JPH0795698A - オーディオ再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メモリーの容量を節約し、高速処理が可能な
オーディオ再生装置の提供を目的とする。 【構成】 多チャンネルのディジタルステレオ信号源１
からのディジタル信号または、多チャンネルのアナログ
ステレオ信号源２からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器３
により変換したディジタル信号と、メモリ３５にディジ
タル記録された一組のインパルスレスポンスとを、畳み
込み積分器５、７、９、１１でリアルタイムで畳み込み
積分を行なうものである。この際、ディジタル角度検出
器２８またはアナログ角度検出器３８により検出された
基準位置に対するリスナ２３の頭部の角度に基づいてア
ドレス制御回路３４のアドレスデータを生成し、メモリ
３５にディジタル記憶されたインパルスレスポンスを読
み出すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ヘッドホンに
よる音響信号の再生に使用して好適なオーディオ再生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、リスナの両耳を覆うようにし
て頭部にヘッドホンを装着して、両耳から音響信号を聴
取するヘッドホンによる音響信号の再生方法がある。こ
のヘッドホンによる音響信号の再生方法は、信号源から
の信号が仮にステレオ信号であっても、再生される音像
がリスナの頭の中にこもる、いわゆる頭内定位の現象が
生じる。

【０００３】一方ヘッドホンによる音響信号の再生方式
の一つにバイノーラル収音再生方式がある。このバイノ
ーラル収音再生方式とは、以下のような方式をいう。リ
スナの頭部を想定したダミーヘッドの左右両耳の穴にダ
ミーヘッド・マイクロホンと呼ばれるマイクロホンを設
ける。このダミーヘッドマイクロホンにより信号源から
の音響信号を収音する。このようにして収音された音響
信号を、実際にリスナがヘッドホンを装着して再生する
と、信号源からの音声をそのまま聞いているような臨場
感が得られる。このようなバイノーラル収音再生方式に
よれば、収音再生音像の方向感、定位感及び臨場感など
を向上させることができる。しかしながらこのようなバ
イノーラル再生を行うためには、音源信号としてダミー
ヘッド・マイクロホンで収音した、スピーカ再生用とは
異なる特殊なソースとしての信号源が必要とされた。

【０００４】そこで上述のバイノーラル収音再生方式を
応用して、例えば一般のステレオ信号をヘッドホンによ
り、スピーカ再生と同じような頭部外（スピーカ位置）
に定位させた再生効果を得ることが考えられた。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）の方向を変えても、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。これに対し、ヘッドホンによるバイノ
ーラル再生の場合には、リスナが頭（顔）の方向を変え
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。このためバイノーラル再生であっても、リス
ナが頭（顔）の方向を変える場合には音場はリスナの頭
の中に形成されてしまい、特に、音像をリスナの前方に
定位させる、いわゆる前方定位させることが難しかっ
た。しかも、この場合には音像が頭部上方に上昇しがち
であった。

【０００５】これに対して、特公昭４２−２２７号公報
記載のヘッドホン再生方法によれば、次のようなヘッド
ホンによるバ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、位相差等により決定される
ので、上記公報のシステムは、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共に、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するようにし
たものである。

【０００６】しかし、上記特公昭４２−２２７号公報記
載のヘッドホン再生方法においては、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アナログ信号により機械的に制御し
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、リスナの頭の動きに対応できなかった。

【０００７】また、上記特公昭４２−２２７号公報記載
のヘッドホン再生方法においては、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
対的な位置関係や、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
る一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、音源間距離を変化
させることが出来ず、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こ
とがあった。

【０００８】更に、特公昭５４−１９２４２号公報記載
の立体再生方式によれば、リスナの頭の向きとヘッドホ
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
及び時間差相互の変化量の関係を連続的に求められるこ
とが記載されている。

【０００９】しかし、上記特公昭５４−１９２４２号公
報記載の立体再生方式においては、オーディオ信号の音
量差及び時間差相互の変化量の関係を連続的に求めて、
これを記憶させるためには膨大な容量のメモリーを設け
なくてはならず、実現が極めて困難であった。

【００１０】またさらに、本発明と同一出願人による特
開平０１−１１２９００号公報記載のオーディオ再生装
置には、これらオーディオ信号の音量差及び時間差相互
の変化量の相互の関係について連続的ではなく離散的に
データを求めて、オーディオ信号を処理する装置が記載
されている。

【００１１】しかし、上記特開平０１−１１２９００号
公報記載のオーディオ再生装置では、アナログ、ディジ
タル信号処理のどちらにも適用できるような原理的な概
念が示されているのみで、アナログまたはディジタル信
号処理を用い、実際の商品に適用する際の具体性に欠け
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように上述した従
来のヘッドホン再生方法、立体再生方式およびオーディ
オ再生装置は、いずれも、リスナの頭の動きに対応して
これらオーディオ信号を高速に処理するためにディジタ
ル信号処理しなければ実現することができないにもかか
わらず、その処理手段および処理方法が示されておら
ず、実施することが困難であるという不都合があった。

【００１３】また、これらオーディオ信号の音量差及び
時間差相互の変化量等の関係を記憶させるためには膨大
な容量のメモリーを設けなくてはならず、これらもディ
ジタル信号処理しなければ実現することができないにも
かかわらず、その処理手段および処理方法が示されてお
らず、実現が極めて困難であるという不都合があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、メモ
リーの容量を節約し、リスナの頭の動きに対応して高速
処理が可能なオーディオ再生装置の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のオーディオ再生
装置は、図１に示す如く、複数チャンネルのディジタル
音響信号を供給するディジタル信号源１と、聴取者２３
の両耳の近傍に配置され、ディジタル信号源１からのデ
ィジタル音響信号をディジタル／アナログ変換手段によ
りアナログ音響信号に変換して再生する音響再生手段２
４と、規準方向に対する聴取者２３の頭部運動を所定角
度毎に検出する角度検出手段２８と、角度検出手段２８
により検出された角度をディジタルアドレス信号に変換
するアドレス信号変換手段３４と、聴取者２３が識別で
きる角度毎に、聴取者２３の頭部の規準方向に対する仮
想音源位置から聴取者２３の両耳に至るインパルスレス
ポンスをディジタル記録した記憶手段３５と、ディジタ
ル信号源１からのディジタル音響信号と記憶手段３５に
記憶されたインパルスレスポンスとの畳み込み積分を行
なう積分手段５、６、７、８、９、１０、１１、１２と
からなり、アドレス信号変換手段３４のディジタルアド
レス信号により記憶手段３５のアドレスを指定し、記憶
手段３５にディジタル記録されたインパルスレスポンス
を読み出すことにより、このインパルスレスポンスに基
づいてディジタル音響信号を聴取者２３の頭部運動に基
づいてリアルタイムで補正するようにしたものである。

【００１５】また、本発明のオーディオ再生装置は、図
１に示す如く、複数チャンネルのアナログ音響信号を供
給するアナログ信号源２と、アナログ信号源２からのア
ナログ音響信号をディジタル音響信号に変換するアナロ
グ／ディジタル変換手段３と、聴取者２３の両耳の近傍
に配置され、アナログ／ディジタル変換手段３からのデ
ィジタル音響信号をディジタル／アナログ変換手段によ
りアナログ音響信号に変換して再生する音響再生手段２
４と、規準方向に対する聴取者２３の頭部運動を所定角
度毎に検出する角度検出手段２８と、角度検出手段２８
により検出された角度をディジタルアドレス信号に変換
するアドレス信号変換手段３４と、聴取者２３が識別で
きる角度毎に、聴取者２３の頭部の規準方向に対する仮
想音源位置から聴取者２３の両耳に至るインパルスレス
ポンスをディジタル記録した記憶手段３５と、アナログ
／ディジタル変換手段３からのディジタル音響信号と記
憶手段３５に記憶されたインパルスレスポンスとの畳み
込み積分を行なう積分手段５、６、７、８、９、１０、
１１、１２とからなり、アドレス信号変換手段３４のデ
ィジタルアドレス信号により記憶手段３５のアドレスを
指定し、記憶手段３５にディジタル記録されたインパル
スレスポンスを読み出すことにより、このインパルスレ
スポンスに基づいてディジタル音響信号を聴取者２３の
頭部運動に基づいてリアルタイムで補正するようにした
ものである。

【００１６】また、本発明のオーディオ再生装置は、図
１に示す如く、複数チャンネルのアナログ音響信号を供
給するアナログ信号源２と、複数チャンネルのディジタ
ル音響信号を供給するディジタル信号源１と、アナログ
信号源２からのアナログ音響信号をディジタル音響信号
に変換するアナログ／ディジタル変換手段３と、ディジ
タル信号源１からのディジタル音響信号とアナログ／デ
ィジタル変換手段３からのディジタル音響信号とを切り
替える切替手段４と、聴取者２３の両耳の近傍に配置さ
れ、切替手段４からのディジタル音響信号をディジタル
／アナログ変換手段によりアナログ音響信号に変換して
再生する音響再生手段２４と、規準方向に対する聴取者
２３の頭部運動を所定角度毎に検出する角度検出手段２
８と、角度検出手段２８により検出された角度をディジ
タルアドレス信号に変換するアドレス信号変換手段３４
と、聴取者２３が識別できる角度毎に、聴取者２３の頭
部の規準方向に対する仮想音源位置から聴取者２３の両
耳に至るインパルスレスポンスをディジタル記録した記
憶手段３５と、切替手段４からのディジタル音響信号と
記憶手段３５に記憶されたインパルスレスポンスとの畳
み込み積分を行なう積分手段５、６、７、８、９、１
０、１１、１２とからなり、アドレス信号変換手段３４
のディジタルアドレス信号により記憶手段３５のアドレ
スを指定し、記憶手段３５にディジタル記録されたイン
パルスレスポンスを読み出すことにより、このインパル
スレスポンスに基づいてディジタル音響信号を聴取者２
３の頭部運動に基づいてリアルタイムで補正するように
したものである。

【００１７】また、本発明のオーディオ再生装置は、図
１に示す如く、複数チャンネルのディジタル音響信号を
供給するディジタル信号源１と、聴取者２３の両耳の近
傍に配置され、ディジタル信号源１からのディジタル音
響信号をディジタル／アナログ変換手段によりアナログ
音響信号に変換して再生する音響再生手段２４と、規準
方向に対する聴取者２３の頭部運動を所定角度毎にアナ
ログ検出するアナログ角度検出手段３８と、アナログ角
度検出手段３８により検出されたアナログ信号をディジ
タル角度信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段
４３と、アナログ／ディジタル変換手段４３により変換
されたディジタル信号としての角度をディジタルアドレ
ス信号に変換するアドレス信号変換手段３４と、聴取者
２３が識別できる角度毎に、聴取者２３の頭部の規準方
向に対する仮想音源位置から聴取者２３の両耳に至るイ
ンパルスレスポンスをディジタル記録した記憶手段３５
と、ディジタル信号源１からの音響信号と記憶手段３５
に記憶されたインパルスレスポンスとの畳み込み積分を
行なう積分手段５、６、７、８、９、１０、１１、１２
とからなり、アドレス信号変換手段３４のディジタルア
ドレス信号により記憶手段３５のアドレスを指定し、記
憶手段３５にディジタル記録されたインパルスレスポン
スを読み出すことにより、このインパルスレスポンスに
基づいてディジタル音響信号を聴取者２３の頭部運動に
基づいてリアルタイムで補正するようにしたものであ
る。

【００１８】

【作用】本発明によれば、ディジタル信号源１からのデ
ィジタル音響信号と記憶手段３５にディジタル記憶され
た聴取者２３が識別できる角度毎のインパルスレスポン
スとの畳み込み積分を行なう５、６、７、８、９、１
０、１１、１２ので、ディジタル音響信号を高速処理す
ることにより聴取者２３の頭部運動に基づいてリアルタ
イムで補正することができ、記憶手段３５の容量を減少
させることができる。また、本発明によれば、アナログ
信号源２からのアナログ音響信号をディジタル音響信号
に変換して、ディジタル音響信号と記憶手段３５にディ
ジタル記憶された聴取者２３が識別できる角度毎のイン
パルスレスポンスとの畳み込み積分を行なう５、６、
７、８、９、１０、１１、１２ので、ディジタル音響信
号を高速処理することにより聴取者２３の頭部運動に基
づいてリアルタイムで補正することができ、記憶手段３
５の容量を減少させることができ、記憶手段３５の容量
を減少させることができる。

【００１９】また、本発明によれば、ディジタル信号源
１からのディジタル音響信号と、アナログ信号源２から
のアナログ音響信号をディジタル音響信号に変換してデ
ィジタル音響信号とし、この２つのディジタル音響信号
を切替器４で切り替えて、ディジタル音響信号と記憶手
段３５にディジタル記憶された聴取者２３が識別できる
角度毎のインパルスレスポンスとの畳み込み積分を行な
う５、６、７、８、９、１０、１１、１２ので、ディジ
タル音響信号を高速処理することにより聴取者２３の頭
部運動に基づいてリアルタイムで補正することができ、
記憶手段３５の容量を減少させることができる。

【００２０】また、本発明によれば、規準方向に対する
聴取者２３の頭部運動を所定角度毎に検出３８してアナ
ログ信号とし、これをディジタル角度信号に変換４３
し、この角度信号によるディジタルアドレス信号によ
り、記憶手段３５からインパルスレスポンスを読み出
し、ディジタル音響信号と記憶手段３５にディジタル記
憶された聴取者２３が識別できる角度毎のインパルスレ
スポンスとの畳み込み積分を行なう５、６、７、８、
９、１０、１１、１２ので、ディジタル音響信号を高速
処理することにより聴取者２３の頭部運動に基づいてリ
アルタイムで補正することができ、記憶手段３５の容量
を減少させることができる。

【００２１】

【実施例】以下本発明に係るオーディオ再生装置の一実
施例について、図１から図５に従い詳細に説明する。本
発明の実施例のオーディオ再生装置は、音響信号をヘッ
ドホンで再生する際に、本来スピーカで再生する場合に
予め定められた位置関係に置かれるべきスピーカから音
が再生されるのと同等の定位感、音場感等を、ヘッドホ
ンで再生しても得られるようにしたものである。

【００２２】すなわち、本発明の実施例のオーディオ再
生装置は、ステレオ等で収音された多チャンネルの音響
信号をヘッドホンで再生するシステムに用いるものであ
る。特に予め定められた位置関係（例えば、リスナの前
方右、前方左、中央、その他である。）に各音像を定位
させる目的で各チャンネルに記録あるいは伝送されるデ
ィジタル化された音響信号をヘッドホン等で再生する際
に用いるものである。

【００２３】ここでは、まず規準方向に対する頭部運動
を一定角度あるいは予め定められた角度毎に検出し、方
向を含む大きさを表すディジタルアドレス信号に変換す
る。このアドレス信号により予めメモリーに記録されて
いる頭部の規準方向に対する仮想音源位置から両耳に至
るディジタル記録されたインパルスレスポンスを読み出
す。そして、各チャンネルのディジタル化された音響信
号とこのインパルスレスポンスとの畳み込み積分を行な
いリアルタイムで補正し変更する。これにより、あたか
もその仮想音源位置に置かれたスピーカから再生音が聞
こえるような再生効果を実現することができるものであ
る。

【００２４】図１において、符号１はディジタルオーデ
ィオディスク（例えばコンパクトディスク）やディジタ
ル衛星放送等の多チャンネルのディジタルステレオ信号
源を示する。符号２はアナログレコード、アナログ放送
等のアナログステレオ信号源を示す。符号３はこれらア
ナログ信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変
換器である。このＡ／Ｄ変換器３は多チャンネルの場合
にはチャンネル数だけ設けられる。符号４は切替器であ
り、ディジタルで入力された信号もアナログで入力され
た信号も同等に、かつ一定のサンプリング周波数および
量子化ビット数で表されるディジタル信号として扱われ
る。ここでは、２チャンネルの切り替えのみを示した
が、多チャンネルの場合にも同様にチャンネル数だけ設
けられる。

【００２５】これらのディジタル信号列のうち左のディ
ジタル信号Ｌは、畳み込み積分器５に供給される。ここ
では、畳み込み積分器５に付属するメモリ６に呼び出さ
れた、現在、リスナ２３の頭部が向いている方向の、頭
部の規準方向に対する、仮想音源位置から両耳に至る一
定のサンプリング周波数および量子化ビット数で表され
るディジタル記録された一組のインパルスレスポンスと
で畳み込み積分が行われる。また、畳み込み積分器７お
よびメモリ８は右のディジタル信号Ｒのクロストーク成
分を供給する。

【００２６】上記と同様に右のディジタル信号Ｒは、畳
み込み積分器１１に供給される。ここでは、畳み込み積
分器１１に付属するメモリ１２に呼び出された、現在、
リスナ２３の頭部が向いている方向の、頭部の規準方向
に対する、仮想音源位置から両耳に至る一定のサンプリ
ング周波数および量子化ビット数で表されるディジタル
記録された一組のインパルスレスポンスとで畳み込み積
分が行われる。また、畳み込み積分器９およびメモリ１
０は左のディジタル信号Ｌのクロストーク成分を供給す
る。

【００２７】これら畳み込み積分器５およびメモリ６、
畳み込み積分器９およびメモリ１０でインパルスレスポ
ンスとリアルタイムで畳み込み積分が行なわれた結果は
加算器１５に供給されて加算される。また、畳み込み積
分器７およびメモリ８、畳み込み積分器１１およびメモ
リ１２でインパルスレスポンスとリアルタイムで畳み込
み積分が行なわれた結果は加算器１６に供給されて加算
される。このとき、残響回路１３、１４による残響信号
を加算器１５、１６に付加している。

【００２８】この畳み込み積分され、加算器１５、１６
で加算された結果は、インパルスレスポンスの測定に用
いるヘッドホンに固有の特性を除くため、補正回路１
７、１８により補正された後、Ｄ／Ａ変換器１９、２０
によりアナログ信号に変換され、電力増幅器２１、２２
により電力増幅されてヘッドホン２４に加えられる。こ
れにより、リスナ２３は、ヘッドホン２４の右発音体お
よび左発音体２６により音響を聞くことができる。

【００２９】補正回路１７、１８は、多チャンネルディ
ジタルステレオ信号源１および多チャンネルアナログス
テレオ信号源２により音響信号が加えられてから種々の
信号処理をされ、ヘッドホン２４に加えられるまでの経
路のどの部分に設けてもよく、アナログ信号処理、ディ
ジタル信号処理の何れでもよい。

【００３０】畳み込み積分器５、７、９、１１およびメ
モリ６、８、１０、１２において規準方向に対する、仮
想音源位置からリスナ２３の両耳に至るディジタル記録
された一組のインパルスレスポンスと畳み込み積分をす
る際に、ヘッドホン２４の補正係数のインパルスレスポ
ンスを予め畳み込んだインパルスレスポンスとすること
により、リアルタイムで同時に補正を含めた畳み込み処
理を行なってもよい。

【００３１】ここで、ディジタル角度検出器２８はリス
ナ２３の頭部の動きを検出するものであり、図２におい
てディジタル角度検出器２８の詳細な構成が示されてい
る。図２ではそのディジタル角度検出器２８として地磁
気の水平分力を利用する場合が示されている。図２にお
いては、角度検出信号をディジタル信号として取り出す
例が示されている。

【００３２】先ず規準方向に対するリスナ２３の頭部運
動を、一定単位角度毎あるいは予め定められた角度毎に
離散的情報として取りだす場合の例として、頭部中央位
置にロータリーエンコーダー３０が、その入力軸が垂直
となるように設けられているとともに、その入力軸に、
磁針２９が設けられている。従って、ロータリーエンコ
ーダ３０からは、磁針２９の示す南北方向を規準とし
て、リスナ２３の方向を含む頭の動きを示す出力が取り
だされる。このロータリーエンコーダー３０はヘッドホ
ン２４のヘッドバンド２７に取り付けたが、ヘッドバン
ド２７から独立した取付装置上に設けてもよい。

【００３３】そしてこのディジタル角度検出器２８のエ
ンコーダ３０の出力が検出回路３１、３２に供給され、
検出回路３１からは、リスナ２３が頭を時計方向に回し
たときと、半時計方向に回したときで“０”または
“１”に変化する方向信号Ｓｄが取りだされ、検出回路
３２からは、リスナ２３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がＰａ、例えば２゜変
化する毎に１つのパルスＰａが出力される。

【００３４】そして、信号Ｓｄが、アップダウンカウン
タ３３のカウント方向入力Ｕ／Ｄに供給されると共に、
パルスＰａがアップダウンカウンタ３３のクロック入力
（カウント入力）ＣＫに供給され、そのカウント出力が
リスナ２３の頭の向きと大きさを表すディジタルアドレ
ス信号に変換され、アドレス制御回路３４を通じてメモ
リ３５にアドレス信号として供給される。

【００３５】そしてメモリ３５内のテーブルの該当する
アドレスから、予めメモリ３５に記録されているリスナ
２３の頭部の規準方向に対する仮想音源位置からリスナ
２３の両耳に至るディジタル記録されたインパルスレス
ポンスが読みだされ、同時に畳み込み積分器５、７、
９、１１に付属するメモリ６、８、１０、１２にロード
され、各チャンネルのディジタル化された音響信号とこ
のインパルスレスポンスとの畳み込み積分がおこなわ
れ、現在、リスナ２３の頭部が向いている方向の補正が
リアルタイムで行なわれる。

【００３６】一方、符号３８はアナログ角度検出器を示
すものであり、その詳細な構成は図３に示されている。
図３では、角度検出出力をアナログ信号として取りだす
例が示されている。リスナ２３の頭部中央部にＣＤＳや
フォトダイオード等の光の強さにより抵抗値が変化する
受光素子からなる受光器４１が取り付けられている。こ
の受光器４１と対向して電球や発光ダイオード等の発光
器３９が設けられていて、この発光器３９により一定の
強さの光を受光器４１に向けて照射するようになってい
る。

【００３７】その際、この発光器３９の投射光の通路間
に回転角度により投射光の透過度が変化するような可動
シャッター４０が設けられており、この可動シャッター
４０は磁針２９と共に回転するようになっている。従っ
て、受光器４１に一定の電流を流すとき、受光器４１の
受光素子両端の電圧は磁針２９の示す南北方向を規準と
して、リスナ２３の方向を含む頭の動きを示すアナログ
出力が取りだされる。このアナログ角度検出器３８は、
ヘッドホン２４のヘッドバンド２７に取り付けたが、ヘ
ッドバンド２７から独立した取付装置上に設けてもよ
い。

【００３８】アナログ角度検出器３８のアナログ出力は
増幅器４２で増幅された後に、Ａ／Ｄ変換器４３に加え
られ、このディジタル出力は切替器４４を介してアドレ
ス制御回路３４に供給される。アドレス制御回路３４で
は規準方向に対するリスナ２３の頭部運動を一定角度あ
るいは予め定められた角度毎の方向を含む大きさを表す
ディジタルアドレス信号を生成し、メモリ３５にアドレ
ス信号として供給される。

【００３９】そしてメモリ３５内のテーブルの該当する
アドレスから、予めメモリ３５に記録されているリスナ
２３の頭部の規準方向に対する仮想音源位置からリスナ
２３の両耳に至るディジタル記録されたインパルスレス
ポンスが読みだされ、同時に畳み込み積分器５、７、
９、１１に付属するメモリ６、８、１０、１２にロード
され、各チャンネルのディジタル化された音響信号とこ
のインパルスレスポンスとの畳み込み積分がおこなわ
れ、現在、リスナ２３の頭部が向いている方向の補正が
リアルタイムで行なわれる。

【００４０】図４に、メモリ３５内のテーブルのデータ
の一例を示す。すなわち、今、図５に示すように、リス
ナ２３の前方に左前方及び右前方のスピーカ４５Ｌ、４
５Ｒが配置されている場合、この左および右のスピーカ
４５Ｌ、４５Ｒの設置位置から、リスナ２３の両耳に至
るインパルスレスポンスとして

【００４１】

【数１】

【００４２】

【数２】

【００４３】

【数３】

【００４４】

【数４】

【００４５】を考えるとき、メモリ３５のテーブルには
これらを表すディジタル記録されたインパルスレスポン
スが記録されている。なお ｈ_mn（ｔ，θ）： ｍスピーカ位置から ｎ耳に至るイ
ンパルスレスポンス。 θ ： ｍスピーカ位置と頭部のなす角 Ｈ_mn（ω，θ）： ｍスピーカ位置から ｎ耳に至る伝
達関数。 ω ： 角周波数（２πｆ，ｆ：周波数） であり、この場合のインパルスを測定する音源としては
スピーカを用いてもよい。またリスナ２３の各耳の収音
位置に関しては、外耳道入り口から鼓膜位置までの間の
何れの位置でもよい。

【００４６】だだしこの位置は、後で述べる、インパル
スレスポンスの測定に用いるヘッドホンの固有の特性を
打ち消すための補正特性を求める位置と等しいことが要
求される。このようなインパルスレスポンスを考えたと
き、角度：θを単位角度毎に、例えば２°ずつ変化させ
たときのディジタル記録したインパルスレスポンスがメ
モリ３５のテーブルの１番地毎に書き込まれている。こ
の角度は、リスナが頭部を回転させたときに、左右両耳
で頭部の回転した角度を識別できる角度毎にする。また
このテーブルは、メモリ３５に対して例えば３組設けら
れると共に、その組毎に、リスナ２３の頭部および耳介
の形状、またインパルスレスポンスの測定に用いるヘッ
ドホンの特性等に対応してデータの値が異なるようにな
されている。そして、その３組のテーブルのうちの１つ
が、アドレス制御回路３４の切替器３６の切り替えにし
たがって選択される。

【００４７】なお図１において、符号３７はリセットス
イッチであり、これをオンしたとき、アップダウンカウ
ンタ３３の値は“オール０”にリセットされ、このとき
メモリ３５のテーブルはθ＝０のアドレスが選択され
る。

【００４８】この実施例のオーディオ再生装置はこのよ
うに構成され、以下のような動作をする。多チャンネル
ディジタルステレオ信号源１からのディジタルオーディ
オ信号、あるいは多チャンネルアナログステレオ信号源
２に入力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換器３によりデ
ィジタル信号に変換した各チャンネルのオーディオ信号
が、切替器４で選択された後、畳み込み積分器５、７、
９、１１およびメモリ６、８、１０、１２の各回路およ
び加算器１５、１６により、音場としての空間情報を持
った両耳へのディジタル信号に変換され、インパルスレ
スポンスの測定に用いるヘッドホンの補正回路１７、１
８を経てＤ／Ａ変換器１９、２０によりアナログ信号に
変換され、電力増幅器２１、２２で電力増幅された後、
ヘッドホン２４に供給される。

【００４９】そして、この場合、リスナ２３が頭を動か
すと、ディジタル角度検出手段としてのディジタル角度
検出器２８を用いた場合では、その向きに従った信号Ｓ
ｄ、Ｐａが得られ、これによりアップダウンカウンタ３
３のカウント値はリスナ２３の頭の向きにしたがった値
となる。このカウント値がアドレス制御回路３４を通じ
てメモリ３５にアドレス信号として供給される。メモリ
３５からは、図４のテーブルに対応したデータのうち、
リスナ２３の頭の向きに対応した頭部の規準方向に対す
る仮想音源位置から両耳に至るディジタル記録されたイ
ンパルスレスポンスが取りだされ、このデータが畳み込
み積分器５、７、９、１１およびメモリ６、８、１０、
１２に供給される。

【００５０】頭部回転検出のアナログ角度検出器３８を
用いた場合では、センサー出力が増幅器４２で増幅され
た後、Ａ／Ｄ変換器４３によりリスナ２３の頭の向きに
したがったディジタル信号に変換され、アドレス制御回
路３４を通じてメモリ３５にアドレス信号として供給さ
れ、ディジタル角度検出器２８の場合と同様にしてリス
ナ２３の頭の向きに対応した頭部の規準方向に対する仮
想音源位置から両耳に至るディジタル記録されたインパ
ルスレスポンスが取りだされ、このデータが畳み込み積
分器５、７、９、１１およびメモリ６、８、１０、１２
に供給される。

【００５１】従って、ヘッドホン２４に供給されるオー
ディオ信号Ｌ，Ｒは、リスナ２３の頭の向きに対応した
頭部の規準方向に対する仮想音源位置から両耳に至るデ
ィジタル記録されたインパルスレスポンスとの畳み込み
積分が行なわれれるので、複数個のスピーカが仮想音源
位置に置かれてスピーカで再生しているような音場感を
得ることが出来る。

【００５２】また、特に、この例によれば、リスナ２３
の頭の向きに従ってヘッドホン２４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３５のテ
ーブルを使用して行なっているので、リスナ２３の頭の
向きにしたがってきめ細かく変更することが出来、最適
な特性とすることが出来る。

【００５３】更にメモリ３５のテーブルにディジタル記
録されたインパルスレスポンスが取りだされ、このデー
タが畳み込み積分器５、７、９、１１およびメモリ６、
８、１０、１２に純電子的に供給されるので、リスナ２
３の頭の向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、不自然さを生じることはない。

【００５４】なおこの時、残響回路１３、１４による残
響信号もヘッドホン２４に供給されるので、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、優れたステレオ音場感を得ることができる。

【００５５】一方、メモリ３５には複数のテーブルを用
意しておき、これをリスナ２３が切替器３６により任意
に選択できるようにしているので、リスナ２３の頭部や
耳介の形状、用いるヘッドホンの特性が違っていても、
最適な特性を得ることができる。更に、角度θの変化に
対するリスナ２３の頭部の規準方向に対する仮想音源位
置から両耳に至るディジタル記録されたインパルスレス
ポンスの変化量を、テーブルにより標準値よりも大き
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２３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２３から音像までの距離感な
どを変更することが出来る。

【００５６】また、残響回路１３、１４による残響信号
を付加していると共に、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様に聞こえるので、あたかも有
名なコンサートホールで音楽を聞いているかの様な臨場
感を得ることが出来る。

【００５７】さらに図４のデータは、次のようにして得
ることが出来る。すなわちヘッドホン２４で再生したと
きに好ましい再生音場となるよう、適当な室内に、必要
なチャンネル数のインパルス音源とダミーヘッドマイク
ロホンを定められた位置に配置する。この場合のインパ
ルスを測定する音源としてはスピーカを用いてもよい。

【００５８】またダミーヘッドの各耳の収音位置に関し
ては、外耳道入り口から鼓膜位置までの間の何れの位置
でもよいが、インパルスレスポンスの測定に用いるヘッ
ドホンの固有の特性を打ち消すための補正特性を求める
位置と等しいことが要求される。

【００５９】またインパルスレスポンスの測定は、各チ
ャンネルのスピーカ位置よりインパルス音を放射し、一
定角度：Δθ毎にダミーヘッドの各耳に設けられたマイ
クロホンで収音することにより得られる。従ってある角
度：θ1においては、１つのチャンネル毎に１組のイン
パルスレスポンスが得られることになるから、仮に５チ
ャンネルの信号源の場合は、１つの角度毎に５組、すな
わち１０種のインパルスレスポンスが得られることにな
る。

【００６０】またインパルスレスポンスの測定に用いる
ヘッドホンの固有の特性を打ち消すための補正特性を求
める方法は、音場のインパルスレスポンスの収音を行な
ったダミーヘッドマイクロホンと同一のものを用い、用
いるヘッドホンをダミーヘッドに装着し、ヘッドホン入
力からダミーヘッドの各耳のマイクロホン間のインパル
スレスポンス、その結果の逆特性となるようなインパル
スレスポンスを計算で求める。

【００６１】あるいはＬＭＳアルゴリズム等の適応処理
を用いて直接求めてもよい。具体的なヘッドホン固有の
特性の補正は、オーディオ入力信号が加えられてから、
ヘッドホンに信号が加えられるまでの間の任意の部分
で、時間領域の処理としては求めた補正特性を表すイン
パルスレスポンスとの畳み込み積分を行なうことによ
り、またアナログ的にはＤ／Ａ変換後、逆特性のアナロ
グフィルターを通すことにより実現できる。

【００６２】更に、上述においては、リスナ２３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
および、これらと直交する面内における向きについても
同様に処理することも出来る。

【００６３】またメモリ３５におけるテーブルは１組と
し、アドレス制御回路３４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出来る。

【００６４】更に、テーブルのデータは、リスナ２３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°おきに設定して
おき、｜θ≧４５°｜では３°おきに設定するというよ
うに、向きによって角度θの間隔を異ならせてもよい。
上述したように、リスナが頭部回転の角度を識別できる
角度毎でよい。更に、ヘッドホン２４の代わりに、リス
ナ２３両耳の近くに配置したスピーカでもよい。

【００６５】上例によれば、入力されるオーディオ信号
は、多チャンネルのステレオ等で収音されたディジタル
記録あるいは伝送された信号、およびアナログ記録ある
いは伝送された信号のどちらに対しても適応でき、また
リスナ２３の頭の動きを検出する角度検出手段に関して
は、ディジタル信号で出力されるもの、およびアナログ
信号で出力されるもののどちらに対しても適用できる。

【００６６】また、上例によれば、リスナ２３の頭の動
きに同期させてヘッドホン２４に供給されるオーディオ
信号の特性を変更するとき、リスナ２３の頭の動きに対
し連続的にではなく、人間の聴覚特性に合わせ、人間の
識別できる必要十分な適当な一定単位角度毎あるいは予
め定められた角度毎にメモリ３５のテーブルから読みだ
して行なっているので、リスナ２３の頭の向きに対して
必要十分な変更内容についてのみ演算を行なえば、連続
的に変更をしたのと同じ効果を得ることが出来る。従っ
て、メモリ３５の容量の節約が図れ、かつ演算の処理速
度に関しても必要以上に高速演算の必要がなくなる。

【００６７】また、上例によれば、リスナ２３の頭の回
転に左右されず、常に一定方向の固定された音源からの
バイノーラル特性が得られるので、極めて自然な頭外定
位感が得られる。

【００６８】また、上例によれば、メモリ３５のテーブ
ルに従って、ディジタル記録されたインパルスレスポン
スで表される特性を、畳み込み積分器５、７、９、１１
およびメモリ６、８、１０、１２において純電子式に畳
み込み積分を行ない制御しているので特性劣化が少な
く、かつリスナ２３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いので、従来のシ
ステムにおけるような不自然さを生じさせることはな
い。

【００６９】また、上例によれば、メモリ３５には複数
のテーブルを用意しておき、これをリスナ２３が切替器
３６により任意に選択出来るようにしているので、リス
ナ２３の頭部や耳介の形状、ヘッドホン２４の特性等が
違っていても、最適な特性を得ることが出来る。

【００７０】また、上例によれば、角度θの変化に対す
るインパルスレスポンスの変化量を、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２３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２３から音
像までの距離感などを変更することができる。

【００７１】また、上例によれば、残響回路１３、１４
により必要に応じ適切な残響信号が付加されるので、あ
たかも有名なコンサートホールで音楽を聞いているよう
な臨場感を得ることが出来る。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、ディジタル信号源から
のディジタル音響信号と記憶手段にディジタル記憶され
た聴取者が識別できる角度毎のインパルスレスポンスと
の畳み込み積分を行なうので、ディジタル音響信号を高
速に処理することにより聴取者の頭部運動に基づいてリ
アルタイムで補正することができ、記憶手段の記憶容量
を減少させることができる。

【００７３】また、本発明によれば、アナログ信号源か
らのアナログ音響信号をディジタル音響信号に変換し
て、ディジタル音響信号と記憶手段にディジタル記憶さ
れた聴取者が識別できる角度毎のインパルスレスポンス
との畳み込み積分を行なうので、ディジタル音響信号を
高速に処理することにより聴取者の頭部運動に基づいて
リアルタイムで補正することができ、記憶手段の記憶容
量を減少させることができる。

【００７４】また、本発明によれば、ディジタル信号源
からのディジタル音響信号と、アナログ信号源からのア
ナログ音響信号をディジタル音響信号に変換してディジ
タル音響信号とし、この２つのディジタル音響信号を切
り替えて、ディジタル音響信号と記憶手段にディジタル
記憶された聴取者が識別できる角度毎のインパルスレス
ポンスとの畳み込み積分を行なうので、ディジタル音響
信号を高速に処理することにより聴取者の頭部運動に基
づいてリアルタイムで補正することができ、記憶手段の
記憶容量を減少させることができる。

【００７５】また、本発明によれば、規準方向に対する
聴取者の頭部運動を所定角度毎に検出してアナログ信号
とし、これをディジタル角度信号に変換し、この角度信
号によるディジタルアドレス信号により、記憶手段から
インパルスレスポンスを読み出し、ディジタル音響信号
と記憶手段にディジタル記憶された聴取者が識別できる
角度毎のインパルスレスポンスとの畳み込み積分を行な
うので、ディジタル音響信号を高速に処理することによ
り聴取者の頭部運動に基づいてリアルタイムで補正する
ことができ、記憶手段の記憶容量を減少させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のオーディオ再生装置の一実施例のブ
ロック図である。

【図２】この発明のオーディオ再生装置の一実施例のデ
ィジタル角度検出器の構成を示す図である。

【図３】この発明のオーディオ再生装置の一実施例のア
ナログ角度検出器の構成を示す図である。

【図４】この発明のオーディオ再生装置の一実施例のイ
ンパルスレスポンスのテーブルを示す図である。

【図５】この発明のオーディオ再生装置の一実施例のイ
ンパルスレスポンスの測定を説明する図である。

【符号の説明】

１ 多チャンネルディジタルステレオ信号源 ２ 多チャンネルアナログステレオ信号源 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ 切替器 ５、７、９、１１ 畳み込み積分器 ６、８、１０、１２ メモリ １３、１４ 残響回路 １５、１６ 加算器 １７、１８ 補正回路 １９、２０ Ｄ／Ａ変換器 ２１、２２ 電力増幅器 ２３ リスナ ２４ ヘッドホン ２５ 右発音体 ２６ 左発音体 ２７ ヘッドバンド ２８ ディジタル角度検出器 ２９ 磁針 ３０ ロータリーエンコーダー ３１、３２ 検出回路 ３３ アップダウンカウンタ ３４ アドレス制御回路 ３５ メモリ ３６ 切替器 ３７ リセットスイッチ ３８ アナログ角度検出器 ３９ 発光器 ４０ 可動シャッター ４１ 受光器 ４２ 増幅器 ４３ Ａ／Ｄ変換器 ４４ 切替器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数チャンネルのディジタル音響信号を
   供給するディジタル信号源と、 聴取者の両耳の近傍に配置され、上記ディジタル信号源
   からのディジタル音響信号をディジタル／アナログ変換
   手段によりアナログ音響信号に変換して再生する音響再
   生手段と、 規準方向に対する上記聴取者の頭部運動を所定角度毎に
   検出する角度検出手段と、 上記角度検出手段により検出された角度をディジタルア
   ドレス信号に変換するアドレス信号変換手段と、 上記聴取者が識別できる角度毎に、上記聴取者の頭部の
   規準方向に対する仮想音源位置から上記聴取者の両耳に
   至るインパルスレスポンスをディジタル記録した記憶手
   段と、 上記ディジタル信号源からのディジタル音響信号と上記
   記憶手段に記憶されたインパルスレスポンスとの畳み込
   み積分を行なう積分手段とからなり、 上記アドレス信号変換手段のディジタルアドレス信号に
   より上記記憶手段のアドレスを指定し、上記記憶手段に
   ディジタル記録されたインパルスレスポンスを読み出す
   ことにより、上記インパルスレスポンスに基づいて上記
   ディジタル音響信号を上記聴取者の頭部運動に対してリ
   アルタイムで補正するようにしたことを特徴とするオー
   ディオ再生装置。
2. 【請求項２】 複数チャンネルのアナログ音響信号を供
   給するアナログ信号源と、 上記アナログ信号源からのアナログ音響信号をディジタ
   ル音響信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段
   と、 聴取者の両耳の近傍に配置され、上記アナログ／ディジ
   タル変換手段からのディジタル音響信号をディジタル／
   アナログ変換手段によりアナログ音響信号に変換して再
   生する音響再生手段と、 規準方向に対する上記聴取者の頭部運動を所定角度毎に
   検出する角度検出手段と、 上記角度検出手段により検出された角度をディジタルア
   ドレス信号に変換するアドレス信号変換手段と、 上記聴取者が識別できる角度毎に、上記聴取者の頭部の
   規準方向に対する仮想音源位置から上記聴取者の両耳に
   至るインパルスレスポンスをディジタル記録した記憶手
   段と、 上記アナログ／ディジタル変換手段からのディジタル音
   響信号と上記記憶手段に記憶されたインパルスレスポン
   スとの畳み込み積分を行なう積分手段とからなり、 上記アドレス信号変換手段のディジタルアドレス信号に
   より上記記憶手段のアドレスを指定し、上記記憶手段に
   ディジタル記録されたインパルスレスポンスを読み出す
   ことにより、上記インパルスレスポンスに基づいて上記
   ディジタル音響信号を上記聴取者の頭部運動に対してリ
   アルタイムで補正するようにしたことを特徴とするオー
   ディオ再生装置。
3. 【請求項３】 複数チャンネルのアナログ音響信号を供
   給するアナログ信号源と、 複数チャンネルのディジタル音響信号を供給するディジ
   タル信号源と、 上記アナログ信号源からのアナログ音響信号をディジタ
   ル音響信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段
   と、 上記ディジタル信号源からのディジタル音響信号と上記
   アナログ／ディジタル変換手段からのディジタル音響信
   号とを切り替える切替手段と、 聴取者の両耳の近傍に配置され、上記切替手段からのデ
   ィジタル音響信号をディジタル／アナログ変換手段によ
   りアナログ音響信号に変換して再生する音響再生手段
   と、 規準方向に対する上記聴取者の頭部運動を所定角度毎に
   検出する角度検出手段と、 上記角度検出手段により検出された角度をディジタルア
   ドレス信号に変換するアドレス信号変換手段と、 上記聴取者が識別できる角度毎に、上記聴取者の頭部の
   規準方向に対する仮想音源位置から上記聴取者の両耳に
   至るインパルスレスポンスをディジタル記録した記憶手
   段と、 上記切替手段からのディジタル音響信号と上記記憶手段
   に記憶されたインパルスレスポンスとの畳み込み積分を
   行なう積分手段とからなり、 上記アドレス信号変換手段のディジタルアドレス信号に
   より上記記憶手段のアドレスを指定し、上記記憶手段に
   ディジタル記録されたインパルスレスポンスを読み出す
   ことにより、上記インパルスレスポンスに基づいて上記
   ディジタル音響信号を上記聴取者の頭部運動に対してリ
   アルタイムで補正するようにしたことを特徴とするオー
   ディオ再生装置。
4. 【請求項４】 複数チャンネルのディジタル音響信号を
   供給するディジタル信号源と、 聴取者の両耳の近傍に配置され、上記ディジタル信号源
   からのディジタル音響信号をディジタル／アナログ変換
   手段によりアナログ音響信号に変換して再生する音響再
   生手段と、 規準方向に対する上記聴取者の頭部運動を所定角度毎に
   アナログ検出するアナログ角度検出手段と、 上記アナログ角度検出手段により検出されたアナログ信
   号をディジタル角度信号に変換するアナログ／ディジタ
   ル変換手段と、 上記アナログ／ディジタル変換手段により変換されたデ
   ィジタル信号としての角度をディジタルアドレス信号に
   変換するアドレス信号変換手段と、 上記聴取者が識別できる角度毎に、上記聴取者の頭部の
   規準方向に対する仮想音源位置から上記聴取者の両耳に
   至るインパルスレスポンスをディジタル記録した記憶手
   段と、 上記ディジタル信号源からの音響信号と上記記憶手段に
   記憶されたインパルスレスポンスとの畳み込み積分を行
   なう積分手段とからなり、 上記アドレス信号変換手段のディジタルアドレス信号に
   より上記記憶手段のアドレスを指定し、上記記憶手段に
   ディジタル記録されたインパルスレスポンスを読み出す
   ことにより、上記インパルスレスポンスに基づいて上記
   ディジタル音響信号を上記聴取者の頭部運動に対してリ
   アルタイムで補正するようにしたことを特徴とするオー
   ディオ再生装置。