JPH1042399A - 音声空間化システムおよびそれを実施するための個人化の方法 - Google Patents
音声空間化システムおよびそれを実施するための個人化の方法Info
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- JPH1042399A JPH1042399A JP9029372A JP2937297A JPH1042399A JP H1042399 A JPH1042399 A JP H1042399A JP 9029372 A JP9029372 A JP 9029372A JP 2937297 A JP2937297 A JP 2937297A JP H1042399 A JPH1042399 A JP H1042399A
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- H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
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- H04S3/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
- H04S3/004—For headphones
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特定の音源の定位を容易に識別することがで
きるオーディオ通信のシステムを提供する。 【解決手段】 空間化すべき各モノラルチャネルごと
に、各経路内に直線的に結合された畳み込みフィルタの
二つの経路を有するバイノーラルプロセッサ８を含む。
このプロセッサまたはこれらのプロセッサは、音源の空
間化を計算する方向決定装置１３に接続される。前記装
置自体は少なくとも一つの定位装置に接続される。畳み
込みは、モノラル信号と使用者の「左耳」伝達関数およ
び「右耳」伝達関数との間で行われる。これらの伝達関
数はこの使用者に固有である。これにより、モノラル音
源を定位する際のシステムの効率が向上する。
きるオーディオ通信のシステムを提供する。 【解決手段】 空間化すべき各モノラルチャネルごと
に、各経路内に直線的に結合された畳み込みフィルタの
二つの経路を有するバイノーラルプロセッサ８を含む。
このプロセッサまたはこれらのプロセッサは、音源の空
間化を計算する方向決定装置１３に接続される。前記装
置自体は少なくとも一つの定位装置に接続される。畳み
込みは、モノラル信号と使用者の「左耳」伝達関数およ
び「右耳」伝達関数との間で行われる。これらの伝達関
数はこの使用者に固有である。これにより、モノラル音
源を定位する際のシステムの効率が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声空間化（soun
d spatialization）システム、ならびに音声空間化シス
テムを実施するのに使用できる個人化（personalizatio
n）の方法に関する。
d spatialization）システム、ならびに音声空間化シス
テムを実施するのに使用できる個人化（personalizatio
n）の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機の操縦士、特に戦闘機の操縦士
は、操縦士に対して無線音声（radiophonic）通信なら
びに様々な警報および機上通信を再生（restitute）す
るステレオヘルメットを有する。無線通信の再生は、ス
テレオ再生か、またはモノラル再生に制限される。しか
しながら、警報および機上通信を操縦士（または副操縦
士）に対して定位（localize）する必要がある。
は、操縦士に対して無線音声（radiophonic）通信なら
びに様々な警報および機上通信を再生（restitute）す
るステレオヘルメットを有する。無線通信の再生は、ス
テレオ再生か、またはモノラル再生に制限される。しか
しながら、警報および機上通信を操縦士（または副操縦
士）に対して定位（localize）する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特に
使用者の近傍にいくつかの音源がある場合、指定された
音源の定位を容易に識別するのに使用できるオーディオ
通信のシステムである。
使用者の近傍にいくつかの音源がある場合、指定された
音源の定位を容易に識別するのに使用できるオーディオ
通信のシステムである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によるソナー空間
化システムは、空間化すべき各モノラルチャネルごと
に、各経路に直線的に結合された畳み込みフィルタの二
つの経路を有するバイノーラルプロセッサを含む。この
プロセッサまたはこれらのプロセッサは、音源の空間定
位を計算する方向決定装置に接続される。前記装置自体
は定位装置に接続される。このシステムは、経路の少な
くとも一部について、対応するバイノーラルプロセッサ
に接続された相補形サウンドイラストレーション装置を
含む。この相補形サウンドイラストレーション装置は、
通過帯域拡大回路、バックグラウンドノイズ発生回路、
室の音響挙動をシミュレートする回路、ドップラー効果
シミュレーション回路、およびそれぞれ所定の音源また
は所定の警報に対応する異なる音声記号を発生する回路
のうちの少なくとも一つを含む。
化システムは、空間化すべき各モノラルチャネルごと
に、各経路に直線的に結合された畳み込みフィルタの二
つの経路を有するバイノーラルプロセッサを含む。この
プロセッサまたはこれらのプロセッサは、音源の空間定
位を計算する方向決定装置に接続される。前記装置自体
は定位装置に接続される。このシステムは、経路の少な
くとも一部について、対応するバイノーラルプロセッサ
に接続された相補形サウンドイラストレーション装置を
含む。この相補形サウンドイラストレーション装置は、
通過帯域拡大回路、バックグラウンドノイズ発生回路、
室の音響挙動をシミュレートする回路、ドップラー効果
シミュレーション回路、およびそれぞれ所定の音源また
は所定の警報に対応する異なる音声記号を発生する回路
のうちの少なくとも一つを含む。
【０００５】本発明による個人化方法は、周囲の空間の
有限数の点において使用者の頭部伝達関数を測定し、次
いでこのようにして測定した値を補間することによって
これらの伝達関数を推定し、音源が配置されている空間
内の点において使用者の各耳ごとに頭部伝達関数を計算
し、このようにして推定した二つの伝達関数をそれぞれ
それに畳み込むことによって処理すべきモノラル信号に
基づいて「空間化された」信号を生成することからな
る。したがって、この方法を実施するシステムの各使用
者ごとに、畳み込みフィルタを「個人化」することがで
きる。したがって、各使用者は、使用者のオーディオ装
置によって再生される仮想音源の可能な最も効率的な定
位を得ることができる。
有限数の点において使用者の頭部伝達関数を測定し、次
いでこのようにして測定した値を補間することによって
これらの伝達関数を推定し、音源が配置されている空間
内の点において使用者の各耳ごとに頭部伝達関数を計算
し、このようにして推定した二つの伝達関数をそれぞれ
それに畳み込むことによって処理すべきモノラル信号に
基づいて「空間化された」信号を生成することからな
る。したがって、この方法を実施するシステムの各使用
者ごとに、畳み込みフィルタを「個人化」することがで
きる。したがって、各使用者は、使用者のオーディオ装
置によって再生される仮想音源の可能な最も効率的な定
位を得ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、非限定的な例として示
され、添付の図面によって示された例示の実施の形態の
詳細な説明を読めばより明確に理解できよう。
され、添付の図面によって示された例示の実施の形態の
詳細な説明を読めばより明確に理解できよう。
【０００７】本発明は、航空機オーディオシステム、特
に戦闘機と関連して以下に説明する。ただし、本発明
は、この種の用途に限定されるものではなく、他のタイ
プの輸送手段（陸上輸送手段または海上輸送手段）なら
びに固定の設備において実施できることが明確に理解で
きる。本願では、このシステムの使用者は戦闘機の操縦
士であるが、特に民間航空機の場合、複数の使用者が同
時に存在し、各使用者用の装置が備えられ、装置の数が
使用者の数に対応することが明らかである。
に戦闘機と関連して以下に説明する。ただし、本発明
は、この種の用途に限定されるものではなく、他のタイ
プの輸送手段（陸上輸送手段または海上輸送手段）なら
びに固定の設備において実施できることが明確に理解で
きる。本願では、このシステムの使用者は戦闘機の操縦
士であるが、特に民間航空機の場合、複数の使用者が同
時に存在し、各使用者用の装置が備えられ、装置の数が
使用者の数に対応することが明らかである。
【０００８】単一の図面に示される空間化モジュール１
は、音声信号（音、話し声、警報など）が、空間の特定
の点から来たかのように受聴者によって知覚されるよう
にステレオヘッドフォンから聞こえるようにする役目を
果たす。この点は、音源の実際の位置かまたは任意の位
置である。したがって、例えば、航空機の操縦士には、
副操縦士の声が、実際に操縦士の背後から来るように聞
こえる。または、ミサイル攻撃の音声警報は脅威の到達
点のところに空間的に位置する。さらに、音源の位置
は、操縦士の頭の位置の動きおよび航空機の動きの関数
として変化する。例えば、《３時》方位角において発生
した警報は、操縦士が頭を右に９０°回転した場合、
「正午」のところになければならない。
は、音声信号（音、話し声、警報など）が、空間の特定
の点から来たかのように受聴者によって知覚されるよう
にステレオヘッドフォンから聞こえるようにする役目を
果たす。この点は、音源の実際の位置かまたは任意の位
置である。したがって、例えば、航空機の操縦士には、
副操縦士の声が、実際に操縦士の背後から来るように聞
こえる。または、ミサイル攻撃の音声警報は脅威の到達
点のところに空間的に位置する。さらに、音源の位置
は、操縦士の頭の位置の動きおよび航空機の動きの関数
として変化する。例えば、《３時》方位角において発生
した警報は、操縦士が頭を右に９０°回転した場合、
「正午」のところになければならない。
【０００９】モジュール１は、例えば、頭部位置検出器
３、慣性ユニット４、および／又はゴニオメータ、レー
ダなどの定位装置、（ミサイルなど外部脅威を検出す
る）対策装置５、（特に計器または航空機の設備の製造
に関する情報を提供する）警報管理装置６によって与え
られる情報要素をそこから受け取るデジタルバス２に接
続される。
３、慣性ユニット４、および／又はゴニオメータ、レー
ダなどの定位装置、（ミサイルなど外部脅威を検出す
る）対策装置５、（特に計器または航空機の設備の製造
に関する情報を提供する）警報管理装置６によって与え
られる情報要素をそこから受け取るデジタルバス２に接
続される。
【００１０】モジュール１は、その入力がバス２に接続
され、異なる音源（マイクロフォン、アラームなど）が
それに接続される補間回路７を有する。一般に、これら
の音源は、比較的低い周波数（例えば、６、１２または
２４ｋＨｚ）においてサンプリングされる。補間回路７
を使用して、これらの周波数を、ある公倍数に例えばこ
の場合は、ダウンラインに配置されたプロセッサに必要
な周波数である４８ｋＨｚまで引き上げる。この補間回
路７は、すべて８で示されるｎ個のバイノーラルプロセ
ッサに接続される。ｎは、同時に空間化すべき経路の最
大数である。プロセッサ８の出力は加算器９に接続さ
れ、加算器９の出力はモジュール１の出力を構成する。
モジュール１はまた、補間回路７の少なくとも一つの出
力と、プロセッサ８の組に対応するプロセッサの入力と
の間のリンク内に、加算器１０を有する。この加算器１
０の他の入力は、相補形サウンドイラストレーション装
置１１の入力に接続される。
され、異なる音源（マイクロフォン、アラームなど）が
それに接続される補間回路７を有する。一般に、これら
の音源は、比較的低い周波数（例えば、６、１２または
２４ｋＨｚ）においてサンプリングされる。補間回路７
を使用して、これらの周波数を、ある公倍数に例えばこ
の場合は、ダウンラインに配置されたプロセッサに必要
な周波数である４８ｋＨｚまで引き上げる。この補間回
路７は、すべて８で示されるｎ個のバイノーラルプロセ
ッサに接続される。ｎは、同時に空間化すべき経路の最
大数である。プロセッサ８の出力は加算器９に接続さ
れ、加算器９の出力はモジュール１の出力を構成する。
モジュール１はまた、補間回路７の少なくとも一つの出
力と、プロセッサ８の組に対応するプロセッサの入力と
の間のリンク内に、加算器１０を有する。この加算器１
０の他の入力は、相補形サウンドイラストレーション装
置１１の入力に接続される。
【００１１】この装置１１は、特にオーディオスペクト
ルの高い周波数（例えば５〜１６ｋＨｚ）にわたる音声
信号を発生する。したがって、それは、その出力信号が
それに加えられる伝送チャネルの有用な通過帯域を拡大
する。この伝送チャネルは無線チャネルが有利である
が、他の任意のチャネルをこのようにして拡大でき、ま
た１０など加算器の対応する数を準備することによっ
て、複数のチャネルを同じシステム内で拡大するできる
ことが明らかである。実際、無線通信では、制限された
帯域（一般に３〜４ｋＨｚ）が使用される。この種の帯
域幅は、音声信号の正確な空間化には不十分である。試
験から、ボイススペクトルの範囲外にある高い周波数
（約１４ｋＨｚ以上）では、音声の音源の改善された定
位が可能であることがわかった。その場合、装置１１は
通過帯域拡大装置である。相補音声信号は、例えば無線
リンクの特性バックグラウンドノイズなどである。装置
１１はまた、例えば、室、建物などの音響挙動をシミュ
レートする装置、またはドップラー効果をシミュレート
する装置、またはそれぞれ所定の音源または警報に対応
する異なる音声記号を発生する装置でもよい。
ルの高い周波数（例えば５〜１６ｋＨｚ）にわたる音声
信号を発生する。したがって、それは、その出力信号が
それに加えられる伝送チャネルの有用な通過帯域を拡大
する。この伝送チャネルは無線チャネルが有利である
が、他の任意のチャネルをこのようにして拡大でき、ま
た１０など加算器の対応する数を準備することによっ
て、複数のチャネルを同じシステム内で拡大するできる
ことが明らかである。実際、無線通信では、制限された
帯域（一般に３〜４ｋＨｚ）が使用される。この種の帯
域幅は、音声信号の正確な空間化には不十分である。試
験から、ボイススペクトルの範囲外にある高い周波数
（約１４ｋＨｚ以上）では、音声の音源の改善された定
位が可能であることがわかった。その場合、装置１１は
通過帯域拡大装置である。相補音声信号は、例えば無線
リンクの特性バックグラウンドノイズなどである。装置
１１はまた、例えば、室、建物などの音響挙動をシミュ
レートする装置、またはドップラー効果をシミュレート
する装置、またはそれぞれ所定の音源または警報に対応
する異なる音声記号を発生する装置でもよい。
【００１２】プロセッサ８はそれぞれ、補間回路７から
来るモノラル信号からステレオタイプ信号を発生する。
必要な場合には、操縦士の頭の位置の検出器３によって
与えられるデータ要素を考慮して、装置１１からの信号
が補間回路７に加えられる。
来るモノラル信号からステレオタイプ信号を発生する。
必要な場合には、操縦士の頭の位置の検出器３によって
与えられるデータ要素を考慮して、装置１１からの信号
が補間回路７に加えられる。
【００１３】モジュール１はまた、空間化すべき音源を
管理する装置１２、次いでプロセッサ８の組のｎ個の異
なるプロセッサを制御するｎ入力方向決定装置１３（ｎ
は上記で定義されている）を有する。装置１３は、操縦
士の頭の位置の検出器によって与えられるデータ要素、
（航空機の慣性ユニットによって与えられる）地球的基
準システムに対する航空機の方向、および音源の定位に
基づいて、この音源によって与えられる音声がそこから
来るように感じる点の空間座標を計算するコンピュータ
である。
管理する装置１２、次いでプロセッサ８の組のｎ個の異
なるプロセッサを制御するｎ入力方向決定装置１３（ｎ
は上記で定義されている）を有する。装置１３は、操縦
士の頭の位置の検出器によって与えられるデータ要素、
（航空機の慣性ユニットによって与えられる）地球的基
準システムに対する航空機の方向、および音源の定位に
基づいて、この音源によって与えられる音声がそこから
来るように感じる点の空間座標を計算するコンピュータ
である。
【００１４】ｎ２（ｎ２≦ｎ）の別個の音源をｎ２の別
個の空間の点において同時に空間化することが求められ
る場合、装置１３として使用することが有利な装置は、
空間化すべき各音源の座標を順次計算するｎ２入力を有
する方向決定装置である。平均的な観測者が識別できる
音源の数が一般に四つであることから、ｎ２は、多くて
４に等しいことが有利である。
個の空間の点において同時に空間化することが求められ
る場合、装置１３として使用することが有利な装置は、
空間化すべき各音源の座標を順次計算するｎ２入力を有
する方向決定装置である。平均的な観測者が識別できる
音源の数が一般に四つであることから、ｎ２は、多くて
４に等しいことが有利である。
【００１５】加算器９の出力において、バス２を介して
オーディオ受聴回路１４に伝送される単一の２チャンネ
ル（左および右）経路が得られる。
オーディオ受聴回路１４に伝送される単一の２チャンネ
ル（左および右）経路が得られる。
【００１６】空間化すべきｎ個の音源を管理する装置１
２は、バス２を介して、空間化すべき音源の特性に関す
る情報要素（高度、相対方位および操縦士からの距
離）、使用者の選択を個人化するための基準、および優
先情報（脅威、警告、重要な無線通信など）を受け取る
コンピュータである。装置１２は、装置４からいくつか
の音源（場合によってはすべての音源）の定位において
起こった変化に関する情報を受け取る。装置１２は、こ
の情報を使用して、空間化すべき音源（または多くてｎ
２個の音源）を選択する。
２は、バス２を介して、空間化すべき音源の特性に関す
る情報要素（高度、相対方位および操縦士からの距
離）、使用者の選択を個人化するための基準、および優
先情報（脅威、警告、重要な無線通信など）を受け取る
コンピュータである。装置１２は、装置４からいくつか
の音源（場合によってはすべての音源）の定位において
起こった変化に関する情報を受け取る。装置１２は、こ
の情報を使用して、空間化すべき音源（または多くてｎ
２個の音源）を選択する。
【００１７】装置１２によって音源の管理を個人化する
ために、装置１用のメモリカード１６のリーダ１５を使
用することが有利である。リーダ１５はバス２に接続さ
れる。その場合、カード１６は、使用者の各耳の耳介に
よって実施されるフィルタリングの特性を含む。好まし
い実施の形態では、これは、使用者のまわりの空間の様
々な位置について実施される「左耳」および「右耳」音
響フィルタリング操作に対応する一組のデジタルフィル
タの対の特性（すなわちフィルタのパルス応答を表す係
数）である。このようにして形成されたデータベース
は、バス２を介して、異なるプロセッサ８と関連するメ
モリにロードされる。
ために、装置１用のメモリカード１６のリーダ１５を使
用することが有利である。リーダ１５はバス２に接続さ
れる。その場合、カード１６は、使用者の各耳の耳介に
よって実施されるフィルタリングの特性を含む。好まし
い実施の形態では、これは、使用者のまわりの空間の様
々な位置について実施される「左耳」および「右耳」音
響フィルタリング操作に対応する一組のデジタルフィル
タの対の特性（すなわちフィルタのパルス応答を表す係
数）である。このようにして形成されたデータベース
は、バス２を介して、異なるプロセッサ８と関連するメ
モリにロードされる。
【００１８】各プロセッサ８は、本質的に畳み込みごと
に（「左耳」経路および「右耳」経路と呼ばれる）二つ
のフィルタリング経路を含む。さらに具体的には、各プ
ロセッサ８の役目は、第一に、音源が配置されている点
において頭部伝達関数（左および右の伝達）を補間によ
って計算すること、第二に、元のモノラル信号に基づい
て二つのチャネル上の空間化信号を生成することであ
る。
に（「左耳」経路および「右耳」経路と呼ばれる）二つ
のフィルタリング経路を含む。さらに具体的には、各プ
ロセッサ８の役目は、第一に、音源が配置されている点
において頭部伝達関数（左および右の伝達）を補間によ
って計算すること、第二に、元のモノラル信号に基づい
て二つのチャネル上の空間化信号を生成することであ
る。
【００１９】頭部伝達関数の収集は、空間的サンプリン
グ操作を記述する。これらの伝達関数は、有限数の点
（１００以内）においてのみ測定される。次に、音声を
正確に「空間化」するために、方向決定装置１３によっ
て決定される音源の元の位置における伝達関数を知るこ
とが必要となる。したがって、操作をこれらの関数の推
定に限定しなければならないことを容認する必要があ
る。この操作は、計算された空間内の点に最も近い四つ
の測定点と関連する四つの関数の対を「重心（barycent
ric）」補間することによって実施される。
グ操作を記述する。これらの伝達関数は、有限数の点
（１００以内）においてのみ測定される。次に、音声を
正確に「空間化」するために、方向決定装置１３によっ
て決定される音源の元の位置における伝達関数を知るこ
とが必要となる。したがって、操作をこれらの関数の推
定に限定しなければならないことを容認する必要があ
る。この操作は、計算された空間内の点に最も近い四つ
の測定点と関連する四つの関数の対を「重心（barycent
ric）」補間することによって実施される。
【００２０】したがって、図２に概略的に示されるよう
に、相対方位および高度内に均等に分布し、同一の球面
上にある空間の様々な点において測定を行う。図２に、
Ｐm、Ｐm+1、Ｐm+2、．．．、Ｐp、Ｐp+1、．．．につ
いて、このようにして得られた「グリッド」Ｇの一部を
示す。方向決定装置１３によって「空間化」すべき音源
の方向にあると決定された前記球面の点Ｐを取る。この
点Ｐは、点Ｐm+1、Ｐm+2、Ｐn+1、Ｐn+2によって画定さ
れた曲線四辺形内にある。したがって、重心補間は、こ
れら四つの点に対するＰの位置について実施される。音
源の方向および使用者の頭の向きおよび位置を決定する
異なる計器は、２０または４０ミリ秒（ΔＴ）ごと、す
なわちΔＴごとにそれぞれのデータをもたらし、一対の
伝達関数が得られる。再生の際に可聴「ジャンプ」を回
避するために（オペレータは、頭の向きを変えた場合に
妨害なしに音声を知覚しなければならない）、時刻Ｔと
時刻Ｔ＋ΔＴの間で空間的に補間された畳み込みフィル
タ間で「時間」補間を実施することによって得られる空
間化すべき信号を一対のフィルタによって実際に畳み込
む。後はただ、このようにして得られたデジタル信号を
アナログ信号に変換し、その後使用者のヘッドフォン内
でそれを再生すればよい。
に、相対方位および高度内に均等に分布し、同一の球面
上にある空間の様々な点において測定を行う。図２に、
Ｐm、Ｐm+1、Ｐm+2、．．．、Ｐp、Ｐp+1、．．．につ
いて、このようにして得られた「グリッド」Ｇの一部を
示す。方向決定装置１３によって「空間化」すべき音源
の方向にあると決定された前記球面の点Ｐを取る。この
点Ｐは、点Ｐm+1、Ｐm+2、Ｐn+1、Ｐn+2によって画定さ
れた曲線四辺形内にある。したがって、重心補間は、こ
れら四つの点に対するＰの位置について実施される。音
源の方向および使用者の頭の向きおよび位置を決定する
異なる計器は、２０または４０ミリ秒（ΔＴ）ごと、す
なわちΔＴごとにそれぞれのデータをもたらし、一対の
伝達関数が得られる。再生の際に可聴「ジャンプ」を回
避するために（オペレータは、頭の向きを変えた場合に
妨害なしに音声を知覚しなければならない）、時刻Ｔと
時刻Ｔ＋ΔＴの間で空間的に補間された畳み込みフィル
タ間で「時間」補間を実施することによって得られる空
間化すべき信号を一対のフィルタによって実際に畳み込
む。後はただ、このようにして得られたデジタル信号を
アナログ信号に変換し、その後使用者のヘッドフォン内
でそれを再生すればよい。
【００２１】空間化すべき経路に関する図３に、実施さ
れる様々な姿勢（位置）センサを示す。これらは、頭姿
勢センサ１７、音源姿勢センサ１８および移動輸送手段
（例えば航空機）姿勢センサ１９である。これらのセン
サからの情報は、方向決定装置１３に与えられる。方向
決定装置１３は、この情報を使用して（照準線および距
離に関して）使用者の頭に対する音源の空間位置を決定
する。方向決定装置１３は、（カード１６内に含まれ
る）データベース２０に接続される。方向決定装置１３
は、データベース２０に対して、音源の位置に最も近い
四つの点（図２参照）または場合によっては（音源の位
置がグリッドＧの測定点の一つの位置に一致する場合）
測定点に最も近い四つの点の「左」伝達関数および
「右」伝達関数のプロセッサ８へのローディングを制御
する。これらの伝達関数は、２１において空間補間を受
け、次いで２２において時間補間を受け、得られた値
は、２３において空間化すべき信号２４に畳み込まれ
る。当然、機能２１および２３は同じ補間回路（図１の
補間回路７）によって達成され、畳み込みは空間化され
た経路に対応するバイノーラルプロセッサ８によって達
成される。畳み込みの後、２５においてデジタルアナロ
グ変換を実施し、２６において音声再生（増幅およびス
テレオヘッドフォンへの送信）を実施する。当然、操作
２０〜２３および２５、２６は、左経路および右経路に
対して別々に行われる。
れる様々な姿勢（位置）センサを示す。これらは、頭姿
勢センサ１７、音源姿勢センサ１８および移動輸送手段
（例えば航空機）姿勢センサ１９である。これらのセン
サからの情報は、方向決定装置１３に与えられる。方向
決定装置１３は、この情報を使用して（照準線および距
離に関して）使用者の頭に対する音源の空間位置を決定
する。方向決定装置１３は、（カード１６内に含まれ
る）データベース２０に接続される。方向決定装置１３
は、データベース２０に対して、音源の位置に最も近い
四つの点（図２参照）または場合によっては（音源の位
置がグリッドＧの測定点の一つの位置に一致する場合）
測定点に最も近い四つの点の「左」伝達関数および
「右」伝達関数のプロセッサ８へのローディングを制御
する。これらの伝達関数は、２１において空間補間を受
け、次いで２２において時間補間を受け、得られた値
は、２３において空間化すべき信号２４に畳み込まれ
る。当然、機能２１および２３は同じ補間回路（図１の
補間回路７）によって達成され、畳み込みは空間化され
た経路に対応するバイノーラルプロセッサ８によって達
成される。畳み込みの後、２５においてデジタルアナロ
グ変換を実施し、２６において音声再生（増幅およびス
テレオヘッドフォンへの送信）を実施する。当然、操作
２０〜２３および２５、２６は、左経路および右経路に
対して別々に行われる。
【００２２】上述のデータベースを形成する《個人化》
畳み込みフィルタは、図４と関連して以下に説明する方
法を用いる測定に基づいて準備される。
畳み込みフィルタは、図４と関連して以下に説明する方
法を用いる測定に基づいて準備される。
【００２３】無響室内には、自動的機械ツーリングアセ
ンブリ２７が設置されている。このツーリングアセンブ
リは、この室の床に固定されたモータ駆動ピボット２９
上に取り付けられた半円形レール２８から構成される。
レール２８は、その端部が同じ垂線上にあるように垂直
に配置される。サポート３０はこのレール２８上で移行
する。広帯域ラウドスピーカ３１がこのサポート３０上
に取り付けられている。この装置により、このレールが
ピボット２９を通る垂直軸のまわりで３６０゜回転した
場合にレールによって規定される球面の任意の点にラウ
ドスピーカ３１を配置することができる。ラウドスピー
カを配置する精度は、例えば高度および相対方位におけ
る一度に等しい。
ンブリ２７が設置されている。このツーリングアセンブ
リは、この室の床に固定されたモータ駆動ピボット２９
上に取り付けられた半円形レール２８から構成される。
レール２８は、その端部が同じ垂線上にあるように垂直
に配置される。サポート３０はこのレール２８上で移行
する。広帯域ラウドスピーカ３１がこのサポート３０上
に取り付けられている。この装置により、このレールが
ピボット２９を通る垂直軸のまわりで３６０゜回転した
場合にレールによって規定される球面の任意の点にラウ
ドスピーカ３１を配置することができる。ラウドスピー
カを配置する精度は、例えば高度および相対方位におけ
る一度に等しい。
【００２４】第一の列を読み取る。ラウドスピーカ３１
を球面のＸ個の点に連続的に配置する。すなわち、空間
を《離散化する》。これが空間サンプリング操作であ
る。各測定点において、疑似ランダムコードを生成し、
ラウドスピーカ３１によって再生する。得られた音圧を
周波数の関数として測定するために、発生された音声信
号を、この球面の中心３２に配置された一対の基準マイ
クロフォンによって摘出する（マイクロフォン間の距離
は、その伝達関数を収集すべき被験者の頭の幅以内であ
る）。
を球面のＸ個の点に連続的に配置する。すなわち、空間
を《離散化する》。これが空間サンプリング操作であ
る。各測定点において、疑似ランダムコードを生成し、
ラウドスピーカ３１によって再生する。得られた音圧を
周波数の関数として測定するために、発生された音声信
号を、この球面の中心３２に配置された一対の基準マイ
クロフォンによって摘出する（マイクロフォン間の距離
は、その伝達関数を収集すべき被験者の頭の幅以内であ
る）。
【００２５】次いで、第二の列を読み取る。方法は同じ
であるが、今度は被験者が、耳がマイクロフォンの位置
にあるように配置される（被験者はビデオフィードバッ
クによって頭の位置を制御する）。被験者は、小形マイ
クロフォンがその中に配置された個別化された耳栓を具
備する。耳道を完全に塞ぐことには、耳が音響上保護さ
れ、またあぶみ骨反射（この場合存在しない）によって
アセンブリの音響インピーダンスが変化しない利点があ
る。
であるが、今度は被験者が、耳がマイクロフォンの位置
にあるように配置される（被験者はビデオフィードバッ
クによって頭の位置を制御する）。被験者は、小形マイ
クロフォンがその中に配置された個別化された耳栓を具
備する。耳道を完全に塞ぐことには、耳が音響上保護さ
れ、またあぶみ骨反射（この場合存在しない）によって
アセンブリの音響インピーダンスが変化しない利点があ
る。
【００２６】ラウドスピーカの各位置ごとに、各耳ごと
に、小形マイクロフォンおよびラウドスピーカの応答を
補償した後、音圧の比率を、前の二つの実験において測
定した周波数の関数として計算する。このようにして、
Ｘ個の伝達関数の対（左耳、右耳）を得る。
に、小形マイクロフォンおよびラウドスピーカの応答を
補償した後、音圧の比率を、前の二つの実験において測
定した周波数の関数として計算する。このようにして、
Ｘ個の伝達関数の対（左耳、右耳）を得る。
【００２７】使用される畳込みの技法に応じて、伝達関
数のデータベースは、周波数応答の対（周波数領域内の
乗算による畳み込み）か、またはパルス応答の対（標準
の時間畳み込み）によって形成される。パルス応答は、
周波数応答の逆フーリエ変換である。
数のデータベースは、周波数応答の対（周波数領域内の
乗算による畳み込み）か、またはパルス応答の対（標準
の時間畳み込み）によって形成される。パルス応答は、
周波数応答の逆フーリエ変換である。
【００２８】疑似ランダムコードの生成によって得られ
る信号を使用した場合、発生される音声のレベルが平均
値（例えば７０ｄＢａ）であるダイナミックレンジの広
いパルス応答が得られる。
る信号を使用した場合、発生される音声のレベルが平均
値（例えば７０ｄＢａ）であるダイナミックレンジの広
いパルス応答が得られる。
【００２９】疑似ランダム二進信号を発生する音源を使
用することは、特に相関方法によって音響室の特性を測
定する場合、パルス応答測定の技法において広く一般的
になりつつある。
用することは、特に相関方法によって音響室の特性を測
定する場合、パルス応答測定の技法において広く一般的
になりつつある。
【００３０】これらの信号は、それらの特徴（自己相関
機能）および（アダマールの変形を使った）最適化に役
立つそれらの特殊な特性の他に、音響補正システムの直
線性の仮定を容認できるものにする。それらはまた、初
期発生のレベル（７０ｄＢａ）を制限することによっ
て、あぶみ骨反射による中耳の骨格内の音響インピーダ
ンスのバラツキの影響を克服することを可能にする。最
大長さのシーケンスを有する疑似ランダム二進信号が生
成されることが好ましい。最大長さを有するシーケンス
の利点は、それらのスペクトル特性（ホワイトノイズ）
およびプロセッサの最適化を可能にするそれらの生成モ
ードにある。
機能）および（アダマールの変形を使った）最適化に役
立つそれらの特殊な特性の他に、音響補正システムの直
線性の仮定を容認できるものにする。それらはまた、初
期発生のレベル（７０ｄＢａ）を制限することによっ
て、あぶみ骨反射による中耳の骨格内の音響インピーダ
ンスのバラツキの影響を克服することを可能にする。最
大長さのシーケンスを有する疑似ランダム二進信号が生
成されることが好ましい。最大長さを有するシーケンス
の利点は、それらのスペクトル特性（ホワイトノイズ）
およびプロセッサの最適化を可能にするそれらの生成モ
ードにある。
【００３１】本発明によって実施される疑似ランダム二
進信号を使用する測定の原理は、例えば以下の文献に記
載されている。
進信号を使用する測定の原理は、例えば以下の文献に記
載されている。
【００３２】・J. K. Holmes:“Coherent spread-spect
rum system”, Wiky Interscience。
rum system”, Wiky Interscience。
【００３３】・J. Borish and J. B. Angell:“An effi
cient algorithm measuring the impulse response pse
udo-random-noise”, J. Audio Eng. Soc., Vol.31, N
o.7, July/August 1983。
cient algorithm measuring the impulse response pse
udo-random-noise”, J. Audio Eng. Soc., Vol.31, N
o.7, July/August 1983。
【００３４】・L. Otshudi, J. P. Quilhot:“Consider
ations surles proprietes energetiques des signaux
binaires pseudo-aleatoires et sur leur utilisation
commeexcitateurs acoustiques”（Considerations on
the energy properties of pseudo-random binary sig
nals and their use as acoustic exciters）, Acustic
a, Vol.90, pp.76-81, 1990。
ations surles proprietes energetiques des signaux
binaires pseudo-aleatoires et sur leur utilisation
commeexcitateurs acoustiques”（Considerations on
the energy properties of pseudo-random binary sig
nals and their use as acoustic exciters）, Acustic
a, Vol.90, pp.76-81, 1990。
【００３５】ここではそれらについて簡単に想起するだ
けに留めておく。
けに留めておく。
【００３６】疑似ランダムシーケンスの生成に基づい
て、以下の主要な機能を実施する。
て、以下の主要な機能を実施する。
【００３７】・基準信号の生成および二つのマイクロフ
ォン経路の併列記録、 ・音響軌道（回折）のパルス応答の計算、 ・いくつかの基準（各経路の利得、平均をとる操作の階
数、デジタル出力レベル、記憶インジケータ、相関によ
る二つの経路のバイノーラル遅延の測定、幾何的遅延を
シミュレートするシフティングなど）の計算、 ・結果、音響測深図、減衰、プリントアウトの表示。
ォン経路の併列記録、 ・音響軌道（回折）のパルス応答の計算、 ・いくつかの基準（各経路の利得、平均をとる操作の階
数、デジタル出力レベル、記憶インジケータ、相関によ
る二つの経路のバイノーラル遅延の測定、幾何的遅延を
シミュレートするシフティングなど）の計算、 ・結果、音響測深図、減衰、プリントアウトの表示。
【００３８】パルス応答は、期間（２ｎ−１）／ｆｅの
間に得られる。ただし、ｎはシーケンスの次数、ｆｅは
サンプリング周波数である。応答の有用な減衰全体を得
るのに十分な一対の値（シーケンスｆｅの次数）を選択
するのは実験者による。
間に得られる。ただし、ｎはシーケンスの次数、ｆｅは
サンプリング周波数である。応答の有用な減衰全体を得
るのに十分な一対の値（シーケンスｆｅの次数）を選択
するのは実験者による。
【００３９】上述の音声空間化装置を使用すれば、それ
が処理する音源の了解度が高まり、また警報信号、警
告、またはその音源がそれぞれ空間内の異なる点にある
ように思える他の音声インジケータに対するオペレータ
の反応時間が短縮され、したがって音源を識別すること
が容易になり、また重要度または緊急度によって音源を
分類することが容易になる。
が処理する音源の了解度が高まり、また警報信号、警
告、またはその音源がそれぞれ空間内の異なる点にある
ように思える他の音声インジケータに対するオペレータ
の反応時間が短縮され、したがって音源を識別すること
が容易になり、また重要度または緊急度によって音源を
分類することが容易になる。
【図１】本発明による音声空間化用のシステムのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明の方法によって達成される空間補間を説
明する図である。
明する図である。
【図３】本発明の主要な空間化回路の機能ブロック図で
ある。
ある。
【図４】本発明の方法による頭部伝達関数を収集する機
器の簡略図である。
器の簡略図である。
１ 空間化モジュール ２ デジタルバス ３ 頭位置検出器 ４ 慣性ユニット ５ 対策装置 ６ 警報管理装置 ７ 補間回路 ８ バイノーラルプロセッサ ９ 加算器 １０ 加算器 １１ 相補形サウンドイラストレータ １２ 音源を管理する装置 １３ 方向決定装置 １４ オーディオ受聴回路 １５ リーダ １６ メモリカード １７ 頭姿勢センサ １８ 音源姿勢センサ １９ 移動輸送手段姿勢センサ ２０ データベース ２７ 自動機械ツーリングアセンブリ ２８ 半円形レール ２９ モータ駆動ピボット ３０ サポート ３１ 広帯域ラウドスピーカ ３２ 中心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスチヤン・ギユリ フランス国、33160・サン・メダール・ア ン・ジヤル、リユ・ロベール・コツク、10 (72)発明者 ジエラール・レノー フランス国、94117・アルクイユ・セデツ クス、アブニユ・デユ・プレジダン・サル バドール・アランドウ、13、トムソン−セ ー エス エフ・エス・セー・ペー・イー
Claims (8)
- 【請求項１】 周囲の空間の有限数の点において使用者
の頭部伝達関数を測定し、次いでこのようにして測定し
た値を補間することによってこれらの伝達関数を推定
し、音源が配置されている空間内の点において使用者の
各耳ごとに頭部伝達関数を計算し、このようにして推定
した二つの伝達関数をそれぞれそれに畳み込むことによ
って処理すべきモノラル信号に基づいて空間化信号を生
成することからなる音声空間化システムを個人化する方
法。 - 【請求項２】 前記補間が空間補間段階と時間補間段階
とを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 音声信号が疑似ランダム二進信号を発生
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記頭部伝達関数を約１００の点におい
て推定する請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 空間化すべき各モノラルチャネルごと
に、各経路に直線的に結合された畳み込みフィルタの二
つの経路を有するバイノーラルプロセッサを含み、この
プロセッサまたはこれらのプロセッサが、音源の空間的
定位を計算する方向決定装置に接続され、前記装置自体
が少なくとも一つの定位装置に接続された各モノラルチ
ャネルを生成する音源を空間化するシステムにおいて、
前記経路の少なくとも一部について、対応するバイノー
ラルプロセッサに接続された相補形サウンドイラストレ
ーション装置を含み、この相補形サウンドイラストレー
ション装置が、通過帯域拡大回路、バックグラウンドノ
イズ発生回路、室の音響挙動をシミュレートする回路、
ドップラー効果シミュレーション回路、およびそれぞれ
所定の音源または所定の警報に対応する異なる音声記号
を発生する回路のうちの少なくとも一つを含むシステ
ム。 - 【請求項６】 前記定位装置が、慣性ユニット、頭部位
置検出器、レーダおよびゴニオメータのうちの少なくと
も一つである請求項５に記載のシステム。 - 【請求項７】 対策装置に接続される請求項５に記載の
システム。 - 【請求項８】 対応する使用者の耳の耳介によって実施
されるフィルタリングを特徴づけるデータ要素がそれぞ
れに記憶されているメモリカードリーダ装置に接続され
る請求項５に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9601740A FR2744871B1 (fr) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | Systeme de spatialisation sonore, et procede de personnalisation pour sa mise en oeuvre |
| FR9601740 | 1996-02-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1042399A true JPH1042399A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=9489132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9029372A Pending JPH1042399A (ja) | 1996-02-13 | 1997-02-13 | 音声空間化システムおよびそれを実施するための個人化の方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5987142A (ja) |
| EP (1) | EP0790753B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1042399A (ja) |
| CA (1) | CA2197166C (ja) |
| DE (1) | DE69727328T2 (ja) |
| FR (1) | FR2744871B1 (ja) |
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