JP3604665B2

JP3604665B2 - Behavioral measurement device for selective listening and its listening support device

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Publication number: JP3604665B2
Application number: JP2002022132A
Authority: JP
Inventors: 雅治高橋
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP2003220051A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ある人が今、どの音を聞いているかをその行動に応じて選択し測定する選択的聴取の行動的測定装置及びその聴取支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人間が刻一刻と行っている内的な情報処理の仕組みを、外部から直接観察することは困難である。また、どのような情報処理を行っているかを言語を使って本人に報告させたり、課題の内容について事後的にテストを行う方法にも大きな限界がある。
【０００３】
なぜなら、被験者が自らの主観的体験をすべて記憶し、それを言語的に報告する能力には限界があるため、正確な報告は期待できないことは明らかである。従って、人間の内的情報処理に関する従来の研究では、内的情報処理の仕組みを精密に調べるために、その人の行動を外部から細かく観察するための様々な技術が開発されてきた。
【０００４】
例えば、「その人が、今どの刺激を注視しているのか（これを選択的注視という）」を行動的に測定することを目的として、視線の動きを細かに測定するための様々な技術がすでに開発されている。
【０００５】
この方法は、視野の中心では視力が高く、視野の周辺部では視力が低いという視覚の性質を利用して、眼球の向きから選択的注視を調べるという方法に基づいており、いわゆる「眼電法（左右のこめかみに電極を装着し、眼球の動きにより発生する電位の変化を記録することで、眼球の動きを測定する手法）」や「光学的測定法（角膜に光を当ててその反射光を測定することで眼球の動きを測定する方法）」はそのような技術の例である。これらの技術は、心理・行動研究のみならず、工学その他の分野に広く応用されている。
【０００６】
また、最近では、「その人が今、どのような表情を表出しているか」を行動的に測定することを目的として、目や口の動きや顔面の温度を細かく測定して、それらの指標と各種表情との関係を分析することで、その結果を様々な表情に変換する技術の開発が試みられている。この技術が進歩すれば、ある人が今どのような感情を抱いているかを行動的に測定することが可能となり、多様な研究開発に大きく貢献するであろう。
【０００７】
一方、言語の利用に象徴されるように、聴覚的な情報処理もまた人間にとって重要な役割を果たしている。従って、視覚における眼球変位測定装置と同様に、「ある人が今どの音を聞いているか（これを選択的聴取という）」を行動的に測定する技術がもし開発されたならば、それは、視覚における眼球変位測定装置と同様の大きな貢献を、心理・行動の研究にもたらすことが期待される。
【０００８】
しかしながら、聴覚については、選択的聴取を行動的に測定する技術はほとんど未開拓の状況にある。このような技術が熱心に開発されてこなかった原因のひとつは、ある音を聞き取ろうとするとき、人間は外耳を大きく動かすことがないためであろう。つまり、聴覚的な情報処理には、視覚における眼球運動や、表情の表出における顔面の筋肉運動のような明確な行動上の変化が伴わないので、それを測定することはほとんど不可能に近いと考えられてきたのである。
【０００９】
このような「選択的聴取は明確な行動を伴わない」という問題を解決するためには、被験者にヘッドフォンを装着してもらい、手に機械的なスイッチを持たせて、そのスイッチを押すと、ヘッドフォンから提示される聴覚刺激を切り替えることができるような装置を作ることで、ある程度解決できる。
【００１０】
例えば、２つの文章朗読の中から一つを選んで聞く場合、このような装置を使って、被験者がスイッチを押すことで聞き取る文章朗読を次々に切り替える状態を作ってやれば、被験者がどちらの会話を聞いているかをスイッチ反応として行動的に測定することができる。
【００１１】
図４はかかる従来の選択的聴取測定装置の模式図である。
【００１２】
この図において、１は被験者、２は第１のスピーカ（被験者の右側）、３は第２のスピーカ（被験者の左側）、４は第１のパネル（被験者の右側）、５は第２のパネル（被験者の左側）、６は第１のマイクロスイッチ（被験者の右側）、７は第２のマイクロスイッチ（被験者の左側）である。
【００１３】
ここでは、被験者１が手でスイッチを押す代わりに、被験者１が頭部を大きく傾けることにより、マイクロスイッチを動作させ、スピーカの音量を調整する。つまり、注意を向けない方の文章朗読の音量を大きく低下させる「頭部によるスイッチ押し方法」を実現する装置を本願発明者は１９９６年に作製し、これにより選択的聴取を行動的に測定する方法を提案している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の選択的聴取を行動的に測定する方法では、以下のような問題があった。
【００１５】
まず、被験者に要求する反応、つまり、頭部を左右のどちらかに大きく傾けるとでパネルを押し、それによりスイッチを閉じさせるという反応は、手でスイッチを押す代わりに頭部で押すことを要求しているだけで、日常生活において人が行っている選択的聴取とは形態的に大きく異なっており、かつ、身体的な負荷、つまり、反応に要する労力、という点でもやはり日常生活において人が行っている選択的聴取とはかけ離れている。なぜならば、人は内的情報処理を使って特定の刺激を選択し、それ以外の刺激を抑圧する能力をもっている（これをカクテル・パーティー効果という）ため、日常生活の上での選択的聴取における頭部運動はかなり小さなものがほとんどであり、せいぜい左右の外耳に到達する聴覚刺激の音量差や位相差を利用して聞き取り易さを改善するための微妙な運動を行っているにすぎないと考えられるからである。
【００１６】
そのため、他の行動指標とは異なり、日常生活においてほとんど労力を必要とせずに行っている選択的聴取力自体を研究することが困難である。たとえば、眼球運動測定法を用いた選択的注視の研究では、運転場面や読書場面等の場面における自然な選択的注視を研究することが可能であるが、上記した従来の技術である「頭部によるスイッチ押し方法」を用いた選択的聴取の研究では、自然な選択的聴取（例えば、車を運転しながらどの音を聞いているかなど）を測定することは困難である。
【００１７】
また、「頭部によるスイッチ押し方法」では、頭部によるスイッチ押しにより注意を向けない方の聴覚刺激の音量が急激に大きく（１５ｄＢ程度）低下することで、被験者の注意集中を助け、同時に、被験者が反対側の刺激を聞いていないことを保証している。しかし、これでは、被験者は、注意を向けていない方の聴覚刺激をほとんど聞き取ることができないため、注意を向けていない方の聴覚刺激の内容に興味を持ってそちらに切り替えることができない。これは、日常生活における選択的聴取とは明らかに異なる。
【００１８】
カクテル・パーティー効果に関する従来の研究から、日常生活において、通常、人は２つの聴覚刺激をある程度までは同時に処理しながら、どちらにより深く注意集中するかを刻一刻と選択していることが示されているからである。従来の「頭部によるスイッチ押し方法」は、このような自然な選択的聴取を行わせることができない。
【００１９】
また、頭部によるスイッチ押し方法により注意を向けない方の聴覚刺激の音量が急激に大きく低下することは、被験者が装置の仕組みにはっきりと気づいてしまうという問題がある。心理・行動の研究では、被験者が実験の本当の目的に気づいてしまった時点で行動が大きく変わってしまうことが多い。
【００２０】
そのため、通常は被験者に気づかれない、より自然な状態で様々な行動指標を測定する。従って、「頭部によるスイッチ押し方法」では、他の行動指標とは異なり、より自然な状態（被験者が実験の目的に気づいていない状態）での測定が困難である。
【００２１】
本発明は、上記状況に鑑みて、自然なアクセスにより、人が主に聴取している聴覚的刺激を検出することができる選択的聴取の行動的測定装置及びその聴取支援装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【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、
〔１〕選択的聴取の行動的測定装置において、後方から提示される２つの聴覚刺激を受けているときの被験者の頭部変位をその被験者に身体的な負荷をかけずに検出する頭部変位検出手段と、この頭部変位検出手段からの情報に基づいて、前記２つの聴覚刺激の何れを主に聴取しているかを判定する判定手段とを具備することを特徴とする。
【００２３】
〔２〕上記〔１〕記載の選択的聴取の行動的測定装置において、前記被験者の頭部変位検出手段が前記頭部の基準位置からの変位を検出する磁気式位置センサーであることを特徴とする。
【００２４】
〔３〕上記〔２〕記載の選択的聴取の行動的測定装置において、前記頭部の基準位置からの変位が頭部の回転角度であることを特徴とする。
【００２５】
〔４〕上記〔１〕記載の選択的聴取の行動的測定装置において、前記判定手段が前記磁気式位置センサーからの情報に基づく情報処理装置であることを特徴とする。
【００２６】
〔５〕上記〔４〕記載の選択的聴取の行動的測定装置において、前記２つの聴覚刺激を前記被験者の左右後方から提示することを特徴とする。
【００２７】
〔６〕選択的聴取の支援装置において、後方から提示される２つの聴覚刺激を受けているときの被験者の頭部変位をその被験者に身体的な負荷をかけずに検出する頭部変位検出手段と、この頭部変位検出手段からの情報に基づいて、前記２つの聴覚刺激の何れを主に聴取しているかを判定する判定手段と、この選択された聴覚刺激を聴取する支援手段を具備することを特徴とする。
【００２８】
〔７〕上記〔６〕記載の選択的聴取の支援装置において、前記支援手段は、前記頭部変位検出手段からの情報に基づいて聴覚刺激の音量を調整することを特徴とする。
【００２９】
〔８〕上記〔６〕記載の選択的聴取の支援装置において、前記支援手段は、前記頭部変位検出手段からの情報に基づいて聴覚刺激の音質を調整することを特徴とする。
【００３０】
〔９〕上記〔６〕記載の選択的聴取の支援装置において、前記支援手段は、前記頭部変位検出手段からの情報に基づいて聴覚刺激の音量及び音質を調整することを特徴とする。
【００３１】
〔１０〕上記〔６〕記載の選択的聴取の支援装置において、前記支援手段は、前記頭部変位検出手段から得られる頭部回転角度に随伴してカットオフ周波数と振幅特性が連続的に変動する周波数フィルタを用いて聴覚刺激の音質を調整することを特徴とする。
【００３２】
〔１１〕上記〔６〕記載の選択的聴取の支援装置において、前記支援手段は、前記頭部変位検出手段から得られる頭部回転角度に随伴してカットオフ周波数と振幅特性が連続的に変動する周波数フィルタに使用する場合に最も適切なカットオフ周波数と振幅特性を事前に推定してそれらを用いることにより聴覚刺激の音質を調整することを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３４】
前述したように、人間は、一つの音を聞き取ろうとするとき、僅かに頭を動かすことが多い。そこで、いろいろな方向から音を提示して、それを聞き取ろうとするときの細かな頭の動きを調べた。その結果、方向によって特徴的な頭の動きが見られることが分かった。この成果に基づいて、被験者に身体的な負荷を与えずに、「頭の動きを測定することで、被験者が今どの音を聞いているかを推定する」ことができる。
【００３５】
さらに、そのような動きに合わせて、被験者の聞き取りを助ける技術も開発した。この技術は、被験者の頭の動きに合わせて、スムーズに音量や音質を変えることで、被験者に気づかれないようにしながら、被験者の聞き取りを助ける（つまり、聞き取りやすくする）技術である。このように、「被験者に気づかれずに音量や音質を操作する」という点もまた、本発明の成果の一つである。
【００３６】
本発明では、これら２つの成果を組み合わせることで、被験者がどの音を聞いているかを測定する基礎技術として確立することに成功した。
【００３７】
（１）まず、後方から提示される２つの刺激を聞いているときの頭部変位を指標として選択的聴取を測定する事例について説明する。
【００３８】
人間は、ある視覚刺激を見つめる時、頭部や眼球を動かす。なぜならば、視野の中心は細かな部分が見えやすく、視野の周辺は見え難いからである。そのため、ある視覚刺激を選択的に注視する時、人間は、その刺激を視野の中心で見るために、頭部や眼球を自発的に動かすのである。
【００３９】
一方、聴覚の場合、聴覚刺激は頭部を回り込んで２つの外耳に伝播するため、視覚の場合に見られるほどの明確な指向性はないと考えられてきた。しかし、人の耳は集音器の形状をしているので、眼球ほどではないとしても、ある程度の指向性を持っている。また、聴覚刺激が人の頭を回り込んで伝播するときには、高い音（２０００Ｈｚ以上の音）ほど回り込み難いため、音を聞き取りやすい方向が存在する。
【００４０】
加えて、２つの耳は空間的に離れているので、音の聞こえる方向により、両耳に到達したときの音量差と位相差が異なる。これらの音量差と位相差は、複数の聴覚刺激の中から一つを選び出すための重要な手がかりとなっていることが知られている。
【００４１】
従って、もっとも聞き取りやすい音量差と位相差を生み出す音源の方向が存在することが予測される。
【００４２】
これらの考察から、人間がある聴覚刺激に注意を向けるときには、犬やウサギほどではないとしても、音源と両耳の位置関係を微妙に変えることで聞き易さを改善している。そこで、選択的聴取を行っている人間の頭部変位を系統的に分析する実験を行った。以下に記する方法では、人間の自発的な頭部変位を自然な条件で測定するために、磁気式の位置センサーを用いた。
【００４３】
それにより、以下に記する方法では、他の直接的な測定方法、たとえば頭部に棒等を装着してその回転を測定するというような方法とは異なり、被験者に身体的な負荷をかけずに自発的な頭部運動をより自然な状態で測定することが可能にされた。
【００４４】
図１は本発明の実施例を示す選択的聴取時の自発的頭部運動（変位）の説明図である。
【００４５】
この図において、１１は上方から見た被験者（外耳後部に磁気センサーの小型レシーバーを装着している）、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはスピーカの位置を示しており、その提示条件は、（１）：前方左右（Ａ＋Ｂ）、（２）：後方左右（Ｃ＋Ｄ）、（３）右前後（Ｂ＋Ｄ）、（４）左前後（Ａ＋Ｃ）、（５）前方右・後方左（Ｂ＋Ｃ）、（６）前方左・後方右（Ａ＋Ｄ）である。
【００４６】
また、１２は被験者１１の頭部の変位を検出する磁気式位置センサーのトランスミッタ、１３はその磁気式位置センサーのトランスミッタ１２に接続されるコンピュータ、１４はそのコンピュータ１３に接続され、磁気式位置センサーのトランスミッタ１２からの出力信号に応じて音量及び又は音質を制御する音量・音質調整装置である。また、その音量・音質調整装置１４には被験者１１が主に聴取している聴取刺激を聞き取りやすくするためのフィルタを内蔵することができる。
【００４７】
まず、２つの文章朗読を上記（１）から（６）の提示方向の条件のどれかに従って２カ所のスピーカから音量及び音質を変化させることなく被験者に提示して、実験者が指定した方の文章朗読を選択的に聴取することを求めたときの、自発的な頭部運動（変位）を分析した。
【００４８】
その結果得られた自発的頭部運動（変位）の平均量、すなわち、被験者の２つの外耳を結ぶ線分と水平面（被験者が立位時の地表面）の座標軸がなす角度の変化の値（平均値）を表１に示す。
【００４９】
頭部の角度は、ある時点における角度と、被験者がどちらの朗読刺激も聞いていないときの角度（これをキャリブレーション時の角度という）との差により表される。表１に示されている自発的頭部運動とは、被験者が一方の朗読刺激を聞いているときの角度ともう一方の朗読刺激を聞いているときの角度の差である。
【００５０】
表１では、（１）から（６）の提示方向の条件のもとでの平均頭部運動量が、文章朗読の提示音量（２５ｄＢあるいは３０ｄＢ）ごとに、度（°）の単位で示されている。表１から、選択的聴取時の自発的頭部運動（変位）は、以下の性質を持っていることが解明された。
【００５１】
【表１】

【００５２】
（１）前方左右（Ａ＋Ｂ）から提示される２つの刺激聴覚の一つに注意を向ける場合
この場合には、被験者１１は注意を向ける刺激の方向に顔を向ける傾向がある。これについては個人差が大きく、平均的移動量は比較的小さい（１０．６°あるいは７．５°）。
【００５３】
（２）後方左右（Ｃ＋Ｄ）から提示される２つの刺激の１つに注意を向ける場合
この場合には、被験者１１は注意を向ける刺激の方向に外耳を向ける傾向がある。これについては個人差が小さく、平均的移動量は比較的大きい（３６．５°及び１６．４°）。
【００５４】
（３）と（４）右前後（Ｂ＋Ｄ）〔または左前後（Ａ＋Ｃ）〕から提示される２つの刺激の一つに注意を向ける場合
この場合には、前方の刺激に注意を向けるときは顔面を向け、後方の刺激に注意を向けるときは外耳をそちらに向ける傾向がある。これについては個人差が大きく、平均的移動量は比較的小さい（１８．５°及び１１．５°、１７．０°及び１５．５°）。
【００５５】
（５）と（６）前方右と後方左（Ｂ＋Ｃ）〔あるいは前方左・後方右（Ａ＋Ｄ）〕から提示される２つの刺激の一つに注意を向ける場合
この場合には、前方の刺激に注意を向けるときは顔面を向け、後方の刺激に注意を向けるときは外耳をそちらに向ける傾向がある。これについては個人差が大きく、平均的移動量は比較的小さい（１６．１°及び１６．８°、２６．５°及び１４．６°）。
【００５６】
これらの結果から、選択的聴取を測定する場合には、（２）の提示方向の低音量の条件、すなわち、左右後方〔左右（Ｃ＋Ｄ）〕から聞き取るべき２つの聴覚刺激を低音量（２５ｄＢ）提示し、そのときの頭部変位を指標とすることが、個人差が小さくかつ運動量の大きな頭部変位（平均で３６．５°）を指標とすることができるという点で、最も適切であることが示された。
【００５７】
そこで、本発明では、左右後方から２つの聴覚刺激を低音量で提示し、そのときの頭部変位を被験者がどの音を聞いているかを測定するための指標として用いることにした。このように、左右後方から２つの聴覚刺激を低音量で提示した時の頭部変位量、すなわち、被験者の２つの外耳を結ぶ線分と水平面の座標軸がなす角度の変化を、被験者がどの音を聞いているかを測定するための指標とする点は本発明の一部である。
【００５８】
次に、被験者の頭部変位に連動して、被験者に気づかれずに、注意を向けていない聴覚刺激を聞き難くするための音質操作を行うことで、被験者の選択的聴取を支援する例について説明する。
【００５９】
被験者の頭部変位に連動して被験者が注意を向けていない方の音質を操作すれば、被験者が注意を向けていない方の聴覚刺激を聞いていないことを保証することができ、同時に、被験者の注意集中を支援することができる、ということに着目して、頭部変位に連動して音質が連続的、かつスムーズに変化する装置を作り、どのような音質変化が被験者にとって最も自然に聞こえるか、言い換えれば、どのような音質変化が被験者の注意集中に伴う主観的聴取の変化に近いものになるかを、実験的に調べた。
【００６０】
心理・行動の研究では、実験材料として会話や朗読などの言語刺激が用いられることが多い。そこで、本発明では、以下の方法で、２つの文章朗読の一方を聞いているときの「主観的抑圧フィルタ」に相当する周波数フィルタを開発した。このフィルタは言語刺激を用いる多様な研究に利用することができる。
【００６１】
人間の言語音声のほとんどは、１００Ｈｚから３０００Ｈｚ前後の音域にあり、母音（アイウエオ）の第１フォルマントは１００Ｈｚから１０００Ｈｚの音域を、母音の第２フォルマントは１０００Ｈｚから３０００Ｈｚの音域を、子音は３０００Ｈｚ以上の音域をしめる。これらの特性には男女差や言語による差はほとんどないとされている。
【００６２】
そこで、被験者が一方の文章朗読に注意を向けているときに、注意を向けていない方の文章朗読の１００Ｈｚから３０００Ｈｚ前後の周波数に各種の周波数フィルタをかけることで、注意を向けていない方の文章朗読をある程度聞き難くして、その時の注意集中のしやすさと自然さを被験者に評価してもらうことで、「主観的抑圧フィルタ」を開発した。
その実験では、被験者の自発的な頭部運動（変位）に随伴（ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｔ）して、被験者が注意を向けていないと推定される方の文章朗読に対して各種の周波数フィルタを適用した。上記した頭部変位についての一連の実験から、左後方と右後方から朗読刺激を呈示した場合に最も明瞭な頭部変位が見られることが示された。
【００６３】
そこで、この実験では、被験者の２つの外耳を結ぶ線分と水平面の座標軸がなす角度の変化（キャリブレーション時の角度との差）を頭部変位の指標として、その角度の変化に随伴して、注意を向けていない方の朗読に各種の物理的フィルタをかけ、その際の「注意集中のしやすさ」と「音質の自然さ」を被験者が評価した。
【００６４】
「主観的抑圧フィルタ」の候補として、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、帯域阻止フィルタ（ＢＥＰ）、および、音量低下フィルタ（ＶＲＦ）の５タイプが用意された。
【００６５】
さらに、頭部運動と物理的フィルタの関係を記述する関数の候補として、「固定型周波数フィルタ（ｆｉｘｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｉｌｔｅｒ：角度変化が一定以下なら周波数フィルタをかけず、一定以上の時にはカットオフ周波数と振幅特性が固定された周波数フィルタをかけるフィルタ）」と「変動型周波数フィルタ（ｖａｒｉａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｉｌｔｅｒ：頭部運動の角度変化の値に応じてカットオフ周波数と振幅特性が少しずつ連続的に変化する周波数フィルタをかけるフィルタ）」が用意され、それぞれの評価が行われた。
【００６６】
実験の結果、被験者にとって最も注意集中がしやすく、かつ自然と感じられるフィルタは、動的周波数フィルタであることが示された。だたし、被験者にとって最も注意集中がしやすく、かつ自然である周波数フィルタのタイプ（低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタ、および、音量低下フィルタのいずれか）、カットオフ周波数の値、及び、振幅特性の値は、用いられる文章朗読刺激によって異なっていた。
【００６７】
例えば、男性の合成音声と女性の合成音声により２つの朗読文を生成してそれらを実験に用いるために、連続的関数として、「カットオフ周波数変動型の周波数フィルタ（頭部変位に連動してカットオフ周波数が少しずつ変化するフィルタ、ただし、抑制の程度を規定する振幅特性は一定）」と「振幅特性変動型の周波数フィルタ（頭部変位に連動して振幅特性が少しずつ変化するフィルタ、ただし、カットオフ周波数は一定）という２種類の関数を用意して、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタについて、「注意集中のしやすさ」と「音質の自然さ」について評価することを被験者に要求した。
【００６８】
「注意集中のしやすさ」の評価は、頭部変位に連動して注意を向けていない方の朗読に各種フィルタを適用したときの「注意集中のしやすさ」を、フィルタを全く使わない状態で一方の朗読に注意を集中した時の「注意集中のしやすさ」を１０点として数字により評価した。
【００６９】
同様に、「音質の自然さ」の評価は、頭部変位に連動して注意を向けていない方の朗読に各種フィルタを適用したときの「音質の自然さ」を、フィルタを全く使わない状態で一方の朗読に注意を集中した時の「音質の自然さ」と同じくらいの場合（とても自然である）を５点、やや自然であるを４点、どちらとも言えない場合を３点、やや自然である場合を２点、とても不自然である場合を１点として数字により評価した。
【００７０】
表２に、評価結果の平均値を、評価の高い順に示す。
【００７１】
【表２】

【００７２】
女性の声にフィルタをかける場合、「注意集中のしやすさ」と「音質の自然さ」で高い評価を得たのは、低域通過フィルタおよび帯域阻止フィルタを「カットオフ周波数変動型の周波数フィルタ」にしたがって呈示した場合であった。参考までに、それらのフィルタ関数を図２に示す。
【００７３】
図２（ａ）はカットオフ周波数変動型の帯域通過フィルタを、図２（ｂ）はカットオフ周波数変動型の低域通過フィルタを示し、図中の数字は、それぞれの振幅特性が適用されるための頭部変位（角度変化量）の条件を示している。たとえば、頭部変位（角度変化量）が２°から４°の間の場合には、２＜４により示される特性の周波数フィルタが適用される。これらの例では、どちらの周波数フィルタにおいても、頭部変位量が増加するにつれて周波数フィルタが抑制する周波数帯域がより大きくなっている。
【００７４】
一方、男性の声にフィルタをかける場合、「注意集中のしやすさ」で高い評価を得たのはカットオフ周波数変動型の低域通過フィルタであったが、「音質の自然さ」で高い評価を得たのは、カットオフ周波数変動型の帯域通過フィルタや振幅特性変動型の帯域通過フィルタであった。
【００７５】
以上のことから、選択的聴取を支援するために適切なフィルタは変動型周波数フィルタであること、及び、最も適切な周波数フィルタのタイプ、カットオフ周波数の値、及び、振幅特性の値は、用いられる朗読刺激により異なるため、事前に適切なフィルタを評価実験により決定してそれを実際に実験に用いることが適切であることが示された。このような変動型周波数フィルタの使用、及び、適切な周波数フィルタのタイプとパラメータ（カットオフ周波数及び振幅特性）の事前推定は、本発明の重要な一部である。
【００７６】
これらの関数を使った装置を、その装置の仕組みを全く知らせていない被験者に装着して、注意集中についての実験を行った結果、ほとんどの被験者は、「頭部変位に連動して注意を向けていない方の朗読刺激が聞き難くなる」というこの装置の仕組みに気づかず、「今回はよく注意を集中できた」という感想を示した。加えて、被験者はこの装置に気づかないにも関わらず、注意集中に伴う明確な頭部変位を示した。
【００７７】
このように本発明によれば、２つの刺激が同時に提示されている時に、ある人がどちらの聴覚刺激を聞いているかを測定することが可能になる。例えば、右後方からはある随筆の朗読が、左後方からはある短歌の朗読が聞こえてくる場面で、ある人がどちらを聞いているかを測定することが可能になる。これにより、被験者がどちらの朗読をより長く聞く傾向があるかを調べることができる。
【００７８】
本発明の実施例として、２つの朗読を同時に提示し、被験者がどちらの朗読をどれくらい聞いたかを測定した実験結果を紹介する。
【００７９】
実験の目的は、複数の朗読に対する好みを、文章に対する選好という１次元の尺度により予測することが可能であるかどうかを調べることであった。
【００８０】
朗読材料としては、短歌として「一握の砂（石川啄木）」、科学随筆として「自然と生物（寺田寅彦）」、精神世界についての随筆として「玩物草紙（澁澤龍彦）」の３つを用意した。
【００８１】
人の朗読に対する好みが一次元の尺度により予測されるのであれば、第１段階と第２段階での選択率（左の朗読を聞いていた時間／右の朗読を聞いていた時間）から第３段階での選択率が予測されることが期待される。言い換えれば、朗読Ａよりも朗読Ｃが好まれることが予想されるのである。加えて、それぞれの朗読を聞いていた時間が好みの程度を表すとすれば、第１段階と第２段階の選択率から第３段階の選択率もまた予測される。
【００８２】
表３に３つの朗読の組み合わせにおいて、それぞれの朗読を聞いた（フィルタが適用されるのに必要とされる頭部回転変位を示した）時間を分数の形で示す。
【００８３】
【表３】

【００８４】
それぞれの数字の後ろに示されている＋が付された数字は、被験者が頭部を回転させなかった時間を両方の刺激を聞いていた時間と定義してそれらを２で割った値を示す。
【００８５】
表３から、簡単な推移律（Ａ＜Ｂ，かつ、Ｂ＜Ｃ、ならば、Ａ＜Ｃ）が成立していることが示されている。
【００８６】
もし推移律が成立するならば、第１段階と第２段階での選択的聴取時間の比から第３段階の選択的聴取時間の比を予測することができるはずである。
【００８７】
そこで、第１段階と第２段階での選択的聴取時間の比に基づいて、第３段階の選択的聴取率の予測値を横軸にとり、実際に得られた第３段階の選択値を縦軸にとってプロットした図を図３に示す。この図の横軸の予測値は、第１段階と第２段階の選択率に基づいて計算された。
【００８８】
この図に見られるように、予測値と実測値がある程度一致する傾向が見られることから、ある程度の予測が可能であることが示唆される。
【００８９】
この実施例に示されているように、本発明によるこの装置は、選択的聴取について多様な研究に用いる装置として、すぐに実用化・商品化することができる。
【００９０】
また、特定の課題について注意集中能力が異なる被験者（例えば、音楽の課題について訓練を受けた被験者と受けていない被験者、具体的には、音楽大学の学生と一般の学生等）において、特定の課題を行わせたときの主観的聞こえの差異を分析する実験を行い、注意集中能力の個人差を解明することも可能である。これらの研究により、注意集中能力の個人差を反映した様々な主観的抑制フィルタを開発し、これを本発明に組み込むことにより、他者の心的状態を体験する基礎技術の開発という全く新しい発明につながる。これは、自分の注意集中に伴う主観的聞こえとは異なる主観的聞こえを体験する装置になる。
【００９１】
なお、上記実施例では、頭部変位検出手段として、磁気式位置センサーを用いたが、その場合、他の方式の位置センサーを利用することで、その頭部変位をより高精度で検出するように構成することができる。
【００９２】
更に、図示しないが、被験者がその存在を意識することがないように各種の撮影装置を用いることにより、基準状態からの被験者の頭部の変位を完全に無接触の状態で検出するようにしてもよい。
【００９３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００９４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００９５】
（Ａ）選択的聴取を行動的に測定することができる。
【００９６】
（Ｂ）この装置は、２つの聴覚刺激が低音量で聞こえる場面において、被験者が選択的聴取に特有の頭部変位を示すと、それに連動してあたかも一方に注意を集中しているような聞こえの変化を物理的に起こすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す選択的聴取時の自発的頭部運動（変位）変位の説明図である。
【図２】本発明にかかる被験者の評価が高い「変動型周波数フィルタ」の振幅特性図である。
【図３】本発明にかかる予測された選択率の関数としての実際に得られた選択率を示す図である。
【図４】従来の選択的聴取測定装置の模式図である。
【符号の説明】
１１被験者
１２撮像装置
１３コンピュータ
１４音量・音質調整装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a behavioral measuring device for selective listening that selects and measures which sound a person is currently listening to according to his / her behavior, and a listening support device therefor.
[0002]
[Prior art]
It is difficult to directly observe the internal information processing mechanism that human beings are constantly doing from the outside. In addition, there is a great limitation in the method of using a language to report what kind of information processing is being performed, and for performing a post-test on the content of an assignment.
[0003]
It is clear that accurate reporting cannot be expected because subjects have limited ability to memorize all of their subjective experiences and report them verbally. Therefore, in the conventional research on human internal information processing, various techniques for observing the behavior of the person from outside in detail have been developed in order to precisely examine the mechanism of internal information processing.
[0004]
For example, various techniques for finely measuring gaze movement with the purpose of behaviorally measuring "what stimulus the person is currently gazing at (this is called selective gazing)" have been developed. Already developed.
[0005]
This method is based on a method in which selective gaze is examined from the direction of the eyeball, utilizing the property of visual sight that visual acuity is high at the center of the visual field and visual acuity is low at the periphery of the visual field. (A method of measuring eye movement by attaching electrodes to left and right temples and recording changes in potential generated by eye movement) "and" Optical measurement method (reflecting light by applying light to the cornea Is an example of such a technique. These technologies are widely applied not only to psychological and behavioral research, but also to engineering and other fields.
[0006]
Also, recently, with the aim of behaviorally measuring "what kind of facial expression the person is expressing now", the eye and mouth movements and the temperature of the face are measured in detail, and these indices are measured. By analyzing the relationship between the expression and various expressions, attempts have been made to develop a technique for converting the result into various expressions. As this technology advances, it will be possible to measure the emotions of a person now, and it will greatly contribute to various research and development.
[0007]
On the other hand, auditory information processing also plays an important role for humans, as symbolized by the use of language. Therefore, similar to the eye-displacement measuring device in vision, if a technique for behaviorally measuring "what sound a person is listening to now (this is called selective listening)" has been developed, Is expected to bring the same great contribution to the study of psychology and behavior as in the eyeball displacement measurement device.
[0008]
However, with regard to hearing, techniques for behaviorally measuring selective listening are almost untapped. One of the reasons that such techniques have not been developed eagerly is that when trying to hear a certain sound, humans do not move the outer ear significantly. In other words, since auditory information processing does not involve clear behavioral changes such as eye movements in vision and facial muscle movements in expressing facial expressions, it is almost impossible to measure them. It has been considered.
[0009]
In order to solve such a problem that "selective listening does not involve a definite action", a subject wears headphones, holds a mechanical switch in his hand, and presses the switch. The problem can be solved to some extent by creating a device that can switch auditory stimuli presented from headphones.
[0010]
For example, when one of two text readings is selected and listened, using such a device, if a subject creates a state in which the text reading that is heard by pressing a switch is switched one after another, It can be measured behaviorally as a switch response as to whether or not a conversation is being heard.
[0011]
FIG. 4 is a schematic diagram of such a conventional selective listening measurement device.
[0012]
In this figure, 1 is the subject, 2 is the first speaker (the right side of the subject), 3 is the second speaker (the left side of the subject), 4 is the first panel (the right side of the subject), 5 is the second panel (Left side of the subject), 6 is a first microswitch (right side of the subject), and 7 is a second microswitch (left side of the subject).
[0013]
Here, instead of the subject 1 pressing the switch with his / her hand, the subject 1 tilts the head greatly to operate the microswitch and adjust the volume of the speaker. In other words, the inventor of the present invention made an apparatus for realizing a “switch pressing method by the head” that significantly lowers the volume of the sentence reading without paying attention in 1996, and thereby actively measures selective listening. Suggest a way.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional method of behaviorally measuring selective listening has the following problems.
[0015]
First, the response required of the subject, that is, pressing the panel by tilting the head to the left or right greatly, thereby closing the switch, requires that the head be pressed instead of the switch by hand. Is very different morphologically from the selective listening performed by humans in daily life, and also in human life, in terms of physical load, that is, the effort required to respond. It is far from selective listening. This is because humans have the ability to select specific stimuli using internal information processing and suppress other stimuli (this is called the cocktail party effect). Most of the head movements are quite small, and at best, they only perform subtle movements to improve the audibility by using the volume difference and phase difference of auditory stimuli reaching the left and right outer ears Because it is possible.
[0016]
Therefore, unlike other behavioral indexes, it is difficult to study the selective listening ability itself that is performed with little effort in daily life. For example, in the study of selective gaze using the eye movement measurement method, it is possible to study natural selective gaze in a scene such as a driving scene or a reading scene. It is difficult to measure natural selective listening (e.g., what sounds are heard while driving a car) in a selective listening study using the "switch pressing method by".
[0017]
In addition, in the “switch pressing method using the head”, the volume of the auditory stimulus of the person who does not pay attention due to the pressing of the switch by the head drops sharply (about 15 dB), thereby helping the test subject's attention concentration. Ensures that the subject has not heard the contralateral stimulus. However, in this case, the subject can hardly hear the auditory stimulus of the unattended person, and cannot switch to the auditory stimulus of the unattended person with interest. This is clearly different from selective listening in everyday life.
[0018]
Previous studies of the cocktail party effect show that in daily life, a person usually processes each of the two auditory stimuli to some extent simultaneously, while always choosing which one to focus more on. Because it is. The conventional "switch pressing method by the head" cannot perform such natural selective listening.
[0019]
In addition, a sudden and large drop in the volume of the auditory stimulus of the person who does not pay attention due to the method of pressing the switch by the head has a problem that the subject clearly notices the mechanism of the device. In psychological and behavioral research, behavior often changes significantly when a subject becomes aware of the true purpose of the experiment.
[0020]
Therefore, various behavior indices are measured in a more natural state, which is not usually noticed by the subject. Therefore, unlike the other behavior indices, it is difficult to measure in a more natural state (a state in which the subject is unaware of the purpose of the experiment) in the “switch pressing method using the head”.
[0021]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a behavioral measurement device for selective listening that can detect an auditory stimulus that a person is mainly listening to by natural access, and a listening support device thereof. Aim.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, in order to achieve the above object,
[1] In a behavioral measuring device for selective listening, a head displacement for detecting a subject's head displacement without applying a physical load to the subject when receiving two auditory stimuli presented from behind. It is characterized by comprising a detecting means and a judging means for judging which of the two auditory stimuli is mainly heard based on information from the head displacement detecting means.
[0023]
[2] In the behavioral measuring device for selective listening according to [1], the head displacement detecting means of the subject is a magnetic position sensor that detects displacement of the head from a reference position. I do.
[0024]
[3] The behavioral measurement device for selective listening according to [2], wherein the displacement of the head from a reference position is a rotation angle of the head.
[0025]
[4] The behavioral measurement device for selective listening according to [1], wherein the determination unit is an information processing device based on information from the magnetic position sensor.
[0026]
[5] The behavioral measurement device for selective listening according to [4], wherein the two auditory stimuli are presented from the left and right rear of the subject.
[0027]
[6] In a selective listening support device, a head displacement detecting means for detecting a subject's head displacement when receiving two auditory stimuli presented from behind without applying a physical load to the subject A determination unit that determines which of the two auditory stimuli is mainly heard based on information from the head displacement detector, and a support unit that listens to the selected auditory stimulus. It is characterized by the following.
[0028]
[7] The selective listening support device according to [6], wherein the support unit adjusts the volume of the auditory stimulus based on information from the head displacement detection unit.
[0029]
[8] The selective listening support device according to [6], wherein the support unit adjusts the sound quality of the auditory stimulus based on information from the head displacement detection unit.
[0030]
[9] The selective listening support device according to [6], wherein the support unit adjusts the volume and sound quality of the auditory stimulus based on information from the head displacement detection unit.
[0031]
[10] In the assisting device for selective listening according to [6], the assisting means continuously varies a cutoff frequency and an amplitude characteristic with a head rotation angle obtained from the head displacement detecting means. The sound quality of the auditory stimulus is adjusted by using a frequency filter that performs the following.
[0032]
[11] In the assisting apparatus for selective listening according to the above [6], the assisting means continuously varies a cutoff frequency and an amplitude characteristic with a head rotation angle obtained from the head displacement detecting means. The most suitable cutoff frequency and amplitude characteristic when used for a frequency filter to be used are estimated in advance, and the sound quality of the auditory stimulus is adjusted by using them.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0034]
As mentioned above, humans often move their heads slightly when trying to hear a single sound. So, I presented sounds from various directions and examined the detailed head movements when trying to hear them. As a result, it was found that a characteristic head movement was observed depending on the direction. Based on this result, it is possible to "estimate which sound the subject is currently listening to by measuring the head movement" without imposing any physical load on the subject.
[0035]
In addition, we developed a technology to help the subject listen to such movements. This technique is a technique that assists the subject in hearing (that is, makes it easier to hear) by changing the volume and sound quality smoothly according to the movement of the subject's head so that the subject is not noticed. Thus, the point of “operating the volume and sound quality without being noticed by the subject” is also one of the results of the present invention.
[0036]
In the present invention, by combining these two results, it has been successfully established as a basic technique for measuring which sound the subject is listening to.
[0037]
(1) First, an example in which selective listening is measured using head displacement as an index when listening to two stimuli presented from behind will be described.
[0038]
Humans move their heads and eyes when they look at certain visual stimuli. This is because the center of the visual field is easy to see a small portion, and the periphery of the visual field is difficult to see. For this reason, when selectively gazing at a certain visual stimulus, humans voluntarily move their heads and eyes to see the stimulus at the center of the visual field.
[0039]
On the other hand, in the case of hearing, the auditory stimulus travels around the head and propagates to the two outer ears, so it has been considered that there is no clear directivity as seen in the case of vision. However, the human ear has the shape of a sound collector, and therefore has a certain degree of directivity, if not as good as the eyeball. Also, when the auditory stimulus propagates around the head of a person, the higher the sound (sound of 2000 Hz or more), the more difficult it is to wrap around, and therefore there is a direction in which the sound can be easily heard.
[0040]
In addition, since the two ears are spatially separated, the volume difference and the phase difference when reaching the both ears differ depending on the direction in which the sound is heard. It is known that these volume difference and phase difference are important clues for selecting one from a plurality of auditory stimuli.
[0041]
Therefore, it is expected that there is a direction of the sound source that produces the most audible volume difference and phase difference.
[0042]
Based on these considerations, when humans pay attention to a certain auditory stimulus, they improve the audibility by subtly changing the positional relationship between the sound source and both ears, even if not as much as dogs and rabbits. Therefore, we conducted an experiment to systematically analyze the head displacement of a human who is performing selective listening. In the method described below, a magnetic position sensor was used to measure human spontaneous head displacement under natural conditions.
[0043]
Therefore, in the method described below, unlike other direct measurement methods, for example, a method in which a stick or the like is attached to the head and the rotation is measured, no physical load is applied to the subject. It was possible to measure spontaneous head movements more naturally.
[0044]
FIG. 1 is an explanatory diagram of spontaneous head movement (displacement) during selective listening according to an embodiment of the present invention.
[0045]
In this figure, reference numeral 11 denotes a subject viewed from above (a small receiver of a magnetic sensor is attached to the rear part of the outer ear), A, B, C, and D indicate the positions of the speakers. ): Front left and right (A + B), (2): Rear left and right (C + D), (3) Right front and back (B + D), (4) Left and front (A + C), (5) Front right and back left (B + C), (6) ) Front left and rear right (A + D).
[0046]
Reference numeral 12 denotes a transmitter of a magnetic position sensor for detecting displacement of the head of the subject 11, 13 denotes a computer connected to the transmitter 12 of the magnetic position sensor, and 14 denotes a magnetic position sensor connected to the computer 13. Is a volume / tone control device for controlling the volume and / or tone according to the output signal from the transmitter 12. Further, the volume / sound quality adjusting device 14 can include a filter for making it easier to hear the listening stimulus that the subject 11 mainly listens to.
[0047]
First, two sentence readings are presented to the subject from two speakers without changing the volume and sound quality according to any of the presentation direction conditions described in (1) to (6) above. We analyzed spontaneous head movements (displacements) when asked to selectively listen to text readings.
[0048]
The average amount of spontaneous head movement (displacement) obtained as a result, that is, the value of the change in the angle between the line segment connecting the two outer ears of the subject and the coordinate axis of the horizontal plane (the ground surface when the subject is standing) ( Table 1 shows the average values.
[0049]
The angle of the head is represented by the difference between the angle at a certain point in time and the angle when the subject does not hear any reading stimulus (this is called the angle at the time of calibration). The spontaneous head movement shown in Table 1 is the difference between the angle at which the subject is listening to one reading stimulus and the angle at which the subject is listening to the other reading stimulus.
[0050]
In Table 1, the average head movement under the conditions of the presentation directions (1) to (6) is shown in units of degrees (°) for each presentation volume (25 dB or 30 dB) of sentence reading. I have. From Table 1, it was clarified that the spontaneous head movement (displacement) at the time of selective listening has the following properties.
[0051]
[Table 1]

[0052]
(1) Attention to one of the two stimulus hearings presented from the front left and right (A + B)
In this case, the subject 11 tends to turn his or her face in the direction of the stimulus to which attention is paid. In this regard, individual differences are large, and the average amount of movement is relatively small (10.6 ° or 7.5 °).
[0053]
(2) When paying attention to one of the two stimuli presented from the rear left and right (C + D)
In this case, the subject 11 tends to turn his or her outer ear in the direction of the stimulus to which attention is paid. In this regard, individual differences are small and the average amount of movement is relatively large (36.5 ° and 16.4 °).
[0054]
(3) and (4) When attention is paid to one of the two stimuli presented from right and left (B + D) [or left and right (A + C)]
In this case, there is a tendency that the face is turned when attention is paid to the forward stimulus, and the outer ear is directed to the face when attention is paid to the backward stimulus. In this regard, individual differences are large, and the average amount of movement is relatively small (18.5 ° and 11.5 °, 17.0 ° and 15.5 °).
[0055]
(5) and (6) Attention to one of the two stimuli presented from the front right and back left (B + C) [or front left and back right (A + D)]
In this case, there is a tendency that the face is turned when attention is paid to the forward stimulus, and the outer ear is directed to the face when attention is paid to the backward stimulus. In this regard, individual differences are large, and the average amount of movement is relatively small (16.1 ° and 16.8 °, 26.5 ° and 14.6 °).
[0056]
From these results, when the selective listening is measured, in the case of the low sound volume condition in the presentation direction of (2), that is, two auditory stimuli to be heard from the left and right rear [left and right (C + D)] are set to low sound volume (25 dB). Presenting and using the head displacement at that time as the index is the most appropriate in that the head displacement with small individual differences and large momentum (36.5 ° on average) can be used as the index. It was shown.
[0057]
Thus, in the present invention, two auditory stimuli are presented at low volume from the left and right rear, and the head displacement at that time is used as an index for measuring which sound the subject is listening to. In this manner, the amount of head displacement when two auditory stimuli are presented at low volume from the left and right rear, that is, the change in the angle between the line connecting the two outer ears of the subject and the coordinate axis of the horizontal plane, The point used as an index for measuring whether the user is listening is part of the present invention.
[0058]
Next, in conjunction with the subject's head displacement, an example of assisting the subject's selective listening by performing sound quality operation to make it difficult to hear auditory stimuli that do not pay attention without being noticed by the subject I do.
[0059]
Manipulating the sound quality of the person who is not paying attention to the subject in conjunction with the displacement of the subject's head can ensure that the subject does not hear the auditory stimulus of the person who is not paying attention, and at the same time, Focusing on the ability to support the attention concentration of the subject, we created a device that changes the sound quality continuously and smoothly in conjunction with the head displacement, and what kind of sound quality change sounds most natural for the subject In other words, it was experimentally examined what kind of sound quality change would be similar to a change in subjective hearing due to the attention of the subject.
[0060]
In research on psychology and behavior, language stimuli such as conversation and reading are often used as experimental materials. Therefore, in the present invention, a frequency filter corresponding to a "subjective suppression filter" when listening to one of two sentence readings has been developed by the following method. This filter can be used for various studies using speech stimuli.
[0061]
Most human language voices are in the range of about 100 Hz to 3000 Hz, the first formant of vowels (aiueo) is in the range of 100 Hz to 1000 Hz, the second formant of vowels is in the range of 1000 Hz to 3000 Hz, and consonants are 3000 Hz or more. The range of the sound. It is said that there are few gender differences or language differences in these characteristics.
[0062]
Therefore, when the subject is paying attention to one sentence reading, various frequency filters are applied to the frequency of about 100 Hz to 3000 Hz of the sentence reading of the non-attended person, so that the one not paying attention We developed a "subjective suppression filter" by making text reading difficult to hear to some extent, and having the subject evaluate the ease and concentration of attention at that time.
In that experiment, various frequency filters were applied to the text reading of a person presumed not to be paying attention to the subject, following the subject's spontaneous head movement (displacement). A series of experiments on the head displacement described above showed that the clearest head displacement was observed when the reading stimulus was presented from the left rear and the right rear.
[0063]
Therefore, in this experiment, a change in the angle between the line segment connecting the two outer ears of the subject and the coordinate axis of the horizontal plane (difference from the angle at the time of calibration) is used as an index of the head displacement, and the change in the angle is accompanied by the change. Then, various physical filters were applied to the readings of those who did not pay attention, and the subjects evaluated "easy concentration of attention" and "naturalness of sound quality" at that time.
[0064]
As candidates of the “subjective suppression filter”, five of a low-pass filter (LPF), a high-pass filter (HPF), a band-pass filter (BPF), a band-stop filter (BEP), and a volume reduction filter (VRF) Types are available.
[0065]
Further, as a candidate for a function that describes the relationship between the head movement and the physical filter, a fixed frequency filter (fixed frequency filter: a frequency filter is not applied if the angle change is equal to or less than a certain value, and a cutoff frequency and an amplitude is equal to or larger than a certain value. "A filter that applies a frequency filter with fixed characteristics" and "variable frequency filter: a frequency filter in which the cutoff frequency and the amplitude characteristics change gradually little by little according to the value of the angle change of the head movement. Is applied), and each evaluation was performed.
[0066]
As a result of the experiment, it was shown that the filter that was most likely to be focused on by the subject and felt natural was a dynamic frequency filter. However, the type of frequency filter (one of low-pass filter, high-pass filter, band-pass filter, band-stop filter, and / or volume-lowering filter) that is most easily focused and natural for the subject, The value of the cutoff frequency and the value of the amplitude characteristic differed depending on the text reading stimulus used.
[0067]
For example, in order to generate two reading sentences using a synthetic voice of a man and a synthetic voice of a woman and use them in an experiment, as a continuous function, a frequency filter of a cutoff frequency variation type (linked with a head displacement) A filter whose cutoff frequency changes little by little, but the amplitude characteristic that regulates the degree of suppression is constant) "and a frequency filter of the amplitude characteristic variation type (a filter whose amplitude characteristic changes little by little with head displacement, However, two types of functions, that is, the cutoff frequency is fixed, are prepared, and the low pass filter, the band pass filter, and the band rejection filter are evaluated for “easiness of concentration of attention” and “naturalness of sound quality”. The subject was asked to do so.
[0068]
The evaluation of "Easy Concentration" is based on the "Ease of Concentration" when various filters are applied to the reading of the person who is not paying attention in conjunction with the head displacement. "Easy concentration of attention" when focusing attention on one of the readings in the state was evaluated by a number as 10 points.
[0069]
Similarly, the evaluation of “natural sound quality” is based on the evaluation of “natural sound quality” when various filters are applied to the reading of the person who is not paying attention to the head displacement, in the condition where no filter is used. 5 points when the focus is on the naturalness of the sound quality when one focuses on reading one side (very natural), 4 points when it is a little natural, 3 points when it is impossible to say neither. It was evaluated numerically with 2 points for natural and 1 point for very unnatural.
[0070]
Table 2 shows the average of the evaluation results in descending order of evaluation.
[0071]
[Table 2]

[0072]
When filtering female voices, low-pass filters and band-stop filters were highly evaluated for their “easy concentration of attention” and “naturalness of sound quality” because of the “cut-off frequency variation type frequency”. In accordance with the “filter”. For reference, those filter functions are shown in FIG.
[0073]
FIG. 2A shows a cut-off frequency variation type band-pass filter, and FIG. 2B shows a cut-off frequency variation type low-pass filter. Numerals in the figure indicate respective amplitude characteristics. Conditions of the head displacement (angle change amount) are shown. For example, when the head displacement (the amount of angle change) is between 2 ° and 4 °, a frequency filter having a characteristic represented by 2 <4 is applied. In these examples, in both frequency filters, the frequency band suppressed by the frequency filters increases as the head displacement increases.
[0074]
On the other hand, when filtering male voices, the cut-off frequency-variable low-pass filter was highly rated for "easy concentration", but high for "natural sound quality". What was evaluated were a cut-off frequency variation type band-pass filter and an amplitude characteristic variation type band-pass filter.
[0075]
Based on the above, the appropriate filter to support selective listening is a variable frequency filter, and the most appropriate type of frequency filter, the value of the cutoff frequency, and the value of the amplitude characteristic are used. It is shown that it is appropriate to determine an appropriate filter in advance by an evaluation experiment and use it for the experiment because it differs depending on the reading stimulus to be given. The use of such a variable frequency filter and the pre-estimation of the appropriate frequency filter type and parameters (cutoff frequency and amplitude characteristics) are important parts of the present invention.
[0076]
As a result of attaching attention to a device using these functions to a subject who did not know the mechanism of the device at all, and conducting an experiment on concentration of attention, most subjects said, He did not notice the mechanism of this device, which made it difficult to hear the reading stimulus of those who did not, and said, "I was able to concentrate my attention this time." In addition, the subject showed clear head displacement with attention, despite not being aware of the device.
[0077]
Thus, according to the present invention, it is possible to measure which auditory stimulus a certain person is listening to when two stimuli are presented simultaneously. For example, it is possible to measure which one is listening in a scene where a certain essay reading is heard from the rear right and a reading of a certain tanka is heard from the rear left. This allows you to determine which readings the subject tends to hear longer.
[0078]
As an example of the present invention, two readings are presented simultaneously, and an experimental result of measuring which reading the subject heard and how much is read is introduced.
[0079]
The purpose of the experiment was to see if it was possible to predict the preference for multiple readings with a one-dimensional measure of preference for text.
[0080]
There are three reading materials: a handful of sands (Tokuboku Ishikawa), a science essay "Nature and creatures (Torahiko Terada)", and a essay on the spiritual world "Toy Soshi (Tatsuhiko Shibusawa)". did.
[0081]
If a person's preference for reading is predicted on a one-dimensional scale, the first- and second-stage selectivities (time spent listening to left reading / time spent listening to right reading) It is expected that the selectivity in three stages will be predicted. In other words, it is expected that recitation C is preferred to recitation A. In addition, assuming that the time spent listening to each reading indicates the degree of preference, the selectivity of the third stage is also predicted from the selectivities of the first and second stages.
[0082]
Table 3 shows, in fractional form, the time (indicating the head rotation required to apply the filter) for each of the three reading combinations.
[0083]
[Table 3]

[0084]
The number with a + after each number indicates the time that the subject did not rotate their head as the time they were listening to both stimuli and divided them by 2. .
[0085]
Table 3 shows that a simple transition rule (A <B and B <C, if A <C) holds.
[0086]
If the transition rule is satisfied, the ratio of the selective listening time in the third stage should be able to be predicted from the ratio of the selective listening time in the first stage and the second stage.
[0087]
Therefore, based on the ratio of the selective listening time in the first stage and the second stage, the predicted value of the selective listening rate in the third stage is plotted on the horizontal axis, and the actually obtained selected value in the third stage is calculated vertically. The plot plotted for the axes is shown in FIG. The predicted value on the horizontal axis in this figure was calculated based on the selectivity of the first and second stages.
[0088]
As shown in this figure, the tendency that the predicted value and the actually measured value tend to match to some extent is seen, suggesting that some prediction is possible.
[0089]
As shown in this embodiment, the device according to the present invention can be immediately commercialized and commercialized as a device used for various studies on selective listening.
[0090]
In addition, subjects with different attention-concentration abilities for specific tasks (for example, subjects trained and untrained on music tasks, specifically, music college students and general students, etc.) It is also possible to clarify the individual differences in attention-concentrating ability by conducting an experiment that analyzes the differences in subjective hearing when the subject is performed. Based on these studies, we developed various subjective suppression filters that reflect individual differences in attention-concentrating ability, and incorporated these into the present invention to develop a fundamental technology for experiencing the mental state of others. Leads to. This is a device that experiences a subjective hearing different from the subjective hearing associated with one's attention.
[0091]
In the above-described embodiment, a magnetic position sensor is used as the head displacement detecting means. In this case, however, the head displacement can be detected with higher accuracy by using a position sensor of another method. Can be configured.
[0092]
Further, although not shown, the displacement of the subject's head from the reference state is detected in a completely non-contact state by using various photographing devices so that the subject does not become aware of its presence. Is also good.
[0093]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0095]
(A) Selective listening can be measured behaviorally.
[0096]
(B) In a scene where two auditory stimuli are heard at a low volume, if the subject shows a head displacement peculiar to selective listening, it sounds as if he were concentrating his attention on one of them. Change can be caused physically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of spontaneous head movement (displacement) displacement during selective listening according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an amplitude characteristic diagram of a “variable frequency filter” according to the present invention, which is highly evaluated by a subject.
FIG. 3 shows the actual obtained selectivity as a function of the predicted selectivity according to the invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional selective listening measurement device.
[Explanation of symbols]
11 subjects
12 Imaging device
13 Computer
14 Volume and sound quality adjustment device

Claims

(A) head displacement detecting means for detecting a subject's head displacement when receiving two auditory stimuli presented from behind without applying a physical load to the subject;
(B) judging means for judging which of the two auditory stimuli is mainly heard based on the information from the head displacement detecting means, and measuring device.

2. The selective listening behavior measuring apparatus according to claim 1, wherein said subject's head displacement detecting means is a magnetic position sensor for detecting displacement of said head from a reference position. Behavioral measuring device.

3. The behavioral measuring device for selective listening according to claim 2, wherein the displacement of the head from a reference position is a rotation angle of the head.

2. The behavioral measuring device for selective listening according to claim 1, wherein said determination means is an information processing device based on information from said magnetic position sensor.

The behavioral measuring device for selective listening according to claim 4, wherein the two auditory stimuli are presented from the left and right rear of the subject.

(A) head displacement detecting means for detecting a subject's head displacement when receiving two auditory stimuli presented from behind without applying a physical load to the subject;
(B) determining means for determining which of the two auditory stimuli is mainly heard, based on information from the head displacement detecting means;
(C) An apparatus for supporting selective listening, comprising a support means for listening to the selected auditory stimulus.

7. The selective listening support device according to claim 6, wherein the support unit adjusts the volume of the auditory stimulus based on information from the head displacement detecting unit.

7. The selective listening support device according to claim 6, wherein the support unit adjusts the sound quality of the auditory stimulus based on information from the head displacement detecting unit.

7. The selective listening support apparatus according to claim 6, wherein the support means adjusts the volume and sound quality of the auditory stimulus based on information from the head displacement detecting means. .

7. The selective listening support device according to claim 6, wherein the support unit includes a frequency filter whose cutoff frequency and amplitude characteristic continuously fluctuate along with a head rotation angle obtained from the head displacement detection unit. A selective listening support device characterized by adjusting the sound quality of an auditory stimulus using the same.

7. The selective listening support apparatus according to claim 6, wherein said support means is used for a frequency filter whose cutoff frequency and amplitude characteristics fluctuate with a head rotation angle obtained from said head displacement detection means. A selective listening support apparatus characterized in that a cutoff frequency and an amplitude characteristic most suitable for the above are estimated in advance and the sound quality of an auditory stimulus is adjusted by using them.