JP5172665B2 - 筐体内の音場の録音、合成、及び再現 - Google Patents

筐体内の音場の録音、合成、及び再現 Download PDF

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Description

本発明は、一般的に、バイノーラル合成、録音、及び再生を適用し、かつ被験者が音響環境に関連する聴音試験をその環境に実際に存在する必要なしに実行することを可能にするための聴音試験システム及び方法、より具体的には、自動車内で聴音試験を実行するためのそのようなシステム及び方法の適用に関する。
オーディオ再生システム及びアルゴリズムを実際的な条件の下で、すなわち、そのようなシステム及びアルゴリズムが用いられることになる環境下で比較することができることが望ましい。そのような環境は、原則としていかなる聴音室でもよいが、非常に制限された寸法の部屋及び有意な背景ノイズ又は他の競合する音が存在する部屋では特定の問題に遭遇する。この種類の環境の例は、自動車の客室である。近年、自動車内で用いるためのオーディオ機器は、益々精巧で強力なものになってきており、家庭における高忠実度音再生に同等の高忠実度再生をもたらすことができる。この発展は、車両内に設置された機器の音品質の実際的な評価を可能にする測定システム及び方法と、異なる機器及び/又は車両間の音品質の比較とに対する自動車オーディオ機器の製造業者からの増加する要望をもたらしている。上述の評価及び比較は、多くの場合に、一団の被験者が参加するA/B比較聴音試験を伴い、被験者は、車両の客室内の所定のシステムによって再現された音品質又は音に付随する他の心理音響属性を評価し、この評価した音品質を同じ車両客室内の別のシステム又は他のパラメータ設定値を有する同じシステムの音品質又は上述したものに類似する他の属性と比較する。代替的に、実験的設計の当業技術で公知の実験プロトコルに従って、同じパラメータ設定値を有するが2つの異なる車両に設置された同じシステムをA/B比較によって比較することができる。
A/B比較及びこの件に関しては被験者が参加する他の評価技術も、自動車オーディオ機器に関連して原位置で実行するのは困難であり、時間を消費し、かつ高価である。具体的には、乗用車を実際に運転する間に乗用車の運転者にそのような聴音試験に参加させるのは不可能であるか又は少なくとも推奨できないであろう。従って、シミュレーションが、車両客室に設置された音再現機器だけではなく、客室内の様々な背景ノイズ及び任意的に例えば運転者の隣に座っている人物の会話のような車両客室内の試聴者の音知覚にある程度影響を与える場合がある車両内の競合音も考慮する、車両の客室内で発生する音場を実際的に模擬するためのシミュレーションシステム及び方法に対する必要性が存在する。
上述の背景に対して、本発明の目的は、実際的なA/B比較及び被験者を伴う他の試験手順を実行するためのシステム及び方法を提供することであり、このシステム及び方法は、自動車環境、具体的には乗用車の客室内の音品質及び他の心理音響属性を評価するのに、排他的に適するということではないが、特に適している。
より一般的な意味で、本発明の更に別の目的は、例えば筐体内の音響環境を模擬するためのシステム及び方法を提供することである。一般的に、シミュレーションは、音響環境のあらゆる知覚的に関連する量を含む。具体的には、自動車の客室内の音場のシミュレーションを本発明の詳細説明において詳細に扱うが、これは、本発明によるシステム及び方法の適用性の制限と見なさないものとする。従って、例えば、本発明によるシステム及び方法は、航空機の客室、鉄道の客室、スペースシャトル、集会ホール、台所、及び多くの他の環境における音響環境を模擬するために用いることができると考えられる。
上述の目的及び利点は、特許請求の範囲の請求項1に定める電気音響再現機器によって少なくとも部分的に発生する音場を特徴付ける音響量又は音サンプルを録音するための本発明によるシステムと、請求項10に定める例えば車両客室のような室内の模擬音場に対して聴音試験を実行するための本発明によるシステムと、請求項25に定める本発明による方法とによって得られる。本発明によるシステム及び方法の様々な実施形態は、従属請求項によって規定され、本発明の詳細説明において詳細に以下に説明する。
すなわち、本発明によると、例えば、聴音室内、排他的でなく具体的には乗用車の客室内でオーディオ機器によって少なくとも部分的に発生した音場の心理音響属性について聴音試験を実行するのに用いることができるシステムが提供され、このシステムは、部屋又は客室内の実際の音場のバイノーラル録音を行うためのバイノーラル録音システムと、この部屋又は客室内に設置されたオーディオ機器によって試聴者に供給される音(例えば、試聴者の外耳道内の音圧)を模擬するためのバイノーラル合成システムと、部屋又は客室の模擬音場のバイノーラル再現のためのバイノーラル再生システムとを含む。本発明による好ましい実施形態によると、再生は、被験者が着用する1対のヘッドフォンを通じて行うが、原則としてラウドスピーカを通じても再生を行うことができるであろう。更に、好ましい実施形態によると、システムには、被験者頭部の移動を感知して相応に反応するための手段が設けられる。
本発明によると、従って、室内に設置された電気音響再現機器によって音場を部分的に発生させることができると考えられる車両客室のような部屋の音場を特徴付ける音響量又は音サンプルを録音するためのシステムが提供され、システムは、この部屋の音のバイノーラル録音を行うための人工頭部及び胴体部分を含む音響マネキンと、電気音響再現機器の入力端子に測定信号を供給するための信号発生器手段と、音場に対する所定の向きRを有する人工頭部の外耳道模造物内で又は模造物で発生した音圧と電気音響再現機器への入力信号との間の関係を特徴付ける関数H(R)を判断するための判断手段とを含み、システムは、更に、関数H(R)を格納するための記憶手段と、例えば車両のエンジンに起因する背景ノイズ、風のノイズ、タイヤからのノイズなどのような音場の他の信号成分の音響マネキンを用いて行われたバイノーラル録音を格納するための記憶手段とを含む。
本発明の第1の実施形態によると、関数H(R)は、電気音響再現機器の所定の入力端子に適切な信号を供給することによって測定され、この信号は、再現機器における処理の後に再現システムの全てのラウドスピーカから同時に発せられ、従って、室内の全ての得られる音場をもたらし、この音場は、音響マネキンを用いて録音され、マネキンの耳部模造物内のマイクロフォンからの左右の出力信号に変換される。従って、本発明のこの実施形態による関数H(R)は、各個々のラウドスピーカを含む個々の再現ラインではなく、所定の室内の全体の音設備の1つの入力端子又チャンネルを特徴付ける。
代替的に、各個々の再現ラインを特徴付ける関数HIND(R)は、一度に1つのラウドスピーカに電気音響再現機器から出力信号を供給することによって判断することができると考えられ、従って、各個々の再現ラインに対応する関数HIND(R)を判断し、これらの関数に基づいて、全体の再現システムを特徴付ける全体関数H(R)を判断する。この代替案は、それが、別々に設備の各個々のラウドスピーカ(車両のドアに装着されたラウドスピーカ等)から又は所定のラウドスピーカのサブグループ(対応するHIND(R)の判断中に全てが音を放射している)、例えば、周囲の音設備内の全ての前部ラウドスピーカからの音再現を最適化する可能性を提供する点で有利であると考えられる。
本発明の特定的な実施形態によると、特徴付け関数H(R)は、一度に再現機器の1つの入力端子に発生/分析装置からの適切な信号を供給し、発生/分析装置により人工頭部の外耳道及び耳翼模造物における対応する音圧を録音及び分析することによって取得したバイノーラル室内インパルス応答BRIRである。
本発明の他の実施形態によると、関数H(R)は、例えば、バイノーラル伝達関数H(f;R)とすることができるであろう。
これらの関数のいずれも、同時に音を放射する全てのラウドスピーカを用いて、又は上述のように音を放射する一度に1つのラウドスピーカ(又は、一度にラウドスピーカのサブグループ)のみを用いて判断することができることが理解される。
本発明の別の実施形態によると、競合音信号の受信を特徴付ける関数HC(RC;R)を更に判断することができ、従って、客室内に設置された音再現機器が発生させる望ましい音、客室内の不可避の背景ノイズ、及び例えば客室内の異なる位置からの人物の会話から成る、部屋、例えば車両客室の音場を模擬する可能性を提供する。
従って、この実施形態により、上述のシステムが提供され、システムは、代替の音信号を放出するための音発生手段を更に含む。この信号は、例えば、音再現機器が再現する音を聴音しようと実際に望む特定の試聴者に加えて、1人又はそれよりも多くの更に別の人物からの発話のような競合音信号とすることができるであろう。この場合、発話は、再現機器の知覚音品質を場合によっては劣化させる可能性があると考えられる競合音と見なされる。例えば、音再現機器がオンの間に携帯電話を通じて通信中に、発話信号を実際に望ましい音信号と見なすことができ、かつ再現機器が再現した音が競合又は妨害音として見なされると考えられる反対の状況もまた可能であろう。従って、「望ましい」又は「競合する」音という用語は、相対的であると見なされるものとし、これらの用語の特定の意味は、実際に扱う特定の状況に依存する。具体的に、上述の手段は、人工の口を設けた音響マネキンを含むことができると考えられる。
本発明のこの実施形態によると、システムには、音場に対して所定の向きRを有する人工頭部の外耳道模造物内で又は模造物で発生した音圧と音発生手段に供給される入力信号との間の関係を特徴付ける関数HC(RC;R)を格納するための記憶手段が更に設けられ、RCは、音場に対する音発生手段の向きを表す、
本発明の特定的な実施形態によると、関数HC(RC;R)は、競合音に対応するバイノーラル室内インパルス応答BRIRCである。
本発明は、更に、車両客室のような筐体内の模擬音場に対して聴音試験を実行するためのシステムに関連し、システムは、音場に対して所定の向きRを有する人工頭部の外耳道模造物内で又は模造物で発生した音圧と室内に設けた電気音響再現機器への入力信号との間の関係を特徴付ける関数H(R)を格納するための記憶手段と、音響マネキン用いて定常又は疑似定常背景ノイズのような室内で行われた音信号のバイノーラル録音Ni(R)を格納するための記憶手段と、音楽抄録のような望ましい音信号を供給するための手段と、音場に対する被験者の頭部の移動及び/又は向きを追跡するための頭部追跡器を設けた、音響試験信号を被験者に供給するためのヘッドフォンのようなバイノーラル音再現手段と、頭部追跡器が感知する被験者の移動及び/又は向きに依存して望ましい音信号を処理するための信号処理手段と、処理済みの望ましい音信号を音信号のバイノーラル録音又はこれらの信号の処理済みバージョンと所定の割合で混合し、それによって混合信号を提供するための混合(又は加算)手段と、例えば本発明によるシステムを用いて実行される聴音試験中に用いるヘッドフォンの所定の望ましい伝達関数を得るために用いるヘッドフォンイコライザを含むことができると考えられる、混合済み信号をバイノーラル音再現手段の入力端子に供給するための処理手段とを含む。
本発明の特定的な実施形態によると、個々の関数HIND(R)を格納するための記憶手段が提供され、これらの個々の関数に基づいて関数H(R)を判断するための手段も提供することができる。
上述のように、関数H(R)は、バイノーラル室内インパルス応答BRIRとすることができ、被験者の移動及び/又は向きに依存して望ましい音信号を処理するための処理手段は、この場合は、選択した望ましい音信号の選択したバイノーラル室内インパルス応答との畳み込みを実行するための手段を含むと考えられる。
上述のように室内の音場のシミュレーションに競合音も含める場合には、本発明により室内の模擬音場に対して聴音試験を実行するためのシステムはまた、競合音源の位置及び試聴者の頭部の向きに従って競合音のサンプルを処理するための手段を含む必要があると考えられ、これは、以下の本発明の詳細説明において詳細に説明する。
本発明は、更に、車両客室のような室内の音再現機器によって少なくとも部分的に発生される全体の音場を模擬する方法に関し、本方法は、再現機器に対応する複数のバイノーラル室内インパルス応答を判断し、これらの応答を格納する段階と、室内の背景ノイズのような他の音成分の複数のバイノーラル録音を行い、これらの録音を格納する段階と、バイノーラル室内インパルス応答のうちの選択したものの望ましい音信号のサンプルとの畳み込みが、この音に対応する得られる部屋関連シミュレーション信号を与える段階と、得られるシミュレーション信号を複数のバイノーラル録音のうちの選択した1つと混合し、それによってヘッドフォンのような適切なバイノーラル再現変換器手段を通じて被験者に供給するためのバイノーラル試験信号を取得する段階とを含み、バイノーラル再現変換器手段には、更に、被験者の頭部の動き及び/又は向きを追跡するための頭部追跡器のような手段が設けられ、追跡手段が供給する信号は、バイノーラル室内インパルス応答及びバイノーラル録音を選択するために用いられる。
本発明の方法の特定的な実施形態によると、本方法は、更に、追跡手段によって供給された信号により制御された、それぞれ、所定の第1のバイノーラル室内インパルス応答(BRIRn)と、隣接する第2のバイノーラル室内インパルス応答(BRIRn±1)との間、及び第1のバイノーラル室内インパルス応答に対応する所定のバイノーラル録音と、第2のバイノーラル室内インパルス応答に対応する隣接バイノーラル録音との間でクロスフェードする段階を含む。上述の「隣接する」バイノーラル室内インパルス応答は、指標nで表すインパルス応答に隣接する人工頭部の2つの向きのいずれかで人工頭部が録音するインパルスであるが、被験者が非常に敏速な頭部の移動を行う場合は、クロスフェードする段階において、人工頭部のより離れた向きに対応するインパルス応答を印加することも可能である。従って、クロスフェード手順における2つの隣接インパルス応答BRIRn±1の適用を以下で具体的に説明するが、より遠いインパルス応答、すなわち、m>1の場合のBRIRn±mを用いることもできるであろう。
更に、本発明による方法を上述の競合音のシミュレーションに拡張することができ、従って、この実施形態による方法は、競合音に対応する複数の第2のバイノーラル室内インパルス応答を判断し、これらの応答を格納する段階と、第2のバイノーラル室内インパルス応答のうちの選択したものの競合音信号のサンプルとの畳み込みが、この競合音に対応する得られる第2の部屋関連シミュレーション信号を与える段階と、望ましい音、競合音、及び背景ノイズのシミュレーションを含む得られる試験信号を適切なバイノーラル変換器手段を通じて被験者に供給するために、得られる第2のシミュレーション信号とバイノーラル試験信号とを混合する段階とによって拡張される。
本発明によるシステム(及び方法)による聴音試験の実施を容易にするために、システムには、有利な態様においては、適切なインタフェース手段、すなわち、タッチスクリーン、キーボード、コンピュータマウスなどを通じて被験者から応答を収集し、また、任意的に聴音試験中に取得したデータの分析を行うために、システム内の様々な記憶手段又はデータベースからのデータ(録音したインパルス応答、バイノーラル録音等)の供給を制御するための操作手段が設けられる。聴音試験中の模擬音の再現は、必ずしも説明したようなヘッドフォンのみを通じてもたらされる必要はなく、例えば、シミュレーションの現実性を高める適切なサブウーファ又は触知手段(振動器)を通じて低周波音再現によって補うこともできるであろう。
従って、本発明は、更に、車両に設置した電気音響機器によって車両客室に少なくとも部分的に発生される音場を特徴付ける量又は音サンプルを録音するための本発明によるシステムと、車両客室内の模擬音場に対して聴音試験を実行するための本発明によるシステムとの使用、又は車両客室内の音場に関連する心理音響属性の評価のための、又は異なる車両の客室内の音場に関連するそのような心理音響属性を比較するための本発明による方法の使用に関する。
本発明の範囲はまた、上述の車両客室以外の部屋/環境内の音場の属性の評価及び比較に関連した本発明によるシステム及び方法の使用を網羅する。
更に、様々な機能項目(バイノーラル合成の手段、バイノーラル録音の手段など、これらの手段の各々は、本発明の以下の詳細説明で説明するクロスフェード手段あり及びなしの両方である)は、以下に説明するように互いに関連して排他的に用いることはできないが、同じく別々に用いることができることは理解される。すなわち、例えば、以下に説明するバイノーラル録音及び再現手段は、クロスフェード手段あり又はなしで、バイノーラル合成方法を実際に実施することが困難と考えられる大型機械施設に対して模擬するために別々に用いることができる。
本発明は、図面に関連して本発明の実施形態の以下の詳細説明を参照することにより、より良く理解されるであろう。
図1は、本発明による測定及び録音システムの実施形態を示している。図1に示すシステムは、以下に対して適用される:
(1)増幅器の入力端子I1及びI2、又は例えば音質調節器又はシステムの周波数応答を成形するための他のフィルタ構成及びラウドスピーカLS1、LS2、LS3、及びLS4にそれぞれ信号を供給する出力端子O1、O2、O3、及びO4を有する適切な電力増幅器を含む他の音処理電気装置11からの全音再現チェーンのバイノーラル車両インパルス応答(BVIR)を測定すること。しかし、下記に参照するように、測定システムは、再現システムの他の部分に関連するインパルス応答を測定するために用いることができることが理解される。
(2)背景ノイズ(本発明の〔発明の開示〕に説明した定常又は疑似定常ノイズ)のバイノーラル録音を行い、これらの録音を適切な記憶手段22に格納すること。
図1は、システムの周波数応答を成形するための適切な音質調節器又はイコライザを有する増幅器のような電子音処理手段、並びに各々が出力端子01、02、03、及び04を通じて別々の電力増幅器から信号を受信するそれぞれ2つの前部ラウドスピーカLS1及びLS2とそれぞれ2つの後部ラウドスピーカLS3及びLS4とである4つのラウドスピーカを含む音再現機器を設けた車両1の客室2の概略的表現を具体的に示している。2つの前部ラウドスピーカは、例えば、一般的にそうであるように車両の前部ドアの中に設置するか、又は車両のダッシュボードの中に設置することができる。客室2は、それぞれ左及び右の前部座席である3及び4、及び後方座席5を更に含む。当然ながら、図示の個数のラウドスピーカも含んで実際のラウドスピーカ構成は、単に本発明の例として示しており、本発明のシステム及び方法を用いて純粋なモノラル設備(すなわち、1つのみの機器入力端子及び場合によっては1つのみのラウドスピーカ)を含むあらゆる他の音再現設備を模擬することができる。
設置した音再現機器の音品質を実際的な音響条件下で評価するなどの聴音試験を実行することを続いて可能にするために、適切な耳翼複製物及び対応するマイクロフォン19を有する人工頭部12及び実質的に垂直な軸の周囲の回転に向けて頭部12を上に装着した胴体部分13を含む音響マネキンを補助としてバイノーラル車両インパルス応答(BVIR)を測定する。胴体部分13に対する、従って、車両客室2に対する頭部12の回転は、胴体部分13内に収容するモータを含む駆動機構に制御信号18を供給する測定システム10によって制御する。従って、この構成を用いて車両客室2に対する頭部12の所定数の回転角に応じてBVIRを測定することができる。対応する頭部回転角を定める識別子と共に測定システム内の適切なデータ記憶手段の中にこれらの測定したインパルス応答の各々を格納する。
図1に示す設定では、マネキン12、13は、例示的に後方座席5の右側に位置するが、当然ながらマネキンは、運転者座席3上を含む車両客室内のあらゆる実際的位置に位置させることができる。
本発明のこの実施形態に関連して説明する音響マネキンは、試聴者の胴体に対する水平な頭部移動に対応するマネキンを通る垂直軸の回りに制御された回転を受けることができる頭部12を含むが、より精巧なマネキンは、水平方向及びマネキンを通る垂直平面の両方に制御された移動を提供することができ、従って、少なくとも解剖学的に判断される制限内で被験者が胴体に対する頭部のあらゆる移動を行うことが自由な完全に実際的な聴音セッションのシミュレーションのための基礎を提供することが理解される。例えば、試験中に被験者の胴体に対する頭部の移動の完全な自由を可能にし、シミュレーション中に実際にこれを算入する、車両客室内の模擬音場に対する聴音試験を実行する機能は、試聴者に対して異なる垂直レベルに位置するラウドスピーカを含む2つのラウドスピーカ構成を比較するなどのある一定の状況下で非常に重要なものとすることができる。
図1に戻ると、この実施形態によるシステムは、上述のBVIRを判断するための測定システム10を更に含み、測定システム10には、それぞれ人工頭部12内のマイクロフォン19及び20のための信号14及び15を受信する(少なくとも)2つの入力端子I1及びI2を設ける。測定システム10には、インパルス応答を測定するために用いる適切な信号を提供するための発生器手段を更に設け、この信号を測定システム10の出力端子16に供給し、車両の音処理機器11の入力端子IL及びIRに結合する。BVIRの測定は、原則として音処理装置11の両方の入力端子に結合した発生器からの信号によって行うことができるが、通常は、この装置のチャンネルの各々におけるインパルス応答を別々に測定することになる、すなわち、いずれかの位置L又はRにあるスイッチSW1を用いて2つの連続した測定を実行することになる。
上述のように、本発明によるシステムの実施形態による測定システム10は、マネキンにおける頭部12の駆動手段に制御信号18を送出するための手段を更に含む。更に、測定システム10は、測定したインパルス応答を実際に格納するための手段を含むことができるが、好ましくは、これらのデータを適切な水平角識別子と共に、その後の使用に向けて図1には示していないが図3に示してそれに関連してより詳細に説明する手段のようなデータ記憶手段又はデータベースに転送することになる。
図1に示す本発明の実施形態によるシステムの第2の部分は、様々な頭部の角度の向きにおいて作られる異なる駆動条件において客室内のノイズのバイノーラル録音を格納するための更に別のデータベースであり、測定システム10によって供給することができる(図1に示す制御線23上で)適切な水平角識別子を適切に設けたデータベースを含むことができるバイノーラル録音装置22を含む。しかし、バイノーラル録音装置は、必ずしも測定システム10から制御する必要のない完全に別の装置とすることができ、バイノーラル録音装置22の上述の識別子は、適切なインタフェースを通じて純粋に手動の手段によって提供することができることが理解される。代替的に、バイノーラル録音装置22は、人工頭部内の頭部駆動手段に制御信号71を送出するための制御手段をそれ自体に備えることができる。
上述のように測定するバイノーラル車両インパルス応答(BVIR)は、図1のI、II、III、及びIVによって示す伝達経路に客室の様々な境界からの音反射に対応する全ての伝達経路を加えたものに基本的に対応する。これらのインパルス応答は、特定の車両客室内に設置されたオーディオ機器の音の再現、すなわち、本発明の関連では「望ましい音」に関する。同様に、バイノーラル録音装置22が録音するノイズ信号は、本発明の関連の中で「望ましくない」又は「邪魔な」音を表し、これは、それ自体がうるさく、又は/及び望ましい音の知覚音品質(又は、発話明瞭度のような他の関連心理音響属性)に影響を与える場合があるものである。
ここで図2を参照すると、1つの(又は、必要に応じて複数の)競合音源(原則として定常ノイズ又は時間変化信号のいずれかを放出することができる)のシミュレーションのために用いる設定を示している。図2に示す例では、競合音は、右前部座席に座る発話者であり、試聴者は、ここでも図1と同様に後方座席の右側に座っている。右前部座席の発話者からの発話信号は、客室内の音再現機器の試聴者の知覚に影響を与える可能性があり(純粋に音響的な因子又は試聴者の注意散漫によるより心理的な因子のいずれかに起因して)、図2における設定のみ又は図1に関連して上述したようなバイノーラルに録音した背景ノイズとの合成でこの影響を模擬する。競合音の影響は、音響マネキン24に供給する測定システム10からの出力信号と共にバイノーラル車両インパルス応答を測定及び格納することによって模擬し、音響マネキン24には、その頭部に人間の口の模造物から放出する発話信号を模擬するために変換器手段24’(「人工の口」等)を設ける。従って、測定システム10によって提供される測定信号をマネキン24の口シミュレータ24’に送出し、更に、この口シミュレータ24’から放出し、マネキン12、13のマイクロフォン19及び20によって拾って、図1に関連して上述したように測定システム10の入力端子I1及びI2に送出する。ここでもまた、人間の試聴者を模擬するマネキンの頭部12のいくつかの向きに対して、更に、必要に応じて発話者を模擬するマネキン24のいくつかの向きに対して、これらのインパルス応答を測定及び格納することができる。当然ながら、発話以外の他種の競合音が、本発明の内容に関連する場合があることが理解される。所定のバイノーラルインパルス応答(すなわち、2つのマネキンの所定の頭部の向きを有する)は、様々な音伝達経路からの寄与を含み、そのうちの3つ、すなわち、客室の側部又は窓部分からの反射VII及びVIII、並びに直接の音伝達経路VIを図2に示している。
図3を参照すると、ここでは本発明による再生/シミュレーションシステムの実施形態の略ブロック図を示している。この実施形態によるシステムは、図1及び2に示す設定を用いて得られる音楽抄録、バイノーラル車両インパルス応答(BVIR)、及びバイノーラル録音のような望ましい音のサンプルを格納するための図3にDBI、DBII、及びDBIIIと記すデータベースを含む。このシステムは、データベースからの信号を処理及び合成するための様々な信号処理手段、これらの処理済み信号を再現するための手段、及びこのシステムを用いて実施した聴音試験セッションを制御するための制御手段を更に含む。最後に、このシステムは、適切な被験者応答インタフェースを含み、これを用いて、被験者は、システムが供給する様々な音刺激に応答することができ、かつこれは、被験者が出す応答を格納し、場合によっては分析するための応答記憶及び/又は分析手段に連結している。
参照番号30は、例えば、車両内のオーディオ設備を通じて典型的に再現される様々な音楽抄録又は他の音素材から構成することができる音ファイル(音サンプル(1)...)の未処理バージョンを含むデータベースDBIを表している。
参照番号31は、図1に示す設定を用いて測定する人工頭部12の耳部マイクロフォン19、20への電気入力IL及びIRからの完全な音再現チェーンに対応するバイノーラル車両インパルス応答、すなわち、上述の人工頭部12の向きの各々に関する1つのBVIRを含むデータベースDBIIを表している。図3では、これらのインパルス応答をBVIR(R)によって表しており、ここでRは、マネキンの胴体13又は車両客室2に対する頭部の向きを表す、頭部に関するベクトルである。
参照番号32は、図1に関連して上述したように、人工頭部12を通じて録音した車両からの定常又は疑似定常ノイズのバイノーラル録音を含むデータベースDBIIIを表している。ベクトル表記Ni(R)によって様々なノイズ信号を表し、iは、データベース内の様々なノイズ例を表し、Rは、人工頭部12の向きを表している。
上述のデータベース内に格納するデータに基づいて、客室内に設置されたオーディオ機器の音再現に車両からの様々な背景ノイズを加えたものが、図3に示す再生システムによって模擬及び再現される。被験者が着用するヘッドフォン39に付随する適切な頭部追跡装置42を用いて評価された被験者の頭部の実際の向きに対応するDBIIに格納された適切なBVIRnとのデータベースDBIからの選択音サンプルの畳み込み(図3のブロック35内で星印によって表記している)により、望ましい音の再現が模擬される。人工頭部12の2つの隣接する向きに対応するバイノーラル車両インパルス応答BVIRn±1と共に、選択した望ましい音信号を更に畳み込む。
すなわち、処理手段34において、追跡手段42による被験者の頭部の追跡に基づいて選択される2つのバイノーラル車両インパルス応答BVIRn及びBVIRn±145、46との選択した望ましい音信号47の畳み込みを行い、従って、望ましい音信号47の第1及び第2の処理済みバージョン33’、33’’がそれぞれ生成され、これらの2つのバージョン33’、33’’を別々にクロスフェード手段36’、36’’に供給し、処理手段34から合成出力信号49を提供するために、これらのクロスフェード手段の各々からの出力信号を結合手段71に供給する。
本発明の特定的な実施形態によると、クロスフェード手段36は、第1のバージョン33’に第1の時間依存関数q(t)を乗算して第1の出力信号を生成するための手段36’、第2のバージョン33’’に第2の時間依存関数p(t)を乗算して第2の出力信号を生成するための手段36’’、及び第1及び第2の出力信号を加算し、それによって処理手段34からの処理済み出力信号49を供給するための手段71を含む。
具体的に、第2の関数p(t)は、1/q(t)と等しくすることができると考えられるが、q(t)とp(t)の間の他の関係も可能であろう。
再生中には、被験者頭部の特定の向き及び移動に対応する特定の処理済み信号49をミキサー41内で対応する処理済みノイズ信号70と混合する。ノイズ信号に対する処理は、上述の望ましい音信号の処理中に行うクロスフェードに類似する(しかし、当然、処理手段34で実行する畳み込みなしで)方式で行い、すなわち、所定のノイズ信号Ni(R)と、隣接するノイズ信号、すなわち、人工頭部12の隣接する向きにおいて録音したノイズ信号との間のクロスフェードを上述の方式で実施し、従って、処理済みバイノーラルノイズ信号70が生じる。処理済みの望ましい音信号に対応する信号49と処理済みのノイズ信号に対応する信号70とを含む混合済み信号(必要に応じて、混合段階には、これらの信号の個々のレベルの相対的調節を組み込むことができる)は、例えば、ヘッドフォン39の望ましい伝達関数を得るために用いる適切な周波数成形又は他の信号処理手段40を通じて(必要に応じて)ヘッドフォン39に供給される。
上述のように、データベースDBII(31)は、代替的に、個々の関数HIND(R)を含むことができる。この場合には、処理手段34は、適切な個々の関数に基づいて関数H(R)を判断するための手段を更に含む必要がある。
更に別の代替案として、データベースDBII(31)は、個々の関数HIND(R)及び対応する関数H(R)の両方を含むことができ、関数H(R)は、対応する個々の関数に基づいて予め判断されるか、又は設備内の全てのラウドスピーカからの音放射によって測定されるかのいずれかである。
図4を参照すると、車両客室内の競合音を模擬するための手段を設けた本発明による再生システムの第2の実施形態の略ブロック図を示している。図3に示すものと類似する装置及び関数ブロックを図3と同じ参照番号で記しており、再度説明しないことにする。
この実施形態によると、音場に対して所定の向きRを有する人工頭部12の外耳道模造物内で又は模造物で発生した音圧と、音発生手段24(図2で適切な人工口を設けた人工頭部24で例示する)に供給する入力信号との間の関係を特徴付けるBVIRのような関数HC(RC;R)を格納するための記憶手段58が更に設けられ、ここでRCは、音場に対する音発生手段24の向きを表している。
この実施形態によるシステムは、追跡手段42が感知する被験者の移動及び/又は向きに依存する競合音信号68を処理し、それによって処理済み競合音信号67を提供するための処理手段60と、処理済み競合音信号47を音信号のバイノーラル録音又はこれらの信号の処理済み37バージョン70、及び望ましい音信号の処理バージョン49と所定の割合で混合するための混合手段41とを更に含み、それによって混合済み信号50は、直接又は上述のように適切な処理手段40を通じてのいずれかでヘッドフォン39に供給される。
特定的な実施形態によると、関数HC(RC;R)は、バイノーラル車両インパルス応答BVIRCであり、処理手段60は、選択競合音信号68と、競合音に対応する選択バイノーラル車両インパルス応答BVIRCとの畳み込みを実行するための手段61を含む。
すなわち、本発明のこの実施形態によると、処理手段60において、選択競合音信号68と、追跡手段42による被験者の頭部の追跡に基づいて選択される2つのバイノーラル車両インパルス応答(BVIRC、n、n及びBVIRC、n±1)65、66との畳み込みを行い、従って、競合音信号68の第1及び第2の処理済みバージョン61’、61’’がそれぞれ生成され、これらの2つのバージョン61’、61’’をクロスフェード手段62’、62’’に別々に供給し、処理手段60から合成済み出力信号67を提供するために、これらのクロスフェード手段の各々からの出力信号を結合手段63に供給する。
クロスフェード手段62は、第1のバージョン61’を第1の時間依存関数q1(t)と乗算して第1の出力信号を生成するための手段62’及び第2のバージョン61’’を第2の時間依存関数p1(t)と乗算して第2の出力信号を生成するための手段62’’を含む。具体的に、p1(t)は、1/q1(t)に等しくすることができる。
図4に示す実施形態によるシステムは、競合音信号のサンプルを格納するための記憶手段59を含む。
本発明の〔発明の開示〕及び本発明の〔発明を実施するための最良の形態〕に説明する本発明によるシステムの特定的な実施形態によると、記憶手段又はデータベース31及び58は、一人の試聴者に対して2つの同時音源、すなわち、車両内に設置された様々なラウドスピーカを含む音再現機器の左右のチャンネルに関するデータを含むBVIRを含む。再現機器に対応するバイノーラル車両インパルス応答を含むデータベース31は、1度きざみで水平面の−30度から+30度の範囲にわたる人工頭部/被験者の頭部の61個の向きRに関するBVIRを収容することができる。これは、再現機器の単一の物理的設定に対応する。一般的に、複数のそのような記憶手段/データベースをシステム内に組み込むことができ、再生システムによって統御することができ、従って、異なる再現機器設定間での迅速な切り換えが可能になる。畳み込みソフトウエアは、いくつかのユーザプログラマブル動的リンクライブラリ(DLL)を含むことができ、ソフトウエアへの追加モジュールのプログラミングが可能になる。そのような機能は、同じく聴音試験中の背景ノイズの再生に関連して用いることもできる。更に、記憶手段32からのバイノーラル録音の再生は、ループ方式で行うことができ、それによってこの記憶手段内に格納する音ファイルを比較的短くすることができ、これは、移動している車両内のこれらの音ファイルへの実際の録音中に有利である。
主要音伝達経路を含むバイノーラル車両インパルス応答(BVIR)を測定するための及び車両客室内の背景ノイズのバイノーラル録音を行うための本発明の実施形態による設定の概略的かつ例示的な図である。 図1に示すものと同じ基本的設定であるが、今度は競合音、すなわち、図2の例で右前部座席に座っている人物からの発話に対応するバイノーラル車両インパルス応答を測定するために用いるものを表す図である。 例えば図1の車両内に設置したオーディオ再生機器の音品質に対して聴音試験を実行するための本発明による再生システムの実施形態の略ブロック図である。 車両客室内の競合音を模擬するための手段を設けた本発明による再生システムの第2の実施形態の略ブロック図である。
符号の説明
31 データベース
36、37 クロスフェード関数
39 ヘッドフォン
41 データの混合
42 頭部追跡器

Claims (35)

  1. ラウドスピーカのような1つ又はそれよりも多くの変換器(6、7、8、9)を含む電気音響再現機器(6、7、8、9、11)によって部屋に少なくとも部分的に発生された音場を特徴付ける音響量又は音サンプルを録音するためのシステムであって、
    部屋の音のバイノーラル録音を行うための人工頭部(12)及び胴体部分(13)を含む音響マネキン(12、13)と、
    電気音響再現機器の入力端子(IL、IR)に測定信号(16)を供給するための発生器手段(10)と、
    音場に対して所定の向きRを有する前記人工頭部(12)の外耳道模造物内で又はその模造物で発生した音圧と前記電気音響再現機器への入力信号との間の関係を特徴付ける関数H(R)を判断するための判断手段(10)と、
    を含み、
    前記関数H(R)を前記所定の向きRを定める識別子とともに格納するための記憶手段(31)と、
    背景ノイズのような前記音場の他の信号成分の前記音響マネキン(12、13)を用いて行われたバイノーラル録音Ni(R)を前記所定の向きRを定める識別子とともに格納するための記憶手段(32)と、
    を更に含むことを特徴とするシステム。
  2. 前記関数H(R)は、前記入力端子(IL、IR)のうちの所定のものに前記測定信号(16)を供給し、該測定信号(16)に基づいて前記変換器(6、7、8、9)の全てから同時に音を放射することによって判断されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  3. 前記関数H(R)は、前記入力端子(IL、IR)のうちの所定のものに前記測定信号(16)を供給し、該測定信号(16)に基づいて一度に単一の前記変換器(6、7、8、9)から又は一度に所定数の該変換器(6、7、8、9)から音を放射し、それによって個々の関数HIND(R)が判断され、これらの個々の関数HIND(R)に基づいて該関数H(R)を判断することによって判断されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  4. 前記関数H(R)又はHIND(R)は、バイノーラル室内インパルス応答BRIRであることを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3に記載のシステム。
  5. 前記関数H(R)は、バイノーラル伝達関数H(f;R)であることを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3に記載のシステム。
  6. 発話のような競合する音の信号を放出するための音発生手段を更に含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のシステム。
  7. 前記音発生手段は、人工の口(24’)を設けた音響マネキン(24)であることを特徴とする請求項6に記載のシステム。
  8. 前記音場に対して所定の向きRを有する前記人工頭部(12)の外耳道模造物内で又はその模造物で発生される音圧と、前記音発生手段(24、24’)に供給される入力信号との間の関係を特徴付ける関数HC(RC;R)を格納するための記憶手段(58)が更に設けられ、RCは、該音場に対する該音発生手段(24)の向きを表すことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のシステム。
  9. 前記関数HC(RC;R)は、前記競合音に対応するバイノーラル室内インパルス応答BRIRCであることを特徴とする請求項8に記載のシステム。
  10. 前記関数HC(RC;R)は、前記競合音に対応するバイノーラル伝達関数HC(f;R)であることを特徴とする請求項8に記載のシステム。
  11. 前記部屋は、車両(1)の客室(2)であることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のシステム。
  12. 部屋の模擬音場に対して聴音試験を実行するためのシステムであって、
    音場に対して所定の向きRを有する人工頭部(12)の外耳道模造物内で又はその模造物で発生した音圧と、部屋に設けた電気音響再現機器(6、7、8、9、11)への入力信号との間の関係を特徴付ける関数H(R)を格納するための記憶手段(31)と、
    前記部屋で作られた音信号のバイノーラル録音Ni(R)を格納するための記憶手段(32)と、
    望ましい音信号(47)を供給するための手段(30)と、
    被験者に音響試験信号を供給し、前記音場に対する該被験者の頭部の移動及び/又は向きを追跡するための追跡手段(42)が設けられたバイノーラル音再現手段(39)と、 前記追跡手段(42)によって感知される前記被験者の前記移動及び/又は向きに依存して前記望ましい音信号(47)を処理するための処理手段(34)と、
    前記処理された望ましい音信号(49)を前記音信号のバイノーラル録音又はこれらの信号の処理済み(37)バージョン(70)と所定の割合で混合し、それによって混合信号(50)を準備するための混合手段(41)と、
    前記混合済み信号(50)を前記バイノーラル音再現手段(39)の入力端子に供給するための手段(40)と、
    を含むことを特徴とするシステム。
  13. 前記記憶手段(31)は、代替的又は更に個々の関数HIND(R)を格納することを特徴とする請求項12に記載のシステム。
  14. 前記処理手段(34)は、前記個々の関数HIND(R)に基づいて前記関数H(R)を判断するための手段を更に含むことを特徴とする請求項13に記載のシステム。
  15. 前記関数H(R)又はHIND(R)は、バイノーラル室内インパルス応答BRIRであり、
    前記処理手段(34)は、選択した望ましい音信号(47)の選択したバイノーラル室内インパルス応答との畳み込みを実行するための手段(35)を含む、
    ことを特徴とする請求項12、請求項13、又は請求項14に記載のシステム。
  16. 前記追跡手段(42)による前記被験者の前記頭部の追跡に基づいて選択される2つのバイノーラル室内インパルス応答(BRIRn及びBRIRn±1)(45、46)との前記選択した望ましい音信号(47)の畳み込みが、前記処理手段(34)において行われ、従って、該望ましい音信号(47)のそれぞれ第1及び第2の処理済みバージョン(33’、33’’)がもたらされ、該2つのバージョン(33’、33’’)は、クロスフェード手段(36’、36’’)に別々に供給され、これらのクロスフェード手段の各々からの出力信号は、該処理手段(34)からの結合された出力信号(49)を準備するために結合手段(71)に供給されることを特徴とする請求項15に記載のシステム。
  17. 前記クロスフェード手段(36)は、前記第1のバージョン(33’)を第1の時間依存関数q(t)と乗算して第1の出力信号を生成するための手段(36’)と、前記第2のバージョン(33’’)を第2の時間依存関数p(t)と乗算して第2の出力信号を生成するための手段(36’’)と、該第1及び第2の出力信号を加算するための手段(71)とを含むことを特徴とする請求項16に記載のシステム。
  18. 前記第2の関数p(t)は、1/q(t)に等しいことを特徴とする請求項17に記載のシステム。
  19. バイノーラルで録音した信号の前記処理済み(37)バージョン(70)は、これらの信号H(R)の所定のものと前記人工頭部(12)の隣接向きで録音された隣接信号との間で実行されるクロスフェードによって得られることを特徴とする請求項12から請求項18のいずれか1項に記載のシステム。
  20. 前記クロスフェードは、所定のノイズ信号Ni(R)の第1の時間依存関数との乗算、前記隣接ノイズ信号の第2の時間依存関数との乗算、及びこれらの2つの乗算された信号の結合/加算を伴い、それによって前記バイノーラルで録音された信号の前記処理済みバージョン(70)が得られることを特徴とする請求項19に記載のシステム。
  21. 音楽抄録のような望ましい音信号のサンプルを格納するための記憶手段(30)を更に含むことを特徴とする請求項12から請求項20のいずれか1項に記載のシステムで。
  22. 発話のような競合する音の信号を放出するための音発生手段(24)を更に含み、
    Cが、前記音場に対する前記音発生手段(24)の向きを表す時に、該音場に対して所定の向きRを有する前記人工頭部(12)の前記外耳道模造物内で又はその模造物で発生される音圧と、該音発生手段(24)に供給される入力信号との間の関係を特徴付ける関数HC(RC;R)を格納するための記憶手段(58)と、
    前記追跡手段(42)によって感知される前記被験者の前記移動及び/又は向きに依存する競合音信号(68)を処理し、それによって処理済み競合音信号(67)を準備するための処理手段(60)と、
    前記処理済み競合音信号(47)を前記音信号のバイノーラル録音又はこれらの信号の処理済み(37)バージョン(70)、及び望ましい音信号の前記処理済みバージョン(49)と所定の割合で混合し、それによって混合信号(50)を準備するための混合手段(41)と、
    を更に含むことを特徴とする請求項12から請求項21のいずれか1項に記載のシステム。
  23. 前記関数HC(RC;R)は、バイノーラル室内インパルス応答BRIRCであり、
    前記処理手段(60)は、競合音に対応する選択バイノーラル室内インパルス応答BRIRCとの選択競合音信号(68)の畳み込みを実行するための手段(61)を含む、
    ことを特徴とする請求項22に記載のシステム。
  24. 前記追跡手段(42)による前記被験者の前記頭部の追跡に基づいて選択される2つのバイノーラル室内インパルス応答(BRIRC、n及びBRIRC、n±m)(65、66)との前記選択競合音信号(68)の畳み込みが、前記処理手段(60)において行われ、従って、該競合音信号(68)のそれぞれ第1及び第2の処理済みバージョン(61’、61’’)がもたらされ、該2つのバージョン(61’、61’’)は、クロスフェード手段(62’、62’’)に別々に供給され、これらのクロスフェード手段の各々からの出力信号は、該処理手段(60)からの結合された出力信号(67)を準備するために結合手段(63)に供給されることを特徴とする請求項23に記載のシステム。
  25. 前記クロスフェード手段(62)は、前記第1のバージョン(61’)を第1の時間依存関数q(t)と乗算して第1の出力信号を生成するための手段(62’)と、前記第2のバージョン(61’’)を第2の時間依存関数p1(t)と乗算して第2の出力信号を生成するための手段(62’’)とを含むことを特徴とする請求項24に記載のシステム。
  26. 前記第2の関数p1(t)は、1/q1(t)に等しいことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
  27. 発話のような競合する音の信号のサンプルを格納するための記憶手段(59)を更に含むことを特徴とする請求項22から請求項26のいずれか1項に記載のシステム。
  28. 前記記憶手段(30、31、32、59)からのデータの供給を制御し、かつ前記被験者からの応答を受信し、任意的にそれを分析及び/又は録音するための操作システム(38)を更に含むことを特徴とする請求項12から請求項27のいずれか1項に記載のシステム。
  29. 車両の客室のような部屋の音場を発生させるために、少なくとも部分的に1つ又はそれよりも多くの変換器(6、7、8、9)を含む音再現機器によって発生された全体の音場を模擬する方法であって、
    音再現機器に対応するバイノーラル室内インパルス応答のような複数の関数H(R)又はHIND(R)を判断し、これらの関数/インパルス応答を格納する段階と、
    部屋の背景ノイズのような他の音の成分の複数のバイノーラル録音を行い、これらの録音を格納する段階と、
    前記バイノーラル室内インパルス応答のうちの選択したものを望ましい音信号のサンプルと畳み込んで、この音に対応する得られる部屋関連シミュレーション信号を与える段階と、
    前記得られるシミュレーション信号を前記複数のバイノーラル録音のうちの選択したものと混合し、それによって適切なバイノーラル変換器手段を通じて被験者に供給するためのバイノーラル試験信号を取得する段階と、
    を含み、
    バイノーラル変換器手段には、被験者の頭部の動き及び/又は向きを追跡するための手段が設けられ、
    前記追跡手段によって供給される信号は、バイノーラル室内インパルス応答及びバイノーラル録音を選択するために用いられる、
    ことを特徴とする方法。
  30. 前記バイノーラル室内インパルス応答のような前記関数H(R)又はHIND(R)は、前記音再現機器の所定の入力端子(IL、IR)に測定信号(16)を供給し、該測定信号(16)に基づいて前記変換器(6、7、8、9)の全てから同時に音を放射することによって判断されることを特徴とする請求項29に記載の方法。
  31. 前記バイノーラル室内インパルス応答のような前記関数H(R)又はHIND(R)は、前記音再現機器の入力端子(IL、IR)のうちの所定のものに測定信号(16)を供給し、該測定信号(16)に基づいて、一度に前記変換器(6、7、8、9)のうちの所定のものから又は一度に所定数の該変換器(6、7、8、9)から音を放射することによって判断されることを特徴とする請求項29に記載の方法。
  32. クロスフェードが、それぞれ、所定の第1のバイノーラル室内インパルス応答(BRIRn)と隣接する第2のバイノーラル室内インパルス応答(BRIRn±m)との間、及び該第1のバイノーラル室内インパルス応答に対応する所定のバイノーラル録音と該第2のバイノーラル室内インパルス応答に対応する隣接バイノーラル録音との間に設けられ、前記追跡手段によって供給される前記信号によって制御されることを特徴とする請求項29、請求項30、又は請求項31に記載の方法。
  33. 競合音に対応する第2のバイノーラル室内インパルス応答のような複数の第2の関数HC(RC;R)を判断し、これらの関数/応答を格納する段階と、
    前記第2の関数又はバイノーラル室内インパルス応答のうちの選択したものを競合する音の信号のサンプルと共に処理/畳み込んで、この競合音に対応する得られる第2の部屋関連シミュレーション信号を与える段階と、
    望ましい音のシミュレーション、競合音、及び背景ノイズを含む得られる試験信号を適切なバイノーラル変換器手段を通じて被験者に供給するために、前記得られる第2のシミュレーション信号と前記バイノーラル試験信号を混合する段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項29から請求項32のいずれか1項に記載の方法。
  34. i(R)が、主要信号であると考えられ、かつ乗用車以外の様々な種類の大型機械のような他の音発生エンティティに由来することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  35. i(R)が、試聴者に供給される唯一の信号であり、従って、前記H(R)に関連する音信号が、オフにされることを特徴とする請求項12に記載のシステム。
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