JPH01121000A

JPH01121000A - オーディオ再生装置

Info

Publication number: JPH01121000A
Application number: JP62279565A
Authority: JP
Inventors: Jun Matsuda; 松田　醇; Kiyofumi Inanaga; 潔文稲永
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-11-05
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1989-05-12
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JP2671329B2

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）によりパイ
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、リスナの体の向き及び頭の向きを検
出するとともに、その検出信号に所定の補正を行うこと
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
」−昇しがちであった。

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、上記公報のシステトにおいては、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ヂャンネルのオ
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〕

ところで、上述のシステムにおいては、リスナの頭の向
きを検出する必要があるが、この検出方法として、Ａ　地磁気の水平分力など外界の事物を絶対的な基準と
し、この絶対的な基準に対し°〔リスナの頭の向きを検
出する方法。

Ｂ　一定の条（’ｌ下、例えば、リスナが着席し、スピ
ーカによりステレオ再生を行っているような場合、リス
ナが頭の向きを変えてもその範囲は小さく、しかも、そ
のときのリスナの体の向きはほとんど変化しないという
点に着目し、リスナの体の向きを基準にして頭の向きを
検出する方法。

が考えられている。

そして、Ａ項の方法によれば、音像は、外界における絶
対的な位置ないし方向に定位するので、音像がリスナの
頭の中に形成されることがなく、リスナの前方に安定に
定位し、すなわち、十分な頭外式が得られる。

しかし、このＡ項の方法では、音像は、外界における絶
対的な位置ないし方向に定位するので、例えば列車の中
で音楽などを聴いているとき、列車の進行につれてその
向きが変わっていくと、これにより絶対的な基準に対す
るリスナの頭の向きが変わっていくので、リスナの感じ
る音像の位置ないし方向がずれていってしまう。

その点、Ｂ項の方法では、リスナが着席して受聴してい
るような場合、Ａ項の方法におけるような音像の位置な
いし方向のずれを生じることはない。

しかし、Ｂ項の方法では、例えば、リスニング位置から
本棚まで歩いて行き、再び元のスリニング位置に戻った
ような場合でも、音像はリスナに対して常に一定の位置
ないし方向に定位しているので、リスナが歩いたとき、
あたかも音像をひきつれて歩いているかのような感じと
なり、不自然感を生じるとともに、常に十分な頭外式を
得ることはできない。

この発明は、以上のような問題点を一掃しようとするも
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
する第１の検出手段と、上記基準方向に対する上記リス
ナの体の動きの方向及び大きさを検出する第２の検出手
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、上記第１の
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、この変換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とともに、上記第
２の検出手段の検出出力に基づいて上記第１の検出手段
の検出出力を補正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〕

平均的にはリスナの体の向きを基準として頭の向きが検
出されるとともに、−時的には絶対的な基準に対して頭
の向きが検出される。

〔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（１）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（６）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”
Ｃ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、これをシミュレートす
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）、　（５，１）　及び（
２２）、　（５２）も回路（１１）、　（４１）　　及
び（１２）、　（４２）　　と同様に構成される。

さらに、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ｒ、、Ｒが、残響回路（２
５）、　（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）、　（６ｆｔ）　　に供給
される。

さらに、ヘッドホン（６）のバンド（６Ｂ）には、絶対
的な基準に対する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（７１）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
（７Ｅ）が、その人力軸が垂直方向となるように設けら
れるとともに、その人力軸に、磁針（７■）が設けられ
る。したがって、ロータリーエンコーグ（７Ｅ）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（７Ｅ）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Ｐａ１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Ｑａが、加算回
路（８８）及びアドレスデコーダ（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から制御データ
が読み出され、このテ′−夕が回路（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！Ｊ　（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（ａ＋、θ）ｍｎ　−ｅｘｐ　（
ｊφ（ω、θ）ｍｎ　）τ（θ）ｍｎ：スピーカ（９ｍ
）からリスナ（８）の一方の耳（８ｎ）に至る遅延時間を考えたきき、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ｒ（ω、θ）ｍｎの値（１つの角度につき８個の値）
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、
デコーダ（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“オール０”にリセットされ、メモリ（７７）の
デープルはθ＝０のアドレスが選択される。

さらに、リスナの体、例えば肩には、絶対的な基ｔ％ｔ
ｉに対するリスナの水平面内における体の向きを検出す
る検出手段（８１）が、肩あて（８Ａ）を介して設けら
れる。この検出手段（８１）は、例えば検出手段（７１
）と同様に構成されて指針（７Ｍ）の示す南北の方向を
基準とし、リスナの体の向きを示す検出出力が取り出さ
れ、この検出出力が検出回路（８２）。

（８３）に供給されて信号Ｓｄ、Ｐａ　と同様の信号Ｓ
ｂ。

Ｐｃが取り出される。

そして、信号ｓｂ　がアップダウンカウンタ（８４）の
カウント方向人力Ｕ／Ｄに供給されるとともに、パルス
Ｐｃがカウンタ（８４〉のクロック入力ＣＫに供給され
、そのカウント出力Ｑｃが平均化回路（８５）に供給さ
れてカウント値Ｑｃの平均ｍＡｃ　ｓ例えば、現時点か
ら過去の一定の期間内における値Ｑｃの平均値ＡＣ１す
なわち、移動平均ＡＣが取り出され１、この値Ａｃが減
算回路（８６）に供給される。また、カウンタ（了４）
のカウント出力Ｑａが平均化回路（８７）に供給されて
同様の平均値Ａａが取り出され、この値Ａａが減算回路
（８６）に供給されて値Ａｃ　とＡａ　との差Ａｓが取
り出され、この差Ａｓ　が加算回路（８８）に供給され
る。

このような構成において、今、簡単のため、リスナの頭
及び体の向きにかかわらずＡｓ＝０であるとする。する
と、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、このカウント値がデコーダ（７５）を通じ
てメモリ（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４同のテーブルに対応
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、このデータが回路（１１）、　（１２）
、　（２１）、　（２２）、　（４１）、　（４２）。

（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τ（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。

そして、実際には、以上の動作に加えて値Ａｓにより次
のような動作が行われる。

すなわち、値Ａｃ　は値Ｑｃを平均したものであり、そ
の値Ｑｃ　はリスナの体の向きを示しているので、値Ａ
ｃ　はリスナの体の平均的な向きを示していることにな
り、同様にＡａはリスナの頭の平均的な向きを示してい
ることになる。そして、値Ａｓ　は、値Ａｃ　とＡａ　
との差であるからリスナの体に対する頭の平均的な向き
を示していることになるとともに、この値Ａｓが加算回
路（８８）において値Ｑａ　に加算されるので、メモ！
Ｊ　（７７）のテーブルが値Ｑａ　によりアドレスされ
るとき、そのアドレスは値Ａｓ　により補正されること
になる。

したがって、リスナの体及び頭の平均的な向きに対して
頭の向きが変化したときのみ、値Ａｓが変化してメモリ
（７７）のテーブルから取り出される制御データが変化
することになるので、例えば列車に乗っているときに、
その進行方向が変化してもリスナから見た音像の位置な
いし方向がずれることはない。

また、リスナの体及び頭の平均的な向きを基準にしてい
るので、例えばリスナが室内を歩いたとき、すなわち、
平均化回路（８５）、　（８７）　　が平均化を行う期
間内においてリスナが動いただけであれば、値ΔＳはほ
とんど変化しないで、値Ｑａだけが変化するので、音像
の絶対的な位置ないし方向は変化しないことになり、リ
スナはあたかも音場内を動いたかのように感じることに
なり、頭外風を損なうことがない。

なお、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、リスナが体の向きを変えても
それが一時的なとき、あるいは比較的長い期間にわたっ
て少しずつ変化したようなときには、頭の向きを示ず値
Ｑａ　は値Ａｓにより補正され、すなわち、平均的には
リスナの体の向きを基準とし、−時的には絶対的な外界
を基準としてリスナの頭の向きが検出されるので、移動
しながら、あるいは静止しながら受聴していても十分な
臨場感を得ることができる。

さらに、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、より優れた
ステレオ音場感を得ることができる。

また、メモＩＪ（７７）のテーブルにしたがって回路（
１１）、　（１２）、　（２１）、　（２２）、　（４
１）、　（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ＩＪ（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孕値よりも大きく、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＞
、　（４１，４，２）。

（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、デープルのデータは、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
＝０６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（に配置したスピーカでもよい。

また、値Ｑａから値ＡＣを減算し、その減算出力をデコ
ーダ（７５）を通じてメモ！Ｊ　（７７）に供給しても
よい。さらに、値Ａｃ、Ａａ　の代わりに、値Ｑｃ。

Ｑａを所定の期間にわたってホールドするとともに、そ
の期間の開始時ごとに更新するようにしてもよい。また
、検出手段（７１）、　（８１）　　としてはジャイロ
スコープなども使用できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、リスナが体の向きを変えてもそれが
一時的なとき、あるいは比較的長い期間にわたって少し
ずつ変化したようなときには、頭の向きを示ず値Ｑａ　
は値Ａｓ　により補正され、すなわち、平均的にはリス
ナの体の向きを基準とし、−時的には絶対的な外界を基
準としてリスナの頭の向きが検出されるので、移動しな
がら、あるいは静止しながら受聴していても十分な臨場
感を得ることができる。

さらに、リスナの頭の向きにしたがっ°Ｃ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ＩＪ（７７）のデープ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。

また、メモリ（７７）のテーブルにしたがって回路（１
１）、　（１２）、　（ｏ）、　（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、メモリ（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
かも有名なコンザ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。

【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）、　（８１）　　
は検出手段、（７７）はメモリである。

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第１の検出手段と、上記基準方向に
対する上記リスナの体の動きの方向及び大きさを検出す
る第２の検出手段と、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、上記第１の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、この変換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
応して変更するとともに、上記第２の検出手段の検出出力に基づいて上記第１の検
出手段の検出出力を補正するようにしたオーディオ再生
装置。