JP3395807B2 - ステレオ音響再生装置 - Google Patents
ステレオ音響再生装置Info
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- JP3395807B2 JP3395807B2 JP21348694A JP21348694A JP3395807B2 JP 3395807 B2 JP3395807 B2 JP 3395807B2 JP 21348694 A JP21348694 A JP 21348694A JP 21348694 A JP21348694 A JP 21348694A JP 3395807 B2 JP3395807 B2 JP 3395807B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は両耳の近傍で放音され
た音を受聴してつ音像の位置を制御することができるス
テレオ音響再生装置に関する。
た音を受聴してつ音像の位置を制御することができるス
テレオ音響再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９に実音源再生状態を示す。実音源再
生状態では人間は両耳１Ａ，１Ｂにより音源２の音を聴
取することにより音源２との距離方向を知覚し、音源２
の位置を定位している。従来より音源２と受聴者の耳１
Ａ，１Ｂまでの音響伝達特性（以下、頭部伝達関数と称
す）を音響信号に畳み込み受聴することにより、受聴者
に頭の外側に音像の位置を知覚させる方法が提案されて
いる。
生状態では人間は両耳１Ａ，１Ｂにより音源２の音を聴
取することにより音源２との距離方向を知覚し、音源２
の位置を定位している。従来より音源２と受聴者の耳１
Ａ，１Ｂまでの音響伝達特性（以下、頭部伝達関数と称
す）を音響信号に畳み込み受聴することにより、受聴者
に頭の外側に音像の位置を知覚させる方法が提案されて
いる。
【０００３】図１０はその頭部伝達関数と音響信号の畳
み込みを利用した再生状態を示す。図９に示した音源２
から両耳１Ａ，１Ｂに至る間の頭部伝達関数をＨL ，Ｈ
R とすると、図１０に示すように信号源３から出力され
る音響信号Ｓに頭部伝達関数ＨL ，ＨR を畳み込み演算
手段４Ａ及び４Ｂでそれぞれ並列に畳み込み、左および
右耳１Ａ，１Ｂにおいてヘッドホン５により耳１Ａ，１
Ｂに音を提示することによって、図１０において受聴者
は図９に示した音源２と同じ位置に音像Ｉを知覚するこ
とができる。
み込みを利用した再生状態を示す。図９に示した音源２
から両耳１Ａ，１Ｂに至る間の頭部伝達関数をＨL ，Ｈ
R とすると、図１０に示すように信号源３から出力され
る音響信号Ｓに頭部伝達関数ＨL ，ＨR を畳み込み演算
手段４Ａ及び４Ｂでそれぞれ並列に畳み込み、左および
右耳１Ａ，１Ｂにおいてヘッドホン５により耳１Ａ，１
Ｂに音を提示することによって、図１０において受聴者
は図９に示した音源２と同じ位置に音像Ｉを知覚するこ
とができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】頭部伝達関数は一組の
音源、受聴位置につき数百個以上の変数から成る。その
ため、あらゆる方向への音像定位を行うためには各受聴
者毎及び各音源位置毎について、予め測定して求めた頭
部伝達関数が必要となる。人間の音源方向分解能（最大
十数度）を考慮して音像の方向のみを全方向に制御する
だけでも、典型的な場合に限っても百数十以上の音源方
向に対する頭部伝達関数が必要である。
音源、受聴位置につき数百個以上の変数から成る。その
ため、あらゆる方向への音像定位を行うためには各受聴
者毎及び各音源位置毎について、予め測定して求めた頭
部伝達関数が必要となる。人間の音源方向分解能（最大
十数度）を考慮して音像の方向のみを全方向に制御する
だけでも、典型的な場合に限っても百数十以上の音源方
向に対する頭部伝達関数が必要である。
【０００５】更に音像の位置を更新するためには、予め
記憶装置に各音源方向に対する頭部伝達関数を測定して
求め、その測定結果を蓄積し、その都度各音源位置に応
じた頭部伝達関数を参照する必要がある。この場合でも
有限組の各音源方向に対応する頭部伝達関数を用いてい
るので、音源方向が離散的に代表されているに過ぎな
い。代表方向間への音像定位を実現するために隣接方向
間の頭部伝達関数を補間することが提案されている。こ
の場合でも隣接する２方向以上の頭部伝達関数の参照を
免れない。
記憶装置に各音源方向に対する頭部伝達関数を測定して
求め、その測定結果を蓄積し、その都度各音源位置に応
じた頭部伝達関数を参照する必要がある。この場合でも
有限組の各音源方向に対応する頭部伝達関数を用いてい
るので、音源方向が離散的に代表されているに過ぎな
い。代表方向間への音像定位を実現するために隣接方向
間の頭部伝達関数を補間することが提案されている。こ
の場合でも隣接する２方向以上の頭部伝達関数の参照を
免れない。
【０００６】更に、頭部の形状の個人差のため、同じ定
位位置を与える頭部伝達関数は受聴者毎に異なる。ここ
で、代表の数人分の頭部伝達関数の中から最も所望の定
位感が得られる頭部伝達関数を受聴者に選択させること
が提案されている。そのため、頭部伝達関数の測定は不
要になるが、利用者にとって頭部伝達関数を選択するた
めの操作を免れない。理想的には各音源位置について頭
部伝達関数の選択が必要になる。
位位置を与える頭部伝達関数は受聴者毎に異なる。ここ
で、代表の数人分の頭部伝達関数の中から最も所望の定
位感が得られる頭部伝達関数を受聴者に選択させること
が提案されている。そのため、頭部伝達関数の測定は不
要になるが、利用者にとって頭部伝達関数を選択するた
めの操作を免れない。理想的には各音源位置について頭
部伝達関数の選択が必要になる。
【０００７】ところで頭部伝達関数を用いなくても、両
耳間時間差または両耳間音圧差を制御することによって
左右方向の定位位置を制御することができる。例えば、
左耳に右耳よりもわずかに早く（数百μsec 程度）音響
信号を提示すれば音像を左側に定位させることが可能で
ある。同様に、左耳に右耳よりも音圧レベルの大きい音
波を提示すると音像を左側に定位させることが可能であ
る。また、音像の距離感を制御するためには、両耳に提
示する音圧を制御することが一例として考えられる。例
えば、音圧を大きくすれば近くに音像を定位させること
ができる。
耳間時間差または両耳間音圧差を制御することによって
左右方向の定位位置を制御することができる。例えば、
左耳に右耳よりもわずかに早く（数百μsec 程度）音響
信号を提示すれば音像を左側に定位させることが可能で
ある。同様に、左耳に右耳よりも音圧レベルの大きい音
波を提示すると音像を左側に定位させることが可能であ
る。また、音像の距離感を制御するためには、両耳に提
示する音圧を制御することが一例として考えられる。例
えば、音圧を大きくすれば近くに音像を定位させること
ができる。
【０００８】両耳間時間差や両耳間音圧差の制御による
左右方向の音像方向の制御または音圧制御による距離感
の制御は頭部伝達関数を用いる場合よりも格段に演算量
が少ないという利点がある。しかし、頭部付近の音波の
散乱やその個人差を考慮していないために、所望の定位
位置と両耳間時間差や両耳間音圧差や音圧との定性的対
応及びその個人差への対応がとれない大きな欠点があ
る。
左右方向の音像方向の制御または音圧制御による距離感
の制御は頭部伝達関数を用いる場合よりも格段に演算量
が少ないという利点がある。しかし、頭部付近の音波の
散乱やその個人差を考慮していないために、所望の定位
位置と両耳間時間差や両耳間音圧差や音圧との定性的対
応及びその個人差への対応がとれない大きな欠点があ
る。
【０００９】この発明の目的は個人差に対応した定量的
な音像定位制御を行うことにある。加えて、音像定位制
御の実現に際し、頭部伝達関数の測定及び記憶が不要な
音響再生装置を提供することにある。また、受聴者の操
作なしに音像定位制御の個人差への対応がなされること
にある。
な音像定位制御を行うことにある。加えて、音像定位制
御の実現に際し、頭部伝達関数の測定及び記憶が不要な
音響再生装置を提供することにある。また、受聴者の操
作なしに音像定位制御の個人差への対応がなされること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項１記載
の発明では受聴者の位置と受聴者の向きと知覚される音
像位置に加え、個人毎の頭部の寸法を用いて音響信号処
理を行う手段を備えたステレオ音響再生装置を提供す
る。そのために、受聴者の両耳において音を再生可能な
ステレオ音響再生装置において、受聴者の位置と受聴者
の向きと知覚される音像位置を設定する設定手段と、受
聴者の耳珠間幅（両耳の間の寸法）と全頭高（頭の上下
方向の寸法）の人頭データを設定することができる人頭
データ設定手段と、この設定手段により設定された受聴
者の位置と受聴者の向きと知覚される音像位置と人頭デ
ータ設定手段により設定された耳珠間幅と全頭高から仮
想的な頭部伝達関数を計算する計算手段と、この計算手
段により計算された頭部伝達関数を音響信号に畳み込む
畳み込み演算手段を有することを特徴とする。
の発明では受聴者の位置と受聴者の向きと知覚される音
像位置に加え、個人毎の頭部の寸法を用いて音響信号処
理を行う手段を備えたステレオ音響再生装置を提供す
る。そのために、受聴者の両耳において音を再生可能な
ステレオ音響再生装置において、受聴者の位置と受聴者
の向きと知覚される音像位置を設定する設定手段と、受
聴者の耳珠間幅（両耳の間の寸法）と全頭高（頭の上下
方向の寸法）の人頭データを設定することができる人頭
データ設定手段と、この設定手段により設定された受聴
者の位置と受聴者の向きと知覚される音像位置と人頭デ
ータ設定手段により設定された耳珠間幅と全頭高から仮
想的な頭部伝達関数を計算する計算手段と、この計算手
段により計算された頭部伝達関数を音響信号に畳み込む
畳み込み演算手段を有することを特徴とする。
【００１１】この出願の請求項２記載の発明では、請求
項１記載の計算手段において人頭を球またはラクビーボ
ール状の扁長回転楕円体からなる音波の散乱体に近似し
て仮想的な頭部伝達関数を計算することを特徴とする。
この出願の請求項３記載の発明では、請求項１記載の装
置において耳珠間幅と全頭高のうちいずれかまたは両方
を自動計測する計測手段を具備し、この計測手段により
計測された耳珠間幅と全頭高のうちいずれか一方または
両方を、請求項１記載の計算手段における球または扁長
回転楕円体の特徴量とする。
項１記載の計算手段において人頭を球またはラクビーボ
ール状の扁長回転楕円体からなる音波の散乱体に近似し
て仮想的な頭部伝達関数を計算することを特徴とする。
この出願の請求項３記載の発明では、請求項１記載の装
置において耳珠間幅と全頭高のうちいずれかまたは両方
を自動計測する計測手段を具備し、この計測手段により
計測された耳珠間幅と全頭高のうちいずれか一方または
両方を、請求項１記載の計算手段における球または扁長
回転楕円体の特徴量とする。
【００１２】
【作 用】請求項１記載の発明によれば、個人毎の頭部
の寸法も用いて音響信号処理を行う手段を備えることに
よって個人差に対応した定量的な音像定位制御を実現す
ることができる。請求項２記載の発明によれば、人頭を
球または扁長回転楕円体からなる散乱体に近似する模型
によって仮想的な受聴位置と向きと音源位置に加え、個
人毎の頭部の寸法を用いて頭部伝達関数の定式化を行う
ことができる。
の寸法も用いて音響信号処理を行う手段を備えることに
よって個人差に対応した定量的な音像定位制御を実現す
ることができる。請求項２記載の発明によれば、人頭を
球または扁長回転楕円体からなる散乱体に近似する模型
によって仮想的な受聴位置と向きと音源位置に加え、個
人毎の頭部の寸法を用いて頭部伝達関数の定式化を行う
ことができる。
【００１３】請求項３記載の発明によれば、個人毎の頭
部伝達関数を計算するのに必要な変数として耳珠間幅と
全頭高のうち、いずれか一方、または双方が自動的に計
測されるため、受聴者の意図的な操作なしに音像定位制
御の個人差への対応がなされる。
部伝達関数を計算するのに必要な変数として耳珠間幅と
全頭高のうち、いずれか一方、または双方が自動的に計
測されるため、受聴者の意図的な操作なしに音像定位制
御の個人差への対応がなされる。
【００１４】
【実施例】図１にこの発明の一実施例を示す。この実施
例ではヘッドホン５に計測手段６Ａ，６Ｂ，６Ｃを設け
る。計測手段６Ａと６Ｂによって受聴者の全頭高Ａと耳
珠間幅Ｂ（共に図２参照）を計測し、その計測結果を用
いて頭部伝達関数を頭部伝達関数計算手段８で算出し、
この頭部伝達関数を信号源３から与えられる音響信号Ｓ
に畳み込み演算手段４Ａ，４Ｂで頭部伝達関数を畳み込
む構成とした場合を示す。なお、信号源３としては通信
回線等によって伝送されたり、マイクロホンによって収
録されたり、録音機、光ディスク等によって再生された
音響信号が用いられる。
例ではヘッドホン５に計測手段６Ａ，６Ｂ，６Ｃを設け
る。計測手段６Ａと６Ｂによって受聴者の全頭高Ａと耳
珠間幅Ｂ（共に図２参照）を計測し、その計測結果を用
いて頭部伝達関数を頭部伝達関数計算手段８で算出し、
この頭部伝達関数を信号源３から与えられる音響信号Ｓ
に畳み込み演算手段４Ａ，４Ｂで頭部伝達関数を畳み込
む構成とした場合を示す。なお、信号源３としては通信
回線等によって伝送されたり、マイクロホンによって収
録されたり、録音機、光ディスク等によって再生された
音響信号が用いられる。
【００１５】計測手段６Ａは例えばヘッドホン５を構成
するヘッドバンドと、イヤパッドに装着した感圧センサ
とによって構成することができる。この構成によって頭
部装着時にヘッドバンドのバネ力により頭部に与えられ
る圧接力を感圧センサによって計測し、この計測値によ
って頭部の幅、つまり耳珠間幅Ｂを人頭データ設定手段
９に設定することができる。
するヘッドバンドと、イヤパッドに装着した感圧センサ
とによって構成することができる。この構成によって頭
部装着時にヘッドバンドのバネ力により頭部に与えられ
る圧接力を感圧センサによって計測し、この計測値によ
って頭部の幅、つまり耳珠間幅Ｂを人頭データ設定手段
９に設定することができる。
【００１６】また計測手段６Ｂはヘッドバンドの長さ調
整機構に電気的な摺動接触手段を付加し、この摺動接触
手段によってヘッドバンドの伸縮量を電気的に計測し、
ヘッドバンドの伸縮量から耳珠間頭頂弧長Ｃ（図２参
照）を計測し、この耳珠間頭頂弧長Ｃと耳珠間幅Ｂのい
ずれか一方または双方により全頭高Ａを人頭データ設定
手段に設定する。
整機構に電気的な摺動接触手段を付加し、この摺動接触
手段によってヘッドバンドの伸縮量を電気的に計測し、
ヘッドバンドの伸縮量から耳珠間頭頂弧長Ｃ（図２参
照）を計測し、この耳珠間頭頂弧長Ｃと耳珠間幅Ｂのい
ずれか一方または双方により全頭高Ａを人頭データ設定
手段に設定する。
【００１７】耳珠間幅Ｂと全頭高Ａの設定は例えば感圧
センサの圧接力計測値とヘッドバンドの伸縮量計測値か
ら人頭データ設定手段９に予め用意した耳珠間幅Ｂと全
頭高Ａまたは耳珠間頭頂弧長Ｃを選択して設定するよう
に構成することができる。計測手段６Ｃは頭部の向きの
変化を検出する。このためには例えばヘッドバンドの頂
部に地磁気センサを装着し、この地磁気センサによって
頭部の回転方位を検出し、ヘッドホン装着時点の受聴者
の向いている方位を人頭データ設定手段９に設定する。
センサの圧接力計測値とヘッドバンドの伸縮量計測値か
ら人頭データ設定手段９に予め用意した耳珠間幅Ｂと全
頭高Ａまたは耳珠間頭頂弧長Ｃを選択して設定するよう
に構成することができる。計測手段６Ｃは頭部の向きの
変化を検出する。このためには例えばヘッドバンドの頂
部に地磁気センサを装着し、この地磁気センサによって
頭部の回転方位を検出し、ヘッドホン装着時点の受聴者
の向いている方位を人頭データ設定手段９に設定する。
【００１８】人頭データ設定手段９に設定された全頭高
Ａ，耳珠間幅Ｂ或いは耳珠間頭頂弧長Ｃ及び方位データ
は音像位置設定手段７から与えられる音像位置設定値と
共に頭部伝達関数計算手段８に読み込まれ頭部伝達関数
を算出する。ここで頭部伝達関数計算手段８における頭
部伝達関数の計算例について述べる。人頭を球または扁
長回転楕円体からなる散乱体に近似した模型を用いて頭
部伝達関数を計算する。この模型によって受聴者の位置
と、受聴者の向きと、受聴時に知覚される音像位置に加
え、計測手段６Ａ，６Ｂ，６Ｃで計測した個人毎の頭部
の寸法及び方位データを用いて頭部伝達関数の定式化を
行う。
Ａ，耳珠間幅Ｂ或いは耳珠間頭頂弧長Ｃ及び方位データ
は音像位置設定手段７から与えられる音像位置設定値と
共に頭部伝達関数計算手段８に読み込まれ頭部伝達関数
を算出する。ここで頭部伝達関数計算手段８における頭
部伝達関数の計算例について述べる。人頭を球または扁
長回転楕円体からなる散乱体に近似した模型を用いて頭
部伝達関数を計算する。この模型によって受聴者の位置
と、受聴者の向きと、受聴時に知覚される音像位置に加
え、計測手段６Ａ，６Ｂ，６Ｃで計測した個人毎の頭部
の寸法及び方位データを用いて頭部伝達関数の定式化を
行う。
【００１９】例えば図３乃至図５に示すように人頭を球
で近似したとき、音波を放射している点音源２から球面
上における両耳に対応する観測点ＪL ，ＪR への伝達関
数を次に示す。両耳１Ａ，１Ｂが図４に示すように左右
対称（開き角２α）の位置にあり、頂点ＪT となす角度
がθ（図３参照）であるとき、音源２から左右の観測点
ＪL ，ＪR への伝達関数ＨL ，ＨR はそれぞれ
で近似したとき、音波を放射している点音源２から球面
上における両耳に対応する観測点ＪL ，ＪR への伝達関
数を次に示す。両耳１Ａ，１Ｂが図４に示すように左右
対称（開き角２α）の位置にあり、頂点ＪT となす角度
がθ（図３参照）であるとき、音源２から左右の観測点
ＪL ，ＪR への伝達関数ＨL ，ＨR はそれぞれ
【００２０】
【数１】
【００２１】
【数２】
となる。なお、図４は図３を上方向から見た平面図、図
５は頂点ＪT から下向きに切断した断面図を示す。ここ
で、ｈn (2) (r) は球Bessel関数、Ｐn m （cosθ）はL
egendre陪関数
５は頂点ＪT から下向きに切断した断面図を示す。ここ
で、ｈn (2) (r) は球Bessel関数、Ｐn m （cosθ）はL
egendre陪関数
【００２２】
【数３】
ｋは音波の波数、ｒ' は音源２と球の間の距離、ｒ0 は
球の半径、φは音源２の方向と球の正面方向のなす方位
角（観測点ＪL ，ＪR に対して音源２の方向φが左の場
合に正値）、θは球の頂点ＪT と観測点ＪL ，ＪR のな
す角度、θ0 は球（散乱体）の頂点ＪT と音源２の方向
のなす角度である。
球の半径、φは音源２の方向と球の正面方向のなす方位
角（観測点ＪL ，ＪR に対して音源２の方向φが左の場
合に正値）、θは球の頂点ＪT と観測点ＪL ，ＪR のな
す角度、θ0 は球（散乱体）の頂点ＪT と音源２の方向
のなす角度である。
【００２３】球の半径ｒ0 として、耳珠間幅Ｂまたは耳
珠間幅Ｂと全頭高Ａの平均値を適用する例が考えられ
る。特に左右の観測点ＪL ，ＪR が互いに赤道面Ｒ上に
ある場合にはα＝π／２となる。また、人頭で実測した
両耳間音圧差によれば、αはπ／２よりやや小さい値
（１，５程度）が適当である場合もある。人頭を耳珠間
幅Ｂを短軸、全頭高Ａを長軸とする扁長回転楕円体で近
似した例として、音波を放射している点音源から扁長回
転楕円体面上における両耳に対応する観測点への伝達関
数を示す。両耳が左右対称（開き角２α）の位置にあ
り、扁長回転楕円体の頂点となす角度がθであるとき、
左右の観測点への伝達関数Ｈ L ，ＨR はそれぞれ
珠間幅Ｂと全頭高Ａの平均値を適用する例が考えられ
る。特に左右の観測点ＪL ，ＪR が互いに赤道面Ｒ上に
ある場合にはα＝π／２となる。また、人頭で実測した
両耳間音圧差によれば、αはπ／２よりやや小さい値
（１，５程度）が適当である場合もある。人頭を耳珠間
幅Ｂを短軸、全頭高Ａを長軸とする扁長回転楕円体で近
似した例として、音波を放射している点音源から扁長回
転楕円体面上における両耳に対応する観測点への伝達関
数を示す。両耳が左右対称（開き角２α）の位置にあ
り、扁長回転楕円体の頂点となす角度がθであるとき、
左右の観測点への伝達関数Ｈ L ，ＨR はそれぞれ
【００２４】
【数４】
【００２５】
【数５】
となる。ここで、Ｒmn (4) （ξ）は第４種Radial関数、
Ｓmn（η）はAngle 関数、
Ｓmn（η）はAngle 関数、
【００２６】
【数６】
ｃ（＝ｋｄ／２）は扁長回転楕円体の焦点間距離ｄと音
波の波長ｋで表される特徴量、ξ′は音源と扁長回転楕
円体間の動径、ξ0 は扁長回転楕円体面の動径、φは音
源（音像）方向と扁長回転楕円体の正面方向のなす方位
角、ηは扁長回転楕円体の頂点方向と観測点のなす角度
座標、η0 は扁長回転楕円体の頂点方向と受聴時に知覚
される音像方向のなす角度座標である。ただし、直交座
標系（ｘ，ｙ，ｚ），球座標系（ｒ，θ，φ），扁長回
転楕円体座標系（ξ，η，φ）の間には次の関係があ
る。この例では扁長回転楕円体の長軸がｚ軸方向を向い
ているものを扱う。
波の波長ｋで表される特徴量、ξ′は音源と扁長回転楕
円体間の動径、ξ0 は扁長回転楕円体面の動径、φは音
源（音像）方向と扁長回転楕円体の正面方向のなす方位
角、ηは扁長回転楕円体の頂点方向と観測点のなす角度
座標、η0 は扁長回転楕円体の頂点方向と受聴時に知覚
される音像方向のなす角度座標である。ただし、直交座
標系（ｘ，ｙ，ｚ），球座標系（ｒ，θ，φ），扁長回
転楕円体座標系（ξ，η，φ）の間には次の関係があ
る。この例では扁長回転楕円体の長軸がｚ軸方向を向い
ているものを扱う。
【００２７】
ｘ＝ｒ sinθ cosψ＝（ｄ／２) √｛（ξ2 −１）（１−η2 ）｝ cosψ
・・・（３−１）
ｙ＝ｒ sinθ sinψ＝（ｄ／２）√｛（ξ2 −１）（１−η2 ）｝ sinψ
・・・（３−２）
Ｚ＝ｒcos θ ＝（ｄ／２）ξη ・・・（３−３）
ただし、ｄは扁長回転楕円体の焦点間距離を示す。焦点
間距離ｄ，扁長回転楕円体面の動径ξ0 ，長軸ａ，短軸
ｂの関係は ｄ＝２√（ａ2 −ｂ2) ・・・（４−１） ξ0 ＝２／√（ａ2 −ｂ2) ・・・（４−２） で与えられる。
間距離ｄ，扁長回転楕円体面の動径ξ0 ，長軸ａ，短軸
ｂの関係は ｄ＝２√（ａ2 −ｂ2) ・・・（４−１） ξ0 ＝２／√（ａ2 −ｂ2) ・・・（４−２） で与えられる。
【００２８】（２−１），（２−２）式についても、特
に左右の観測点ＪL ，Ｊr が互いに反対の方位角にある
場合にはα＝π／２となる。また、人頭で実測した両耳
間音圧差によれば、αはπ／２よりやや小さい値（１．
５程度）が適当である場合もある。上式から人頭を耳珠
間幅Ｂと全頭高Ａのうちいずれか一方または両方を特徴
的な大きさとする球または扁長回転楕円体で近似するこ
とによって、個人差に対応した頭部伝達関数をモデル化
することができる。ここで、人頭を球で近似した場合と
扁長回転楕円体で近似した場合とでは、頭部伝達関数の
モデルとして扁長回転楕円体の方が優れていることが図
７及び図８に示すように実測値と比較することにより示
されている。しかし、演算量は球で近似した場合の方が
格段に少ない。尚、図７及び図８の測定条件はγ0 ＝
８．４８ｃｍ、θ0 ＝π／２、θ＝π／２、α＝π／
３、γ´＝１．５ｍ、ξ0 ＝１．５５３４、ｄ＝１４．
２６ｃｍとした。
に左右の観測点ＪL ，Ｊr が互いに反対の方位角にある
場合にはα＝π／２となる。また、人頭で実測した両耳
間音圧差によれば、αはπ／２よりやや小さい値（１．
５程度）が適当である場合もある。上式から人頭を耳珠
間幅Ｂと全頭高Ａのうちいずれか一方または両方を特徴
的な大きさとする球または扁長回転楕円体で近似するこ
とによって、個人差に対応した頭部伝達関数をモデル化
することができる。ここで、人頭を球で近似した場合と
扁長回転楕円体で近似した場合とでは、頭部伝達関数の
モデルとして扁長回転楕円体の方が優れていることが図
７及び図８に示すように実測値と比較することにより示
されている。しかし、演算量は球で近似した場合の方が
格段に少ない。尚、図７及び図８の測定条件はγ0 ＝
８．４８ｃｍ、θ0 ＝π／２、θ＝π／２、α＝π／
３、γ´＝１．５ｍ、ξ0 ＝１．５５３４、ｄ＝１４．
２６ｃｍとした。
【００２９】上記の伝達関数（１−１），（１−２）
式、及び（２−１），（２−２）式は音波の周波数ｆ
（波数ｋに比例）に依存するので、周波数領域において
各周波数について音源信号に伝達関数を乗じるか、伝達
関数を時間領域に変換して音源信号に畳み込み演算しな
ければならない。更に演算量を削減する場合には、上記
の伝達関数を直接用いずに両耳間時間差，両耳間音圧
差、（絶対）音圧を制御することによって左右音像定位
制御、距離感制御を行うことが考えられる。ただし、代
表的な周波数（例えば両耳間時間差の場合には1.０kHz
未満の低域）における音源から左右の観測点までの伝達
関数ＨL ，ＨR を（１−１），（１−２）式、または
（２−１），（２−２）式のうちから選び、両耳間時間
差ΔＴ，両耳間音圧差ΔＰ，（絶対）音圧Ｇを頭部伝達
関数計算手段８において（５−１），（５−２），（５
−３）式によって計算する。
式、及び（２−１），（２−２）式は音波の周波数ｆ
（波数ｋに比例）に依存するので、周波数領域において
各周波数について音源信号に伝達関数を乗じるか、伝達
関数を時間領域に変換して音源信号に畳み込み演算しな
ければならない。更に演算量を削減する場合には、上記
の伝達関数を直接用いずに両耳間時間差，両耳間音圧
差、（絶対）音圧を制御することによって左右音像定位
制御、距離感制御を行うことが考えられる。ただし、代
表的な周波数（例えば両耳間時間差の場合には1.０kHz
未満の低域）における音源から左右の観測点までの伝達
関数ＨL ，ＨR を（１−１），（１−２）式、または
（２−１），（２−２）式のうちから選び、両耳間時間
差ΔＴ，両耳間音圧差ΔＰ，（絶対）音圧Ｇを頭部伝達
関数計算手段８において（５−１），（５−２），（５
−３）式によって計算する。
【００３０】
ΔＴ＝｛ arg（Ｈr ）− arg（Ｈ1 ）｝／２πｆ（sec) （５−１）
ΔＰ＝２０ log10｜Ｈ1 ／Ｈr ｜ （dB） （５−２）
Ｇ＝１０ log10（｜Ｈ1 ｜2 ＋｜Ｈr ｜2 ） （dB） （５−３）
ただし、arg は複素数の連続位相角(unwrapped phase)
を表す。（５−１），（５−２）式は、ΔＴ及びΔＰが
正値のときにそれぞれ左耳への音波の到来が右耳より早
く、音圧が大きいことを示す。例えば、頭部伝達関数畳
み込み演算手段４Ａ，４Ｂにおいて両耳に供給される音
響信号に利得Ｇを与え、右耳への音響信号に更に遅延Δ
Ｔ，利得ΔＰを与えれば、目的とする音像の位置、人頭
の大きさに対応した音像定位制御が可能になる。しか
し、全可聴周波数にわたる（１−１），（１−２）式ま
たは（２−１），（２−２）式に基づいた頭部伝達関数
の畳み込み演算による制御よりも音像定位効果が少なく
なるものの、ΔＴ，ΔＰ，Ｇの計算に（１−１），（１
−２）式から得られた頭部伝達関数ＨL ，ＨR を用いた
場合には、（２−１），（２−２）式から得られた頭部
伝達関数ＨL ，ＨR を用いた場合よりも受聴時に知覚さ
れる音像方向や受聴者の向きによる異方性を反映する。
を表す。（５−１），（５−２）式は、ΔＴ及びΔＰが
正値のときにそれぞれ左耳への音波の到来が右耳より早
く、音圧が大きいことを示す。例えば、頭部伝達関数畳
み込み演算手段４Ａ，４Ｂにおいて両耳に供給される音
響信号に利得Ｇを与え、右耳への音響信号に更に遅延Δ
Ｔ，利得ΔＰを与えれば、目的とする音像の位置、人頭
の大きさに対応した音像定位制御が可能になる。しか
し、全可聴周波数にわたる（１−１），（１−２）式ま
たは（２−１），（２−２）式に基づいた頭部伝達関数
の畳み込み演算による制御よりも音像定位効果が少なく
なるものの、ΔＴ，ΔＰ，Ｇの計算に（１−１），（１
−２）式から得られた頭部伝達関数ＨL ，ＨR を用いた
場合には、（２−１），（２−２）式から得られた頭部
伝達関数ＨL ，ＨR を用いた場合よりも受聴時に知覚さ
れる音像方向や受聴者の向きによる異方性を反映する。
【００３１】よって、音像定位効果と演算量を勘案して
頭部伝達関数計算手段８と畳み込み演算手段４Ａ，４Ｂ
における演算項目を図６のように選択する必要がある。
演算量が大量でも音像定位効果を期待する場合には、ル
ーチンＡで頭部伝達関数計算手段８において（１−
１），（１−２）式によって全可聴周波数にわたる頭部
伝達関数を計算し、畳み込み演算手段４Ａ，４Ｂにおい
て前記頭部伝達関数を音響信号に畳み込み演算する。
頭部伝達関数計算手段８と畳み込み演算手段４Ａ，４Ｂ
における演算項目を図６のように選択する必要がある。
演算量が大量でも音像定位効果を期待する場合には、ル
ーチンＡで頭部伝達関数計算手段８において（１−
１），（１−２）式によって全可聴周波数にわたる頭部
伝達関数を計算し、畳み込み演算手段４Ａ，４Ｂにおい
て前記頭部伝達関数を音響信号に畳み込み演算する。
【００３２】演算量を抑制し、全可聴周波数にわたる頭
部伝達関数を考慮するには、ルーチンＡの途中からルー
チンＢに分岐し（２−１），（２−２）式によって全可
聴周波数にわたる頭部伝達関数を計算し、畳み込み演算
手段４Ａ，４Ｂにおいて前記頭部伝達関数を音響信号に
畳み込み演算する。演算量を抑制し、音像方向や受聴者
の向きによる異方性を考慮するには、ルーチンＡの先頭
からルーチンＣに分岐し頭部伝達関数計算手段８におい
て（１−１），（１−２）式によって各々ある周波数に
おける頭部伝達関数ＨL ，ＨR を計算し、これらの頭部
伝達関数ＨL ，ＨR より（５−１），（５−２），（５
−３）式によってΔＴ，ΔＰ，Ｇを計算する。畳み込み
演算手段４Ａ，４Ｂでは、前記の算出した値ΔＴ，Δ
Ｐ，Ｇに基づき音響信号Ｓに各々両耳間時間差ΔＴ，両
耳間音圧差ΔＰ，（絶対）音圧Ｇを付与する。更に、演
算量を抑制し、音源方向や受聴者の向きによる異方性も
考慮しない場合には、ルーチンＤにより頭部伝達関数計
算手段８において（２−１），（２−２）式によって各
々ある周波数における頭部伝達関数ＨL ，ＨR を計算
し、以下同様にこれらの頭部伝達関数ＨL ，ＨR より
（５−１），（５−２），（５−３）式によってΔＴ，
ΔＰ，Ｇを計算する。畳み込み演算手段４Ａ，４Ｂで
は、前記のΔＴ，ΔＰ，Ｇに基づき音響信号Ｓに各々両
耳間時間差ΔＴ，両耳間音圧差ΔＰ，（絶対）音圧Ｇを
付与する。
部伝達関数を考慮するには、ルーチンＡの途中からルー
チンＢに分岐し（２−１），（２−２）式によって全可
聴周波数にわたる頭部伝達関数を計算し、畳み込み演算
手段４Ａ，４Ｂにおいて前記頭部伝達関数を音響信号に
畳み込み演算する。演算量を抑制し、音像方向や受聴者
の向きによる異方性を考慮するには、ルーチンＡの先頭
からルーチンＣに分岐し頭部伝達関数計算手段８におい
て（１−１），（１−２）式によって各々ある周波数に
おける頭部伝達関数ＨL ，ＨR を計算し、これらの頭部
伝達関数ＨL ，ＨR より（５−１），（５−２），（５
−３）式によってΔＴ，ΔＰ，Ｇを計算する。畳み込み
演算手段４Ａ，４Ｂでは、前記の算出した値ΔＴ，Δ
Ｐ，Ｇに基づき音響信号Ｓに各々両耳間時間差ΔＴ，両
耳間音圧差ΔＰ，（絶対）音圧Ｇを付与する。更に、演
算量を抑制し、音源方向や受聴者の向きによる異方性も
考慮しない場合には、ルーチンＤにより頭部伝達関数計
算手段８において（２−１），（２−２）式によって各
々ある周波数における頭部伝達関数ＨL ，ＨR を計算
し、以下同様にこれらの頭部伝達関数ＨL ，ＨR より
（５−１），（５−２），（５−３）式によってΔＴ，
ΔＰ，Ｇを計算する。畳み込み演算手段４Ａ，４Ｂで
は、前記のΔＴ，ΔＰ，Ｇに基づき音響信号Ｓに各々両
耳間時間差ΔＴ，両耳間音圧差ΔＰ，（絶対）音圧Ｇを
付与する。
【００３３】
【発明の効果】この発明では、受聴者の両耳において再
生可能なステレオ音響再生装置において、受聴者の位置
と受聴者の向きと受聴時に知覚される音響位置を設定す
る音像位置設定手段７と、計測手段６Ａ，６Ｂ，６Ｃで
計測した圧接値とヘッドバンドの伸縮量とから受聴者の
耳珠間幅と耳珠間頭部弧長或いは全頭高方位等の人頭デ
ータを設定する人頭データ設定手段９と、音像位置設定
手段７により設定された受聴者の位置と、受聴者の向き
と、受聴時に知覚される音響位置と人頭データ設定手段
９より設定された人頭データから仮想的な頭部伝達関数
を計算する頭部伝達関数計算手段８と、この計算手段８
により計算された頭部伝達関数を音響信号に畳み込む畳
み込み演算手段４Ａ，４Ｂを備えることによって、受聴
者の位置と受聴者の向きと受聴時に知覚される音像位置
に加え、個人毎の頭部の寸法を用いて音響信号処理を行
う手段を備えた音響再生装置が提供される。これによっ
て、個人差に対応した定量的な音像定位制御が実現す
る。
生可能なステレオ音響再生装置において、受聴者の位置
と受聴者の向きと受聴時に知覚される音響位置を設定す
る音像位置設定手段７と、計測手段６Ａ，６Ｂ，６Ｃで
計測した圧接値とヘッドバンドの伸縮量とから受聴者の
耳珠間幅と耳珠間頭部弧長或いは全頭高方位等の人頭デ
ータを設定する人頭データ設定手段９と、音像位置設定
手段７により設定された受聴者の位置と、受聴者の向き
と、受聴時に知覚される音響位置と人頭データ設定手段
９より設定された人頭データから仮想的な頭部伝達関数
を計算する頭部伝達関数計算手段８と、この計算手段８
により計算された頭部伝達関数を音響信号に畳み込む畳
み込み演算手段４Ａ，４Ｂを備えることによって、受聴
者の位置と受聴者の向きと受聴時に知覚される音像位置
に加え、個人毎の頭部の寸法を用いて音響信号処理を行
う手段を備えた音響再生装置が提供される。これによっ
て、個人差に対応した定量的な音像定位制御が実現す
る。
【００３４】ここで、頭部伝達関数計算手段８において
人頭を球または扁長回転楕円体からなる散乱体に近似す
るような簡単な模型を用いて仮想的な頭部伝達関数を計
算する。この模型によって受聴者の位置と受聴者の向き
と、受聴時に知覚される音像位置に加え個人毎の頭部の
寸法を用いて頭部伝達関数の定式化が行われ、リアルタ
イムに頭部伝達関数を算出することができる。つまり、
音像定位を実現するにあたり、頭部伝達関数の測定及び
記憶が不要な音響再生装置が提供される。
人頭を球または扁長回転楕円体からなる散乱体に近似す
るような簡単な模型を用いて仮想的な頭部伝達関数を計
算する。この模型によって受聴者の位置と受聴者の向き
と、受聴時に知覚される音像位置に加え個人毎の頭部の
寸法を用いて頭部伝達関数の定式化が行われ、リアルタ
イムに頭部伝達関数を算出することができる。つまり、
音像定位を実現するにあたり、頭部伝達関数の測定及び
記憶が不要な音響再生装置が提供される。
【００３５】前記装置において、耳珠間幅と耳珠間頭頂
弧長のうちいずれかまたは両方を自動計測する計測手段
を具備する。この手段より計測された耳珠間幅と全頭高
のうちいずれかまたは両方を、前記計算手段における球
または扁長回転楕円体の特徴量とする。これによって、
利用者の意図的な操作なしに音像定位位置と頭部伝達関
数との対応関係の個人差に対応し得る。なお、装置を更
に簡素化するために頭部寸法の自動計測手段を省略する
ことも考えられる。この場合には人頭データ設定手段９
に代表的なモデル寸法及び方位データを複数用意し、そ
の中から受聴者に適したモデルを選択して設定するよう
に構成することもできる。
弧長のうちいずれかまたは両方を自動計測する計測手段
を具備する。この手段より計測された耳珠間幅と全頭高
のうちいずれかまたは両方を、前記計算手段における球
または扁長回転楕円体の特徴量とする。これによって、
利用者の意図的な操作なしに音像定位位置と頭部伝達関
数との対応関係の個人差に対応し得る。なお、装置を更
に簡素化するために頭部寸法の自動計測手段を省略する
ことも考えられる。この場合には人頭データ設定手段９
に代表的なモデル寸法及び方位データを複数用意し、そ
の中から受聴者に適したモデルを選択して設定するよう
に構成することもできる。
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】この発明に用いる人頭データの内容を説明する
ための正面図。
ための正面図。
【図３】この発明に用いる人頭データを取得する場合の
各種条件を説明するための斜視図。
各種条件を説明するための斜視図。
【図４】図３の平面図。
【図５】図３を縦方向に切断した断面図。
【図６】図１に示した実施例の全体の動作を説明するた
めの流れ図。
めの流れ図。
【図７】この発明による作用効果を説明するための特性
曲線図。
曲線図。
【図８】図７と同様の特性曲線図。
【図９】従来の技術、実音源再生状況を説明するための
平面図。
平面図。
【図１０】従来の両耳において再生可能なステレオ音響
再生装置を説明するための図。
再生装置を説明するための図。
１Ａ，１Ｂ 耳
２ 音源
３ 信号源
４Ａ，４Ｂ 畳み込み演算手段
５ ヘッドホン
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 計測手段
７ 音像位置設定手段
８ 頭部伝達関数計算手段
９ 人頭データ設定手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04S 1/00
H04R 5/033
Claims (3)
- 【請求項１】 受聴者の両耳において再生可能なステレ
オ音響再生装置において、 Ａ．受聴者の位置、受聴者の向き及び受聴時に知覚され
る音像位置を設定する音像位置設定手段と、 Ｂ．受聴者の頭部寸法に近似する人頭データを設定する
人頭データ設定手段と、 Ｃ．上記音像位置設定手段により設定された受聴位置と
受聴者の向きと音源位置と上記人頭データ設定手段に設
定された人頭データから仮想的な頭部伝達関数を計算す
る頭部伝達関数計算手段と、 Ｄ．上記計算手段により計算された頭部伝達関数を音響
信号に畳み込む畳み込み演算手段と、 によって構成したことを特徴とするステレオ音響再生装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の計算手段において、上記
人頭データ設定手段により設定された受聴者の人頭デー
タを特徴量とする球または扁長回転楕円体からなる音波
の散乱体に人頭を近似して上記仮想的な頭部伝達関数の
計算を行うことを特徴とするステレオ音響再生装置。 - 【請求項３】 受聴者の頭部寸法を計測する手段を具備
していることを特とする請求項１記載のステレオ音響再
生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21348694A JP3395807B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | ステレオ音響再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21348694A JP3395807B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | ステレオ音響再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0879900A JPH0879900A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3395807B2 true JP3395807B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=16640000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21348694A Expired - Fee Related JP3395807B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | ステレオ音響再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3395807B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4240683B2 (ja) | 1999-09-29 | 2009-03-18 | ソニー株式会社 | オーディオ処理装置 |
| JP4531554B2 (ja) * | 2004-09-14 | 2010-08-25 | 日本電信電話株式会社 | 高臨場感通信装置及び高臨場感通信方法 |
| US8917874B2 (en) | 2005-05-26 | 2014-12-23 | Lg Electronics Inc. | Method and apparatus for decoding an audio signal |
| JP4988716B2 (ja) | 2005-05-26 | 2012-08-01 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | オーディオ信号のデコーディング方法及び装置 |
| JP4814344B2 (ja) | 2006-01-19 | 2011-11-16 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | メディア信号の処理方法及び装置 |
| WO2007091842A1 (en) | 2006-02-07 | 2007-08-16 | Lg Electronics Inc. | Apparatus and method for encoding/decoding signal |
| JP5114981B2 (ja) * | 2007-03-15 | 2013-01-09 | 沖電気工業株式会社 | 音像定位処理装置、方法及びプログラム |
| JP6044921B2 (ja) * | 2012-03-28 | 2016-12-14 | 国立大学法人弘前大学 | 案内システム |
| US9426589B2 (en) * | 2013-07-04 | 2016-08-23 | Gn Resound A/S | Determination of individual HRTFs |
| JP2015228943A (ja) * | 2014-06-04 | 2015-12-21 | 株式会社ニコン | ウエアラブルデバイス |
| EP3625976B1 (en) * | 2017-05-16 | 2023-08-09 | GN Hearing A/S | A method for determining distance between ears of a wearer of a sound generating object and an ear-worn, sound generating object |
-
1994
- 1994-09-07 JP JP21348694A patent/JP3395807B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0879900A (ja) | 1996-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090207 Year of fee payment: 6 |
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