５Ｌ，５Ｒが夫々直列に接続されている。左チャンネル
信号、右チャンネル信号は夫々、遅延器１３Ｌ，１３Ｒ
により所望の時間遅延され、ＬＰＦ１４Ｌ，１４Ｒによ
り所望の周波数特性に補正され、乗算器１５Ｌ，１５Ｒ
により所望の音量レベルに補正され、ヘッドホン１６の
左チャンネル１６Ｌ、右チャンネル１６Ｒへ夫々出力さ
れる。

【００２３】なお、遅延器１３Ｌ，１３Ｒ、ＬＰＦ１４
Ｌ，１４Ｒ、乗算器１５Ｌ，５Ｒは、左チャンネル用、
右チャンネル用で夫々直列に接続されていればその順序
は関係ない。また、夫々の所望の信号処理値は、上述し
たように、仮想音源と聴取者との位置関係により設定さ
れる。また、ＬＰＦ１４Ｌ，１４Ｒとして用いるＩＩＲ
型デジタルフィルタの順方向の係数をスケーリングする
ことで、特に乗算器を別に設けることなく音圧的要素を
モデル化することができる。

【００２４】以上のようにしてヘッドホン１６で再生さ
れる信号は、仮想音源から左耳、右耳へ夫々方向感をも
った音として再生される。従って、このヘッドホン再生
装置１０によれば、あたかも、頭外の仮想音源の方向か
ら音が聞こえるように感じられ、音像が頭外に定位する
（スピーカによる再生を疑似的に実現できる）ので、長
時間の聴取においても疲労感は少ない。また、遅延器
（遅延手段）と、ＬＰＦ（周波数特性補正手段）と、乗
算器（音量補正手段）とによって方向フィルタ（伝達特
性合成手段）を構成して伝達特性を合成するので、実際
の伝達関数により近い伝達特性を入力信号に対してリア
ルタイムで合成することができ、更には、従来のインパ
ルス応答の畳み込み演算を行うよりも、簡単な構成要素
の小規模なハードウエアによって構成することができ
る。

【００２５】次に、本発明の第二の実施例について説明
する。図２は、本発明のヘッドホン再生装置の第二の実
施例を示すブロック図である。音像の知覚には、聴取者
の両耳間差だけでなく、音源が設置されている部屋の反
射音、残響なども手掛かりとなっている。また、部屋の
響きからその部屋の大きさを経験的に判断し、その部屋
の大きさとの相対関係からも音源の位置を認識すること
もできる。つまり、部屋の反射音構造は音源の認識に大
きく影響するものであり、ヘッドホンによる音像の頭外
定位再生においても反射音の付加は音源の認識に大きく
影響し、更に反射音に方向感をもたせれば、音源の認識
が容易となる。そこで、ヘッドホン再生装置２０は、残
響特性のある部屋に仮想音源を想定し、仮想音源から聴
取者の両耳への方向感をもつ直接音に加えて、仮想的な
部屋の壁などにより反射されて聴取者の両耳への方向感
をもつ複数の反射音を再生しようとするものである。

【００２６】まず、入力端子２１からの１チャンネル入
力信号は２つに分岐され、一方は、上述したような方向
フィルタ１２により、左耳、右耳夫々への方向感をもつ
直接音として出力される。また、他方は、遅延器２２に
より、異なる遅延時間（ｔ1 〜ｔN ）で多段に信号が出
力され、夫々の信号が方向フィルタ（反射音伝達特性合
成手段）１２（ｔ1 ）〜１２（ｔN ）により、左耳、右
耳夫々への方向感をもつ反射音として出力される。ここ
で、方向フィルタ１２（ｔ1 ）〜１２（ｔN ）は、上述
した方向フィルタ１２と同様の構成からなり、その信号
処理値は、夫々の反射音の方向により設定される。そし
て、直接音と反射音との、左チャンネル信号、右チャン
ネル信号が夫々、加算器２４により加算され、ヘッドホ
ン１６の左チャンネル１６Ｌ、右チャンネル１６Ｒ夫々
に送られる。

【００２７】従って、ヘッドホン１６では、仮想音源か
ら左耳、右耳夫々への方向感をもった直接音と、部屋の
壁などで反射された反射音とが再生される。つまり、音
像が頭内に定位することなく、頭外に定位し、あたかも
残響特性のある部屋に設置された音源から音が聞こえて
くるように感じられる。また、方向フィルタ１２，１２
（ｔ1 ）〜１２（ｔN ）は簡単な構成要素で実現できる
ため、小規模なハードウエアで構成できる。

【００２８】上述した特開平３−２５０８９９号公報に
開示されている従来のヘッドホン再生装置に比しては、
伝達特性合成手段（方向フィルタ１２）により、入力信
号から分岐された左チャンネル信号、右チャンネル信号
夫々に、仮想音源と聴取者の左耳、右耳との間の夫々の
伝達特性を合成すると共に、反射音伝達特性合成手段
｛方向フィルタ１２（ｔ1 ）〜１２（ｔN ）｝により、
反射音生成遅延手段から出力される複数の反射音夫々か
ら分岐された左チャンネル信号、右チャンネル信号夫々
に、１本１本の反射音夫々の聴取者の左耳、右耳への夫
々の伝達特性を合成し、伝達特性合成手段の左チャンネ
ル信号出力、右チャンネル信号出力夫々と、反射音伝達
特性合成手段の左チャンネル信号出力、右チャンネル信
号出力夫々とを加算するように構成し、１個の仮想音源
から夫々左右の耳への方向感を合成すると共に、複数の
反射音を生成し、１本１本の反射音に対して、夫々左右
の耳への異なる方向感を合成する点が異なり、仮想音源
の方向感が明確に得られ、現実の部屋のように空間的な
音場で聴いている時のような現実感ある音像の頭外定位
感が得られる。

【００２９】なお、音源となる入力信号がステレオ信号
の場合には、例えば、上述のようなヘッドホン再生装置
を入力信号の夫々のチャンネルに対して構成して信号処
理を行い、夫々のチャンネルから聴取者の左耳及び右耳
への方向感をもった音響信号（直接音及び反射音）を合
成し、ヘッドホンに送ればよく、頭外にステレオ感よく
音像が定位される。更に、入力信号が３以上の複数の場
合も同様であって、任意の入力信号に対して上述のよう
なヘッドホン再生装置を構成して、任意の入力信号の音
像を頭外の任意の位置に定位させることができる。

【００３０】なお、信号処理されていない元の信号を、
処理された信号に加えてヘッドホンに送ってもよい。そ
の時、信号処理されていない信号と、処理された信号と
のレベル差により音像の定位感を変化させることができ
る。また、信号処理値を適当に変化させることで、音像
の定位感（仮想音源の位置、仮想音源のある部屋の形態
等）を任意に変化させることも容易に考えられる。変化
させる信号処理値は、方向フィルタ１２，１２（ｔ1 〜
ｔN ），遅延器２２におけるあらゆる信号処理値を変化
させてもよく、より多くの信号処理値を変化させればよ
り明確に音像の定位感を変化させることができるし、変
化させる信号処理値を少なくすれば装置を簡略化でき
る。更に、信号処理値を序々に変化させることによっ
て、あたかも音像が移動しているかのような効果を得る
こともできる。

【００３１】次に、本発明の第三の実施例について説明
する。図３は、本発明のヘッドホン再生装置の第三の実
施例を示すブロック図である。同図において、図２に
示したヘッドホン再生装置２０の構成要素と同様の構成
要素には同じ符号を付してその説明を省略する。ヘッド
ホン再生装置３０は、ヘッドホン１６に設けられた聴取
者の頭部の動きを検出する動き検出手段３１により、聴
取者の頭部の動き方向（回転方向）、動き量（回転角）
等が検出されＣＰＵ等のコントローラ（制御手段）３２
に送られる。なお、コントローラ３２で聴取者の頭部の
動きを演算して検出するようにしてもよい。コントロー
ラ３２では、その聴取者の頭部の動き方向と逆の方向へ
同じ動き量で音像を移動させるよう方向フィルタ（伝達
特性合成手段）１２、遅延器（反射音生成遅延手段）２
２、方向フィルタ（反射音伝達特性合成手段）１２（ｔ
1 ）〜１２（ｔN ）の信号処理値を変化させる。

【００３２】動き検出手段３１としては、様々な手段が
考えられるが、例えば超音波等を用いたセンサを用いる
ことができ、ヘッドホン１６の左右に個別の２つのセン
サを設置し、頭部から離れた所定の位置に検出用信号発
信器を設置する。発信器からは送出タイミングをコント
ロールしながら例えばパルス状の検出用信号を送出す
る。左右夫々のセンサはこの検出用信号を受信すると、
その検出時刻をコントローラ３２に出力する。コントロ
ーラ３２では、発信器から送られる検出用信号発信時刻
と、夫々のセンサから送られる検出用信号受信時刻との
差から、発信器とヘッドホン１６の左右との距離又は距
離差を検出し、頭部の回転角を算出する。更にヘッドホ
ン１６の他の箇所（例えば頭上部）にセンサを設けて三
次元的に方向を検出することも容易に考えられ、頭部の
三次元的な動きにも対応するように構成してもよい。ま
た、動き検出手段３１の他の手段として、赤外線セン
サ、ジャイロセンサ、垂直方向に対する傾きを検出する
重力を利用したセンサ等も用いることができる。

【００３３】そして、コントローラ３２は、算出された
頭部の回転角から、その回転方向と逆方向へ同じ回転角
だけ音像を移動させるべく、例えば、コントローラ３２
等にあらかじめメモリーされた回転方向、回転角に応じ
た演算式や設定値により、遅延器２２、方向フィルタ１
２，１２（ｔ1 ）〜１２（ｔN ）の遅延器、ＬＰＦ、乗
算器の信号処理値を変化させる。

【００３４】図４は、聴取者の頭部が水平方向へ角度θ
だけ動いた場合の様子を示す図である。同図（ａ）にお
いて、ヘッドホン１６を装着した聴取者３３には、仮想
音源がＡ点に定位されているとする。今、聴取者３３の
頭部が水平右方向へ角度θだけ動いて同図（ｂ）の状態
になったとき、従来では仮想音源の定位位置も頭部の動
きと同様に動いてＢ点へと移動するが、ヘッドホン再生
装置３０では、仮想音源の定位位置を聴取者の頭部の動
き方向と逆方向（水平左方向）に角度θだけ移動させ
る。従って、仮想音源の定位位置をＡ点と同じ位置に位
置させることができる。つまり、聴取者３３が頭を動か
しても、仮想音源の頭外定位位置は変わらず現実感ある
音像の定位感を実現することができるから、より現実的
な音像の頭外定位感を得ることができる。

【００３５】更に、頭部の動きのみでなく、仮想音源に
対する聴取者の位置及び向きも検出する位置、向き及び
動き検出手段を用いて、聴取者の位置、向き及び動きに
応じて、音像の定位感を変化させることにより、更に現
実感ある音像の頭外定位感が得られる。この位置、向き
及び動き検出手段としては、例えば、聴取者のいる空間
に３個以上の検出用信号発信器を配置し（同一平面上に
ないように４個以上配置すれば３次元的な位置、向き及
び動きが検出できる）、聴取者の頭部の左右（例えばヘ
ッドホンの左右）に２個の受信器を配置し、演算手段に
より、仮想音源に対する聴取者の位置、向き及び動きが
検出される。この演算手段では、各検出用信号発信器の
位置（座標）と、各検出用信号発信器から検出用信号を
発信した時間と、各受信器で各検出用信号を検出した時
間とより、各受信器の位置（聴取者の位置）を算出し、
各受信器間のベクトル、このベクトルを９０度回転した
聴取者の向きを示す向きベクトル、聴取者から（各受信
器間の中点から）仮想音源へのベクトルを求め、各受信
器間のベクトル又は向きベクトルと、聴取者から（各受
信器間の中点から）仮想音源へのベクトルとの内積か
ら、聴取者と仮想音源とのなす角度を求める。この位
置、向き及び動き検出手段によれば、仮想音源に対する
聴取者の位置、向き及び動きを容易かつ正確に検出する
ことができ、検出された聴取者の位置、向き及び動きに
応じて制御手段（コントローラ）により遅延器２２、方
向フィルタ１２，方向フィルタ１２（ｔ1 ）〜１２（ｔ
2 ）の信号処理値を変化させれば、仮想音源に対する聴
取者の位置、向き及び動きに応じて、より現実的に音像
の定位感を変化させることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のヘッドホン
再生装置によれば、仮想音源から聴取者の左耳、右耳夫
々への伝達特性（方向感）を合成するので、疑似的にス
ピーカによる再生を実現し、明確に音像が聴取者の頭外
に定位されると共に、伝達特性（方向感）を合成した反
射音を付加するようにした構成では、残響のある部屋で
のスピーカの再生を疑似的に実現でき、より明確に音像
が頭外に定位される。また、特に、本願発明では、前記
伝達特性合成手段を、前記仮想音源から遠いチャンネル
側の信号を遅延させる遅延手段と、前記仮想音源から遠
いチャンネル側の信号の高域成分を減衰するためのＩＩ
Ｒ型フィルタより構成されるローパスフィルタ手段と、
聴取者に対する前記仮想音源の距離又は角度に応じて前
記各チャンネル側の信号の音量レベルを変更する音量補
正手段とを直列に接続した構成にしたので、ＦＩＲフィ
ルタを利用して構成されるものに比べ、より簡単な構成
できる。

【００３７】また、伝達特性合成手段、反射音生成遅延
手段、反射音伝達特性合成手段における信号処理値を変
化させるように構成したものでは、上記効果に加えて簡
単な構成で様々な音場を実現できる。更には、音像があ
たかも移動しているような効果も得られる。また、聴取
者の位置、向き又は動きを検出する検出手段を備え、こ
の検出手段によって検出された聴取者の位置、向き又は
動きに応じて伝達特性合成手段、反射音生成遅延手段、
反射音伝達特性合成手段における信号処理値を変化させ
るように構成したものは、同様に上記簡単な構成に加え
て、聴取者が移動しても、仮想音源の頭外定位位置は変
わらず現実感ある音像の定位感を実現することができる
から、より現実的な音像の頭外定位感を得ることができ
る等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヘッドホン再生装置の第一の実施例を
示すブロック図である。

【図２】本発明のヘッドホン再生装置の第二の実施例を
示すブロック図である。

【図３】本発明のヘッドホン再生装置の第三の実施例を
示すブロック図である。

【図４】聴取者が頭を水平方向へ角度θだけ動いた場合
の様子を示す図である。

【図５】スピーカにより音響信号を再生した場合の、ス
ピーカから聴取者の左右の耳への伝達特性を示す図であ
る。

【図６】従来のヘッドホン再生装置を示すブロック図で
ある。

【図７】一般的なＦＩＲ型デジタルフィルタ（畳み込み
演算器）の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０ヘッドホン再生装置１２方向フィルタ（伝達特性合成手段）１２（ｔ₁）〜１２（ｔ_N）方向フィルタ（反射音伝
達特性合成手段）１３遅延器（遅延手段）１４ＬＰＦ（周波数特性補正手段）１５乗算器（音量補正手段）１６ヘッドホン２２遅延器（反射音生成遅延手段）２４加算器３１動き検出手段３２コントローラ

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−214896（ＪＰ，Ａ) 特開平５−115099（ＪＰ，Ａ) 特開平５−252597（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】伝達特性合成手段により、入力信号から分
岐された左チャンネル信号、右チャンネル信号夫々に、
仮想的な空間に想定する仮想音源と聴取者の左耳、右耳
との間の夫々の伝達特性を合成する伝達特性合成手段を
有したヘッドホン再生装置において、前記伝達特性合成手段を、前記仮想音源から遠いチャン
ネル側の信号を遅延させる遅延手段と、前記仮想音源か
ら遠いチャンネル側の信号の高域成分を減衰するための
ＩＩＲ型フィルタより構成されるローパスフィルタ手段
と、聴取者に対する前記仮想音源の距離又は角度に応じ
て前記各チャンネル側の信号の音量レベルを変更する音
量補正手段とを直列に接続して構成したことを特徴とす
るヘッドホン再生装置。
【請求項２】請求項１記載のヘッドホン再生装置であっ
て、前記入力信号を遅延させて前記仮想的な空間での複数の
反射音を生成して出力する反射音生成遅延手段と、前記遅延手段と、前記周波数特性補正手段と、前記音量
補正手段とを直列に接続して構成した、前記反射音生成
遅延手段から出力される前記複数の反射音夫々から分岐
された左チャンネル信号、右チャンネル信号夫々に、前
記複数の反射音夫々の前記聴取者の左耳、右耳への夫々
の伝達特性を合成する反射音伝達特性合成手段と、前記伝達特性合成手段の左チャンネル信号出力、右チャ
ンネル信号出力夫々と、前記反射音伝達特性合成手段の
左チャンネル信号出力、右チャンネル信号出力夫々とを
加算する加算器とを備えたことを特徴とするヘッドホン
再生装置。
【請求項３】前記遅延手段、前記周波数特性補正手段及
び前記音量補正手段における信号処理値の内少なくとも
１つを変化させて音像の定位感を任意に変化させる制御
手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のヘ
ッドホン再生装置。
【請求項４】前記伝達特性合成手段、前記反射音生成遅
延手段及び前記反射音伝達特性合成手段における信号処
理値の内少なくとも１つを変化させて音像の定位感を任
意に変化させる制御手段を備えたことを特徴とする請求
項２記載のヘッドホン再生装置。
【請求項５】聴取者の位置、向き又は動きを検出する検
出手段と、前記検出手段により検出された聴取者の位置、向き又は
動きに応じて、音像を移動させるように、前記遅延手
段、前記周波数特性補正手段及び前記音量補正手段にお
ける信号処理値の内少なくとも１つを変化させる制御手
段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のヘ
ッドホン再生装置。
【請求項６】聴取者の位置、向き又は動きを検出する検
出手段と、前記検出手段により検出された聴取者の位置、向き又は
動きに応じて、音像を移動させるように、前記伝達特性
合成手段、前記反射音遅延生成手段及び前記反射音伝達
特性合成手段における信号処理値の内少なくとも１つを
変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする請求項
２記載のヘッドホン再生装置。