JPH0235900A - ステレオヘッドホンの音像位置固定装置 - Google Patents

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］ 本発明は、ステレオヘッドホンの音像位置固定装置に関
し、特にＴＶ、映画等、音場の臨場感が重要とされるも
のに好適なステレオヘッドホン音像位置固定装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来、ステレオヘッドホンは、第４図に示すように左右
の音声信号をそれぞれ増幅回路１．２を介してヘッドホ
ンスピーカ３．４に出力する構成となっており、ヘッド
ホンスピーカ３．４から出力される音は完全に左右分離
した状態で耳に入るため、極めて臨場感のあふれた音場
を実現することができる。

［解決すべき問題点］ しかしながら、従来のステレオヘッドホンは、マイクロ
ホン等で検出された左右の電気信号の位相差を、ヘッド
ホン着用者の頭の向きとは無関係にそのまま伝達するた
め、実際の音源が固定している場合に本来静止している
はずの音像が、ヘッドホン着用者の頭の向きとともに移
動してしまい、臨場感が損なわれるという欠点があった
。

本発明は上述したような問題点を解決するためになされ
たもので、従来、頭の向きとともに移動していた音像を
空間の一点へ固定して、音場の臨場感を飛躍的に増大で
きるステレオヘッドホン音像位置固定装置の提供を目的
とする。

［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するため□に、第一の発明は、ヘッドホ
ン部に左右のスピーカを備え、左右の音声信号伝送路か
ら送られてきた音声信号により上記左右のヘッドホンス
ピーカがそれぞれ音声を出力するステレオヘッドホンに
おいて、上記ヘッドホン部に聴取者の頭の向きを検出す
るセンサを設けるとともに、上記左右の音声信号伝送路
にそれぞれ遅延回路を挿入し、上記センサからの出力に
もとづきこれら遅延回路を制御して左右のヘッドホンス
ピーカに出力される音声信号の位相を調整する構成にし
である。

また、第二の発明は、ヘッドホン部に左右のスピーカを
備え、左右の音声信号伝送路から送られてきた音声信号
により上記左右のヘッドホンスピーカがそれぞれ音声を
出力するステレオヘッドホンにおいて、上記ヘッドホン
部に聴取者の頭の向きを検出するセンサを設けるととも
に、上記左右の音声信号伝送路にそれぞれ遅延回路、バ
ンドパスフィルタおよび電圧制御増幅回路を挿入し、上
記センサからの出力にもとづき上記遅延回路および電圧
制御増幅回路を制御して左右のヘッドホンスピーカに出
力される音声信号の位相、音質および音量を調整する構
成にしである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は第一の発明の実施例に係るステレオヘッドホン
の音像位置固定装置のブロック図である。

図面において、ｌＯはヘッドホン部で、左右のヘッドホ
ンスピーカ１１．１２が取り付けである。１３．１４は
それぞれ左右の音声信号伝送路を示し、これら伝送路１
３．１４上に増幅回路１５．１６が設けられ、かつ、増
幅回路１５゜１６の前段に遅延回路１７．１８がそれぞ
れ設けられている。上記遅延回路１７．１８は入力した
音声信号を所要時間だけ遅らせて出力するものである。

１９はヘッドホン部１０に組み込まれた角度センサで、
ヘッドホン部１ｏを装着した聴取者の頭の方向（方位角
）を検出する。また、２０は遅延時間制御回路で、角度
センサ１９からの検出信号にもとづき遅延回路１７．１
８を制御する。

次に、動作を説明する。

ヘッドホン部１０を装着した聴取者の頭の方位角は、角
度センサ１９で検出され、電気信号に変換されて遅延時
間制御゛回路２０に入力される。遅延時間制御回路２０
では、入力され・九角度信号に応じて遅延回路１７．１
８の遅延時間を制御するための信号を出力する。遅延回
路１７．１８は、入力された遅延時間の制御信号に応じ
て、入力音声信号をその遅延時間だけ遅らせて出力させ
る。

したがって、Ｌ及びＲ系統の遅延時間の差が、音声信号
の位相差となって、ヘッドホンをつけた人間に新たな音
像の方位を認識させることになる。

第２図は音源に対し聴取者の頭が相対的にある方位を向
いたとき、左右の耳に到達する音の位相差を示す説明図
である。この図面にもとづき、遅延時間制御回路２０に
設定すべき遅延時間と頭の方位角との関係を説明する。

第２図において、Ａ及びＢは音源方向を向いた人間の左
右の耳の位置、Ｃ及びＤは音源に対し右に角度θだけず
れた方向を向いたときの人間の左右にある耳の位置とす
る。ここで、音源は左右の耳間の距離見よりも十分遠方
にあるものとし、音源からの音波は平行になって左右の
耳に到達するものとする。

音源に対し真正面を向いているときの耳の位置Ａ及びＢ
に到達する音波には時間差がない、つまり、位相差は存
在しない、しかし、斜めを向いているときの耳の位置Ｃ
及びＤではあきらかにＣの方が音源に近く、その到達時
間に差ができ位相差を生じるはずである。この位相差を
具体的に試算してみる。

Ｃ及びＤまでの音源からの距離の差はＣＥ間の距離で表
わされて、 ＣＥ＝見ｓｉｎθ である、今、音速をＶとすると、Ｃ及びＤに到達する音
の時間差Δｔは、 ΔＬ＝交ｓｉｎθ／Ｖ となる、ここで、立およびＶは定数とみなしてあらかじ
め設定しておく０例えば、１＝１５ｃｓｖ＝３４０腸／
Ｓとすると、 Δｔ＝４．４Ｘ１０−’ｓｉｎθ　（Ｓ）実際に頭を動
かす角度はそれ程大きくないと思わπ れ、θくく　　　　と仮定でき、 Δｔ　〜４．４Ｘ１０−４０　（ｓ）　　　　θ：（ｒ
ａｄ）となる、Ｌ及びＲ系統の遅延時間をｔＬ、ｔＲと
すると、 ｔ、Ｒ−ｔＬ＝Δｔ＝４．４ＸＬｏ−’θを満たすよう
に遅延時間制御回路を設計すればよい。

尚、遅延時間と頭の方位角との関係は、上式に限定され
るものではなく、ヘッドホン部１０の寸法等を考慮して
各種ステレオヘッドホンに好適な関係式を適宜設定すれ
ばよい。

次に、第二の発明の実施例を第３図にもとづいて説明す
る。

第３図は同実施例に係るステレオヘッドホンの音像位置
固定装置のブロック図である。なお、先に示した第１図
と同一部分には同一符号を付し。

その部分の詳細な説明は省略する。

本実施例では、伝送路１３．１４上に遅延回路１７．１
８とともにその後段にパントノくスフイルタ群２１，２
２、電圧制御増幅器群２３．２４及びミキシング増幅器
２５、．２６をそれぞれ設けである。

遅延回路１７．１８の次段にあるバンドパスフィルタ群
２１．２２は、可聴周波数帯をいくつかのバンドに分割
するためのものである。また、電圧制御増幅器２３．２
４はバンドパスフィルタ群２１．２２を通過した各バン
ドごとにその振幅を制御する。２７はこれらの電圧制御
増幅器２３゜２４を制御する増幅器制御回路で、角度セ
ンサ１９からの信号にもとづき各電圧制御増幅器２３．
２４を制御する。電圧制御増幅器群２３゜２４から出た
信号は、ミキシング増幅器２５゜２６に入り、それぞれ
一つの信号として増幅され、スピーカ１１．１２へ出力
される。

遅延時間制御回路２０に設定する遅延時間差は１．第２
図にもとづき前述したものと同様に求める。すなわち、
左右の耳間の距離を見、音源に対する耳のずれ角をθ、
Ｌ及びＲ系統の遅延時間をそれぞれｔＬ　＋ｔＲ＋音速
をＶとすれば、ｔｌ−ｔ＊＝ＪＬｓｉｎθ／Ｖ で与えられる。したがって、見及びＶを定数とみなして
あらかじめ設定しておき、角度センサ１９からの信号（
θを示す）によってこの遅延時間差を求めればよい。

一方、電圧制御増幅器群２２．２３に対する制御方法は
、解析的に決定することは非常に困難である。そこで、
実験等によりある方位角に対する各バンドの増幅器のゲ
インを求め、これを増幅器制御回路２７に設定しておき
、角度センサ１９の信号に応じてそのゲインを再現する
ようにする。

ある方位角に対するゲインを、例えば音源が左耳方向に
あるものと仮定して定性的にみてみると、左耳には音が
直接入り、その周波数スペクトルはどこも特別に減衰す
ることはない、一方、右耳は頭をはさんで反対的にある
ため、音が伝わりにくく全般的に音量が低下する。また
、音質については、高音の方が低音よりも直進しようと
する性質を有するため右耳に到達しに＜＜、シたがって
右耳に到達するのは低音部が強調された音になる。

次に、動作を説明すると、ヘッドホン部１０を装着した
聴取者の頭が左又は右へ動くと、その頭の方位角は、角
度センサ１９で検出され、電気信号に変換されて遅延時
間制御回路２０と増幅器制御回路２７に入力される。遅
延時間制御回路２０は、前記第１図の場合と同様に遅延
回路１７゜１８を制御して、左右の音声信号伝送路１３
゜１４上の入力音声信号の間に遅延時間差、すなわち位
相差を与える。

遅延回路１７　、ｔａを出た入力音声信号は、バる。電
圧制御増幅器２３．２４は、増幅器制御回路２７からの
制御信号にもとづき、それぞれの／くンドごとに増幅す
る。これにより、スピーカ１１．１２に入る音声信号の
音質及び音量が頭の方位角に対応して調整される。

上述したように１本実施例では音声信号の位相差のみな
らず、音質（周波数スペクトル）及び音量をも頭の動き
に合せて調整したので、音場を形成する音の三要素（音
質、音量１位相）の全てに関し音源を空間の一点に固定
することができ、暦臨堝感あふれる音場を形成できる。

［発明の効果］ 以上説明したように第一の発明は、聴取者の頭の向きに
応じて左右の音声信号の位相差を制御することにより、
音像を空間の一点に固定することができ、音場の臨場感
を飛躍的に増大させることのできる効果がある。

さらに、第二の発明によれば、左右の音声信号の位相差
のみならず、音量、音質までも調整して、音像の全ての
要素を空間の一点に固定することができるので、音場の
臨場感を一層飛躍的に増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の発明の実施例を示すブロック図、第２図
は頭の方位と耳に到達する音の位相差の関係を示す説明
図、第３図は第二の発明の実施例を示すブロック図、第
４図は従来のステレオヘッドホンの概略を示すブロック
図である。 ｌＯ：ヘッドホン部 １１：１２：ヘッドホンスピーカ １３．１４：音声信号伝送路 １７．１８：遅延回路 １９：角度センサ ２０：遅延時間制御回路 ２１．２２：バンドパスフィルタ群 ２３　、２４７電圧制御項幅器群 ２５　、２６　：ミキシング増幅器 ２７：増幅器制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヘッドホン部に左右のスピーカを備え、左右の音
   声信号伝送路から送られてきた音声信号により上記左右
   のヘッドホンスピーカがそれぞれ音声を出力するステレ
   オヘッドホンにおいて、上記ヘッドホン部に聴取者の頭
   の向きを検出するセンサを設けるとともに、上記左右の
   音声信号伝送路にそれぞれ遅延回路を挿入し、上記セン
   サからの出力にもとづきこれら遅延回路を制御して左右
   のヘッドホンスピーカに出力される音声信号の位相を調
   整することを特徴としたステレオヘッドホンの音像位置
   固定装置。
2. （２）ヘッドホン部に左右のスピーカを備え、左右の音
   声信号伝送路から送られてきた音声信号により上記左右
   のヘッドホンスピーカがそれぞれ音声を出力するステレ
   オヘッドホンにおいて、上記ヘッドフォン部に聴取者の
   頭の向きを検出するセンサを設けるとともに、上記左右
   の音声信号伝送路にそれぞれ遅延回路、バンドパスフィ
   ルタおよび電圧制御増幅回路を挿入し、上記センサから
   の出力にもとづき上記遅延回路および電圧制御増幅回路
   を制御して左右のヘッドフォンスピーカに出力される音
   声信号の位相、音質および音量を調整することを特徴と
   したステレオヘッドホンの音像位置固定装置。