JPH06269097A - 音響装置 - Google Patents

音響装置

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JPH06269097A
JPH06269097A JP5049798A JP4979893A JPH06269097A JP H06269097 A JPH06269097 A JP H06269097A JP 5049798 A JP5049798 A JP 5049798A JP 4979893 A JP4979893 A JP 4979893A JP H06269097 A JPH06269097 A JP H06269097A
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JP
Japan
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audio signal
range
headphones
listener
low
Prior art date
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JP5049798A
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Kenji Nakano
健司 中野
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置を大型化することなく、あらゆる聴取者
が聴き易いヘッドフォン再生したオーディオ信号を得
る。 【構成】 オーディオ信号を、その周波数帯域の中域を
低域および高域より強調するとともに、高域を低域より
強調する前方感強調関数Hによって変換することによ
り、そのオーディオ信号をヘッドフォン7aおよび7b
を介して聴くと、オーディオ信号の音像が前方定位す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーディオ信号や音声
信号などをヘッドフォンを介して聴く場合に用いて好適
な音響装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、CD再生装置やテレビジョン受
像機などからのオーディオ信号をヘッドフォンを介して
聴いた場合(以下、ヘッドフォン再生と記載する)、そ
の音像は、(ヘッドフォンをしている)聴取者の頭内
(頭上)や、あるいは後方に定位することが知られてい
る。
【0003】即ち、この場合、聴取者は、オーディオ信
号が、頭内や、あるいは後方から聴こえてくるように感
じる。
【0004】一方、オーディオ信号を、例えば2チャン
ネルのスピーカを介して聴いた場合(以下、スピーカ再
生と記載する)、その音像は、スピーカの位置、即ちス
ピーカが聴取者の前方に配置されていたときには、前方
に定位する。
【0005】従って、ヘッドフォン再生の場合には、ス
ピーカ再生の場合のようにオーディオ信号の音像が前方
定位しないので、聴取者に違和感を感じさせる課題があ
った。
【0006】そこで、ヘッドフォンを介してオーディオ
信号を聴く場合に、スピーカ再生の場合と同様に音像を
前方定位させる方法として、頭部音響伝達関数(以下、
適宜HRTF:Head Related Transfer Functionと記載
する)をオーディオ信号に重畳する(時領域では畳み込
む、周波数領域では乗算する)方法がある。
【0007】図5は、HRTFの計測方法を示してい
る。まず、スピーカ31を、音像を定位させたい所望の
位置Pに配置するとともに、被験者33の左右の耳口部
にマイク32aまたは32bをそれぞれ配置する。
【0008】そして、スピーカ31から、広帯域の信号
としての、例えばピーク・トゥ・ピーク値が20dB程
度のインパルスを放射し、これをマイク32aまたは3
2bで収音する。マイク32aまたは32bでの収音結
果は、スピーカ31から被験者33の左右の耳口部まで
のインパルス応答であり、これを時系列に計測して、そ
れぞれ頭部音響伝達関数H1またはH2とする。
【0009】次に、図6は、以上のようにして得られた
関数H1およびH2を用いて、ヘッドフォン再生されたオ
ーディオ信号の音像を前方定位させる様子を示してい
る。例えばCD再生装置やテレビジョン受像機から出力
されたモノラルのオーディオ信号(音声信号)は、演算
器41において伝達関数1/H'hpと重畳され(周波数
特性1/H'hpのフィルタでフィルタリングされ)、演
算器42および43に出力される。
【0010】ここで、伝達関数H'hpは、ヘッドフォン
44aおよび44bの特性を表す伝達関数(またはヘッ
ドフォン44a(44b)から聴取者6の鼓膜までの伝
達関数)である。従って、演算器41において、伝達関
数1/H'hpがオーディオ信号に重畳されることによ
り、聴取者6の鼓膜には、ヘッドフォン44aおよび4
4bの特性の影響のない(ヘッドフォン44aおよび4
4bの特性の補償が施された)オーディオ信号が与えら
れることになる。
【0011】演算器42または演算器43では、図5で
説明したようにして得られた頭部音響伝達関数H1また
はH2が、演算器41の出力、即ちヘッドフォン44a
および44bの特性補償の施されたオーディオ信号に重
畳され、ヘッドフォン44aまたは44bを介して聴取
者6の左右の鼓膜にそれぞれ与えられる。
【0012】これにより、聴取者6は、図5に示す、頭
部音響伝達関数H1およびH2を得るときにスピーカ31
を配置した位置Pからオーディオ信号が聴こえてくるか
のような音像を享受することができることになる。即
ち、音像が前方定位することになる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法においては、聴取者6が被験者33となって、聴取
者6自身の頭部音響伝達関数H1およびH2を正確に計測
して用いる必要があった。
【0014】即ち、頭部音響伝達関数には個人差があ
り、ある被験者33の頭部音響伝達関数を、同一人物で
ない、異なる頭部音響伝達関数を有する聴取者6に用い
た場合、オーディオ信号が、例えばいわばキンキンした
ような音に聴こえ、聴取者6に不快感を与えることがあ
るので、個人個人の頭部音響伝達関数を計測しなければ
ならなかった。
【0015】また、聴取者6が被験者33となって、聴
取者6自身の頭部音響伝達関数H1およびH2を正確に計
測して用いた場合でも、聴取者6がオーディオ信号をヘ
ッドフォン44aおよび44bを介して聴いているとき
に、例えば頭部を回転するなどして動かしたりすると、
音像が前方ではなく、頭内あるいは後方に定位している
ように感じる課題があった。
【0016】そこで、「自然な音像定位を再現するヘッ
ドフォン受聴システム」,朝日、青山、松岡,信学会電
気音響研究会EA79−24,p.p.9〜14に記載
されているような、聴取者の頭部の回転をセンサで検出
し、その検出結果に基づいて、所定の方向に音像が定位
しているかのように、頭部の回転分を補償する手段を有
する装置がある。
【0017】しかしながら、このような装置は、その装
置規模が大型化する課題があった。
【0018】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、頭部の回転分を補償する装置などを設け
るによって装置全体を大型化することなく、あらゆる聴
取者が聴き易いヘッドフォンを介したオーディオ信号を
得ることができるようにするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の音響装
置は、オーディオ信号の周波数帯域を、低い方から低
域、低中域、中域、中高域、高域に分けた場合に、中域
を低域および高域より強調し、高域を低域より強調する
とともに、中高域を低中域より減衰する、例えば前方感
強調関数Hなどの変換関数によって、オーディオ信号を
変換するオーディオ信号変換手段としての演算器4を備
え、演算器4の出力をヘッドフォン7aおよび7bを介
して聴いたときに、オーディオ信号の音像を前方定位さ
せることを特徴とする。
【0020】請求項2に記載の音響装置は、前方感強調
関数Hが、例えば1/3オクターブごとのノイズなどの
所定の周波数帯域幅ごとの試験用オーディオ信号をヘッ
ドフォン13を介して聴いたときの音像の定位位置を判
定し、その判定結果に基づいて作成されたものであるこ
とを特徴とする。
【0021】
【作用】請求項1に記載の音響装置においては、オーデ
ィオ信号を、その周波数帯域の中域を低域および高域よ
り強調し、高域を低域より強調するとともに、中高域を
低中域より減衰する前方感強調関数Hによって変換し、
そのオーディオ信号をヘッドフォン7aおよび7bを介
して聴いたときに、オーディオ信号の音像を前方定位さ
せる。従って、装置を大型化することなく、あらゆる聴
取者が聴き易いヘッドフォン7aおよび7bを介したオ
ーディオ信号を得ることができる。
【0022】請求項2に記載の音響装置においては、前
方感強調関数Hが、例えば1/3オクターブごとのノイ
ズをヘッドフォン13を介して聴いたときの音像の定位
位置を判定し、その判定結果に基づいて作成されたもの
であるので、前方感強調関数Hを容易に得ることができ
る。
【0023】
【実施例】図1は、本発明の音響装置を適用したオーデ
ィオ装置の一実施例の構成を示すブロック図である。音
声信号出力器1は、例えば記録媒体や、あるいは伝送
(伝播)された信号から、モノラルのオーディオ信号
(音声信号)を再生し、スイッチ2に出力する。スイッ
チ2は、端子aまたはbのいずれか一方を選択して、入
力されたオーディオ信号を出力する。リバーブレータ3
は、例えばいわゆるオールバス型残響回路であり、入力
されたオーディオ信号に残響音を付加する。
【0024】なお、リバーブレータ3は、オールバス型
残響回路である必要はなく、入力されたオーディオ信号
にエコー感を与えるものであれば良い。
【0025】演算器4または5は、入力されたオーディ
オ信号に、後述する前方感強調関数Hまたは伝達関数1
/Hhpをそれぞれ重畳する。
【0026】ここで、前方感強調関数Hは、図2に示す
ように、一般的な、可聴最高周波数としての20kHz
までの周波数帯域を、ほぼ0乃至500Hzの範囲の低
域BL、ほぼ500乃至2000Hzの範囲の低中域B
LM、ほぼ2000乃至5000Hzの範囲の中域BM
ほぼ5000乃至12000Hzの範囲の中高域BMH
およびほぼ12000乃至20000Hzの範囲の高域
Hに分けた場合、中域BMを低域BLおよび高域BHより
強調し、高域BHを低域BLより強調するとともに、中高
域BMHを低中域BLMより減衰する特性を有する。
【0027】即ち、前方感強調関数Hは、低域BL、中
域BM、または高域BHの最大値それぞれが、ほぼ0,2
0、または0から20dBの間程度であるとともに、低
中域BLM、または中高域BMHの最小値それぞれが、ほぼ
−10、または−30から−20dbの間程度である関
数となっている。なお、位相特性は、図示していないが
フラットになっている。
【0028】この前方感強調関数Hは、図3に示すよう
にして統計的に得られたものである。即ち、まずバンド
ノイズ発生回路11から、例えば1/3オクターブごと
のバンドノイズを、0乃至20000Hzの範囲におい
て順次出力する。この1/3オクターブごとのバンドノ
イズは、演算器12に入力され、そこで伝達関数1/H
hpと重畳されて、ヘッドフォン13aおよび13bを介
して被験者14に与えられる。
【0029】ここで、伝達関数Hhpは、被験者14がし
ているヘッドフォン13aおよび13bの特性を表す伝
達関数である。従って、演算器12において、伝達関数
1/Hhpがバンドノイズに重畳されることにより、被験
者14の鼓膜には、ヘッドフォン13aおよび13bの
特性の影響のない(ヘッドフォン13aおよび13bの
特性の補償が施された)バンドノイズが与えられること
になる。
【0030】そして、0乃至20000Hzの範囲にお
ける1/3オクターブごとのバンドノイズが、前方、後
方、および頭内のうちのいずれから聴こえるかが、被験
者14によって主観判断される。
【0031】以上を被験者14を代えて行い、前方から
聴こえると判断された数が多い帯域(バンド)ほど、よ
りレベルを強調するとともに、後方または頭内から聴こ
えると判断された数が多い帯域(バンド)ほど、よりレ
ベルを下げるようにして、図2に示すような前方感強調
関数Hを得る。
【0032】なお、被験者14を1人として、その被験
者14に、上述の主観判断を、複数回行わせるようにし
ても良い。また、バンドノイズ発生回路11からは、1
/3オクターブごとのバンドノイズの他、他の帯域幅ご
とのバンドノイズや、帯域制限したオーディオ信号(音
声信号)を出力させるようにすることができる。
【0033】以上のようにして行った実験結果から、低
域BLおよび中域BMは、前方定位性があり、さらに高域
Hは、ほぼ前方定位性があり、また低中域BLMは後方
定位性があり、中低域BMHは、後方および頭内定位性が
あることが判明した。
【0034】次に、その動作について説明する。図1に
示すように構成されるオーディオ装置においては、音声
信号出力器1から、モノラルのオーディオ信号(音声信
号)が出力され、スイッチ2の接点aを介して演算器4
に入力される。演算器4において、オーディオ信号に、
図2に示すような、前方から聴こえるように感じる(前
方定位感のある)周波数帯域(定域BL、中域BM、高域
H)が強調され、他の周波数帯域(低中域BLM、中高
域BMH)が減衰される前方感強調関数Hが重畳され、演
算器5に出力される。
【0035】演算器5では、演算器4より出力されたオ
ーディオ信号に、伝達関数1/Hhpが重畳され、ヘッド
フォン7aおよび7bの特性の補償が施される。
【0036】ここで、本実施例においては、図1のヘッ
ドフォン7aおよび7bと、図2のヘッドフォン13a
および13bとは、同一の特性を有するものとする。な
お、ヘッドフォン7aおよび7bと、ヘッドフォン13
aおよび13bとは、必ずしも同一の特性を有さなくて
も良い。
【0037】演算器5からのオーディオ信号は、ヘッド
フォン7aおよび7bを介して、聴取者6に与えられ
る。即ち、前方定位感のある周波数帯域が強調されると
ともに、他の周波数帯域が減衰されたオーディオ信号が
聴取者6に与えられる。
【0038】以上のようにして、被験者14と同一およ
び異なる聴取者6に対する実験を行ったところ、オーデ
ィオ信号が前方に定位しているという実験結果が得られ
た。さらに、この実験から、聴取者6が頭部を回転する
ことによる、オーディオ信号の頭内または後方定位化が
ほとんどないことが認められた。
【0039】ところで、音声信号出力器1からのオーデ
ィオ信号が、エコー感の少ない、いわばドライなオーデ
ィオ信号の場合、良好な前方定位性が認められないとき
がある。
【0040】このような場合、スイッチ2を接点bに切
り換え、音声信号出力器1からのオーディオ信号を、リ
バーブレータ3に供給するようにすることができる。こ
れにより、音声信号出力器1からのオーディオ信号は、
リバーブレータ3で残響音が付加されてから、演算器
4,5、並びにヘッドフォン7aおよび7bを介して聴
取者6に与えられ、良好な前方定位性が得られるように
なる。
【0041】次に、図4は、本発明の音響装置を適用し
たオーディオ装置の第2実施例の構成を示している。こ
の装置においては、ステレオのオーディオ信号(音声信
号)が音声信号出力器21から出力され、そのLまたは
Rチャンネルが演算器22aまたは22bにそれぞれ供
給される。
【0042】演算器22aまたは22bでは、Lまたは
Rチャンネルのオーディオ信号に、ヘッドフォン7aお
よび7bの特性を補償する伝達関数1/Hhpが重畳さ
れ、演算器23aまたは23bにそれぞれ出力される。
演算器23aまたは23bにおいて、演算器22aまた
は22bからのLまたはRチャンネルのオーディオ信号
に、前方感強調関数Hが重畳され、それぞれヘッドフォ
ン7aまたは7bを介して聴取者6に与えられる。
【0043】以上のようにして実験を行ったところ、聴
取者6の顔面から耳までを覆うような範囲(図中、Rで
示す部分)に音像が定位する、即ち音像が前方に定位す
るという結果が得られた。
【0044】同時に、図4に示すように、音声信号出力
器21からのオーディオ信号を、ヘッドフォン7aおよ
び7bと同様の特性を有するヘッドフォン25aおよび
25bを介して聴取者24に与えたところ、聴取者24
の頭内および後方付近(図中、R'で示す部分)に音像
が定位するという結果が得られた。
【0045】従って、本発明によれば、頭部の回転分を
補償する装置などを設けるによって装置全体を大型化す
ることなく、あらゆる聴取者が聴き易いヘッドフォンを
介したオーディオ信号を得ることができる。
【0046】なお、前方感強調関数Hは、HRTF(図
5または図6のH1およびH2)と一致するものではな
い。
【0047】また、ヘッドフォン7aおよび7bがイン
ナー型のヘッドフォン(いわゆるイヤフォン)である場
合には、耳の特性を考慮するようにした方が、より良い
効果を得ることができる。
【0048】
【発明の効果】請求項1に記載の音響装置によれば、オ
ーディオ信号を、その周波数帯域の中域を低域および高
域より強調し、高域を低域より強調するとともに、中高
域を低中域より減衰する変換関数によって変換し、その
オーディオ信号をヘッドフォンを介して聴いたときに、
オーディオ信号の音像を前方定位させる。従って、装置
を大型化することなく、あらゆる聴取者が聴き易いヘッ
ドフォンを介したオーディオ信号を得ることができる。
【0049】請求項2に記載の音響装置によれば、変換
関数が、所定の周波数帯域幅ごとの試験用オーディオ信
号をヘッドフォンを介して聴いたときの音像の定位位置
を判定し、その判定結果に基づいて作成されたものであ
るので、変換関数を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の音響装置を適用したオーディオ装置の
一実施例の構成を示すブロック図である。
【図2】前方感強調関数Hを示す図である。
【図3】前方感強調関数Hを作成する方法を説明する図
である。
【図4】本発明の音響装置を適用したオーディオ装置の
第2実施例の構成を示すブロック図である。
【図5】HRTF(頭部音響伝達関数)の計測方法を説
明する図である。
【図6】従来の、ヘッドフォン再生されたオーディオ信
号の音像を前方定位させる装置の一例の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 音声信号出力器 2 スイッチ 3 リバーブレータ 4,5 演算器 6 聴取者 7a,7b ヘッドフォン 11 バンドノイズ発生回路 12 演算器 13a,13b ヘッドフォン 14 被験者

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オーディオ信号の周波数帯域を、低い方
    から低域、低中域、中域、中高域、高域に分けた場合
    に、中域を低域および高域より強調し、高域を低域より
    強調するとともに、中高域を低中域より減衰する変換関
    数によって、前記オーディオ信号を変換するオーディオ
    信号変換手段を備え、 前記オーディオ信号変換手段の出力をヘッドフォンを介
    して聴いたときに、前記オーディオ信号の音像を前方定
    位させることを特徴とする音響装置。
  2. 【請求項2】 前記変換関数は、所定の周波数帯域幅ご
    との試験用オーディオ信号をヘッドフォンを介して聴い
    たときの音像の定位位置を判定し、その判定結果に基づ
    いて作成されたものであることを特徴とする請求項1に
    記載の音響装置。
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