WO2019181599A1 - 処理装置、処理方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2019181599A1
WO2019181599A1 PCT/JP2019/009619 JP2019009619W WO2019181599A1 WO 2019181599 A1 WO2019181599 A1 WO 2019181599A1 JP 2019009619 W JP2019009619 W JP 2019009619W WO 2019181599 A1 WO2019181599 A1 WO 2019181599A1
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time difference
sound
listener
measurement
signal
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PCT/JP2019/009619
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優美 藤井
村田　寿子
正也 小西
敬洋 下条
邦明 高地
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株式会社Ｊｖｃケンウッド
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Publication date
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    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]

Definitions

  • the present disclosure relates to a processing device, a processing method, and a program.
  • Patent Document 1 discloses a method using a listener's head related transfer function HRTF (Head Related Transfer Function) as a method of localizing a sound image outside the head. Further, it is known that the HRTF has a large individual difference, and the change in the HRTF due to the difference in the pinna shape is particularly remarkable.
  • HRTF Head Related Transfer Function
  • transfer characteristics spatial acoustic transfer characteristics
  • HRTF spatial acoustic transfer characteristics
  • the microphone input terminal is a monaural input instead of a stereo input. Furthermore, the microphone input terminal may be a monaural input even in a personal computer.
  • the microphone input terminal When measuring the spatial acoustic transmission characteristics from the speaker to the left and right ears using a mobile terminal, etc., if the distance from the speaker to the left and right ears is different, the time required for the acoustic signal to reach the left and right ears from the speaker Produces a difference (time difference). Since a monaural microphone input terminal cannot be recorded simultaneously with microphones installed on the left and right ears, it is not possible to obtain a time difference. Therefore, with a monaural microphone input terminal, it has been difficult to obtain a spatial acoustic transmission characteristic that reflects a time difference between arrival times at the left and right ears.
  • Patent Document 2 discloses a sound field reproduction device capable of appropriately measuring transfer characteristics even in the case of monaural microphone input.
  • This sound field reproduction device includes a microphone unit having left and right microphones, a monaural input terminal, and a switch for switching the output of the microphone unit.
  • the processing device calculates the time difference between the sound arrival times from the speakers to the left and right microphones based on the first to third collected sound signals.
  • the processing device calculates a transfer characteristic reflecting a time difference based on the first and second sound collection signals.
  • the sound image is localized out of the head by giving four transfer characteristics from the stereo speaker to the ear.
  • it is necessary to perform measurement with a speaker placed in front of the listener and measurement with a speaker placed in front of the right.
  • Patent Document 2 it is necessary to perform measurement three times in order to measure the first to third collected sound signals for one speaker position. In order to obtain the first to third collected sound signals for the left and right speakers, it is necessary to perform a total of six measurements.
  • the present disclosure has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a processing device, a processing method, and a program capable of easily measuring transfer characteristics.
  • the processing device is a processing device that processes a sound collection signal obtained by collecting sounds output from a sound source with left and right microphones attached to the listener, In order to perform characteristic measurement in a state where the sound source is arranged in a direction inclined by an angle ⁇ from the front front, the measurement signal generation unit that generates a measurement signal output from the sound source and the left and right microphones collect the sound.
  • the processing method is a processing method in a processing device that processes a sound collection signal obtained by collecting sound output from a sound source with left and right microphones attached to a listener,
  • the processing device performs characteristic measurement by outputting a measurement signal to the sound source disposed in a direction inclined by an angle ⁇ from the front front of the listener, the processing device includes a monaural input terminal, and the monaural input
  • a switch is provided between the terminal and the left and right microphones.
  • the switch includes only the first sound pickup signal collected from only the left microphone and the right microphone.
  • the input to the monaural input terminal is switched so that each of the collected second sound pickup signals is input to the monaural input terminal, and the processing method includes the step of acquiring the interaural distance of the listener.
  • Receiving Based on the step of obtaining the time difference of the arrival time from the sound source arranged in front of the person to the left and right microphones as a front time difference, the angle ⁇ , the front time difference, and the distance between both ears A step of calculating an incident time difference, and applying a delay according to the incident time difference to the first and second sound pickup signals acquired in the characteristic measurement, thereby obtaining a transfer characteristic from the sound source to the left and right microphones. And a calculating step.
  • the program according to the present embodiment is a program that causes a computer to execute a processing method for processing a collected sound signal obtained by collecting sound with left and right microphones, and the computer performs an angle ⁇ from the front front of the listener.
  • the characteristic measurement is performed by outputting a measurement signal to a sound source arranged in a tilted direction, and the computer includes a monaural input terminal, and a switch is provided between the monaural input terminal and the left and right microphones.
  • the switch is provided with a monaural input of a first sound collection signal collected from only the left microphone and a second sound collection signal collected from only the right microphone, respectively.
  • the input to the monaural input terminal is switched so that the signal is input to the terminal, and the processing method includes a step of acquiring a distance between both ears of the listener and a front side of the listener.
  • An incident time difference is calculated based on the step of obtaining the time difference between arrival times from the sound source to the left and right microphones as a front time difference, the angle ⁇ , the front time difference, and the interaural distance.
  • the out-of-head localization processing according to the present embodiment performs out-of-head localization processing using spatial acoustic transmission characteristics and ear canal transmission characteristics.
  • the spatial acoustic transfer characteristic is a transfer characteristic from a sound source such as a speaker to the ear canal.
  • the ear canal transfer characteristic is a transfer characteristic from the headphone or earphone speaker unit to the eardrum.
  • spatial acoustic transfer characteristics in a state where headphones or earphones are not worn are measured, and out-of-head localization processing is realized using those measurement data.
  • the out-of-head localization processing is executed by a user terminal such as a personal computer, a smart phone, or a tablet PC.
  • the user terminal is an information processing apparatus having processing means such as a processor, storage means such as a memory and a hard disk, display means such as a liquid crystal monitor, and operation means such as a touch panel, buttons, a keyboard, and a mouse.
  • the user terminal may have a communication function for transmitting and receiving data. Further, output means (output unit) having headphones or earphones is connected to the user terminal.
  • a general-purpose processing apparatus having a monaural input terminal can be used.
  • FIG. 1 shows an out-of-head localization processing apparatus 100 that is an example of a sound field reproducing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of the out-of-head localization processing apparatus 100.
  • the out-of-head localization processing apparatus 100 reproduces the sound field for the listener U wearing the headphones 43. Therefore, the out-of-head localization processing apparatus 100 performs sound image localization processing on the Lch and Rch stereo input signals XL and XR.
  • the Lch and Rch stereo input signals XL and XR are analog audio playback signals output from a CD (Compact Disc) player or the like, or digital audio data such as mp3 (MPEG Audio Layer-3).
  • the out-of-head localization processing apparatus 100 is not limited to a physically single apparatus, and some processes may be performed by different apparatuses. For example, a part of the processing may be performed by an information processing device such as a smart phone, and the remaining processing may be performed by a DSP (Digital Signal Processor) built in the headphone 43 or the like.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the out-of-head localization processing apparatus 100 includes an out-of-head localization processing unit 10, a filter unit 41, a filter unit 42, and headphones 43.
  • the out-of-head localization processing unit 10, the filter unit 41, and the filter unit 42 can be realized by a processor or the like.
  • the out-of-head localization processing unit 10 includes convolution operation units 11 to 12 and 21 to 22 and adders 24 and 25.
  • the convolution operation units 11 to 12 and 21 to 22 perform convolution processing using spatial acoustic transfer characteristics.
  • Stereo input signals XL and XR from a CD player or the like are input to the out-of-head localization processing unit 10.
  • Spatial acoustic transfer characteristics are set in the out-of-head localization processing unit 10.
  • the out-of-head localization processing unit 10 convolves a spatial acoustic transfer characteristic filter (hereinafter also referred to as a spatial acoustic filter) with respect to the stereo input signals XL and XR of each channel.
  • the spatial acoustic transfer characteristic may be a head-related transfer function HRTF measured with the head or auricle of the measurement subject, or may be a dummy head or a third-party head-related transfer function.
  • a set of four spatial acoustic transfer characteristics Hls, Hlo, Hro, and Hrs as a spatial acoustic transfer function.
  • Data used for convolution in the convolution operation units 11, 12, 21, and 22 is a spatial acoustic filter.
  • a spatial acoustic filter is generated by cutting out the spatial acoustic transfer characteristics Hls, Hlo, Hro, and Hrs with a predetermined filter length.
  • Each of the spatial acoustic transfer characteristics Hls, Hlo, Hro, and Hrs is acquired in advance by an impulse response measurement or the like.
  • the listener U wears microphones on the left and right ears.
  • the left and right speakers arranged in front of the listener U output impulse sounds for impulse response measurement.
  • a measurement signal such as an impulse sound output from the speaker is collected by a microphone.
  • Spatial acoustic transfer characteristics Hls, Hlo, Hro, and Hrs are acquired based on a sound collection signal from the microphone.
  • Spatial acoustic transmission characteristic Hls between the left speaker and the left microphone, spatial acoustic transmission characteristic Hlo between the left speaker and the right microphone, spatial acoustic transmission characteristic Hro between the right speaker and the left microphone, right speaker and right microphone The spatial acoustic transfer characteristic Hrs between the two is measured.
  • the convolution operation unit 11 convolves a spatial acoustic filter corresponding to the spatial acoustic transfer characteristic Hls with respect to the Lch stereo input signal XL.
  • the convolution operation unit 11 outputs the convolution operation data to the adder 24.
  • the convolution operation unit 21 convolves a spatial acoustic filter corresponding to the spatial acoustic transfer characteristic Hro with respect to the Rch stereo input signal XR.
  • the convolution operation unit 21 outputs the convolution operation data to the adder 24.
  • the adder 24 adds the two convolution calculation data and outputs the result to the filter unit 41.
  • the convolution operation unit 12 convolves a spatial acoustic filter corresponding to the spatial acoustic transfer characteristic Hlo with respect to the Lch stereo input signal XL.
  • the convolution operation unit 12 outputs the convolution operation data to the adder 25.
  • the convolution operation unit 22 convolves a spatial acoustic filter corresponding to the spatial acoustic transfer characteristic Hrs with respect to the Rch stereo input signal XR.
  • the convolution operation unit 22 outputs the convolution operation data to the adder 25.
  • the adder 25 adds the two convolution calculation data and outputs the result to the filter unit 42.
  • an inverse filter for canceling the headphone characteristic (characteristic between the headphone reproduction unit and the microphone) is set. Then, an inverse filter is convoluted with the reproduction signal (convolution operation signal) that has been processed by the out-of-head localization processing unit 10.
  • the filter unit 41 convolves an inverse filter with the Lch signal from the adder 24.
  • the filter unit 42 convolves an inverse filter with the Rch signal from the adder 25.
  • the reverse filter cancels the characteristics from the headphone unit to the microphone when the headphones 43 are attached.
  • the microphone may be placed anywhere from the ear canal entrance to the eardrum.
  • the inverse filter may be calculated from the measurement result of the characteristics of the listener U himself or may be measured by another listener or a dummy head.
  • the filter unit 41 outputs the processed Lch signal to the left unit 43L of the headphones 43.
  • the filter unit 42 outputs the processed Rch signal to the right unit 43R of the headphones 43.
  • the listener U is wearing headphones 43.
  • the headphone 43 outputs the Lch signal and the Rch signal toward the listener U. Thereby, the sound image localized outside the user U's head can be reproduced.
  • the out-of-head localization processing apparatus 100 performs out-of-head localization processing using a spatial acoustic filter corresponding to the spatial acoustic transfer characteristics Hls, Hlo, Hro, and Hrs and an inverse filter with headphone characteristics.
  • a spatial acoustic filter according to the spatial acoustic transfer characteristics Hls, Hlo, Hro, and Hrs and an inverse filter with headphone characteristics are collectively referred to as an out-of-head localization processing filter.
  • the out-of-head localization filter is composed of four spatial acoustic filters and two inverse filters. Then, the out-of-head localization processing apparatus 100 performs the out-of-head localization processing by performing convolution operation processing on the stereo reproduction signal using a total of six out-of-head localization filters.
  • the measuring device 200 includes a microphone unit 2, a stereo speaker 5, a processing device 210, and a switch 7.
  • the processing device 210 includes a monaural input terminal 8 and an audio output terminal 9.
  • the switch 7 has a switch 7a and an adder 7b.
  • the processing device 210 is an information processing device such as a personal computer, a smart phone, or a tablet PC.
  • the processing device 210 performs measurement by executing a program stored in the memory 61 or the like.
  • the processing device 210 includes a memory 61 that stores a collected sound signal, an operation unit 62 that receives an operation of the listener U, and a processing unit 63 that processes each signal.
  • the operation unit 62 is, for example, a touch panel.
  • the processing device 210 executes an application program (application), it generates an impulse signal and starts measuring transfer characteristics.
  • the processing device 210 may be the same device as the out-of-head localization processing device 100 shown in FIG. 1 or may be a different device.
  • the processing device 210 stores the measured transfer characteristics in the memory 61 or the like.
  • the processing device 210 transmits a transfer characteristic (transfer function) to the out-of-head localization processing device 100 by wired communication or wireless communication.
  • the measurement signal is not limited to the impulse signal, and other signals such as a TSP (Time Stretched Pulse) signal and an M-sequence signal may be used.
  • TSP Time Stretched Pulse
  • the left speaker 5L and the right speaker 5R are installed in front of the listener U.
  • the left speaker 5L and the right speaker 5R are arranged symmetrically.
  • the stereo speaker 5 including the left speaker 5L and the right speaker 5R is connected to the processing device 210 via the audio output terminal 9. Since the audio output terminal 9 is a stereo output terminal, it is connected to the left speaker 5L and the right speaker 5R. However, the audio output terminal 9 may be a monaural output terminal. In this case, the audio output terminal 9 is connected to one speaker.
  • the speaker is changed from the left front position of the listener U (that is, the position of the left speaker 5L in FIG. 2) to the right front position (that is, the position of the right speaker 5R in FIG. 2). And the transmission characteristic from the right speaker can be measured.
  • the monaural input terminal 8 and the audio output terminal 9 may be a common input / output terminal.
  • audio can be input / output by connecting a three-pole or four-pole plug.
  • the processing device 210 may output a measurement signal to the speaker unit 5 by wireless communication such as Bluetooth (registered trademark).
  • the processing device 210 generates an impulse signal output from each of the left speaker 5L and the right speaker 5R. That is, the measuring apparatus 200 measures the transfer characteristic Hls from the left speaker 5L to the left microphone 2L and the transfer characteristic Hlo from the right speaker 5R to the right microphone 2R.
  • the left speaker 5L is arranged on the front left side of the listener U and the right speaker 5R is arranged on the front right side.
  • the arrangement of the speakers may be at an arbitrary position, and is not limited to this arrangement. Further, the number of speakers arranged may be one or more than two.
  • a microphone 2L for sound collection is installed at the entrance to the ear canal of the left ear 3L of the listener U or the eardrum position.
  • a microphone 2R for sound collection is installed at the entrance to the ear canal of the right ear 3R of the listener U or the eardrum position.
  • the listener U may be a person or a dummy head. Therefore, in this embodiment, the listener U is a concept including not only a person but also a dummy head.
  • the microphone unit 2 having the left microphone 2L and the right microphone 2R is connected to the switch 7.
  • the switch 7 may be built in the microphone unit 2.
  • the switch 7 is connected to a monaural input terminal 8 provided in the processing device 210 via a cable. Therefore, the left microphone 2 ⁇ / b> L and the right microphone 2 ⁇ / b> R are connected to the monaural input terminal 8 via the switch 7. Furthermore, the microphone unit 2 is connected to the processing device 210 via the monaural input terminal 8. Therefore, the collected sound signal collected by the microphone unit 2 is input to the processing device 210 via the switch 7 and the monaural input terminal 8.
  • the switcher 7 switches the output of the microphone unit 2 so that the sound pickup signal picked up by one or both of the left and right microphones 2L, 2R is input to the monaural input terminal 8.
  • the adder 7b adds the signal from the left microphone 2L and the signal from the right microphone 2R.
  • the switch 7a selectively switches the output of only the left microphone 2L, the output of only the right microphone 2R, and the output from the adder 7b.
  • the control of the switch 7 may be performed by the processing device 210 or the listener U.
  • connection state is switched by the listener U or the processing unit 63 controlling the switch 7a.
  • a state in which the switch 7a is connected to the left microphone 2L is defined as a first connection state.
  • a state in which the switch 7a is connected to the right microphone 2R is referred to as a second connection state.
  • a state in which the switch 7a is connected to the adder 7b is referred to as a third connection state.
  • the microphone unit 2 collects sounds generated by the speakers.
  • the signal collected in the first connection state is defined as a first sound collection signal sL.
  • the signal collected in the second connection state is set as a second sound collection signal sR.
  • a signal collected in the third connection state is defined as a third collected signal sC.
  • the signal collected by only the left microphone 2L becomes the first collected signal sL.
  • a signal collected only by the right microphone 2R becomes the second collected signal sR.
  • a signal obtained by adding the two signals collected by the left and right microphones 2L and 2R becomes the third collected sound signal sC.
  • the third sound collection signal sC is a signal obtained by superimposing the first sound collection signal sL and the second sound collection signal sR.
  • the angle of the incident sound relative to the front of the user U is the incident angle ⁇ (see FIG. 3).
  • the incident angle ⁇ is a spread angle where the front direction of the listener U is 0 ° in the horizontal plane, and is in the range of 0 to 90 °. Processing for obtaining the transfer characteristics Hls and Hlo when the incident angle ⁇ is an arbitrary angle ⁇ will be described below.
  • the measurement in a state where the speaker 5L is disposed at the position of the angle ⁇ is referred to as characteristic measurement.
  • the left speaker 5L reproduces an impulse signal.
  • the processing device 210 switches the switch 7 to measure the sound collection signal. That is, the switch 7 switches the output of the microphone unit 2 and performs the measurement of the transfer characteristic by the impulse signal from the left speaker 5L twice. As a result, the processing device 210 records the first and second collected sound signals for the impulse signal from the left speaker 5L.
  • the processing device 210 calculates the time difference ITD of the time for the sound to reach the left and right ears from the speaker (see FIG. 3). Specifically, assuming that the time until the impulse signal reaches the left microphone 2L from the left speaker 5L is tL, and the time until the impulse signal reaches the right microphone 2R from the right speaker 5R is tR, the time difference ITD is obtained from the difference between tL and tR (tL-tR). However, since the first sound collection signal sL and the second sound collection signal sR are collected separately, the time difference ITD is obtained only from the first sound collection signal sL and the second sound collection signal sR. It is difficult to accurately determine
  • the processing device 210 obtains a time difference ITD ⁇ (hereinafter also referred to as an incident time difference ITD ⁇ ) when arranged at an arbitrary angle ⁇ based on the angle ⁇ , the front time difference ITD0, and the interaural distance D.
  • a time difference ITD ⁇ hereinafter also referred to as an incident time difference ITD ⁇
  • the transfer characteristics Hls and Hlo can be accurately obtained without measuring the third collected sound signal in the characteristic measurement in which the speaker is arranged in the direction of the angle ⁇ .
  • the distance D between both ears is the distance from the left ear to the right ear of the listener U (see FIG. 3).
  • the front time difference ITD0 is acquired by front measurement in which a speaker is arranged in front of the listener U. The front time difference ITD0 will be described later.
  • the processing device 210 By performing the same measurement for the right speaker 5R, the processing device 210 records the first and second sound pickup signals for the right speaker 5R. The processing device 210 obtains the transfer characteristics HRo and HRs based on the first and second collected sound signals for the right speaker 5R.
  • FIG. 5 is a control block diagram illustrating the configuration of the processing device 210.
  • the processing device 210 includes a measurement signal generation unit 211, a sound pickup signal acquisition unit 212, a front time difference acquisition unit 213, an interaural distance acquisition unit 214, an incident time difference calculation unit 215, a transfer characteristic generation unit 216, It has.
  • the process when the left speaker 5L is used will be described. However, the same applies to the process when the right speaker 5R is used.
  • the processing device 210 is an information processing device including the monaural input terminal 8, and includes the memory 61, the operation unit 62, and the processing unit 63 (see also FIG. 2).
  • the memory 61 stores processing programs, various parameters, measurement data, and the like.
  • the processing unit 63 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), and executes a processing program stored in the memory 61.
  • the processing unit 63 executes the processing program, the measurement signal generation unit 211, the collected sound signal acquisition unit 212, the front time difference acquisition unit 213, the interaural distance acquisition unit 214, the incident time difference calculation unit 215, Each process in the transfer characteristic generation unit 216 is performed.
  • the measurement signal generator 211 generates a measurement signal.
  • the measurement signal generated by the measurement signal generator 211 is D / A converted by a D / A converter (not shown) and output to the left speaker 5L.
  • the measurement signal may be an impulse signal, a TSP signal, or the like.
  • the measurement signal includes measurement sound such as impulse sound.
  • the sound collection signal acquisition unit 212 acquires sound collection signals from the left microphone 2L and the right microphone 2R.
  • the collected sound signals from the microphones 2L and 2R are A / D converted by an A / D converter (not shown) and input to the collected sound signal acquisition unit 212.
  • the collected sound signal acquisition unit 212 may synchronously add signals obtained by a plurality of measurements. Further, the switch 7 switches the input to the monaural input terminal 8 from the speaker 5L.
  • the collected sound signal acquisition unit 212 acquires first to third collected sound signals.
  • the front time difference acquisition unit 213 acquires the front time difference ITD0 of the listener U. Front measurement for obtaining the front time difference ITD0 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. FIG. 6 is a top view schematically showing the configuration of the front measurement for obtaining the front time difference ITD0.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the front measurement process.
  • the arrival time from the speaker 5C placed directly in front to the left ear 3L and the arrival time from the speaker 5L to the right ear should be the same.
  • a minute distance difference is caused by the difference in the shape of the head and pinna, resulting in a front time difference ITD0. That is, the front time difference ITD0 is a time difference caused by reflection or diffraction of the shape of the face or ear of the listener U.
  • the processing device 210 measures the Lch signal input to the microphone 2L (S11). Specifically, the measurement signal generator 211 outputs an impulse signal from the speaker C in the first connection state by switching the switch 7. Thereby, the collected sound signal acquisition unit 212 collects the first collected sound signal sL.
  • the first sound collection signal sL corresponds to the transfer characteristic CHls from the speaker 5C to the left ear 3L (microphone 2L).
  • the processing device 210 stores the data of the first collected sound signal sL in the memory 61 or the like.
  • the Rch signal input to the microphone 2R is measured (S12). Specifically, the measurement signal generator 211 outputs an impulse signal from the speaker 5C in the second connection state by switching the switch 7. Thereby, the collected sound signal acquisition unit 212 collects the second collected sound signal sR.
  • the second collected sound signal sR corresponds to the transfer characteristic CHrs from the speaker 5C to the right ear 3R (microphone 2L).
  • the processing device 210 stores the data of the second collected sound signal sR in the memory 61 or the like.
  • a signal obtained by adding the Lch signal input to the microphone 2L and the Rch signal input to the microphone 2R is measured (S13).
  • the measurement signal generator 211 outputs an impulse signal from the left speaker 5L as the third connection state by switching the switch 7.
  • the processing device 210 stores the data of the third sound collection signal sC in the memory 61 or the like. Note that the measurement order of the first to third collected sound signals is not particularly limited. S11 to S13 are performed in a state where the speaker 5C is arranged in front of the listener U.
  • the front time difference acquisition unit 213 calculates a time difference (front time difference ITD0) until sound reaches the left and right microphones 2L, 2R from the speaker 5C based on the first to third sound collection signals (S14).
  • the front time difference acquisition unit 213 gives a delay time dt between the first sound collection signal sL and the second sound collection signal sR, and obtains the added signal as an addition signal y.
  • the front time difference acquisition unit 213 obtains a cross-correlation function between the addition signal y and the third sound collection signal sC.
  • the binaural distance acquisition unit 214 acquires the binaural distance D.
  • the interaural distance D can be obtained by, for example, lateral measurement.
  • the configuration of the lateral measurement is shown in FIG. In the horizontal direction measurement, the speaker 5L is disposed directly beside the listener U. That is, the incident angle ⁇ is 90 °.
  • the arrival time from the left speaker 5L to the left ear 3L is shorter than the arrival time from the speaker 5L to the right ear 3R.
  • the sound quickly reaches the left ear 3L by the width of the listener U's head.
  • the time difference obtained by the lateral measurement is defined as the maximum time difference ITDmax.
  • the binaural distance acquisition unit 214 obtains the binaural distance D (that is, the width of the head) based on the maximum time difference ITDmax.
  • the interaural distance acquisition unit 214 calculates the maximum time difference ITDmax using the first sound collection signal sL, the second sound collection signal sR, and the third sound collection signal sC in the lateral measurement. Specifically, according to the flowchart shown in FIG. 7, the binaural distance acquisition unit 214 calculates the maximum time difference ITDmax.
  • the sound pickup signal acquisition unit 212 acquires the first to third sound pickup signals by the same method as the front time difference ITD0.
  • the first collected sound signal sL corresponds to the transfer characteristic Rhls
  • the second collected sound signal sR corresponds to the transfer characteristic Rhlo.
  • the binaural distance acquisition unit 214 obtains the time difference ITD.
  • the binaural distance acquisition unit 214 gives a delay time dt between the first sound collection signal sL and the second sound collection signal sR in the lateral measurement, and obtains the added signal as an addition signal y. Then, the binaural distance acquisition unit 214 obtains a cross-correlation function between the addition signal y and the third sound collection signal sC.
  • the measurement time (filter length) of each collected sound signal is Lf and the delay time dt is changed from 0 to Lf
  • the delay time dt when the cross-correlation function is the highest is the maximum time difference ITDmax.
  • the binaural distance acquisition unit 214 calculates the binaural distance D from the maximum time difference ITDmax.
  • Equation (1) uses a binaural time difference model in which the sound path length from the nose to the cheek of the listener U is approximated by a straight line, and the sound path length from the cheek to the ear is approximated by an arc. As shown in the approximate expression of Expression (1), the binaural time difference ITD changes according to the incident angle ⁇ and the binaural distance D.
  • the incident time difference calculation unit 215 estimates the estimated time difference by applying the angle ⁇ and the interaural distance D to the binaural time difference model. Furthermore, the incident time difference calculation unit 215 calculates the incident time difference ITD ⁇ by adding the front time difference to the estimated time difference.
  • the transfer characteristic generation unit 216 gives a delay corresponding to the incident time difference ITD ⁇ between the first sound collection signal sL and the second sound collection signal sR collected in the characteristic measurement, so that the transfer characteristic Hls, Generate Hlo. As shown in FIG. 4, the characteristic measurement is performed with the speaker 5L arranged in the direction of the angle ⁇ .
  • the second sound collection signal sR is delayed by the incident time difference ITD ⁇ from the state where the appearance timings of the first sound collection signal sL and the second sound collection signal sR are matched.
  • the first sound pickup signal sL is set as the transfer characteristic Hls
  • the second sound pickup signal sR given the delay time is set as the transfer characteristic Hlo.
  • the transfer characteristics Hls and Hlo may be calculated by cutting out with a predetermined filter length.
  • the same processing is performed for the Rch speaker. Specifically, the characteristic measurement is performed using the right speaker 5 ⁇ / b> L disposed at the angle ⁇ at the front right of the listener U. Similar to the processing in the left speaker 5L, the incident time difference calculation unit 215 obtains the incident time difference ITD ⁇ based on the angle ⁇ , the binaural distance D, and the front time difference ITD0. It should be noted that the distance D between both ears and the front time difference ITD0 can be common to the left and right transfer characteristics.
  • the transfer characteristic generation unit 216 delays the first sound collection signal sL by the incident time difference ITD ⁇ from the state where the appearance timings of the first sound collection signal sL and the second sound collection signal sR are matched.
  • the transfer characteristic generation unit 216 sets the first sound pickup signal sL to which the delay time is given as the transfer characteristic Hro, and sets the second sound pickup signal sR as the transfer characteristic Hrs.
  • the transfer characteristics Hrs and Hro may be calculated by cutting out with a predetermined filter length. In this way, a set of transfer characteristics Hls, Hlo, Hrs, and Hro used for the out-of-head localization process can be acquired.
  • the out-of-head localization processing apparatus 100 shown in FIG. 1 performs out-of-head localization processing using transfer characteristics Hls, Hlo, Hrs, and Hro.
  • the lateral measurement for obtaining the distance D between both ears is performed once for one listener U.
  • the front measurement for obtaining the front time difference ITD0 is performed once for one listener U.
  • the processing device 210 acquires the first to third sound pickup signals in the front measurement and the lateral direction measurement, and acquires the first and second sound pickup signals in the characteristic measurement. Accordingly, when it is desired to increase the number of transfer characteristics, that is, when it is desired to measure the transfer characteristics by arranging speakers at various locations, the total number of sound collections can be reduced as compared with Patent Document 2.
  • Patent Document 2 collects (3N) sound pickup signals in order to measure the first to third sound pickup signals in each of the arrangements. There is a need. On the other hand, since it is not necessary to perform the front measurement and the lateral measurement on both the left and right speakers, in this embodiment, it is only necessary to collect (2N + 6) collected sound signals. Thereby, even when the number of speakers is increased, the transfer characteristic can be easily measured.
  • the incident time difference ITD ⁇ is calculated using the front time difference ITD0 obtained by the front measurement.
  • the front time difference ITD0 is a value reflecting the shape of the listener's U's face and pinna, so that the transfer characteristic can be calculated more accurately.
  • the interaural distance D measured for the listener U and the first and second collected sound signals are used, a transfer characteristic reflecting the shape of the listener's U face and pinna is obtained. Can do. Therefore, an out-of-head localization process suitable for the listener U can be performed.
  • the number of times of sound collection can be reduced, errors caused by measurement can be reduced. For example, when the number of times of sound collection increases, the posture of the listener U may change during the measurement. If the posture of the listener U changes, it becomes impossible to acquire appropriate transfer characteristics. In this embodiment, since the number of times of sound collection can be reduced, the measurement time can be shortened. Errors due to measurement can be reduced.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the processing method according to the present embodiment.
  • description is abbreviate
  • the interaural distance acquisition unit 214 acquires the interaural distance D (S21). Specifically, lateral measurement is performed in the speaker arrangement shown in FIG.
  • the binaural distance acquisition unit 214 calculates the binaural distance D based on the first to third collected sound signals obtained by the lateral measurement.
  • the interaural distance D can also be obtained by measurements other than lateral measurement.
  • the distance D between both ears can be obtained from a camera image.
  • the camera of the processing device 210 images the head of the listener U.
  • the processing unit 63 may calculate the interaural distance D by image processing.
  • the listener U or another person may measure the interaural distance D using a measuring device such as a scale.
  • the listener U or the like operates the operation unit 62 and inputs a measurement value.
  • the distance D between both ears of the listener U may be measured in advance by another device or the like.
  • the measurement value may be transmitted from another device to the processing device 210 in advance, and the processing device 210 may read it each time.
  • the front time difference acquisition unit 213 acquires the front time difference ITD0 (S22).
  • front measurement is performed in the speaker arrangement shown in FIG.
  • the front time difference acquisition unit 213 calculates the front time difference ITD0 based on the first to third sound pickup signals obtained by the front measurement.
  • the front time difference ITD0 may be measured in advance by another device or the like. In this case, the measurement value may be transmitted from another device to the processing device 210 in advance, and the processing device 210 may read it each time.
  • the switch 7 should just be comprised so that a 1st connection state and a 2nd connection state may be switched.
  • the incident time difference calculation unit 215 calculates the incident time difference ITD ⁇ (S23). As described above, the incident time difference calculation unit 215 calculates the incident time difference ITD ⁇ using the angle ⁇ , the front time difference ITD0, and the binaural distance D.
  • the sound collection signal acquisition unit 212 acquires the first and second sound collection signals by characteristic measurement (S24). Then, the transfer characteristic generation unit 216 generates a transfer characteristic by giving a delay time corresponding to the incident time difference ITD ⁇ between the first and second sound pickup signals (S25). The above process is repeated for the number of speakers arranged.
  • the order of the lateral measurement, characteristic measurement, and front measurement is not limited to the order shown in the flowchart of FIG. That is, the processing order of S21 to S24 is not particularly limited. For example, S21 may be implemented after S22.
  • the binaural time difference model for obtaining the interaural distance D and the incident time difference ITD ⁇ is not limited to the calculation formula shown in the equation (1).
  • the entire contour of the listener's U face may be approximated by an arc.
  • the entire face outline may be approximated by a straight line or a polynomial.
  • FIG. 2 shows a measurement configuration in which the stereo speaker 5 is arranged in front of the listener U, but there may be one speaker.
  • the speaker in the measurement of the characteristics of the Lch speaker, the speaker is arranged in the front left of the listener U, and in the measurement of the characteristics of the Rch speaker, the speaker is arranged in the front right of the listener U. In this case, measurement at a monaural output terminal is possible.
  • a method of confirming whether or not the speaker 5C is arranged in front of the listener U will be described with reference to FIG.
  • the processing device 210 includes a first camera 251 and a second camera 252.
  • an in-camera and an out-camera mounted on a tablet PC or a smart phone become the first camera 251 and the second camera 252 respectively.
  • the first camera 251 images the face of the listener U
  • the second camera 252 images the speaker 5C arranged in front of the listener U.
  • the processing device 210 performs image processing on the captured image of the first camera 251 and the captured image of the second camera 252 to determine whether or not the speaker 5C is arranged in front of the listener U. For example, the processing device 210 obtains the angle ⁇ at which the speaker 5C is disposed by image processing. The processing device 210 determines whether or not the speaker 5C is arranged directly in front according to whether or not the angle ⁇ is equal to or smaller than the threshold value.
  • the processing device 210 informs the listener U that the speaker 5C is displaced in the left-right direction. For example, the processing device 210 displays a direction that is shifted in the display screen. In this case, the listener U adjusts the relative position between the speaker 5C and the listener U.
  • the processing device 210 When the speaker angle ⁇ is equal to or smaller than the threshold value, the processing device 210 enables front measurement. For example, the processing device 210 displays a front measurement button on the display screen. The front measurement starts when the listener U touches the front measurement button. By doing in this way, front time difference ITD0 can be measured more correctly.
  • Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media.
  • Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)).
  • the program may be supplied to a computer by various types of temporary computer readable media.
  • Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
  • the present disclosure is applicable to a processing device that processes a collected sound signal.

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Abstract

本実施の形態にかかる処理装置（２１０）は、モノラル入力端子（８）を介して、左右のマイク（２Ｌ、２Ｒ）で収音された収音信号を取得する収音信号取得部（２１２）と、左のマイク（２Ｌ）のみから収音された第１の収音信号、及び、右のマイク（２Ｒ）のみから収音された第２の収音信号が入力されるように接続状態を切替える切替器７と、受聴者の両耳間距離を取得する両耳間距離取得部（２１４）と、正面時間差を取得する正面時間差取得部（２１３）と、角度θと、正面時間差と、両耳間距離と、に基づいて、入射時間差を算出する入射時間差算出部（２１５）と、第１及び第２の収音信号に入射時間差に応じた遅延を与えて、伝達特性を算出する伝達特性生成部（２１６）と、を備えたものである。

Description

処理装置、処理方法、及びプログラム
　本開示は、処理装置、処理方法、及びプログラムに関する。
　頭外定位技術では、ヘッドホンから耳までの特性をキャンセルし、ステレオスピーカから耳までの４本の特性を与えることにより、音像を頭外に定位させている。特許文献１には、頭外に音像を定位させる方法として、受聴者の頭部伝達関数ＨＲＴＦ（Head Related Transfer Function）を用いる方法が開示されている。また、ＨＲＴＦは個人差が大きく、特に耳介形状の違いによるＨＲＴＦの変化が著しいことが知られている。
　したがって、ＨＲＴＦ等の空間音響伝達特性（以下、伝達特性とも称する）は、受聴者が左右の耳にマイクを装着した状態で、測定することが好ましい。ところで、昨今のメモリ容量の増大や演算速度の高速化に伴い、スマートホンやタブレット等の携帯端末を用いて、音像定位などのオーディオ信号処理を行うことが可能となった。そのため、携帯端末に付属するマイク端子を用いて、空間音響伝達特性の測定演算を行うことが可能となった。
　携帯端末の多くでは、マイク入力端子がステレオ入力ではなくモノラル入力となっている。さらに、パソコンなどでもマイク入力端子がモノラル入力となっていることがある。スピーカから左右の耳までの空間音響伝達特性を携帯端末等で測定する際に、スピーカから左右の耳までの距離が異なる場合、音響信号がスピーカから左右の耳へ到達するまでに必要な時間には差（時間差）が生じる。モノラルのマイク入力端子では左右の耳に設置したマイクで同時に録音することができないため、時間差を取得することはできない。したがって、モノラルのマイク入力端子では、左右の耳への到達時間の時間差を反映させた空間音響伝達特性を求めることが困難であった。
　上記の問題を解決するための技術が特許文献２に開示されている。特許文献２には、モノラルのマイク入力の場合でも適切に伝達特性を測定することができる音場再生装置が開示されている。この音場再生装置は、左右のマイクを備えたマイクユニットと、モノラル入力端子と、マイクユニットの出力を切り替える切替器とを、備えている。
　切替器を切り替えることで、左のマイクのみから収音された第１の収音信号、右のマイクのみから収音された第２の収音信号、及び左右のマイクから収音された第３の収音信号が測定している。処理装置は、第１～第３の収音信号に基づいて、スピーカから左右の記マイクへの音の到達時間の時間差を算出している。処理装置は、第１及び第２の収音信号に基づいて時間差を反映した伝達特性を算出する。このようにすることで、モノラル入力端子であった場合でも、時間差を考慮した伝達測定を取得することができる。
特開２００２－２０９３００号公報 特開２０１７－２８３６５号公報
　頭外定位技術では、ステレオスピーカから耳までの４本の伝達特性を与えることにより、音像を頭外に定位させている。頭外定位処理を行うためには、受聴者の左前方にスピーカを配置した測定と、右前方にスピーカを配置した測定をそれぞれ行う必要がある。特許文献２では、１つのスピーカ位置に対して、第１～第３の収音信号を測定するために、３回の測定を行う必要がある。左右のスピーカのそれぞれに対して、第１～第３の収音信号を取得するためには、合計６回の測定を行う必要がある。
　また、受聴者に対するスピーカの配置を変えて測定を行いたいという要求もある。例えば、受聴者の正面方向からの見開き角度を変えた伝達特性を用いることで、受聴者の好みに応じた定位感を実現することができる。配置数が増加すると、測定回数が増加してしまう。
　本開示は上記の点に鑑みなされたもので、簡便に伝達特性を測定することができる処理装置、処理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
　本実施形態にかかる処理装置は、音源から出力される音を受聴者に装着された左右のマイクにより収音することで得られた収音信号を処理する処理装置であって、前記受聴者の正面前方から角度θだけ傾いた方向に前記音源が配置された状態での特性測定を行うため、前記音源から出力される測定信号を生成する測定信号生成部と、前記左右のマイクで収音された収音信号が入力されるモノラル入力端子と、前記モノラル入力端子を介して、前記左右のマイクで収音された収音信号を取得する収音信号取得部と、左の前記マイクのみから収音された第１の収音信号、及び、右の前記マイクのみから収音された第２の収音信号がそれぞれ前記モノラル入力端子に入力されるように接続状態を切替える切替器と、前記受聴者の両耳間距離を取得する両耳間距離取得部と、前記受聴者の正面前方に配置された前記音源から左右の前記マイクまでの到達時間の時間差を正面時間差として取得する正面時間差取得部と、前記角度θと、前記正面時間差と、前記両耳間距離と、に基づいて、入射時間差を算出する入射時間差算出部と、前記特性測定において取得された前記第１及び第２の収音信号に前記入射時間差に応じた遅延を与えて、前記音源から前記左右のマイクまでの伝達特性を算出する伝達特性生成部と、を備えたものである。
　本実施形態にかかる処理方法は、音源から出力される音を受聴者に装着された左右のマイクにより収音することで得られた収音信号を処理する処理装置における処理方法であって、前記処理装置は、前記受聴者の正面前方から角度θだけ傾いた方向に配置された前記音源に測定信号を出力することで特性測定を行い、前記処理装置は、モノラル入力端子を備え、前記モノラル入力端子と前記左右のマイクとの間には、切替器が設けられており、前記切替器は、左の前記マイクのみから収音された第１の収音信号、及び、右の前記マイクのみから収音された第２の収音信号がそれぞれ前記モノラル入力端子に入力されるよう、前記モノラル入力端子への入力を切替え、前記処理方法は、前記受聴者の両耳間距離を取得するステップと、前記受聴者の正面前方に配置された前記音源から左右の前記マイクまでの到達時間の時間差を正面時間差として取得するステップと、前記角度θと、前記正面時間差と、前記両耳間距離と、に基づいて、入射時間差を算出するステップと、前記特性測定において取得された前記第１及び第２の収音信号に前記入射時間差に応じた遅延を与えて、前記音源から前記左右のマイクまでの伝達特性を算出するステップと、を備えたものである。
　本実施形態にかかるプログラムは、左右のマイクにより収音することで得られた収音信号を処理する処理方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記コンピュータは、受聴者の正面前方から角度θだけ傾いた方向に配置された音源に測定信号を出力することで特性測定を行い、前記コンピュータは、モノラル入力端子を備え、前記モノラル入力端子と前記左右のマイクとの間には、切替器が設けられており、前記切替器は、左の前記マイクのみから収音された第１の収音信号、及び、右の前記マイクのみから収音された第２の収音信号がそれぞれ前記モノラル入力端子に入力されるよう、前記モノラル入力端子への入力を切替え、前記処理方法は、前記受聴者の両耳間距離を取得するステップと、前記受聴者の正面前方に配置された前記音源から左右の前記マイクまでの到達時間の時間差を正面時間差として取得するステップと、前記角度θと、前記正面時間差と、前記両耳間距離と、に基づいて、入射時間差を算出するステップと、前記特性測定において取得された前記第１及び第２の収音信号に前記入射時間差に応じた遅延を与えて、前記音源から前記左右のマイクまでの伝達特性を算出するステップと、を備えたものである。
　本開示によれば、簡便に伝達特性を測定することができる処理装置、処理方法、及びプログラムを提供することができる。
本実施の形態に係る頭外定位処理装置を示すブロック図である。 伝達特性を測定する構成を示す図である。 スピーカの入射角φと両耳時間差ＩＴＤを説明するための図である。 特性測定における構成を模式的に示す上面図である。 伝達特性を測定するための処理装置を示すブロック図である。 正面測定における構成を模式的に示す上面図である。 時間差を求めるための処理を示すフローチャートである。 横方向測定における構成を模式的に示す上面図である。 本実施の形態にかかる処理方法を示すフローチャートである。 正面測定時に位置合わせを行う処理を説明するための模式図である。
　本実施の形態にかかる処理装置で生成したフィルタを用いた音像定位処理の概要について説明する。本実施形態にかかる頭外定位処理は、空間音響伝達特性と外耳道伝達特性を用いて頭外定位処理を行うものである。空間音響伝達特性は、スピーカなどの音源から外耳道までの伝達特性である。外耳道伝達特性は、ヘッドホンやイヤホンのスピーカユニットから鼓膜までの伝達特性である。本実施形態では、ヘッドホン又はイヤホンを装着していない状態での空間音響伝達特性を測定し、それらの測定データを用いて頭外定位処理を実現している。
　本実施の形態にかかる頭外定位処理は、パーソナルコンピュータ、スマートホン、タブレットＰＣなどのユーザ端末で実行される。ユーザ端末は、プロセッサ等の処理手段、メモリやハードディスクなどの記憶手段、液晶モニタ等の表示手段、タッチパネル、ボタン、キーボード、マウスなどの操作手段を有する情報処理装置である。ユーザ端末は、データを送受信する通信機能を有していてもよい。さらに、ユーザ端末には、ヘッドホン又はイヤホンを有する出力手段（出力ユニット）が接続される。頭外定位処理装置としては、モノラル入力端子を有する汎用の処理装置を用いることができる。
実施の形態１．
（頭外定位処理装置）
　本実施の形態にかかる音場再生装置の一例である頭外定位処理装置１００を図１に示す。図１は、頭外定位処理装置１００のブロック図である。頭外定位処理装置１００は、ヘッドホン４３を装着する受聴者Ｕに対して音場を再生する。そのため、頭外定位処理装置１００は、ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲについて、音像定位処理を行う。ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲは、ＣＤ（Compact Disc）プレイヤーなどから出力されるアナログのオーディオ再生信号、又は、mp3(MPEG Audio Layer-3)等のデジタルオーディオデータである。なお、頭外定位処理装置１００は、物理的に単一な装置に限られるものではなく、一部の処理が異なる装置で行われてもよい。例えば、一部の処理がスマートホン等の情報処理装置により行われ、残りの処理がヘッドホン４３に内蔵されたＤＳＰ(Digital Signal Processor)などにより行われてもよい。
　頭外定位処理装置１００は、頭外定位処理部１０、フィルタ部４１、フィルタ部４２、及びヘッドホン４３を備えている。頭外定位処理部１０、フィルタ部４１、及びフィルタ部４２は、具体的にはプロセッサ等により実現可能である。
　頭外定位処理部１０は、畳み込み演算部１１～１２、２１～２２、及び加算器２４、２５を備えている。畳み込み演算部１１～１２、２１～２２は、空間音響伝達特性を用いた畳み込み処理を行う。頭外定位処理部１０には、ＣＤプレイヤーなどからのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲが入力される。頭外定位処理部１０には、空間音響伝達特性が設定されている。頭外定位処理部１０は、各ｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲに対し、空間音響伝達特性のフィルタ（以下、空間音響フィルタとも称する）を畳み込む。空間音響伝達特性は被測定者の頭部や耳介で測定した頭部伝達関数ＨＲＴＦでもよいし、ダミーヘッドまたは第三者の頭部伝達関数であってもよい。
　４つの空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを１セットとしたものを空間音響伝達関数とする。畳み込み演算部１１、１２、２１、２２で畳み込みに用いられるデータが空間音響フィルタとなる。空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを所定のフィルタ長で切り出すことで、空間音響フィルタが生成される。
　空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓのそれぞれは、インパルス応答測定などにより、事前に取得されている。例えば、受聴者Ｕが左右の耳にマイクをそれぞれ装着する。受聴者Ｕの前方に配置された左右のスピーカが、インパルス応答測定を行うための、インパルス音をそれぞれ出力する。そして、スピーカから出力されたインパルス音等の測定信号をマイクで収音する。マイクでの収音信号に基づいて、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓが取得される。左スピーカと左マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、左スピーカと右マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｏ、右スピーカと左マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｏ、右スピーカと右マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｓが測定される。
　そして、畳み込み演算部１１は、Ｌｃｈのステレオ入力信号ＸＬに対して空間音響伝達特性Ｈｌｓに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部１１は、畳み込み演算データを加算器２４に出力する。畳み込み演算部２１は、Ｒｃｈのステレオ入力信号ＸＲに対して空間音響伝達特性Ｈｒｏに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部２１は、畳み込み演算データを加算器２４に出力する。加算器２４は２つの畳み込み演算データを加算して、フィルタ部４１に出力する。
　畳み込み演算部１２は、Ｌｃｈのステレオ入力信号ＸＬに対して空間音響伝達特性Ｈｌｏに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部１２は、畳み込み演算データを、加算器２５に出力する。畳み込み演算部２２は、Ｒｃｈのステレオ入力信号ＸＲに対して空間音響伝達特性Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部２２は、畳み込み演算データを、加算器２５に出力する。加算器２５は２つの畳み込み演算データを加算して、フィルタ部４２に出力する。
　フィルタ部４１、４２にはヘッドホン特性（ヘッドホンの再生ユニットとマイク間の特性）をキャンセルする逆フィルタが設定されている。そして、頭外定位処理部１０での処理が施された再生信号（畳み込み演算信号）に逆フィルタを畳み込む。フィルタ部４１で加算器２４からのＬｃｈ信号に対して、逆フィルタを畳み込む。同様に、フィルタ部４２は加算器２５からのＲｃｈ信号に対して逆フィルタを畳み込む。逆フィルタは、ヘッドホン４３を装着した場合に、ヘッドホンユニットからマイクまでの特性をキャンセルする。マイクは、外耳道入口から鼓膜までの間ならばどこに配置してもよい。逆フィルタは、受聴者Ｕ本人の特性の測定結果から算出されていてもよく、他の受聴者やダミーヘッドで測定されたものでもよい。
　フィルタ部４１は、処理されたＬｃｈ信号をヘッドホン４３の左ユニット４３Ｌに出力する。フィルタ部４２は、処理されたＲｃｈ信号をヘッドホン４３の右ユニット４３Ｒに出力する。受聴者Ｕは、ヘッドホン４３を装着している。ヘッドホン４３は、Ｌｃｈ信号とＲｃｈ信号を受聴者Ｕに向けて出力する。これにより、ユーザＵの頭外に定位された音像を再生することができる。
　このように、頭外定位処理装置１００は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタと、ヘッドホン特性の逆フィルタを用いて、頭外定位処理を行っている。以下の説明において、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタと、ヘッドホン特性の逆フィルタとをまとめて頭外定位処理フィルタとする。２ｃｈのステレオ再生信号の場合、頭外定位フィルタは、４つの空間音響フィルタと、２つの逆フィルタとから構成されている。そして、頭外定位処理装置１００は、ステレオ再生信号に対して合計６個の頭外定位フィルタを用いて畳み込み演算処理を行うことで、頭外定位処理を実行する。
　図２を用いて、空間音響伝達特性を測定する測定装置について説明する。測定装置２００は、マイクユニット２、ステレオスピーカ５、処理装置２１０、及び切替器７を備えている。処理装置２１０は、モノラル入力端子８と、音声出力端子９と、を備えている。切替器７は、スイッチ７ａ、及び加算器７ｂを有している。
　処理装置２１０は、パーソナルコンピュータ、スマートホン、タブレットＰＣ等の情報処理装置である。処理装置２１０は、メモリ６１等に格納されたプログラムを実行することにより、測定を実施する。処理装置２１０は、収音信号を記憶するメモリ６１、受聴者Ｕの操作を受け付ける操作部６２、各信号を処理する処理部６３を備えている。操作部６２は、例えば、タッチパネルである。
　具体的には、処理装置２１０がアプリケーションプログラム（アプリ）を実行すると、インパルス信号を生成し、伝達特性の測定を開始する。なお、処理装置２１０は、図１に示した頭外定位処理装置１００と同一の装置であってよいし、別の装置であってもよい。処理装置２１０と頭外定位処理装置１００とが同一の装置である場合、処理装置２１０が、測定された伝達特性をメモリ６１等に記憶する。処理装置２１０と頭外定位処理装置１００とが別の装置である場合、処理装置２１０は頭外定位処理装置１００へ、有線通信又は無線通信によって、伝達特性（伝達関数）を送信する。なお、測定用の信号はインパルス信号に限らず、ＴＳＰ（Ｔｉｍｅ　Ｓｔｒｅｃｈｅｄ Ｐｕｌｓｅ）信号やＭ系列信号等の他の信号を用いてもよい。
　図２では、受聴者Ｕの前方に左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒが設置されている。左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒは左右対称に配置されている。左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒを備えているステレオスピーカ５は、音声出力端子９を介して、処理装置２１０と接続されている。音声出力端子９がステレオ出力端子となっているため、左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒとに接続されているが、音声出力端子９は、モノラル出力端子であってもよい。この場合、音声出力端子９は、１つのスピーカと接続される。そして、スピーカを受聴者Ｕの左前方の位置（つまり、図２中の左スピーカ５Ｌの位置）から右前方の位置（つまり、図２中の右スピーカ５Ｒの位置）に変えることで左スピーカからの伝達特性と右のスピーカからの伝達特性を測定することができる。
　また、モノラル入力端子８と音声出力端子９は、共通の入出力端子であってもよい。この場合、３極又は４極のプラグを接続することにより、音声を入出力することができる。さらに、処理装置２１０はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信によって、スピーカユニット５に測定信号を出力してもよい。
　処理装置２１０は、左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒのそれぞれから出力されるインパルス信号を生成する。すなわち、測定装置２００は、左スピーカ５Ｌから左のマイク２Ｌまでの伝達特性Ｈｌｓの測定と、右スピーカ５Ｒから右のマイク２Ｒまでの伝達特性Ｈｌｏの測定とをそれぞれ行う。なお、図２では、受聴者Ｕの前方左側に左スピーカ５Ｌを、前方右側に右スピーカ５Ｒをそれぞれ配置したが、スピーカの配置は任意の位置でよく、この配置に限らない。また、配置するスピーカの数は、１でもよく、２より多くてもよい。
　また、受聴者Ｕの左耳３Ｌの外耳道入口、又は鼓膜位置に収音用のマイク２Ｌが設置される。受聴者Ｕの右耳３Ｒの外耳道入口、又は鼓膜位置に収音用のマイク２Ｒが設置される。なお、受聴者Ｕは、人でもよく、ダミーヘッドでもよい。したがって、本実施形態において、受聴者Ｕは人だけでなく、ダミーヘッドを含む概念である。左のマイク２Ｌ、及び右のマイク２Ｒを有するマイクユニット２は、切替器７と接続されている。なお、切替器７は、マイクユニット２に内蔵されていてもよい。
　切替器７は、処理装置２１０に設けられたモノラル入力端子８にケーブルを介して接続されている。したがって、左のマイク２Ｌ、及び右のマイク２Ｒは、切替器７を介して、モノラル入力端子８に接続されている。さらに、マイクユニット２は、モノラル入力端子８を介して、処理装置２１０に接続されている。よって、マイクユニット２で収音された収音信号は、切替器７、及びモノラル入力端子８を介して、処理装置２１０に入力される。
　切替器７は、左右のマイク２Ｌ、２Ｒの一方又は両方で収音された収音信号がモノラル入力端子８に入力されるよう、マイクユニット２の出力を切替える。加算器７ｂは、左のマイク２Ｌからの信号と右のマイク２Ｒからの信号とを加算する。スイッチ７ａは、左のマイク２Ｌのみの出力、右のマイク２Ｒのみの出力、及び加算器７ｂからの出力を選択的に切り替える。切替器７の制御は、処理装置２１０が行ってもよく、受聴者Ｕが行ってもよい。
　受聴者Ｕ又は処理部６３がスイッチ７ａを制御することで、接続状態が切替えられる。スイッチ７ａが左のマイク２Ｌに接続した状態を第１の接続状態とする。スイッチ７ａが右のマイク２Ｒに接続した状態を第２の接続状態とする。スイッチ７ａが加算器７ｂに接続した状態を第３の接続状態とする。第１～第３の接続状態で、マイクユニット２がスピーカで発生した音をそれぞれ収音する。ここで、第１の接続状態で収音した信号を第１の収音信号ｓＬとする。第２の接続状態で収音した信号を第２の収音信号ｓＲとする。第３の接続状態で収音した信号を第３の収音信号ｓＣとする。
　左のマイク２Ｌのみで収音される信号が第１の収音信号ｓＬとなる。右のマイク２Ｒのみで収音される信号が第２の収音信号ｓＲとなる。左右のマイク２Ｌ、２Ｒで収音される２つの信号を加算した信号が第３の収音信号ｓＣとなる。第３の収音信号ｓＣは、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲが重ね合わされた信号となる。
　ここで、上面視において、ユーザＵの真正面を基準とする入射音の角度を入射角φとする（図３参照）。入射角φは、水平面内において、受聴者Ｕの正面方向を０°とする見開き角度であり、０～９０°の範囲となる。入射角φが任意の角度θの場合の伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏを求める処理について以下に説明する。
　図４に示すように、スピーカ５Ｌが角度θの位置に配置された状態での測定を特性測定とする。特性測定において、左スピーカ５Ｌはインパルス信号を再生する。処理装置２１０は切替器７を切替えて、収音信号を測定する。すなわち、切替器７がマイクユニット２の出力を切替えて、左スピーカ５Ｌからのインパルス信号による伝達特性の測定を２回実施する。これにより、左スピーカ５Ｌからのインパルス信号に対して、処理装置２１０が第１、及び第２の収音信号をそれぞれ収録する。
　さらに、処理装置２１０は、スピーカから左右の耳へ音が到達する時間の時間差ＩＴＤを算出している（図３参照）。具体的には、左のスピーカ５Ｌから左のマイク２Ｌにインパルス信号が到達するまでの時間をｔＬ、右のスピーカ５Ｒから右のマイク２Ｒにインパルス信号が到達するまでの時間をｔＲとすると、時間差ＩＴＤはｔＬとｔＲの差分（ｔＬ－ｔＲ）により求められる。ところが、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲの収音は別々に行われているため、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲのみからでは、時間差ＩＴＤを正確に求めることが困難になる。
　そこで、処理装置２１０は、任意の角度θに配置した場合の時間差ＩＴＤθ（以下、入射時間差ＩＴＤθともいう）を、角度θ、正面時間差ＩＴＤ０、及び両耳間距離Ｄに基づいて求めている。このようにすることで、角度θの方向にスピーカを配置した特性測定において、第３の収音信号を測定しなくても、伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏを正確に求めることができる。
　なお、両耳間距離Ｄは、受聴者Ｕの左耳から右耳までの距離である（図３参照）。正面時間差ＩＴＤ０は、受聴者Ｕの正面前方にスピーカを配置した正面測定で取得される。正面時間差ＩＴＤ０については後述する。
　右スピーカ５Ｒについても同様の測定を行うことで、処理装置２１０が右スピーカ５Ｒに対する第１、及び第２の収音信号をそれぞれ収録する。処理装置２１０は、右スピーカ５Ｒに対する第１、及び第２の収音信号に基づいて、伝達特性ＨＲｏ、ＨＲｓを求める。
　本実施の形態では、角度θにスピーカ５Ｌ、５Ｒが配置された状態で、第３の収音信号を取得することが不要となる。よって、特許文献２に比べて、少ない収音回数で、伝達特性を測定すること可能となる。例えば、スピーカ５Ｌ、５Ｒの配置を変えて、伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、ＨＲｏ、ＨＲｓを複数セット測定する場合、収音回数の増加を抑制することができる。
　上記の処理について、図５を用いて、詳細に説明する。図５は、処理装置２１０の構成を示す制御ブロック図である。処理装置２１０は、測定信号生成部２１１と、収音信号取得部２１２と、正面時間差取得部２１３と、両耳間距離取得部２１４と、入射時間差算出部２１５と、伝達特性生成部２１６と、を備えている。なお、以下の説明では、左スピーカ５Ｌを用いた場合の処理について説明を行うが、右スピーカ５Ｒを用いた場合の処理についても同様であるため、適宜説明を省略する。
　上記したように、処理装置２１０は、モノラル入力端子８を備えた情報処理装置であり、メモリ６１、操作部６２、及び処理部６３を備えている（図２を合わせて参照）。メモリ６１は、処理プログラムや各種パラメータや測定データなどを記憶している。処理部６３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサを有しており、メモリ６１に格納された処理プログラムを実行する。処理部６３が処理プログラムを実行することで、測定信号生成部２１１と、収音信号取得部２１２と、正面時間差取得部２１３と、両耳間距離取得部２１４と、入射時間差算出部２１５と、伝達特性生成部２１６と、における各処理が実施される。
　測定信号生成部２１１は、測定信号を生成する。測定信号生成部２１１で生成された測定信号は、Ｄ／Ａ変換器（不図示）でＤ／Ａ変換されて、左スピーカ５Ｌに出力される。測定信号は、インパルス信号やＴＳＰ信号等であってもよい。測定信号はインパルス音等の測定音を含んでいる。
　収音信号取得部２１２は、左マイク２Ｌ、右マイク２Ｒからの収音信号を取得する。なお、マイク２Ｌ、２Ｒからの収音信号は、Ａ／Ｄ変換器（不図示）でＡ／Ｄ変換されて、収音信号取得部２１２に入力される。収音信号取得部２１２は、複数回の測定により得られた信号を同期加算してもよい。さらに、切替器７がスピーカ５Ｌからのモノラル入力端子８への入力を切替えている。収音信号取得部２１２は、第１～第３の収音信号をそれぞれ取得する。
　正面時間差取得部２１３は、受聴者Ｕの正面時間差ＩＴＤ０を取得する。正面時間差ＩＴＤ０を取得するための正面測定について、図６、及び図７を用いて説明する。図６は、正面時間差ＩＴＤ０を取得するための正面測定の構成を模式的に示す上面図である。図７は、正面測定の処理を示すフローチャートである。
　正面測定では、スピーカが左右の中央に配置されているため、図６のように、スピーカ５Ｃとして示している。図６では、スピーカ５Ｃが受聴者Ｕの真正面に配置されている。スピーカ５Ｃの左右の中心が、受聴者Ｕの左右の中心に一致している。入射角φ＝０°となっている。
　顔や耳の形状が完全に左右対称であれば、真正面に配置されたスピーカ５Ｃから左耳３Ｌまでの到達時間と、スピーカ５Ｌから右耳までの到達時間とは同じになるはずである。しかしながら、実際には、頭部や耳介形状の差によって微小な距離の差が生じ、その結果、正面時間差ＩＴＤ０が発生する。つまり、正面時間差ＩＴＤ０は、受聴者Ｕ個人の顔や耳の形状が持つ反射や回折によって生じる時間差となる。
　処理装置２１０が、マイク２Ｌに入力されるＬｃｈ信号の測定を行う（Ｓ１１）。具体的には、切替器７を切替えて第１の接続状態として、測定信号生成部２１１が、スピーカＣからインパルス信号を出力させる。これにより、収音信号取得部２１２が第１の収音信号ｓＬを収音する。第１の収音信号ｓＬは、スピーカ５Ｃから左耳３Ｌ（マイク２Ｌ）までの伝達特性ＣＨｌｓに対応している。処理装置２１０は、第１の収音信号ｓＬのデータをメモリ６１等に記憶する。
　次に、マイク２Ｒに入力されるＲｃｈ信号の測定を行う（Ｓ１２）。具体的には、切替器７を切替えて第２の接続状態として、測定信号生成部２１１が、スピーカ５Ｃからインパルス信号を出力させる。これにより、収音信号取得部２１２が第２の収音信号ｓＲを収音する。第２の収音信号ｓＲは、スピーカ５Ｃから右耳３Ｒ（マイク２Ｌ）までの伝達特性ＣＨｒｓに対応している。処理装置２１０は、第２の収音信号ｓＲのデータをメモリ６１等に記憶する。
　さらに、マイク２Ｌに入力されるＬｃｈの信号とマイク２Ｒに入力されるＲｃｈの信号とが加算された信号の測定を行う（Ｓ１３）。具体的には、切替器７を切替えて第３の接続状態として、測定信号生成部２１１が、左スピーカ５Ｌからインパルス信号を出力させる。これにより、収音信号取得部２１２が第３の収音信号ｓＣ（＝ｓＬ＋ｓＲ）を収音する。処理装置２１０は、第３の収音信号ｓＣのデータをメモリ６１等に記憶する。なお、第１～第３の収音信号の測定順序は特に限られるものではない。Ｓ１１～Ｓ１３は、スピーカ５Ｃが受聴者Ｕの正面に配置されている状態で実施される。
　正面時間差取得部２１３は、第１～第３の収音信号に基づいて、スピーカ５Ｃから左右のマイク２Ｌ、２Ｒに音が到達するまでの時間差（正面時間差ＩＴＤ０）を算出する（Ｓ１４）。正面時間差取得部２１３は、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲとの間に、遅延時間ｄｔを与えて、加算した信号を加算信号ｙとして求める。正面時間差取得部２１３は、加算信号ｙと第３の収音信号ｓＣとの相互相関関数を求める。収音信号の測定時間（フィルタ長）をＬｆとし、遅延時間ｄｔを－Ｌｆ～Ｌｆまで変えたときに、相互相関関数が最も高いときの遅延時間ｄｔが正面時間差ＩＴＤ０となる。
　正面測定では、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲのどちらの信号が遅延するか明らかではないため、第１の収音信号ｓＬに遅延を与えた場合と第２の収音信号ｓＲに遅延を与えた場合との双方において加算信号ｙを算出する必要がある。すなわち、第１の収音信号ｓＬを第２の収音信号ｓＲよりも遅延させた場合と、第２の収音信号ｓＲを第１の収音信号ｓＬよりも遅延させた場合で、相互相関関数を求める。そのため、遅延時間の範囲を－Ｌｆ～＋Ｌｆとしている。また、遅延時間ｔ＝０の時、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲの出現タイミング（つまり、耳に最初に到達する直接音のタイミング）は一致している。
　図５の説明に戻る。両耳間距離取得部２１４は、両耳間距離Ｄを取得する。両耳間距離Ｄは、例えば、横方向測定により取得することができる。横方向測定の構成を図８に示す。横方向測定では、スピーカ５Ｌが受聴者Ｕの真横に配置されている。すなわち、入射角φ＝９０°となっている。
　図８に示す横方向測定では、左スピーカ５Ｌから左耳３Ｌまでの到達時間が、スピーカ５Ｌから右耳３Ｒまでの到達時間よりも短くなる。具体的には、受聴者Ｕの頭部の幅だけ、左耳３Ｌに音が早く到達する。さらに、φ＝９０°＝π／２［ｒａｄ］の時に、時間差ＩＴＤが最大となるため、横方向測定で求められる時間差を最大時間差ＩＴＤｍａｘとする。両耳間距離取得部２１４は、最大時間差ＩＴＤｍａｘに基づいて、両耳間距離Ｄ（つまり、頭部の幅）を求める。
　両耳間距離取得部２１４は、横方向測定での第１の収音信号ｓＬ、第２の収音信号ｓＲ、第３の収音信号ｓＣを用いて、最大時間差ＩＴＤｍａｘを算出する。具体的には、図７に示すフローチャートにしたがって、両耳間距離取得部２１４が最大時間差ＩＴＤｍａｘを算出する。正面時間差ＩＴＤ０と同様の手法により、収音信号取得部２１２が第１～第３の収音信号を取得する。１の収音信号ｓＬは、伝達特性Ｒｈｌｓに対応し、第２の収音信号ｓＲは、伝達特性Ｒｈｌｏに対応する。
　図７のＳ１４と同様に、両耳間距離取得部２１４は時間差ＩＴＤを求める。両耳間距離取得部２１４は横方向測定での第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲとの間に、遅延時間ｄｔを与えて、加算した信号を加算信号ｙとして求める。そして、両耳間距離取得部２１４は加算信号ｙと第３の収音信号ｓＣとの相互相関関数を求める。各収音信号の測定時間（フィルタ長）をＬｆとし、遅延時間ｄｔを０～Ｌｆまで変えたときに、相互相関関数が最も高いときの遅延時間ｄｔが最大時間差ＩＴＤｍａｘとなる。
　横方向測定では、第２の収音信号ｓＲが第１の収音信号ｓＬよりも遅れるのは明らかであるため、第２の収音信号ｓＲのみに対して遅延を与えればよい。そのため、遅延時間の範囲を０～Ｌｆとしている。また、遅延時間ｔ＝０の時、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲの出現タイミング（つまり、耳に到達する直接音のタイミング）は一致している。
　次に、両耳間距離取得部２１４は、最大時間差ＩＴＤｍａｘから両耳間距離Ｄを算出する。後述する両耳時間差モデルを用いると、両耳間距離Ｄと時間差ＩＴＤの関係式は、以下の式（１）のようになる。
φ＋ｓｉｎφ＝２ｃ×ＩＴＤ／Ｄ　　　・・・（１）
　φは入射角［ｒａｄ］、ｃは音速、ＩＴＤは時間差、Ｄは両耳間距離である。式（１）では、受聴者Ｕの鼻から頬までの音路長を直線で近似し、頬から耳までの音路長を円弧で近似する両耳時間差モデルを用いている。式（１）の近似式に示されるように、両耳時間差ＩＴＤは、入射角φ及び両耳間距離Ｄに応じて変化する。
　上面視における頭部の形状を半径ｒの円形とし、両耳間距離Ｄ＝半径２ｒとすると、式（１）から以下の式（２）が得られる。
ＩＴＤ＝ｒ（φ＋ｓｉｎφ）／ｃ　　　・・・（２）
　ｃ＝３４０ｍ／ｓｅｃとする。横方向測定では、φ＝π／２（＝９０°）となるため、φにπ／２を代入し、ＩＴＤ＝ＩＴＤｍａｘとすると両耳間距離Ｄが得られる。このように両耳間距離Ｄは、両耳時間差モデルに、時間差ＩＴＤｍａｘを適用することで、求められる。なお、横方向測定はφ＝９０°に限られるものではない。φが任意の値であっても、式（１）から両耳間距離Ｄを算出することができる。
　図５の説明に戻る。入射時間差算出部２１５は、入射角φ＝θにおける時間差を入射時間差ＩＴＤθとして求める。入射時間差算出部２１５は、両耳時間差モデルに角度θ及び両耳間距離Ｄを適用して推定時間差を推定している。さらに、入射時間差算出部２１５は、推定時間差に正面時間差を加えることで、入射時間差ＩＴＤθを算出している。
　具体的には、入射時間差算出部２１５は、両耳時間差モデルから導き出された式（１）の計算式において、φ＝θ［ｒａｄ］として、推定時間差を推定してる。すなわち、入射時間差算出部２１５は、上記の式（１）において、φ＝θ／（２π）［ｒａｄ］としたときの時間差ＩＴＤを推定時間差として求める。さらに、入射時間差算出部２１５は、推定時間差に正面時間差ＩＴＤ０を加算することで、入射時間差ＩＴＤθを求める。このようにすることで、受聴者Ｕに最適な入射時間差ＩＴＤθを求めることができる。
　伝達特性生成部２１６は、特性測定において収音された第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲとの間に、入射時間差ＩＴＤθに応じた遅延を与えることで、伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏを生成する。特性測定は、図４に示したように、スピーカ５Ｌが角度θの方向に配置された状態で実施されている。
　具体的には、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲの出現タイミングを一致させた状態から、入射時間差ＩＴＤθだけ、第２の収音信号ｓＲを遅延させる。そして、第１の収音信号ｓＬを伝達特性Ｈｌｓとし、遅延時間が与えられた第２の収音信号ｓＲを伝達特性Ｈｌｏとする。また、所定のフィルタ長で切り出すことで、伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏを算出してもよい。
　Ｒｃｈのスピーカに対して同様の処理が実施される。具体的には、受聴者Ｕの右前方の角度θの位置に配置された右スピーカ５Ｌを用いて特性測定を行う。左スピーカ５Ｌでの処理と同様に、入射時間差算出部２１５は、角度θ、両耳間距離Ｄ、正面時間差ＩＴＤ０に基づいて、入射時間差ＩＴＤθを求める。なお、両耳間距離Ｄと、正面時間差ＩＴＤ０は、左右の伝達特性で共通とすることができる。
　伝達特性生成部２１６は、第１の収音信号ｓＬと第２の収音信号ｓＲとの出現タイミングを一致させた状態から、入射時間差ＩＴＤθだけ、第１の収音信号ｓＬを遅延させる。伝達特性生成部２１６は、遅延時間が与えられた第１の収音信号ｓＬを伝達特性Ｈｒｏとし、第２の収音信号ｓＲを伝達特性Ｈｒｓとする。また、所定のフィルタ長で切り出すことで、伝達特性Ｈｒｓ、Ｈｒｏを算出してもよい。このようにすることで、頭外定位処理に用いられる１セットの伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｓ、Ｈｒｏを取得することができる。図１に示した頭外定位処理装置１００は、伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｓ、Ｈｒｏを用いて、頭外定位処理を実施する。
　上記の通り、両耳間距離Ｄと、正面時間差ＩＴＤ０は、伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏと、伝達特性ＨＲｏ、ＨＲｓとで共通の値を用いることができる。よって、両耳間距離Ｄを取得するための横方向測定は、一人の受聴者Ｕに対して１回実施される。同様に、正面時間差ＩＴＤ０を取得するための正面測定は、一人の受聴者Ｕに対して１回実施される。
　以上まとめると、処理装置２１０は、正面測定、及び横方向測定では、第１～第３の収音信号を取得し、特性測定では、第１及び第２の収音信号を取得する。従って、伝達特性の数を増やしたい場合、すなわち、スピーカを様々な場所に配置して伝達特性を測定したい場合、特許文献２に比べて、全体の収音回数を低減することができる。
　具体的には、スピーカの配置数をＮとすると、特許文献２では、それぞれの配置で、第１～第３の収音信号を測定するため、（３Ｎ）個の収音信号を収音する必要がある。一方、正面測定と横方向測定は、左右両方のスピーカに対して行う必要が無いため、本実施の形態では、（２Ｎ＋６）個の収音信号を収音するだけでよい。これにより、スピーカの配置数を増やした場合でも、簡便に伝達特性を測定することができる。
　本実施の形態では、正面測定で得られた正面時間差ＩＴＤ０を用いて、入射時間差ＩＴＤθを算出している。上記のように正面時間差ＩＴＤ０は、受聴者Ｕの顔や耳介の形状を反映した値となっているため、より正確に、伝達特性を算出することができる。さらに、受聴者Ｕに対して測定された両耳間距離Ｄ、第１及び第２の収音信号を用いているため、受聴者Ｕの顔や耳介の形状を反映した伝達特性を求めることができる。よって、受聴者Ｕに適した頭外定位処理を実施することができる。
　本実施の形態では、収音回数を少なくすることができるため、測定に起因する誤差を低減することができる。例えば、収音回数が多くなると、測定途中で、受聴者Ｕの姿勢が変化してしまうおそれがある。受聴者Ｕの姿勢が変化してしまうと、適切な伝達特性を取得することができなくなってしまう。本実施の形態では、収音回数を少なくすることができるため、測定時間を短縮することができる。測定に起因する誤差を低減することができる。
　図９を用いて、本実施の形態にかかる処理方法について説明する。図９は、本実施の形態にかかる処理方法を示すフローチャートである。なお、既に説明した内容については、適宜、説明を省略する。
　両耳間距離取得部２１４が両耳間距離Ｄを取得する（Ｓ２１）。具体的には、図８に示すスピーカ配置において、横方向測定が行われる。両耳間距離取得部２１４は、横方向測定で得られた第１～第３の収音信号に基づいて、両耳間距離Ｄを算出する。横方向測定は、φ＝９０°に限られるものではなく、φを任意の角度とした状態で行うことができる。
　両耳間距離Ｄは、横方向測定以外の測定で取得することも可能である。例えば、カメラ画像により両耳間距離Ｄを求めることも可能である。処理装置２１０のカメラが、受聴者Ｕの頭部を撮像する。処理部６３が画像処理により、両耳間距離Ｄを算出してもよい。
　あるいは、受聴者Ｕやその他の人が、スケールなどの測定機器を用いて両耳間距離Ｄを測定してもよい。この場合、受聴者Ｕ等が、操作部６２を操作して、測定値を入力する。さらに、他の装置などで予め受聴者Ｕの両耳間距離Ｄが測定されていてもよい。この場合、他の装置から処理装置２１０に測定値が予め送信されていてもよく、処理装置２１０がその都度読み出すようにしてもよい。
　正面時間差取得部２１３が、正面時間差ＩＴＤ０を取得する（Ｓ２２）。ここでは、図６に示すスピーカ配置において、正面測定が行われる。正面時間差取得部２１３は、正面測定で得られた第１～第３の収音信号に基づいて、正面時間差ＩＴＤ０を算出する。なお、他の装置などで予め正面時間差ＩＴＤ０が測定されていてもよい。この場合、他の装置から処理装置２１０に測定値が予め送信されていてもよく、処理装置２１０がその都度読み出すようにしてもよい。
　両耳間距離Ｄ、及び正面時間差ＩＴＤ０が、予め他の装置で測定されている場合、切替器７が第３の接続状態に切替えることが不要となる。切替器７は第１の接続状態と第２の接続状態とを切替えるように構成されていればよい。
　入射時間差算出部２１５が、入射時間差ＩＴＤθを算出する（Ｓ２３）。上記の通り、入射時間差算出部２１５は、角度θ、正面時間差ＩＴＤ０、両耳間距離Ｄを用いて、入射時間差ＩＴＤθを算出する。
　次に、特性測定により、収音信号取得部２１２が第１及び第２の収音信号を取得する（Ｓ２４）。そして、伝達特性生成部２１６は、第１及び第２の収音信号との間に入射時間差ＩＴＤθに応じた遅延時間を与えて、伝達特性を生成する（Ｓ２５）。上記の処理を、スピーカの配置数だけ繰り返し行う。
　このようにすることで、受聴者Ｕ個人に適した伝達特性を生成することができる。なお、横方向測定、特性測定、正面測定の順番は、図９のフローチャートに示す順番に限られるものではない。すなわち、Ｓ２１～Ｓ２４の処理の順番は特に限定されるものではない。例えば、Ｓ２２の後にＳ２１が実施されていてもよい。
　なお、両耳間距離Ｄ、及び入射時間差ＩＴＤθを求めるための両耳時間差モデルは、式（１）に示す計算式に限定されるものではない。例えば、受聴者Ｕの顔の輪郭全体を円弧で近似してもよい。あるいは、顔の輪郭全体を直線や多項式で近似してもよい。
　図２では、受聴者Ｕの前方にステレオスピーカ５が配置されている測定構成を示したが、スピーカは１つであってもよい。この場合、Ｌｃｈのスピーカの特性測定では、スピーカを受聴者Ｕの左前方に配置し、Ｒｃｈのスピーカの特性測定ではスピーカを受聴者Ｕの右前方に配置する。この場合、モノラル出力端子での測定が可能となる。
　なお、図５に示す正面測定では、受聴者Ｕの真正面にスピーカ５Ｃを配置することが好ましい。すなわち、左右方向におけるスピーカ５Ｃの中心が、受聴者Ｕの顔の中心と一致することが好ましい。スピーカ５Ｃが受聴者Ｕの真正面からわずかにずれてしまうと、正面時間差ＩＴＤ０に測定誤差が含まれてしまう。従って、スピーカ５Ｃがφ＝０の方向、つまり真正面に配置することが重要となる。以下、スピーカ５Ｃが受聴者Ｕの真正面に配置されているかを確認する方法について、図１０を用いて説明する。
　図１０は、スピーカ５Ｃが受聴者Ｕの真正面、つまり、φ＝０°の位置に配置されているかを確認するための構成を示している。図１０に示すように、処理装置２１０は、第１カメラ２５１と第２カメラ２５２とを備えている。例えば、タブレットＰＣやスマートホンに搭載されているインカメラとアウトカメラが、それぞれ第１カメラ２５１、第２カメラ２５２となる。
　第１カメラ２５１が受聴者Ｕの顔を撮像し、第２カメラ２５２が受聴者Ｕの前方に配置されたスピーカ５Ｃを撮像する。そして、処理装置２１０は、第１カメラ２５１の撮像画像と第２カメラ２５２の撮像画像とを画像処理することで、スピーカ５Ｃが受聴者Ｕの真正面に配置されているか否かを判定する。例えば、処理装置２１０は、画像処理により、スピーカ５Ｃが配置された角度φを求める。処理装置２１０は、角度φが閾値以下であるか否かに応じて、スピーカ５Ｃが真正面に配置されているか否かを判定する。
　図１０に示すように、スピーカ５Ｃが受聴者Ｕの真正面に配置されていない場合、スピーカ５Ｃが左右方向にずれていることを処理装置２１０が受聴者Ｕに知らせる。例えば、処理装置２１０は、表示画面中にずれている方向を表示する。この場合、受聴者Ｕがスピーカ５Ｃと受聴者Ｕとの相対位置を調整する。
　スピーカの角度φが閾値以下となった場合、処理装置２１０は、正面測定を可能とさせる。例えば、処理装置２１０は、正面測定ボタンを表示画面に表示する。受聴者Ｕが正面測定ボタンをタッチすることで、正面測定が開始する。このようにすることで、より正確に正面時間差ＩＴＤ０を測定することができる。
　上記処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
　この出願は、２０１８年３月２２日に出願された日本出願特願２０１８－５３７６４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本開示は、収音信号を処理する処理装置に適用可能である。
　Ｕ　受聴者
　７　切替器
　１０　頭外定位処理部
　１１　畳み込み演算部
　１２　畳み込み演算部
　２１　畳み込み演算部
　２２　畳み込み演算部
　２４　加算器
　２５　加算器
　４１　フィルタ部
　４２　フィルタ部
　４３　ヘッドホン
　２００　測定装置
　２１０　処理装置
　２１１　測定信号生成部
　２１２　収音信号取得部
　２１３　正面時間差取得部
　２１４　両耳間距離取得部
　２１５　入射時間差算出部
　２１６　伝達特性生成部

Claims (6)

  1. 　音源から出力される音を受聴者に装着された左右のマイクにより収音することで得られた収音信号を処理する処理装置であって、
    　前記受聴者の正面前方から角度θだけ傾いた方向に前記音源が配置された状態での特性測定を行うため、前記音源から出力される測定信号を生成する測定信号生成部と、
    　前記左右のマイクで収音された収音信号が入力されるモノラル入力端子と、
    　前記モノラル入力端子を介して、前記左右のマイクで収音された収音信号を取得する収音信号取得部と、
    　左の前記マイクのみから収音された第１の収音信号、及び、右の前記マイクのみから収音された第２の収音信号がそれぞれ前記モノラル入力端子に入力されるように接続状態を切替える切替器と、
    　前記受聴者の両耳間距離を取得する両耳間距離取得部と、
    　前記受聴者の正面前方に配置された前記音源から左右の前記マイクまでの到達時間の時間差を正面時間差として取得する正面時間差取得部と、
    　前記角度θと、前記正面時間差と、前記両耳間距離と、に基づいて、入射時間差を算出する入射時間差算出部と、
    　前記特性測定において取得された前記第１及び第２の収音信号に前記入射時間差に応じた遅延を与えて、前記音源から前記左右のマイクまでの伝達特性を算出する伝達特性生成部と、を備えた処理装置。
  2. 　前記切替器は、左の前記マイクのみから収音された第１の収音信号、右の前記マイクのみから収音された第２の収音信号、及び左右の前記マイクから収音された第３の収音信号がそれぞれ前記モノラル入力端子に入力されるように接続状態を切替え、
    　前記収音信号取得部は、前記受聴者の正面前方に前記音源が配置された状態の正面測定で、前記第１～第３の収音信号をそれぞれ取得し、
    　前記正面時間差取得部は、前記正面測定で取得された前記第１～第３の収音信号に基づいて、前記正面時間差を算出する請求項１に記載の処理装置。
  3. 　前記収音信号取得部は、前記受聴者の横方向に前記音源が配置された状態の横方向測定で、前記第１～第３の収音信号をそれぞれ取得し、
    　前記両耳間距離取得部は、前記横方向測定で取得された前記第１～第３の収音信号に基づいて、前記両耳間距離を算出する請求項２に記載の処理装置。
  4. 　前記入射時間差算出部は、
    　前記角度θを入射角φ、前記両耳間距離をＤ、音速をｃ、推定時間差をＩＴＤとして、次の式により、推定時間差ＩＴＤを求めて、
    　φ＋ｓｉｎφ＝２ｃ×ＩＴＤ／Ｄ、
    　前記推定時間差ＩＴＤに、前記正面時間差を加えることで、前記入射時間差を算出する請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
  5. 　音源から出力される音を受聴者に装着された左右のマイクにより収音することで得られた収音信号を処理する処理装置における処理方法であって、
    　前記処理装置は、前記受聴者の正面前方から角度θだけ傾いた方向に配置された前記音源に測定信号を出力することで特性測定を行い、
    　前記処理装置は、モノラル入力端子を備え、
    　前記モノラル入力端子と前記左右のマイクとの間には、切替器が設けられており、
    　前記切替器は、左の前記マイクのみから収音された第１の収音信号、及び、右の前記マイクのみから収音された第２の収音信号がそれぞれ前記モノラル入力端子に入力されるよう、前記モノラル入力端子への入力を切替え、
    　前記処理方法は、
    　前記受聴者の両耳間距離を取得するステップと、
    　前記受聴者の正面前方に配置された前記音源から左右の前記マイクまでの到達時間の時間差を正面時間差として取得するステップと、
    　前記角度θと、前記正面時間差と、前記両耳間距離と、に基づいて、入射時間差を算出するステップと、
    　前記特性測定において取得された前記第１及び第２の収音信号に前記入射時間差に応じた遅延を与えて、前記音源から前記左右のマイクまでの伝達特性を算出するステップと、を備えた処理方法。
  6. 　左右のマイクにより収音することで得られた収音信号を処理する処理方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    　前記コンピュータは、受聴者の正面前方から角度θだけ傾いた方向に配置された音源に測定信号を出力することで特性測定を行い、
    　前記コンピュータは、モノラル入力端子を備え、
    　前記モノラル入力端子と前記左右のマイクとの間には、切替器が設けられており、
    　前記切替器は、左の前記マイクのみから収音された第１の収音信号、及び、右の前記マイクのみから収音された第２の収音信号がそれぞれ前記モノラル入力端子に入力されるよう、前記モノラル入力端子への入力を切替え、
    　前記処理方法は、
    　前記受聴者の両耳間距離を取得するステップと、
    　前記受聴者の正面前方に配置された前記音源から左右の前記マイクまでの到達時間の時間差を正面時間差として取得するステップと、
    　前記角度θと、前記正面時間差と、前記両耳間距離と、に基づいて、入射時間差を算出するステップと、
    　前記特性測定において取得された前記第１及び第２の収音信号に前記入射時間差に応じた遅延を与えて、前記音源から前記左右のマイクまでの伝達特性を算出するステップと、を備えたプログラム。
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