JPH01112900A

JPH01112900A - ヘッドホン装置

Info

Publication number: JPH01112900A
Application number: JP62269898A
Authority: JP
Inventors: Kiyofumi Inanaga; 潔文稲永; Jun Matsuda; 松田　醇; Hiroyuki Sagawa; 寒川　博行
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1989-05-01
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JP2751166B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はオーディオ再生装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、ヘッドホン（イヤホンを含む）によりバイ
ノーラル再生を行うときに、リスナの頭の向きにしたが
って左及び右チャンネルのオーディオ信号の特性を変更
する場合において、その特性を変更するためのデータを
メモリに用意しておくことにより、優れた再生特性が得
られるようにしたものである。

〔従来の技術〕

ヘッドホンによるパイノーラル再生は、音像の方向感、
定位感及び臨場感などに優れた方法である。

しかし、スピーカによるステレオ再生の場合には、リス
ナが頭（顔）の向きを変えても、音像の絶対的な方向及
び位置は変化せず、リスナの感じる音像の相対的な方向
及び位置が変化するのに対し、ヘッドホンによるパイノ
ーラル再生の場合には、リスナが頭の向きを変えても、
リスナの感じる音像の相対的な方向及び位置は変化しな
い。このため、ヘッドホンによるパイノーラル再生では
、音場はリスナの頭の中に形成されてしまい、音像をリ
スナの前方に定位させることが難しく、シかも、音像が
上昇しがちでありだ。

そこで、「特公昭４２−２２７号公報」によれば、次の
ようなヘッドホンによるパイノーラル再生方法が考えら
れている。

すなわち、音像の方向感及び定位感は、左耳及び右耳の
聴取する音の音量差、時間差、位相差などにより決定さ
れるので、上記公報のシステムにおいては、左及び右チ
ャンネルのオーディオ信号ラインに、レベル制御回路及
び可変遅延回路をそれぞれ設けるとともに、リスナの頭
の向きを検出し、その検出信号により各チャンネルのオ
ーディオ信号のレベル制御回路及び可変遅延回路を制御
してスピーカによるステレオ再生に匹敵するステレオ音
場感を得るようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記公報のシステムにおいては、リスナの頭
の向きの検出信号そのものによりモータを駆動し、この
モータによりレベル制御回路及び可変遅延回路の可変抵
抗器及び可変コンデンサを機械的に制御しているので、
リスナが頭の向きを変えてからヘッドホンに供給される
各チャンネルのオーディオ信号の音量差及び時間差を変
化させるまでに時間の遅れを生じてしまい、実用性がな
い。

また、音量差及び時間差を変化させるとき、その変化特
性は、音源とリスナとの相対的な位置関係、リスナの頭
部の形状及び耳介の形状などに基づいて決定しなければ
ならない。すなわち、ある１つの変化特性にした場合に
は、音源とリスナとの位置関係が固定されてしまい、距
離感を変化させることができず、また、リスナにより頭
部及び耳介の形状が異なるので、効果の程度がばらつい
てしまう。

したがって、上記公報のシステムは、商品化という点か
らは、実現が極めて困難であった。

この発明は、このような問題点を解決しようと９するも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、この発明においては、リスナのヘッドホンな
どに供給されるステレオオーディオ信号の伝達関数及び
遅延時間を、上記リスナの頭の動きにしたがって制御す
ることにより、上記ヘッドホンなどによりステレオ再生
を実行するオーディオ再生装置において、上記ステレオ
オーディオ信号のうち、左チャンネルのオーディオ信号
の信号ラインに設けられた伝達関数の変更回路及び可変
遅延回路と、上記ステレオオーディオ信号のうち、右チ
ャンネルのオーディオ信号の信号ラインに設けられた伝
達関数の変更回路及び可変遅延回路と、任意の基準方向
に対する上記リスナの頭の動きの方向及び大きさを検出
する検出手段と、上記リスナの頭の動きの方向及び大き
さに対する、上記変更回路及び可変遅延回路の制御デー
タがテーブルとして書き込まれているメモリとを有し、
上記検出手段の検出出力を上記メモリのテーブルにより
上記制御データに変換し、この変更された制御データを
上記変更回路及び可変遅延回路にその制御信号として供
給して上記ヘッドホンなどに供給されるステレオオーデ
ィオ信号の伝達関数及び遅延時間を、上記リスナの頭の
動きの方向及び大きさに対応して変更するようにしたオ
ーディオ再生装置とするものである。

〔作用〕

ヘッドホンに供給される各チャンネルのオーディオ信号
の音量差及び時間差が、リスナの頭の動きに対して実時
間で変更されるとともに、その変化特性が個々のリスナ
に適したものとなる。

〔実施例〕

第１図において、（１）はステレオ信号源を示し、この
信号源（すからステレオの左及び右チャンネルのオーデ
ィオ信号り、Ｒが取り出される。

そして、これら信号り、Ｒが、可変遅延回路（１１）、
　（４１）−レベル制御回路（１２）、　（４２）→加
算回路（１３）、　（４３）→音量調整用の可変抵抗器
（１４）、　（４４）−出力アンプ（１５）、　（４５
）　　の各信号ラインを通じてヘッドホン（１６）の左
及び右の発音ユニット（電気−音響変換素子）（６Ｌ）
、　（６Ｒ）にそれ−ぞれメインのオーディオ信号とし
て供給される。

この場合、可変遅延回路（１１）、　（４１）　及びレ
ベル制御回路（１２）、　（４２）　　は、いずれも制
御信号に対して純電子的に遅延時間及び利得（レベル）
が変化する構成とされる。また、レベル制御回路（１２
）。

（４２）は、例えば、オーディオ帯域を５分割し、その
各分割された帯域ごとにその利得を任意に制御できるグ
ラフィックイコライザにより構成される。

さらに、ヘッドホン（６）は、その発音ユニット（６Ｌ
）、　（６Ｒ）　が逆Ｕ字状のバンド（６Ｂ）により結
合され、リスナの頭にセットできるようにされている。

また、スピーカによるステレオ再生の場合には、左チャ
ンネルのスピーカの再生音が、リスナの右耳にも到達す
るというように、左右のチャンネル間に、音響的なりロ
ストークを生じている。そこで、これをシミユレートす
るため、信号源（１）からの信号り、Ｒが、可変遅延回
路（２１）、　（５１）−レベル制御回路（２２）、　
（５２）→加算回路（４３）、　（１３）　　の各信号
ラインを通じて反対チャンネルの発音ユニット（６Ｒ）
、　（６Ｌ）　　にそれぞれクロストーク成分として供
給される。なお、回路（２１）、　（５１）　　及び（
２２）、　（５２）も回路（１１）、　（４１）　　及
び（１２）、　（４２）　　と同様に構成される。

サラに、リスニングルームやコンサートホールなどにお
けるような音場の広がり感あるいは臨場感を拡大するた
め、信号源（１）からの信号り、Ｒが、残響回路（２５
）、　（５５）　　に供給されて残響信号が形成され、
これら信号が加算回路（１３）、　（４３）　を通じて
発音ユニッ）　（６Ｌ）、　（６Ｒ）　　に供給される
。

さらに、ヘッドホン（６）のバンド（６Ｂ）には、リス
ナの水平面内における頭の向きを検出する検出手段（７
１）が設けられる。

第２図は、その検出手段（７１）として、地磁気の水平
分力を利用する場合の一例を示す。すなわち、ヘッドホ
ンバンド（６Ｂ）の中央頂点に、ロータリーエンコーダ
（７Ｒ）が、その入力軸が垂直方向となるように設けら
れるとともに、その入力軸に、磁針（７！、１　）が設
けられる。したがって、ロータリーエンコーダ（７Ｒ）
からは、磁針（７Ｍ）の示す南北の方向を基準とし、リ
スナの頭の向きを示す出力が取り出される。

そして、このエンコーダ（７１）の出力が検出回路（７
２）、　（７３）　　に供給され、検出回路（７２）か
らは、リスナが頭を時計方向にまわしだときと、反時計
方向にまわしだときとで、“０”または“１”に変化す
る方向信号Ｓｄが取り出され、検出回路（７３）からは
、リスナが頭の向きを変えたとき、その変えた角度に比
例した数のパルスＰａ　、例えば２゜変えるごとに１つ
のパルスＰａが取り出される。

そして、信号Ｓｄが、アップダウンカウンタ（７４）の
カウント方向人力Ｕ／Ｄに供給されるとともに、パルス
Ｐａ　がカウンタ（７４）のクロック人力（カウント入
力）ＣＫに供給され、そのカウント出力が、アドレス制
御回路（７５）を通じてメモリ（７７）にアドレス信号
として供給されてメモＩＪ（７７）内のテーブルの該当
するアドレスがら制御データが読み出され、このデータ
が回路（１１）、　（１２）、　（２１）。

（２２）、　（４１）、　（４２）、　（５１）、　（
５２）にそれぞれ制御信号として供給される。

第３図は、メモリ（７７）内のテーブルのデータの一例
を示す。ただし、このテーブルにおいては、簡単のため
、そのデータを、回路（１１）、　（１２）、　（２１
）。

（２２）、　（４１）、　（４２）、　（５１）、　（
５２）における伝達特性に変換して示す。

すなわち、今、第４図に示すように、リスナ〔８）の前
方に左及び右チャンネルのスピーカ（９Ｌ）、　（９Ｒ
）が配置されている場合、スピーカ（９Ｌ）、　（９Ｒ
）　　とリスナ（８）との間における伝達特性として、
Ｈ（ω、θ）ｍｎ＝Ａ（ω、θ）ｍｎ　−ｅｘｐ　（ｊ
φ（ω、θ）ｍｎ　）τ（θ）ｍｎ：スピーカ（９ｍ）
からリスナ（８）の一方の耳（８ｎ）に至る遅延時間【φ（ω、幻ｍｎ：同じくその位相周波数特性力（９Ｌ
）のなす角度５　　ｍ、　　ｎ　：それぞれＬまたはＲを考えたとき
、角度θを単位角度ずつ、例えば２゜ずつ変化させたと
きの伝達関数Ｈ（ω、θ）ｍｎ及び遅延時間τ（ω、θ
）ｍｎＯ値（１つの角度につき８個の１直）が、テーブ
ルの１番地ごとに書き込まれている。

また、このテーブルは、メモ’Ｊ　（７７）に対して例
えば３組設けられるとともに、その組ごとに、リスナの
頭部及び耳介の形状に対応してデータの値が異ならされ
ている。そして、その３組のテーブルのうちの１つが、
制御回路（７５）のスイッチ（７６）の切り換えにした
がって選択される。

なお、第１図において、（７９）はリセットスイッチで
あり、これをオンしたとき、カウンタ（７４）のカウン
ト値は１オール０”にリセットされ、メモＵ（７７）の
テーブルはθ＝０のアドレスが選択される。

このような構成によれば、信号源（１）からのオーディ
オ信号り、Ｒが、回路（１１）〜（１５）、　　（４１
）〜（４５）を通じてヘッドホン（６）にメインのオー
ディオ信号として供給されるとともに、回路（２１）、
　（２２）。

（５１）、　（５２）　　を通じてヘッドホン（６）に
クロストーク成分として供給される。

そして、この場合、リスナが頭を動かすと、その向きに
したがった信号Ｓｄ、Ｐａが得られ、これによりカウン
タ（７４）のカウント値はリスナの頭の向きにしたがっ
た値となり、このカウント値が制御回路（７５）を通じ
てメモ！Ｊ　（７７）にアドレス信号として供給されて
いるので、メモリ（７７）からは、第３図のテーブルに
対応したデータのうち、リスナの頭の向きに対応したデ
ータが取り出され、このテ°−夕が回路（１１）、　（
１２）、　（２１）、　（２２）、　（４１）、　（４
２）。

（５１）、　（５２）　　に供給される。

したがって、ヘッドホン（６）に供給されるオーディオ
信号り、Ｒは、リスナの頭の向きにしたがった伝達関数
Ｈ（ω、θ）ｍｎ及び遅延時間ｒ（θ）ｍｎを有するメ
インのオーディオ信号及びクロストーク成分となるので
、スピーカによるステレオ再生に匹敵するステレオ音場
感を得ることができる。

なお、このとき、残響回路（２５）、　（５５）　　に
よる残響信号もヘッドホン（６）に供給されてリスニン
グルームやコンサートホールにおける広がり感が付加さ
れる。

こうして、この発明によれば、ヘッドホン（６）による
ステレオ再生時に、スピーカによるステレオ再生に匹敵
するステレオ音場感を得ることができるが、この場合、
特にこの発明によれば、リスナの頭の向きにしたがって
ヘッドホン（６）に供給されるオーディオ信号の特性を
変更するとき、これをメモ！Ｉ　（７７）のテーブルを
使用して行っているので、リスナの頭の向きに対してき
め細かく変更でき、最適な特性とすることができる。

しかも、クロストーク成分を付加するとともに、そのク
ロストーク成分の特性も制御しているので、より優れた
ステレオ音場感を得ることができる。

また、メモ！Ｊ　（７７）のテーブルにしたがって回路
（１１）、　（１２）、　（２１）、　（２２＞、　（
４１）、　（４２）、　（５１）、　（５２）　　の特
性を純電子的に制御しているので、リスナの頭の動きに
対するオーディオ信号の特性の変化に遅れを生じること
がなく、従来のシステムにおけるような不自然さを生じ
ることがない。

さらに、メモ！Ｊ　（７７）には複数のテーブルを用意
しておき、これをリスナがスイッチ（７６）により任意
に選択できるようにしているので、リスナの頭部や耳介
の形状などが違っていても、最適な特性を得ることがで
きる。

さらに、角度θの変化に対する伝達関数及び遅延時間の
変化量を、テーブルによって標準値よりも大きく、ある
いは小さくなるようにしておくことにより、リスナの頭
の向きに対する音像の位置の変化量が異なるので、これ
によりリスナから音像までの距離感などを変更すること
ができる。

また、残響回路（２５）、　（５５）　　により残響信
号を付加しているとともに、この残響信号はホールの壁
などによる反射音や残響音のように聴こえるので、あた
かも有名なコンサートホールで音楽を聴いているかのよ
うな臨場感を得ることができる。

なお、上述において、ｈ（ｔ、θ）ｍｎ：スピーカ（９ｍ）から耳（９ｎ）に
至るインパルスレスポンスでもあるから、回路（１１，１２）、　（２１，２２）
、　（４１，４２）。

（５１，５２）　　をそれぞれたたみ込み積分回路とす
ることもできる。

さらに、第３図のデータは、次のようにして得ることが
できる。すなわち、反射の比較的少ない部屋、例えば無
響室に、左及び右チャンネルのスピーカと、ダミーヘッ
ドとを配置するとともに、ダミーヘッドの両耳の外耳道
の入口付近に小型のマイクロホンを設ける。そして、そ
の左及び右チャンネルのスピーカから測定信号を再生し
、これをダミーヘッドのマイクロホンにより収音して伝
達関数及び遅延時間を測定するとともに、この測定をダ
ミーヘッドの所定の角度θごとに行えばよい。

さらに、上述においては、リスナの頭の水平面内におけ
る向きについてのみ考慮したが垂直面内における向きに
ついても同様に処理することもできる。また、メモリ（
７７）におけるテーブルは１組とし、制御回路（７５）
においてそのテーブルに対するアドレスの指定を変更し
て複数組のテーブルがある場合と同様に制御データを得
ることもできる。

さらに、テーブルのデータは、リスナの一般的な頭の向
きの範囲に限ってもよく、また、角度θは、例えば、θ
＝＝０°付近では０．５°おき、１θ１≧４５°では３
°おきのように、向きによって角度θの間隔を異なせて
もよい。さらに、ヘッドホン（６）の代わりに、両耳の
近くに配置したスピーカでもよい。

〔発明の効果〕この発明によれば、リスナの頭の向きにしたがってヘッ
ドホン（６）に供給されるオーディオ信号の特性を変更
するとき、これをメモリ（７７＞のテーブルを使用して
行っているので、リスナの頭の向きに対してきめ細かく
変更でき、最適な特性とすることができる。

しかも、クロストーク成分を付加するとともに、そのク
ロストーク成分の特性も制御しているので、より１夏れ
たステレオ音場感を得ることができる。

また、メモリ（７７）のテーブルにしたがって回路（１
１）、　（１２＞、　（２１）、　（２２）、　（４１
）、　（４２）、　（５１）、　（５２）　　の特性を
純電子的に制御しているので、リスナの頭の動きに対す
るオーディオ信号の特性の変化に遅れを生じることがな
く、従来のシステムにおけるような不自然さを生じるこ
とがない。

さらに、角度θの変化に対する伝達関数及び遅延時間の
変化量を、テーブルによって標Ｉ　Ｉｔｓよりも大きく
、あるいは小さくなるようにしてお（ことにより、リス
ナの頭の向きに対する音像の位置の変化量が異なるので
、これによりリスナから音像までの距離感などを変更す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例の統計図、第２図〜第４図はそ
の説明のための図である。（１）はステレオ信号源、（１１）、　（２１）、　（
４１）、　（５１）　　は可変遅延回路、（１２）、　
（２２）、　（４２）、　（５２）　　はレベル制御回
路、（６）はヘッドホン、（７１）は検出手段、（７７
）はメモリである。代　　理　　人　　　　　伊　　藤　　　　　真向　　
松隈秀盛

Claims

【特許請求の範囲】リスナのヘッドホンなどに供給されるステレオオーディ
オ信号の伝達関数及び遅延時間を、上記リスナの頭の動
きにしたがって制御することにより、上記ヘッドホンな
どによりステレオ再生を実行するオーディオ再生装置に
おいて、上記ステレオオーディオ信号のうち、左チャンネルのオ
ーディオ信号の信号ラインに設けられた伝達関数の変更
回路及び可変遅延回路と、上記ステレオオーディオ信号のうち、右チャンネルのオ
ーディオ信号の信号ラインに設けられた伝達関数の変更
回路及び可変遅延回路と、任意の基準方向に対する上記リスナの頭の動きの方向及
び大きさを検出する検出手段と、上記リスナの頭の動きの方向及び大きさに対する、上記
変更回路及び可変遅延回路の制御データがテーブルとし
て書き込まれているメモリとを有し、上記検出手段の検出出力を上記メモリのテーブルにより
上記制御データに変換し、この変更された制御データを上記変更回路及び可変遅延
回路にその制御信号として供給して上記ヘッドホンなど
に供給されるステレオオーディオ信号の伝達関数及び遅
延時間を、上記リスナの頭の動きの方向及び大きさに対
応して変更するようにしたオーディオ再生装置。