JPWO2018173097A1

JPWO2018173097A1 - ヘッドフォン

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Publication number: JPWO2018173097A1
Application number: JP2019506567A
Authority: JP
Inventors: 拓大野
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2019-12-26
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: US10863259B2; JP6969604B2; WO2018173097A1; US20200014997A1

Abstract

ヘッドフォン（１０ａ）は、各々が送信器から送信された音響信号を受信する受信器（１０２、１０４、１０５および１０８）と、受信された各音響信号に対し、それぞれ所定の処理を施す信号処理部（１２０）と、処理が施された左チャネル信号同士を加算する加算器（１５０Ｌ）と、右チャネル信号同士を加算する加算器（１５０Ｒ）と、加算器（１５０Ｌ）により加算された信号に基づいて放音する発音体（１８０Ｌ）と、加算器（１５０Ｒ）により加算された信号に基づいて放音する発音体（１８０Ｒ）と、を含む。

Description

本発明は、ヘッドフォンに関する。

ワイヤレスで送信された音響信号を受信するとともに、当該受信した音響信号に基づいて音を聴かせるワイヤレスタイプのヘッドフォンが知られている（特許文献１参照）。ワイヤレスのヘッドフォンは、有線タイプと比較して、オーディオケーブルを引き回さないで済むので、装着した状態で容易に移動しやすい、というメリットがある。
複数人で演奏する場合において、ある演奏者は、他の演奏者の演奏による楽器音をヘッドフォンで聴きながら、自身も他の演奏者に合わせて演奏することがある。これは楽器音以外の音が演奏の邪魔になるのを避ける等の理由のためである。

特開２００８−６７２５８号公報

ところで、複数の演奏者がワイヤレスタイプのヘッドフォンを装着した場合、移動が容易であるが故に、演奏に支障を来す様々な問題が生じた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、ワイヤレスタイプのヘッドフォンを装着して複数人が演奏する場合に、当該演奏に与える影響を小さく抑える技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るヘッドフォンは、各々が送信器から送信された音響信号を受信する複数の受信器と、前記複数の受信器によりそれぞれ受信された各音響信号に対し、それぞれ所定の処理を施す信号処理器と、前記信号処理器により処理が施された各信号同士を加算する加算器と、前記加算器により加算された信号に基づいて放音する発音体と、を含む。

実施形態に係るヘッドフォンを含むシステム全体を示す図である。同ヘッドフォンの構成を示すブロック図である。同ヘッドフォンの比較例を示す図である。

本発明の実施形態に係るヘッドフォンを適用したシステムの概略について説明する。このシステムは、例えば４人の演奏者の各々がそれぞれ楽器を演奏した場合に、各楽器で発生した楽器音に対してミキシング等の処理がされて、当該４人の演奏者のヘッドフォンの各々にそれぞれ提供する、というものである。なお、演奏者の人数を「４」に限定する趣旨ではない。

演奏者の演奏場所としては、スタジオなどのように比較的狭い空間に限られず、野外ライブ会場および公開ホールなどのように比較的広い空間などを想定している。演奏者がヘッドフォンを装着するのは、上述したように、楽器音以外の音の影響、例えば観客の歓声および周囲音などの影響を抑えた状態で楽器音を聴いて演奏に専念するためである。ただし、周囲音を別途のマイクで収音する構成を排除する趣旨ではない。また、演奏者間の距離が長い場合、空気による音の遅延が無視できないので、演奏ズレの発生を抑える意味もある。

演奏者は、一定地点に留まった演奏のみならず、歩きながら（移動しながら）演奏する場合もあるので、ヘッドフォンにオーディオケーブルを介して、楽器音などの音響信号を供給する構成では、演奏者に不便を与える。このため、本実施形態では、上述したように、楽器の演奏に基づく音響信号をヘッドフォンにワイヤレスで供給する構成としている。
なお、本実施形態では、音響信号を、楽器音などを表す信号としているが、ボーカルのような歌唱音を表す信号を含んでも良いのはもちろんである。

図１は、当該システムにおける演奏者と楽器とヘッドフォンとの関係を示す図である。
この図に示されるように、４人の演奏者２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄは、それぞれワイヤレスタイプのヘッドフォンを装着しながら楽器を演奏する。詳細には、演奏者２０ａは、ヘッドフォン１０ａを装着して、自己の演奏による楽器３０ａの楽器音と、他の演奏者２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄの演奏による楽器音とを聴きながら、当該楽器３０ａを演奏する。同様に、演奏者２０ｂはヘッドフォン１０ｂを装着して楽器３０ｂを、演奏者２０ｃはヘッドフォン１０ｃを装着して楽器３０ｃを、演奏者２０ｄはヘッドフォン１０ｄを装着して楽器３０ｄを、それぞれ自己の演奏による楽器音と他の演奏者の演奏による楽器音を聴きながら演奏する。

なお、ヘッドフォン１０ａは、スマートフォンに代表される外部端末２００ａと通信可能である。同様に、ヘッドフォン１０ｂは外部端末２００ｂと、ヘッドフォン１０ｃは外部端末２００ｃと、ヘッドフォン１０ｄは外部端末２００ｄと、それぞれ通信可能である。

また、この例において、楽器３０ａはエレクトリックギターであり、音響信号Ｓａを例えばデジタルで出力する。楽器３０ｂは電子ピアノであり、音響信号Ｓｂをデジタルで出力する。楽器３０ｃは電子ヴァイオリンであり、駒下に配置されたピックアップによって弦の振動を音響信号Ｓｃに変換してデジタルで出力する。また、楽器３０ｄはアコースティック楽器であるサクソフォンであり、当該サクソフォンで発生する楽音を、朝顔管（ベル）に挿入された収音器３２で音響信号Ｓｄに変換してデジタルで出力する。
演奏者が演奏する楽器は、あくまでも一例であり、図示の例に限られない。

送信器４０ａは音響信号ＳａをチャネルＡで送信する。同様に、送信器４０ｂは音響信号ＳｂをチャネルＢで送信し、送信器４０ｃは音響信号ＳｃをチャネルＣで送信し、送信器４０ｄは音響信号ＳｄをチャネルＤで送信する。なお、送信器４０ａ、４０ｂ、４０ｃおよび４０ｄが用いる無線方式は、例えばブルートゥース（登録商標）などの近距離無線規格に準拠した方式が好適であるが、無線方式はこれには限られないし、赤外線等を介した方式でも良い。

次に、ヘッドフォン１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄについて説明する。なお、ヘッドフォン１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄの電気的な構成について互いに同一であるので、ここではヘッドフォン１０ａで代表して説明することにする。

図２は、ヘッドフォン１０ａの電気的な構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、ヘッドフォン１０ａは、受信器１０２、１０４、１０６、１０８、信号処理部１２０、制御器１３０、通信器１４０、加算器１５０Ｌ、１５０Ｒ、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１６０Ｌ、１０６Ｒ、増幅器１７０Ｌ、１７０Ｒ、発音体１８０Ｌおよび１８０Ｒを含む。

受信器１０２は、送信器４０ａからチャネルＡで送信された音響信号Ｓａを受信して信号処理部１２０に供給する。同様に、受信器１０４は、送信器４０ｂからチャネルＢで送信された音響信号Ｓｂを受信し、受信器１０６は、送信器４０ｃからチャネルＣで送信された音響信号Ｓｃを受信し、受信器１０８は、送信器４０ｄからチャネルＤで送信された音響信号Ｓｄを受信して、それぞれ受信した音響信号を信号処理部１２０に供給する。

信号処理部１２０は、処理器１２２、１２４、１２６および１２８を含む。このうち、処理器１２２は、受信器１０２によって受信された音響信号Ｓａに信号処理を施す。同様に、処理器１２４は受信された音響信号Ｓｂに、処理器１２６は受信された音響信号Ｓｃに、処理器１２８は受信された音響信号Ｓｄに、それぞれ信号処理を施す。処理器１２２、１２４、１２６および１２８における信号処理には、例えば音量調整、ディストーション、リバーブ、パンニングおよびイコライジングなどの処理が含まれる。
なお、信号処理にパンニングが含まれるので、処理器１２２、１２４、１２６および１２８の各出力信号は、それぞれ左チャネル信号と右チャネル信号との二つに振り分けられている。

制御器（コントローラー）１３０は、これらの信号処理の選択（オンオフ）、程度（大小）などを処理器１２２、１２４、１２６および１２８の各々に対して個別に設定する。ただし、その信号処理の具体的内容については、演奏者２０ａが外部端末２００ａを操作することで入力され、制御器１３０は、当該入力情報を、通信器１４０を介して取得する。すなわち、制御器１３０は、外部端末２００ａで入力された情報を、通信器１４０を介して取得し、当該取得した情報にしたがって、処理器１２２、１２４、１２６および１２８の各々における信号処理をそれぞれ設定する構成となっている。

また、制御器１３０は、処理器１２２、１２４、１２６および１２８における処理前の信号または処理後の信号を、通信器１４０を介して外部端末２００ａに供給し、当該外部端末２００ａに記憶させる。
くわえて、制御器１３０は、外部端末２００ａに記憶させた音響信号が再生された場合に、当該音響信号を、処理器１２２、１２４、１２６および１２８に転送する。この場合、転送された音響信号は、処理器１２２、１２４、１２６および１２８において信号処理が施される。

左チャネルについて、加算器１５０Ｌは、処理器１２２、１２４、１２６および１２８によりそれぞれ出力される左チャネル信号同士を加算する。ＤＡＣ１６０Ｌは、加算器１５０Ｌにより加算された左チャネル信号をアナログ信号に変換する。増幅器１７０Ｌは、ＤＡＣ１６０Ｌにより変換されたアナログ信号を増幅して、発音体１８０Ｌに供給する。発音体１８０Ｌは、増幅器１７０Ｌにより増幅された信号を空気の振動、すなわち音に変換して出力する。
右チャネルについても同様であり、加算器１５０Ｒは、処理器１２２、１２４、１２６および１２８によりそれぞれ出力される右チャネル信号同士を加算する。ＤＡＣ１６０Ｒは、加算器１５０Ｒにより加算された右チャネル信号をアナログ信号に変換し、増幅器１７０Ｒは、ＤＡＣ１６０Ｒにより変換されたアナログ信号を増幅して、発音体１８０Ｒは、増幅器１７０Ｒにより増幅された信号を音に変換して出力する。

通信器１４０は、外部端末２００ａと通信して情報を送信および受信する。図２において、外部端末２００ａとは、無線通信しているが、有線で通信しても良い。
なお、本実施形態において通信器１４０が、外部端末２００ａから受信する情報には、処理器１２２、１２４、１２６および１２８の各々における信号処理の内容を規定する情報、および、当該端末装置２００ａで再生された音響信号がある。また、通信器１４０が、外部端末２００ａに送信する情報には、処理器１２２、１２４、１２６および１２８の各々における信号処理前または信号処理後の音響信号がある。

外部端末２００ａには、ヘッドフォン１０ａを制御するためのアプリケーションプログラムが予めインストールされている。演奏者２０ａが外部端末２００ａに対して当該アプリケーションプログラムを起動させて、当該外部端末２００ａが当該アプリケーションプログラムを実行することによって、当該外部端末２００ａは、ヘッドフォン１０ａにおける信号処理の内容を受け付ける入力部、ヘッドフォン１０ａで受信された音響信号（または信号処理された音響信号）を記憶する記憶部、および、記憶した音響信号を演奏後に再生する再生部として機能する。

入力部として機能する場合、外部端末２００ａは、処理器１２２、１２４、１２６および１２８の各処理内容については、次のようにして受け受ける構成としても良い。
例えば、外部端末２００ａには、楽器種類毎に複数のテンプレートが予め記憶されており、演奏者が楽器の種類とともに適用するテンプレートを選択することで、当該楽器に応じた処理内容を受け付ける構成としても良い。
記憶部として機能する場合、外部端末２００ａは、信号処理前の音響信号を記憶するのか、または、信号処理後の音響信号を記憶するのか、を演奏者１０ａに選択させる構成としても良い。また、どの音響信号を記憶するのか（どの音響信号を記憶しないのか）を、演奏者１０ａに選択させる構成としても良い。
再生部として機能する場合、外部端末２００ａは、再生した音響信号をヘッドフォン１０ａに送信しても良い。また、外部端末２００ａは、再生した音響信号に、信号処理部１２０と同等な処理内容を施して外部端末２００ａ単体で出力する構成としても良い。

ヘッドフォン１０ａを装着した演奏者２０ａによって演奏された楽器３０ａの音響信号Ｓａは、送信器４０ａおよび受信器１０２を介して処理器１２２に供給され、当該処理器１２２によって信号処理が施される。
他の演奏者２０ｂによって演奏された楽器３０ｂの音響信号Ｓｂは、送信器４０ｂおよび受信器１０４を介して処理器１２４に供給され、当該処理器１２４によって信号処理が施される。楽器３０ｃの音響信号Ｓｃについても同様にして処理器１２６に供給され、当該処理器１２６によって信号処理が施され、楽器３０ｄの音響信号Ｓｄについても同様に処理器１２８に供給され、当該処理器１２８によって信号処理が施される。処理器１２２、１２４、１２６および１２８から出力される信号のうち、左チャネル信号同士は加算器１５０Ｌによって加算されて、発音体１８０Ｌによって発音される一方、右チャネル信号同士は加算器１５０Ｒによって加算されて、発音体１８０Ｒによって発音される。
したがって、ヘッドフォン１０ａを装着した演奏者２０ａは、自身の演奏による楽器音と他の演奏者の演奏による楽器音とをミックスして聴くことができる。

ここではヘッドフォン１０ａについて説明したが、ヘッドフォン１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄについても同様な構成となる。

ここで、本実施形態の優位性を説明するために、本実施形態に対する比較例について説明する。

図３は、当該比較例に係るシステムの電気的な構成を示すブロック図である。
当該比較例では、本実施形態と同様に、例えば４人の演奏者の各々がそれぞれ楽器を演奏する一方、各楽器の楽器音に対してミキシング等の処理がされて、当該４人の演奏者のヘッドフォンの各々にそれぞれ提供されるシステムを想定している。
この比較例では、各演奏者によって演奏された楽器の音響信号がそれぞれ送信器によって送信される点までは本実施形態と共通であるが、中継処理装置が別途設けられる点において本実施形態と相違する。詳細には、送信された音響信号が、中継処理装置における受信器によってそれぞれ受信され、処理器によってミキシング等の処理がされて、送信器によって一斉に送信される。そして、送信された信号を、ヘッドフォンに内蔵された受信器によって受信し、当該受信した信号に基づいて当該ヘッドフォンの発音体（図示省略）が発音する構成となる。

このような比較例においても、本実施形態と同様に、各楽器音がミキシング等処理されて、当該４人の演奏者のヘッドフォンの各々にそれぞれ提供されるので、この点についてのみいえば、比較例および本実施形態において大差はない。
しかしながら、演奏者の演奏場所としては、上述したように野外ライブ会場および公開ホールなどのように比較的広い空間などを想定した場合、設置物による反射などの条件次第で電波状態が必ずしも良好でないことが多い。

仮に、比較例において例えば中継処理装置とヘッドフォンの受信器との間でなんらかの理由により通信が途絶えた場合、当該ヘッドフォンを装着した演奏者は、他の演奏者の演奏による楽器音をすべて聴きとることができない。このため、当該ヘッドフォンを装着した演奏者は、他の演奏者に合わせて演奏することが困難となる状態に陥る。

これに対して、本実施形態において、何らかの理由により１つの無線チャネルが断絶する可能性はあるが、すべての無線チャネルが断絶するというという事態は想定しにくい。例えばヘッドフォン１０ａにおいて、なんらかの理由により１つの無線チャネル、例えば無線チャネルＤが断絶する可能性はあるが、無線チャネルＡ、ＢおよびＣも同時に断絶するという状態は想定しにくい。本実施形態において、ヘッドフォン１０ａにおいて、無線チャネルＤが断絶しても、無線チャネルＡ、ＢおよびＣが断絶していなければ、楽器３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの楽器音をミックスして聴くことができる。このため、ヘッドフォン１０ａを装着した演奏者２０ａは、楽器３０ｄの楽器音を聴きとることができなくても、他の楽器の楽器音は聴きとることができるので、他の演奏者に合わせた演奏が困難になる、という状態を避けることができる。

これは、電波状態に起因して一部の楽器音が途絶えた場合であるが、本実施形態では、電波状態が良好な場合に一部の楽器音が途絶えたときでも不具合が生じている機器を特定し易いというメリットもある。
この点について比較例との関係で説明する。図３における比較例では、例えば音響信号Ｓａに基づく楽器音をヘッドフォンで聴くことができなければ、それが当該音響信号Ｓａを送信する楽器側の送信器の不具合であるのか、中継処理装置側の受信器の不具合であるのか、それとも双方の不具合であるのか、原因を特定しにくい。
これに対し本実施形態では、楽器３０ａの楽器音をヘッドフォン１０ａで聴くことができないが、他のヘッドフォン１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄで聴くことができれば、それは、送信器４０ａが正常であり、ヘッドフォン１０ａにおける受信器１０２またはその近辺で不具合が生じている、と原因を特定することができる。一方、楽器３０ｂ、３０ｃおよび３０ｄの楽器音をヘッドフォン１０ａで聴くことができるが、楽器３０ａの楽器音をヘッドフォン１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄのすべてで聴くことができないのであれば、それは、楽器３０ａ側の送信器４０ａまたはその近辺で不具合が生じている、と原因を特定することができる。

また、音響信号は、比較例においては、楽器側の送信、中継処理装置での受信、中継処理装置でのミキシング等の処理、中継処理装置での送信、および、ヘッドフォンでの受信という過程を経る。これに対し、本実施形態では、楽器側の送信、ヘッドフォンでの受信、および、ヘッドフォンでのミキシング等の処理という過程で済む。このため、本実施形態では、送信および受信の過程で発生する遅延を短く抑えることができる。なお、このような遅延は、複数人の演奏者がそれぞれ楽器を演奏する場合には、上記演奏ズレの原因となり得る。本実施形態では、遅延が短くなるので、上記演奏ズレの発生を抑えることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の応用または変形が可能である。なお、次に述べる応用または変形の態様のうち、任意に選択された一または複数を適宜に組み合わせることもできる。

実施形態では、楽器から出力される音響信号をモノラル信号として、信号処理部１２０でパンニングして左右に振り分ける構成としたが、当該楽器がステレオ信号を出力して、信号処理部１２０で左右のバランスを調整可能とする構成としても良い。
また、実施形態では、楽器からデジタルの音響信号が出力される構成としたが、楽器からアナログの音響信号が出力される構成としても良い。
音響信号に、歌唱信号を含んでも良いのは上述した通りであるが、上記歌唱信号に基づく歌唱音声は、発音体１８０Ｌおよび１８０Ｒで出力されるだけであるので、ハウリングの発生は抑えられる。

ヘッドフォン１０ａに、周辺音を収音して演奏者に聴かせるためにマイクを設けても良い。また、周辺音を収音するマイクを設ける場合、当該マイクによる収音信号の位相を反転させ（逆位相化して）、加算器１５０Ｌの出力信号および加算器１５０Ｒの出力信号にそれぞれ加算して、当該周辺音を低減させる機能（いわゆるノイズキャンセリング機能）を実現しても良い。

比較的大きな音を発する楽器であれば、当該楽器からの音響信号を逆位相化して、当該楽器の楽器音を低減させて聴かせる構成としても良い。

上述した実施形態において、ヘッドフォンを装着して複数人と演奏する場合に、当該演奏に与える影響を小さく抑える、という観点より、以下の発明が把握され得る。

まず、各々が送信器から送信された音響信号を受信する複数の受信器と、前記複数の受信器によりそれぞれ受信された各音響信号に対し、それぞれ所定の処理を施す信号処理部と、前記信号処理部により処理が施された各信号同士を加算する加算器と、前記加算器により加算された信号に基づいて放音する発音体と、を含むヘッドフォンが把握され得る。
上記ヘッドフォンによれば、上記比較例と比較して、他の演奏者に合わせた演奏が困難になる状態を避けることができ、また、遅延を短くできるので、複数の演奏者による演奏に与える影響を小さく抑えることができる。

上記ヘッドフォンにおいて、前記加算器は、第１加算器および第２加算器を含み、前記発音体は、第１発音体および第２発音体を含み、前記信号処理部は、一の受信器により受信された一の音響信号を少なくとも第１信号と第２信号とに振り分ける処理を含み、前記第１加算器は、前記信号処理部により振り分けられた各第１信号同士を加算し、前記第２加算器は、前記信号処理部により振り分けられた各第２信号同士を加算し、前記第１発音体は、前記第１加算器により加算された信号に基づいて放音し、前記第２発音体は、前記第２加算器により加算された信号に基づいて放音する構成としても良い。

また、上記ヘッドフォンにおいて、外部端末と通信可能な通信器と、前記信号処理部に所定の処理を設定する制御器と、を含む構成としても良い。
上記構成においてヘッドフォンにおいて、前記通信器は、前記外部端末において入力された前記所定の処理の内容を示す情報を受信して、前記制御器に転送し、前記制御器は、転送された前記情報に基づいて、前記信号処理部に所定の処理を設定しても良い。
上記構成において、前記制御器は、前記複数の受信器によりそれぞれ受信された各音響信号、または、前記信号処理部により処理が施された各信号を、前記通信器を介し、前記外部端末に記憶させても良い。

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ…ヘッドフォン、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ…演奏者、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ…楽器、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ…送信器、１０２、１０４、１０６、１０８…受信器、１３０…制御器、１５０Ｌ、１５０Ｒ…加算器、１８０Ｌ、１８０Ｒ…発音体、２００ａ…外部端末。

Claims

各々が送信器から送信された音響信号を受信する複数の受信器と、
前記複数の受信器によりそれぞれ受信された各音響信号に対し、それぞれ所定の処理を施す信号処理部と、
前記信号処理部により処理が施された各信号同士を加算する加算器と、
前記加算器により加算された信号に基づいて放音する発音体と、
を含むヘッドフォン。
前記加算器は、第１加算器および第２加算器を含み、
前記発音体は、第１発音体および第２発音体を含み、
前記信号処理部は、一の受信器により受信された一の音響信号を少なくとも第１信号と第２信号とに振り分ける処理を含み、
前記第１加算器は、前記信号処理部により振り分けられた各第１信号同士を加算し、
前記第２加算器は、前記信号処理部により振り分けられた各第２信号同士を加算し、
前記第１発音体は、前記第１加算器により加算された信号に基づいて放音し、
前記第２発音体は、前記第２加算器により加算された信号に基づいて放音する、
請求項１に記載のヘッドフォン。
外部端末と通信可能な通信器と、
前記信号処理部に所定の処理を設定する制御器と、
を含む請求項１に記載のヘッドフォン。
前記通信器は、前記外部端末において入力された前記所定の処理の内容を示す情報を受信して、前記制御器に転送し、
前記制御器は、転送された前記情報に基づいて、前記信号処理部に所定の処理を設定する
請求項３に記載のヘッドフォン。
前記制御器は、
前記複数の受信器によりそれぞれ受信された各音響信号、または、前記信号処理部により処理が施された各信号を、前記通信器を介し、前記外部端末に記憶させる
請求項３に記載のヘッドフォン。