JP2000236598A

JP2000236598A - 音像位置制御装置

Info

Publication number: JP2000236598A
Application number: JP11034914A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hoshino; 博之星野
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】音像位置を制御し、その誤認識を低減させる。【解決手段】頭部伝達関数に基づいて両耳近傍のスピー
カから音声を出力し、障害物の位置を音像で知らせる音
像位置制御装置である。頭部伝達関数の高域において、
その方向依存性を強調した補正頭部伝達関数を導入す
る。例えば、障害物が前方の場合は高域周波数帯の大き
さが増大された頭部伝達関数ａ，ｂ，ｃを適用する。後
方の場合は、高域周波数帯の大きさが低減された頭部伝
達関数ｅ，ｆ，ｇを適用する。頭部伝達関数の分析によ
れば、人の聴感は、高域周波数帯においてそのレベルが
高いとその音像が前方に定位しやすく、低いと後方に定
位しやすい。この特性を利用しているので、音像の前後
位置が明確に認識される。音像位置が左右の場合でも同
様の手法で解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、両耳近傍に設置さ
れたスピーカ装置から頭部伝達関数に従って所定の音波
を出力させ、聴覚上の音像位置を制御する音像位置制御
装置に関する。本発明は、レーダ装置によって障害物或
いは近接車の位置を検出し、その位置を聴感上の音像で
知らせる車載用の音像位置制御装置に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車中において接近する障害物
を聴覚に訴えて、その方向及び距離を知らせる警告装置
がある。例えば、特開平５−２５０５８９号公報に開示
された警告装置がある。これは、警告原音に頭部伝達関
数に基づいたデジタルフィルタリングなどの信号処理を
行って、警告音に方向性と距離感を持たせて、運転者に
のみに知らせるものである。

【０００３】そのシステムを図１０に示す。これは、セ
ンサー１によって障害物の方向と距離が計測されると、
音像制御部４が、警告原音発生部３を頭部伝達関数に基
づいたデジタルフィルタリングなどの信号処理を行っ
て、２つのスピーカ装置１０Ｌ，１０Ｒから出力するも
のである。頭部伝達関数とは、人間の頭を中心とした半
径ｒの球面上の１点からある角度で全ての周波数を含む
インパスルス音を放出し、両耳位置にて集音してその信
号をフーリエ変換したものである。結果として、音源位
置に対応した周波数スペクトルが得られる。逆に、両耳
位置に置かれたスピーカ装置からその音源位置に対応し
た周波数スペクトルを有する信号を出力すれば、聴感
上、同じ方向あるいは位置に音源があるように認識され
るものである。

【０００４】このシステムにおいては、予め音像位置Ｘ
とそれに対応する頭部伝達関数ＨΦ１、ＨΦ２を備えて
いる。図１０、図１１において、音像制御部４は、知ら
せるべき音像位置Ｘに従って、頭部伝達関数ＨΦ１、Ｈ
Φ２を選択し、それを用いて遅延信号処理３２、両耳差
創生処理３４などを行う。この処理は、詳述はしない
が、例えば危険度に応じて、頭部伝達関数に基づいたデ
ジタルフィルタリング処理する過程である。この１連の
デジタルフィルタリング処理により、２つのスピーカ装
置１０Ｌ，１０Ｒから時間差を伴った警告原音あるいは
強度差を伴った警告原音を出力させ、その結果運転者に
障害物位置を聴感上の音像で認識させるものである。

【０００５】具体的には、切迫した警告の場合には、頭
部伝達関数全体を操作しステップ関数的な大音量で、ま
たそうでない場合は、注意を促す程度の小音量で警告を
行うとしている。また、さらに特開平４−２５９８７９
号公報では音像位置を明確にするためその音像を動的な
音像とする立体音場警報装置を提案している。これは、
恣意的に上記音像位置を所定の幅で揺動させ、その方向
をより明確に運転者に知らしむる方法である。そのた
め、その揺動位置に対応した上記頭部伝達関数ＨΦ１、
ＨΦ２を選択し、同様のデジタルフィルタリング処理を
行い、仮想的な音像を揺動させている。これにより、よ
り明確に障害物の位置を認識できるとしている。また、
場合によっては、危険度に応じて、音像を運転者に向か
って移動させたり、その速度を増減させることを提案す
るものである。

【０００６】

【発明が解決しようする課題】しかしながら、頭部伝達
関数の特性はヘッドフォンによる再生を前提として計測
されたものである。従って、再生時のスピーカ装置との
位置誤差・方向誤差を考慮すると、必ずしも同等な音像
が再現されるものではなかった。また、人の外耳形状、
両耳高さ、あるいは頭の形状が個々に異なるため、平均
的な頭部伝達関数が個人のものと一致せず、その結果、
必ずしも定位感の安定した音像が知覚されるものではな
かった。例えば、前方の到来音は後方に、後方の到来音
は前方に誤認識されることがあった。また、斜め３０度
後方よりの到来音は真横からの側方音として誤認識され
る傾向があった。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、音像制御に用いる
頭部伝達関数はその高域において、音像位置の方向によ
って大きく差異があることに着目し、その差異を強調し
た頭部伝達関数を用いて、より明確にその音像を定位さ
せ認識させることである。また、他の目的は、本発明の
音像位置制御装置を自動車に適用し、音像で近接車の位
置を定位させ、明確に認識させて走行の安全性を高める
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の音像位
置制御装置は、左右に分散配置された少なくとも２つの
発音装置から頭部伝達関数に基づいて所定の音声出力さ
せ、聴感上の音像位置を制御する音像位置制御装置であ
って、頭部伝達関数の高域において、音像位置の方向に
依存した差異を強調するように補正された補正頭部伝達
関数により処理された音声を発音装置から出力させて音
像位置を制御することを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に記載の音像位置制御装置
は請求項１に記載の音像位置制御装置であって、補正頭
部伝達関数は、知らせるべき音像位置が前方の場合は高
域がより増大せられた特性とし、知らせるべき音像位置
が後方の場合は高域がより低減せられた特性としたこと
を特徴とする。

【００１０】また請求項３に記載の音像位置制御装置
は、請求項１に記載の音像位置制御装置であって、頭部
伝達関数は右耳頭部伝達関数と左耳頭部伝達関数からな
り、知らせるべき音像が右側方の場合は高域において相
対的に右耳頭部伝達関数が増大せられた特性とし、知ら
せるべき音像が左側方の場合はその逆特性としたことを
特徴とする。

【００１１】また、請求項４に記載の音像位置制御装置
は、外部の物体の方位又は位置を検出する検出手段を備
え移動体に搭載される請求項１乃至請求項３に記載の何
れか一つの音像位置制御装置であって、音像制御装置は
検出手段によって検出された物体の方位又は位置に対応
する補正頭部伝達関数に基づいて音声を出力し、それに
より検出された物体の方位又は位置にその音像を定位さ
せて、その物体を音像で知らせることを特徴とする。

【００１２】また、請求項５に記載の音像位置制御装置
は請求項４に記載の音像位置制御装置であって、その移
動体は自動車であり、音像制御装置は疑似音声発生手段
を備え、検出手段によって検出された物体の大きさに従
って、異なる音色の疑似音で物体の音像を定位させると
ともにその物***置に応じてその疑似音の音量を制御す
ることを特徴とする。

【００１３】

【発明および効果】請求項１に記載の音像位置制御装置
によれば、高域が音像位置の方向によってその差異が強
調された補正頭部伝達関数が使用される。そして、その
補正頭部伝達関数に基づいて処理された音声が左右に配
置された少なくとも２つの前記発音体から出力されて、
聴感上の音像位置が制御される。

【００１４】頭部伝達関数は、人間の頭を中心とした半
径ｒの球面上の１点からある角度（θ、φ）で全ての周
波数を含むインパルス音を放出して両耳内に置かれたマ
イクロフォンで集音し、その信号をフーリエ変換したも
のである。これは、その音源位置（ｒ、θ、φ）に対応
したインパルス応答の周波数スペクトルと同一意味であ
る。逆に、マイクロフォンで集音された同じ音声信号を
上記発音体から出力させると、上記インパルス音が仮想
的な音源位置（ｒ、θ、φ）から到来したような感覚を
与える。この仮想的な音源位置（ｒ、θ、φ）を聴感上
の音像位置（ｒ、θ、φ）と言う。

【００１５】上記補正頭部伝達関数に基づいて処理され
た音声とは、例えば、原音ｇ（ｔ）のフーリエ変換をＧ
（ω）、（θ、φ）方向の補正頭部伝達関数をＦθφ
（ω）とすると、そのフーリエ逆変換∫Ｇ（ω）Ｆθφ
（ω）exp （ｊωｔ）ｄωで処理された音声である。ま
た、上記処理は、上記フーリエ逆変換の別表現である畳
み込み積分Ｗθφ（ｔ）＝∫ｇ（τ）ｈθφ（ｔ−τ）
ｄτでもよい。ここに、ｈθφ（ｔ）は上記補正頭部伝
達関数をフーリエ逆変換したものであり、インパルス応
答である。

【００１６】このＷθφ（ｔ）で表される音声信号を、
上記発音体から出力させると、上記原音ｇ（ｔ）が仮想
的な音源位置（ｒ、θ、φ）から到来した音と同じ感覚
を与える。特に、補正された頭部伝達関数に基づいてい
るので、音像は移動せられ知らせるべき位置に定位され
る。これにより、原音の音像位置をより明確に認識させ
ることができる。ここに、定位とは聴感上の音像が所定
の位置に知覚される確率の大きさをいい、狭義の意味の
制御である。

【００１７】また上記原音は、任意の単一の周波数、あ
るいは人の聴覚が認識しやすい複数の周波数の合成音、
疑似音を含む。従って、上記補正頭部伝達関数に基づい
て処理された音声も、任意の単一の周波数、あるいは人
の聴覚が認識しやすい複数の周波数の合成音、疑似音を
含む。また、処理された音声は、実時間処理によって得
られた音声であっても、オフラインで予め演算された結
果として記憶された音声であってもよい。例えば、上記
原音の音色を一定とする場合は、上記補正頭部伝達関数
に基づいたＷθφ（ｔ）を予め記憶し、その記憶された
音声信号を時系列に出力しても良い。あるいは、上記原
音の音色を変化させる場合は、予め記憶された上記補正
頭部伝達関数をＦθφ（ω）を用いて、上記フーリエ逆
変換∫Ｇ（ω）Ｆθφ（ω）exp （ｊωｔ）ｄωを実時
間で行い出力しても良い。あるいは、予め記憶された上
記の補正頭部伝達関数の逆フーリエ変換ｈθφ（ｔ）を
用いて、上記畳み込み積分Ｗθφ（ｔ）＝∫ｇ（τ）
ｈθφ（ｔ−τ）ｄτを実時間で行い出力しても良い。
この場合、Ｗθφ（ｔ）は、畳み込み積分の１例である
ＦＩＲ（Finite Impulse Response）デジタルフィルタ
処理で出力させても良い。変化する原音ｇ（ｔ）を用い
れば、より明確に音像位置を認識させることができる。

【００１８】また、請求項２に記載の音像位置制御装置
は請求項１に記載の音像位置制御装置であって、その音
像位置制御装置は、知らせるべき音像位置が前方の場合
は高域が増大せられた頭部伝達関数を用い、知らせるべ
き音像位置が後方の場合は高域が低減せられた前記頭部
伝達関数を用いている。

【００１９】通常の頭部伝達関数の特性は、前方からの
到来音のレベルは高域で高く、後方からの到来音は高域
で低くなっている。本請求項の音像制御装置は上記特性
を利用し、知らせるべき音像位置が前方の場合は高域が
より増大されて補正された頭部伝達関数を用いている。
そして、この補正頭部伝達関数に基づいた音声を左右に
配置された発音装置から出力させている。これにより、
聴感上でその音像位置を前方に定位して知らせることが
できる。また、知らせるべき音像位置が後方の場合は高
域がより低減せられた頭部伝達関数を用いている。そし
て、この頭部伝達関数に基づいた所定の音声を左右に配
置された発音装置から出力させている。よって、その音
像位置を聴感上で後方に定位して知らせることができ
る。ここに、上記低減は、無限大に低減された高域カッ
トを含む。これにより、知らせるべき前後の音像位置
を、より明確に認識させることができる。したがって、
聴感上の前後の誤認識を低減させる音像制御装置とな
る。

【００２０】請求項３に記載の音像位置制御装置は、右
耳頭部伝達関数と左耳頭部伝達関数を備えている。頭部
伝達関数の分析によれば、外耳構造等により、音源が右
側方にある場合は、高域において右側頭部伝達関数値が
左側方のそれより大きく、音源が左側方にある場合は、
高域において左側頭部伝達関数値が右側のそれより大き
い。

【００２１】本請求項の音像位置制御装置は上記現象を
利用し、知らせるべき音像が右側方向の場合は、高域が
左耳頭部伝達関数に対して相対的に増大せられた右耳頭
部伝達関数を用いている。よって、その音像位置をより
右側方に定位させて認識させることができる。この場
合、両頭部伝達関数がともに増大あるいは減少せられて
も、相対的に高域において右頭部伝達関数値が左頭部伝
達関数のそれを上回ることを含む。また、知らせるべき
音像が左側方の場合は、逆特性の両頭部伝達関数を用い
ている。よって、その音像位置をより左側方に定位させ
て認識させることができる。これにより、知らせるべき
音像位置の左右を、より明確に知らせることができ、聴
感上の左右の誤認識を低減させる音像制御装置となる。

【００２２】また、請求項４に記載の音像位置制御装置
は、移動体に搭載される音像位置制御装置であって、外
部の物体を検出する検出手段を備えている。物体は例え
ば、障害物であり、物体の接近時には、上記検出手段が
その方位又は位置を検出する。物体を検出すると、音像
位置制御装置はその方位又は位置に応じた補正頭部伝達
関数に基づいて処理された音声を左右に配置された発音
装置から出力させる。これにより、その物***置を音像
で、外部の物体方向または位置に定位させて認識させる
ことができる。したがって、移動体において、例えば障
害物等の物***置を聴感上の音像位置で明確に認識させ
る音像制御装置となる。

【００２３】また、請求項５に記載の音像位置制御装置
は、自動車に搭載される音像位置制御装置であって、疑
似音声発生手段と前記検出手段を備えている。この検出
手段は物体の方向及び位置に加えてその大きさを検出す
ることができる。例えば、その検出手段はレーダ装置で
あり、物***置は（ｒ、θ）で示され、またその大きさ
はｒ△θで求められる。ここに、△θはレーダ装置の反
射波の検出角幅である。この音像位置制御装置は、疑似
音声発生手段による疑似音を用い、その物体の大きさｒ
△θに従って、異なる音色の疑似音でその物体の位置を
定位させる。例えば、大きい物体に対しては低周波の疑
似音で、小さい物体に対しては高周波の疑似音で定位さ
せる。これにより、物体の位置と大きさが同時に認識さ
れる。また同時に、この音像位置制御装置は、その物体
位置（ｒ、θ）の距離ｒに従って音量を増減させる。例
えば、距離ｒが小さくなるに従って疑似音の音量を増大
させ、距離ｒが大きくなるにしたがって疑似音の音量を
減少させる。これにより、物体の位置および大きさに加
えて、物体との相対速度が同時に認識される。

【００２４】ここに、上記物体は、障害物あるいは近接
車を含み、疑似音は上記頭部伝達関数に基づいて処理さ
れた音声に含まれ、例えばエンジン音等の合成音であ
る。これにより、車中において近接車の大きさ、位置お
よび相対速度が音像によって明確に認識される。従っ
て、より走行の安全性を高める音像位置制御装置とな
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１に本発明の音像位置制
御装置の１実施例を示す。図は、システムブロック図で
ある。本実施例の音像位置制御装置は、中央演算処理装
置（以下、ＣＰＵ）１００、頭部伝達関数を記憶する頭
部伝達関数記憶部１２０、補正された頭部伝達関数を記
憶する補正頭部伝達関数記憶部１３０、原音と補正頭部
伝達関数のデジタルフィルタリング演算を行い出力する
ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１４０、その出力
を記憶する出力信号記憶部１４１、疑似音発生手段であ
る原音発生部１５０、ＤＳＰ１４０からの出力信号を増
幅して出力する増幅器１６０、発音装置であるスピーカ
装置１７０、およびプログラムが記憶されたＲＯＭ１８
０、そして障害物あるいは近接車を検出する検出手段で
ある障害物検出センサ１９０から構成される。また、各
構成要素は、システムバス１０５によって双方向に通信
可能に接続されている。

【００２６】上記ＲＯＭ１８０中のプログラムは、音像
位置の方向に応じて上記頭部伝達関数を補正し補正頭部
伝達関数記憶部１３０に記憶させるプログラム、あるい
は障害物検出センサ１９０からの検出結果に応じて、出
力信号記憶部１４１から音声信号を選択し出力させるプ
ログラム等が格納されている。尚、出力信号記憶部１４
１には、音像位置に応じて、補正頭部伝達関数に基づい
て演算された結果が、音声信号として記憶されている。

【００２７】各構成要素をその機能に従って説明する。
ここでは、簡単のため水平方向の障害物の音像位置制御
とする。従って、前出の仰角φを省略し、頭部伝達関数
を、両耳位置における音声信号ｆθ_R（ｔ）、ｆθ
_L（ｔ）のフーリエ変換Ｆθ_R（ω）、Ｆθ_L（ω）と
する。これは、半径ｒの円周上の１点（ｒ、θ）から発
せられたインパルス音を両耳内に置かれたマイクロフォ
ン１８０によって集音し、それをＡ／Ｄ器１１０によっ
てデジタル値に変換する。そして、ＣＰＵ１００と図示
しないフーリエ変換プログラムによって周波数空間に変
換することによって得られる。その結果が、各音源位置
（ｒ、θ）に対応されて、上記頭部伝達関数記憶部１２
０に格納されている。尚、このマイクロフォン１８０お
よびＡ／Ｄ器１１０は、頭部伝達関数を求める時のみ使
用するものであって、通常の障害物の音像生成時には使
用されない。

【００２８】図２（ａ）に頭部伝達関数の１例を示す。
ａ〜ｇで示された各要素は、半径をｒとする円周上の各
点（０〜１８０°方向）からの到来音に対応した右耳位
置での頭部伝達関数である（図２（ｂ））。図示される
ように、頭部伝達関数の３．５kHz 以上の高域におい
て、音源位置が前方にある場合はそのレベルが高く、音
源位置が後方にある場合はそのレベルが低く分離され
る。換言すれば、頭部伝達関数には、その高域における
レベルを高くすれば聴感上の音像は前方に定位され、そ
のレベルを低くすれば聴感上の音像は後方に定位される
特性がある。

【００２９】また、図３に音源位置を右耳側方の＋９０
°とした場合の、右耳位置での頭部伝達関数と左耳位置
での頭部伝達関数の比較を示す。これをそれぞれ右耳頭
部伝達関数および左耳頭部伝達関数という。この場合
も、高域においてその信号にレベル差が認められる。す
なわち、音源が右側方にある場合は、高域において、右
耳頭部伝達関数の信号レベルが上昇し、左耳頭部伝達関
数のそれが低下する。音源が左側方の場合は、この両頭
部伝達関数の特性は逆に変化する。頭部伝達関数には、
このような特性がある。

【００３０】また他の分析によれば、人の聴感は、到来
音の方向を誤認識することが知られている。特に前後方
向からの到来音に関して、それが著しい。到来音の知覚
方向と提示方向の誤差（方向定位結果）を図４のグラフ
に示す。横軸が提示方向、縦軸が知覚方向である。図
中、数字は被験者数であり、斜め４５°の直線の周りに
誤認識の度数が示されている。この誤認識の度数が小さ
いほど、音像位置の定位感がよいとされる。

【００３１】上記誤認識を低減させるため、本発明の発
明者は、上記頭部伝達関数の特性を利用して、より明確
に音像を定位させ認識させる方法を考案した。すなわ
ち、頭部伝達関数の高域において、方向に依存するその
差異をより大きく増大させて、音像位置を移動させ、強
調させるようにした。補正された頭部伝達関数を図５に
示す。３．５kHz 以上の高域において、前方の音像位置
に対する頭部伝達関数ａ，ｂ，ｃのレベルがより高く、
後方の音像位置に対する頭部伝達関数ｅ，ｆ，ｇがより
低く補正されている。これらは、ＲＯＭ１８０に記述さ
れたプログラムによって、補正される。尚、これらの上
記補正頭部伝達関数は、具体的には、図６に示すスペク
トルで記憶されている。これは、頭部伝達関数から所定
周波数のスペクトルを取り出したものである。所定のス
ペクトルの周波数帯域は、車室内の聴覚情報提示基準
（ＩＳＯ）に従って、５００Hz〜５０００Hzに設定され
ており、そのスペクトル間隔は、例えば３００Hzに設定
されている。

【００３２】次に、この補正された頭部伝達関数を用い
て、任意の音色で音像を制御する方法について説明す
る。これは、図１のＤＳＰ１４０を用いて行う。ＤＳＰ
１４０は、例えば、いろいろな数値演算処理を備えた数
値演算専用ボードである。ＤＳＰ１４０は、ＣＰＵ１０
０からの指令により、原音発生部１５０から入力された
信号と上記補正頭部伝達関数との演算を行う。演算は、
Ｇ（ω）と上記補正頭部伝達関数Ｆθ_R,Ｆθ_Lのフーリ
エ逆変換である。ここに、Ｇ（ω）は原音発生部１５０
からの信号をｇ（ｔ）とした場合のフーリエ変換であ
る。それぞれの演算結果は、次式で表せられる。

【数１】Ｗθ_R（ｔ）＝∫Ｇ（ω）Ｆθ_R（ω）exp （ｊωｔ）ｄω （１）

【数２】Ｗθ_L（ｔ）＝∫Ｇ（ω）Ｆθ_L（ω）exp （ｊωｔ）ｄω （２）

【００３３】上記頭部伝達関数Ｆθ_R（ω）、Ｆθ
_L（ω）は実際には図６に示すように、所定の周波数幅
で選択されたフィルタで表され、上記演算もフィルタリ
ング演算となる。右スピーカ装置１７０から上記音声信
号Ｗθ_R（ｔ）、左スピーカ装置１７０から上記音声信
号Ｗθ_L（ｔ）を出力すれば、上述の補正頭部伝達関数
の周波数特性を有した原音ｇ（ｔ）が聴感上の音像位置
（ｒ、θ）にあるように再現せられる。特に、ここでは
高域が補正された頭部伝達関数を適用しているので、そ
の音像位置は移動せられ、聴感上では、音源位置が所定
の位置に定位される。

【００３４】また、これらの演算結果は、例えば角度θ
に対応して出力信号記憶部１４１に記憶される。自動車
搭載時には、この出力信号記憶部１４１に記憶された音
声信号を、後述する障害物検出センサ１９０が検出した
角度θに応じて読み出し、直接増幅器１６０およびスピ
ーカ装置１７０から出力する。尚、障害物検出センサ１
９０は、例えば反射波によって障害物を捕捉するレーダ
装置であり、障害物の距離ｒ、方向θおよび大きさｒ△
θが検出される。△θは、電磁波を放射状に走査した場
合の反射波の検出角幅である。

【００３５】また、上式（１）および（２）のフーリエ
逆変換は、それぞれ次式の実時間上の畳み込み積分でも
表せられる。

【数３】Ｗθ_R（ｔ）＝∫ｇ（τ）ｈθ_R（ｔ−τ）ｄτ （３）

【数４】Ｗθ_L（ｔ）＝∫ｇ（τ）ｈθ_L（ｔ−τ）ｄτ （４）この時、ｇ（ｔ）は原音発生部１５０からの信号であ
り、ｈθ_R（ｔ），ｈθ_L（ｔ）は、補正された頭部伝
達関数をフーリエ逆変換することによって求められた補
正されたインパルス応答である。

【００３６】この補正されたインパルス応答と原音発生
部１５０からの信号をＤＳＰ１４０に入力させ、上記畳
み込み積分を行わせてもよい。この演算結果を、接続さ
れたアンプ１６０を通し左右のスピーカ装置１７０から
出力させると、同様の効果がある。特に、ここでは高域
が補正された補正音源信号を適用しているので、その音
像位置が知らせるべき位置に特に定位され、認識され
る。また上記同様、出力信号を予め出力信号記憶部１４
１に記憶し、上記同様必要な角度θに応じて取り出し出
力することもできる。またこの時、原音発生部１５０か
ら出力されるｇ（ｔ）には特に言及しなかったが、人の
注意力を喚起する単一周波数でも、複数の周波数でもよ
い。例えば、障害物を近接車とすればエンジン音でもよ
い。さらに、近接車の車種が判別できれば、その車種に
応じたエンジン音がより効果的である。又、近接車の実
際に検出された音を音源としても良い。

【００３７】図７（ａ），（ｂ）にその効果を示す。図
４と同様に、横軸を音像の提示方向、縦軸を知覚方向と
した方向定位結果である。図７（ａ）は、調節されない
頭部伝達関数を用いた従来の結果である。０°と１８０
°、すなわち前方と後方の誤認識割合が大きい。図７
（ｂ）は、補正された頭部伝達関数を用いた場合の結果
である。図示されるように、前後の誤認識割合が小さく
改善されている。このように、障害物の位置（ｒ、θ）
によって、高域が補正された頭部伝達関数を用いれば、
運転者に対してその音像位置をより正確に定位させるこ
とができ、明確に認識させることができる。よって、自
動車の走行をより安全にする音像制御装置となる。

【００３８】次に、ＣＰＵ１００の動作を図８に示すフ
ローチャートに従って簡単に説明する。ステップＳ１０
では、レーダ装置等の障害物検出センサ１９０から障害
物の存在を確認する。障害物がない場合、すなわちｎｏ
の場合は待ち状態を続ける。障害物がある場合、すなわ
ちｙｅｓの場合はステップＳ２０に移行する。

【００３９】ステップＳ２０では、障害物検出センサの
出力から障害物位置（ｒ，θ）を読み、続いてステップ
Ｓ３０に移行する。

【００４０】ステップＳ３０では、上記障害物位置
（ｒ，θ）に応じた音声信号を出力信号記憶部１４１か
ら読み出し、アンプ１６０に出力する。上述のように、
この音声信号は予め障害物位置（ｒ，θ）に応じて補正
された頭部伝達関数に基づいて演算され、出力信号記憶
部１４１に記憶された信号である。このようにすれば、
応答性よく、実時間で定位感のある音像が運転者に与え
られる。この１連の作業の後、再びステップＳ１０に戻
り待ち状態となる。このようなルーチンで障害物は、定
位感が高められて音像で認識せられる。

【００４１】このように、本発明の音像位置制御装置
は、高域において音像位置がより正確に定位するよう補
正された頭部伝達関数を採用している。これにより、よ
り明確に音像位置を認識させることができる。従って、
自動車に適用すれば、運転者は音像によって的確に障害
物位置を認識することができ、走行の安全性を高めるこ
とができる。

【００４２】（変形例）上記実施例は１例であり、他に
様々な変形が考えられる。例えば、上記実施例では、障
害物位置（ｒ、θ）に応じた頭部伝達関数を設定した
が、図９に示す方法で距離ｒの制御をしても良い。例え
ば、知らせるべき音像位置を（ｒ，β）とし、右耳頭部
伝達関数による音像方向と左耳のそれを僅かに異ならせ
る。すなわち、右スピーカ装置からは音像位置が（ｒ、
β_R）となるように出力し、左スピーカ装置からは音像
位置が（ｒ、β_L）となるように出力する。このように
出力すれば、聴感上の仮想音源（ｒ，β）は遠方の仮想
音源（ｒ’，β）に移動せられたように認識される。ま
た、この逆の作業をすれば、仮想音源の距離ｒ’は近づ
けられて認識される。このようにすれば、音像距離ｒが
制御される。また、この時、距離ｒ’が大きい時は同時
にその音量を下げ、距離ｒ’が小さい時は同時に音量を
上げるようにすれば、さらに距離感を与えることができ
る。

【００４３】また、上記実施例では、主に音像の前後の
誤認識を解決する方法を述べたが、知らせるべき音像角
度が±９０°の場合は、頭部伝達関数の高域の大きさを
全体的に一律に変化させてもよい。例えば、知らせるべ
き音像が右側方にある場合は、右耳頭部伝達関数の高域
全体を左耳のそれに比較して相対的に大きくする。知ら
せるべき音像が左側方にある場合は、その逆の作業をす
る。これにより、音像位置の左右が定位されて、認識さ
れる。また、上記相対比を一定にしたまま、両頭部伝達
関数の大きさ全体を増減してもよい。頭部伝達関数の大
きさ全体を増加させるとその音像は近くに認識され、減
少させると音像は遠くに認識される。このような簡単な
制御でもよい。

【００４４】また、上記実施例のステップＳ３０は、高
速化のため予め演算して記憶された音声信号を用いた
が、実施例で示した式（３）、（４）による畳み込み演
算をリアルタイムで行ってもよい。この場合は、運転者
により任意の原音を選択させることができ、運転者に応
じた音色で音像を認識させることができる。さらに、ス
テップＳ３０では、検出した位置（ｒ、θ）およびその
障害物の大きさに応じて様々に変化させることもでき
る。例えば、距離ｒが小さくなれば、音像の音量を大き
くして障害物あるいは近接車の接近を知らせることがで
きる。あるいは音色を換えて、注意を喚起してもよい。
また、前述したように、障害物の大きさｒ△θによっ
て、周波数、音色あるいは音量あるいは疑似音種を変化
させてもよい。

【００４５】また、本実施例では、プログラムでフーリ
エ逆演算を行ったが、電子回路で構成された演算回路を
用いても良い。さらに、本実施例においては、両耳位置
設定されたスピーカ装置を用いたが、車載のカーステレ
オのそれを利用してもよい。本発明では、プログラムに
よるデジタルフィルタリング演算を用いているので、柔
軟に車室内構造の音響特性に合わせることができる。

【００４６】補正頭部伝達関数は、３．５kHz 以上を補
正したが、補正する高域の下限周波数は３〜４kHz に設
定すれば良い。さらに、補正頭部伝達関数は、図５に示
すように、頭部伝達関数の高域の方向に依存する差を比
例拡大するように補正したが、例えば、３．５kHz 以上
で、方向０〜６０度の頭部伝達関数は、一律的に固定量
だけ、例えば、１０ｄＢだけ増加させ、方向９０度の頭
部伝達関数は変化させずに、方向１２０度〜１８０度の
頭部伝達関数は、−無限大としても良い。尚、図５の補
正頭部伝達関数は、方向３０度毎の７段に分けている
が、さらに、細かく、例えば、５度毎に設定しても良
い。又、任意方向の補正頭部伝達関数を測定された関数
の補間により求めても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る音像位置制御装置の構成
ブロック図。

【図２】本発明の実施例に係る頭部伝達関数の説明図。

【図３】音源位置が＋９０°である右耳および左耳の頭
部伝達関数を示した特性図。

【図４】提示方向と知覚方向の認識関係を示した測定
図。

【図５】補正された頭部伝達関数を示した特性図。

【図６】頭部伝達関数をフィルタとした周波数スペクト
ル図。

【図７】提示方向と知覚方向の認識改善を説明する測定
図。

【図８】本実施例に係わるＣＰＵの動作を示すフローチ
ャート。

【図９】本発明の変形例に係わる音像位置制御の説明
図。

【図１０】従来の音像位置制御装置を説明する構成ブロ
ック図。

【図１１】従来の頭部伝達関数を用いた音像制御部の構
成ブロック図。

【符号の説明】

１００ＣＰＵ１２０頭部伝達関数記憶部１３０補正頭部伝達関数記憶部１４０ＤＳＰ１４１出力信号記憶部１５０原音発生部１６０増幅器１７０スピーカ装置１８０ＲＯＭ１９０障害物検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｈ０４Ｒ 3/00 ３２０Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２６Ｂ９Ａ００１６２８ＺＦターム(参考） 3D020 BA10 BA11 BC02 BD05 BE03 5D015 CC03 5D020 BB06 5D062 AA65 AA67 5H180 AA01 AA21 CC12 CC14 LL01 LL07 9A001 GG03 HH15 JJ71 KK56

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右に分散配置された少なくとも２つの発
音装置から頭部伝達関数に基づいた所定の音声を出力
し、聴感上の音像位置を制御する音像位置制御装置にお
いて、前記頭部伝達関数の高域において前記音像位置の方向に
依存した差異を強調するように補正された補正頭部伝達
関数により処理された音声を、前記発音装置から出力さ
せて前記音像位置を制御することを特徴とする音像位置
制御装置。
【請求項２】前記補正頭部伝達関数は、知らせるべき音
像位置が前方の場合は高域がより増大せられた特性と
し、知らせるべき音像位置が後方の場合は高域がより低
減せられた特性としたことを特徴とする請求項１に記載
の音像位置制御装置。
【請求項３】前記頭部伝達関数は右耳頭部伝達関数と左
耳頭部伝達関数からなり、知らせるべき音像が右側方の
場合は高域において相対的に右耳頭部伝達関数が増大せ
られた特性とし、知らせるべき音像が左側方の場合はそ
の逆特性としたことを特徴とする請求項１に記載の音像
位置制御装置。
【請求項４】前記音像制御装置は移動体に搭載され、外
部の物体の方位又は位置を検出する検出手段を備え、前
記検出手段によって検出された前記物体の方位又は位置
に対応する前記補正頭部伝達関数に基づいて音声を出力
することにより、検出された前記物体の方位又は位置に
音像を定位させ、前記物体の方位又は位置を音像で知ら
せることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
１項に記載の音像位置制御装置。
【請求項５】前記移動体は自動車であり、前記音像制御
装置は疑似音声発生手段を備え、前記検出手段によって
検出された物体の大きさに従って、異なる音色の疑似音
で物体の音像を定位させるとともに前記物***置に応じ
て前記疑似音の音量を制御することを特徴とする請求項
４に記載の音像位置制御装置。