JP2002095098A - 音響再生装置 - Google Patents

音響再生装置

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JP2002095098A JP2000284362A JP2000284362A JP2002095098A JP 2002095098 A JP2002095098 A JP 2002095098A JP 2000284362 A JP2000284362 A JP 2000284362A JP 2000284362 A JP2000284362 A JP 2000284362A JP 2002095098 A JP2002095098 A JP 2002095098A
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賢一 寺井
Hiroyuki Hashimoto
裕之 橋本
Isao Kakubari
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受聴者に基準スピーカを正しく知覚させるこ
とが可能な音響再生装置を提供する。 【解決手段】 音響再生装置1は、再生スピーカ2と、
オーディオ信号を処理することにより、基準スピーカを
受聴者に知覚させるための音響信号を生成する信号処理
部3とを備えている。信号処理部3は、音響再生装置1
の外部から補正データを受け取る補正データ入力部4
と、補正データに基づいてオーディオ信号を演算するこ
とにより音響信号を生成し、その音響信号を再生スピー
カ2に出力する演算部5とを含む。補正データは、値H
/Cを有している。Hは基準スピーカから受聴者の耳の
近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、Cは再生
スピーカ2から受聴者の耳の近傍に位置する制御点まで
の伝達関数を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、音響特性補正機能
を有する音響再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、基準音源から受聴者までの伝達関
数を畳み込み演算の係数に設定し、その係数を用いてオ
ーディオ信号に対する畳み込み演算を行うことにより、
受聴者に基準音源を知覚させる技術が知られている。こ
のような技術は、例えば、特開平11−27800号公
報(発明の名称:立体音響処理システム)に記載されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術によれば、受聴者に基準音源の位置を正確に知覚
させることは困難であった。従来技術では、受聴者によ
って使用される再生スピーカの音響特性(または、ヘッ
ドホンの音響特性)が考慮されていないため、基準音源
から受聴者までの伝達関数を正確に再現することができ
なかったからである。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、受聴者によって使用される再生スピーカの音
響特性(または、ヘッドホンの音響特性)を考慮して、
受聴者に基準スピーカを正しく知覚させることが可能な
音響再生装置を提供することを目的とする。
【0005】また、本発明は、受聴者によって実際に使
用される再生スピーカに適合した音響特性の補正を行う
ことが可能な音響再生装置を提供することを目的とす
る。
【0006】さらに、本発明は、頭部の形状の個人差が
音響特性の補正効果に与える影響を低減することが可能
な音響再生装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の音響再生装置
は、再生スピーカと、オーディオ信号を処理することに
より、基準スピーカを受聴者に知覚させるための音響信
号を生成する信号処理部とを備えた音響再生装置であっ
て、前記信号処理部は、前記音響再生装置の外部から補
正データを受け取る補正データ入力部と、前記補正デー
タに基づいて前記オーディオ信号を演算することにより
前記音響信号を生成し、前記音響信号を前記再生スピー
カに出力する演算部とを含み、前記補正データは、値H
/Cを有しており、Hは前記基準スピーカから前記受聴
者の耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、
Cは前記再生スピーカから前記受聴者の耳の近傍に位置
する制御点までの伝達関数を示す。これにより、上記目
的が達成される。
【0008】前記再生スピーカは、前記受聴者の耳に接
触しないように前記受聴者の耳の孔の最も近くに配置さ
れるスピーカであり、前記制御点は、前記受聴者の耳の
孔と前記再生スピーカとの間に位置していてもよい。
【0009】前記補正データは記録媒体に予め記録され
ており、前記補正データ入力部は、前記記録媒体から読
み出された前記補正データを受け取ってもよい。
【0010】前記補正データ入力部は、ネットワークを
介して前記補正データを受け取ってもよい。
【0011】本発明の他の音響再生装置は、受聴者の右
耳用の第1および第3の再生スピーカと、前記受聴者の
左耳用の第2および第4の再生スピーカと、第1〜第5
のオーディオ信号を処理することにより、第1〜第3の
基準スピーカを前記受聴者に知覚させるための第1およ
び第2の音響信号と第4および第5の基準スピーカを前
記受聴者に知覚させるための第3および第4の音響信号
とを生成する信号処理部とを備えた音響再生装置であっ
て、前記信号処理部は、前記音響再生装置の外部から第
1〜第10の補正データを受け取る補正データ入力部
と、前記第1〜第3の補正データに基づいて前記第1〜
第3のオーディオ信号を演算することにより前記第1の
音響信号を生成し、前記第1の音響信号を前記第1の再
生スピーカに出力する第1の演算部と、前記第4〜第6
の補正データに基づいて前記第1〜第3のオーディオ信
号を演算することにより前記第2の音響信号を生成し、
前記第2の音響信号を前記第2の再生スピーカに出力す
る第2の演算部と、前記第7および第8の補正データに
基づいて前記第4および第5のオーディオ信号を演算す
ることにより前記第3の音響信号を生成し、前記第3の
音響信号を前記第3の再生スピーカに出力する第3の演
算部と、前記第9および第10の補正データに基づいて
前記第4および第5のオーディオ信号を演算することに
より前記第4の音響信号を生成し、前記第4の音響信号
を前記第4の再生スピーカに出力する第4の演算部とを
含み、前記第1の補正データは、値H1R/C1を有して
おり、前記第2の補正データは、値H2R/C1を有して
おり、前記第3の補正データは、値H3R/C1を有して
おり、前記第4の補正データは、値H1L/C2を有して
おり、前記第5の補正データは、値H2L/C2を有して
おり、前記第6の補正データは、値H3L/C2を有して
おり、前記第7の補正データは、値H4R/C3を有して
おり、前記第8の補正データは、値H5R/C3を有して
おり、前記第9の補正データは、値H4L/C4を有して
おり、前記第10の補正データは、値H5L/C4を有し
ており、H1Rは前記第1の基準スピーカから前記受聴者
の右耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、
2Rは前記第2の基準スピーカから前記受聴者の右耳の
近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、H3Rは前
記第3の基準スピーカから前記受聴者の右耳の近傍に位
置する制御点までの伝達関数を示し、H4Rは前記第4の
基準スピーカから前記受聴者の右耳の近傍に位置する制
御点までの伝達関数を示し、H5Rは前記第5の基準スピ
ーカから前記受聴者の右耳の近傍に位置する制御点まで
の伝達関数を示し、H1Lは前記第1の基準スピーカから
前記受聴者の左耳の近傍に位置する制御点までの伝達関
数を示し、H2Lは前記第2の基準スピーカから前記受聴
者の左耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示
し、H3Lは前記第3の基準スピーカから前記受聴者の左
耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、H4L
は前記第4の基準スピーカから前記受聴者の左耳の近傍
に位置する制御点までの伝達関数を示し、H5Lは前記第
5の基準スピーカから前記受聴者の左耳の近傍に位置す
る制御点までの伝達関数を示し、C1は前記第1の再生
スピーカから前記受聴者の右耳の近傍に位置する制御点
までの伝達関数を示し、C2は前記第2の再生スピーカ
から前記受聴者の左耳の近傍に位置する制御点までの伝
達関数を示し、C3は前記第3の再生スピーカから前記
受聴者の右耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を
示し、C4は前記第4の再生スピーカから前記受聴者の
左耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示す。こ
れにより、上記目的が達成される。
【0012】前記第1の基準スピーカは、前記受聴者の
正面方向の直線と略0度の角度をなす直線上に配置され
た仮想の音源であり、前記第2の基準スピーカは、前記
受聴者の正面方向の直線と略+30度の角度をなす直線
上に配置された仮想の音源であり、前記第3の基準スピ
ーカは、前記受聴者の正面方向の直線と略−30度の角
度をなす直線上に配置された仮想の音源であり、前記第
4の基準スピーカは、前記受聴者の正面方向の直線と略
+110〜+120度の角度をなす直線上に配置された
仮想の音源であり、前記第5の基準スピーカは、前記受
聴者の正面方向の直線と略−110〜−120度の角度
をなす直線上に配置された仮想の音源であってもよい。
【0013】前記第1〜第4の再生スピーカは、ヘッド
ホンに含まれており、前記第1および第2の再生スピー
カは、前記受聴者の前記右耳の孔と前記受聴者の前記左
耳の孔とを結ぶ直線を含む鉛直面より前方に配置されて
おり、前記第3および第4の再生スピーカは、前記鉛直
面より後方に配置されており、前記第1〜第4の再生ス
ピーカのそれぞれは、前記受聴者の前記右耳および前記
受聴者の前記左耳に非接触に配置されていてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】はじめに、図1を参照して、本発
明の原理を説明する。
【0015】図1は、本発明の音響再生装置1の構成を
示す。音響再生装置1は、音響特性補正機能を有してい
る。
【0016】音響再生装置1は、再生スピーカ2と、オ
ーディオ信号INを処理することにより、基準スピーカ
を受聴者に知覚させるための音響信号OUTを生成する
信号処理部3とを含む。ここで、基準スピーカとは、受
聴者に対して所定の方向に位置しているかのように受聴
者によって知覚される仮想の音源をいう。
【0017】信号処理部3は、音響再生装置1の外部か
ら補正データを受け取る補正データ入力部4と、その補
正データに基づいてオーディオ信号INを演算すること
により音響信号OUTを生成する演算部5とを含む。演
算部5によって生成された音響信号OUTは、再生スピ
ーカ2に出力される。
【0018】補正データの値Xは、(数1)を満たすよ
うに設定される。
【0019】
【数1】X=H/C ここで、Hは基準スピーカから受聴者の耳(右耳または
左耳)の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、
Cは再生スピーカ2から受聴者の耳(右耳または左耳)
の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示す。
【0020】本明細書では、「受聴者の耳(右耳または
左耳)の近傍に位置する制御点」とは、「受聴者の耳
(右耳または左耳)の孔に位置する制御点(以下、この
制御点を「耳道入口制御点e」ともいう)」および「受
聴者の耳(右耳または左耳)の孔とその孔の最も近くに
配置される再生スピーカとの間に位置する制御点(以
下、この制御点を「中間制御点s」ともいう)」を包含
する表現であると定義する。
【0021】例えば、補正データの値Xは畳み込み演算
の係数に設定され得る。この場合、演算部5は、その係
数を用いてオーディオ信号INに対して畳み込み演算を
行う。
【0022】受聴者の受聴音Pは、(数2)によって表
される。
【0023】
【数2】 P=IN*X*C=IN*(H/C)*C=IN*H (数2)により、受聴者は、実際には再生スピーカ2か
ら伝達関数Cを通って受聴者の耳に到達した音をあたか
も基準スピーカから伝達関数Hを通って受聴者の耳に到
達した音であるかのように知覚することが理解される。
これにより、受聴者は、基準スピーカを正しく知覚する
ことが可能になる。
【0024】補正データ入力部4が補正データを受け取
る方法は問わない。例えば、補正データが予め記録媒体
6に記録されている場合には、補正データ入力部4は、
記録媒体6の再生装置12aから補正データを受け取っ
てもよい(図2A参照)。この場合、再生装置12a
は、記録媒体6の回転を制御する回転制御部7と、記録
媒体6に記録された補正データの読み出しを制御する読
み出し制御部8とを少なくとも含む。
【0025】なお、記録媒体6は、任意のタイプの記録
媒体であり得る。記録媒体6は、例えば、再生スピーカ
2に同梱されるDVD−ROMである。補正データが予
め記録されている記録媒体6は、オーディオ信号が記録
されている記録媒体と同一であってもよいし、異なって
いてもよい。
【0026】あるいは、音響再生装置1がネットワーク
アクセス装置12bを介してネットワーク9に接続され
ている場合には、補正データ入力部4が、ネットワーク
9に接続された他の装置(例えば、ホストコンピュータ
10)からダウンロードされた補正データを受け取って
もよい(図2B参照)。
【0027】なお、ネットワーク9は、任意のタイプの
ネットワークであり得る。ネットワーク9は、例えば、
インターネットである。
【0028】なお、複数の種類の再生スピーカが受聴者
によって使用される場合には、その再生スピーカの種類
ごとに、補正データを予め用意しておくようにすればよ
い。例えば、複数の種類の再生スピーカにそれぞれ対応
する複数の補正データが記録媒体6に予め記録され得
る。これにより、受聴者によって実際に使用される再生
スピーカに適合した音響特性の補正を行うことが可能に
なる。その結果、受聴者によって実際に使用される再生
スピーカの種類にかかわらず、受聴者は、基準スピーカ
を正しく知覚することが可能になる。
【0029】以下、図面を参照しながら本発明の実施の
形態を説明する。
【0030】(実施の形態1)図3は、本発明の実施の
形態1の音響再生装置11の構成を示す。
【0031】音響再生装置11は、受聴者の右耳用の再
生スピーカ36(第1のスピーカ)および再生スピーカ
38(第3のスピーカ)と、受聴者の左耳用の再生スピ
ーカ37(第2のスピーカ)および再生スピーカ39
(第4のスピーカ)とを含む。
【0032】音響再生装置11は、オーディオ信号IN
1〜IN5を処理することにより、第1〜第4の音響信号
OUT1〜OUT4を生成する信号処理部13をさらに含
む。ここで、第1および第2の音響信号OUT1および
OUT2は、基準スピーカ31〜33を受聴者に知覚さ
せるための信号である。第3および第4の音響信号OU
3およびOUT4は、基準スピーカ34および35を受
聴者に知覚させるための信号である。
【0033】なお、基準スピーカ31〜35の配置につ
いては、図4を参照して後述する。
【0034】信号処理部13は、音響再生装置11の外
部から第1〜第10の補正データを受け取る補正データ
入力部54と、第1の音響信号OUT1を再生スピーカ
36に出力する第1の演算部50と、第2の音響信号O
UT2を再生スピーカ37に出力する第2の演算部51
と、第3の音響信号OUT3を再生スピーカ38に出力
する第3の演算部52と、第4の音響信号OUT4を再
生スピーカ39に出力する第4の演算部53とを含む。
【0035】第1の演算部50は、デジタルフィルタ5
01〜503と、デジタルフィルタ501〜503の各
出力を加算する加算器504とを含む。第1の補正デー
タの値X1は、デジタルフィルタ501の係数に予め設
定される。第2の補正データの値X2は、デジタルフィ
ルタ502の係数に予め設定される。第3の補正データ
の値X3は、デジタルフィルタ503の係数に予め設定
される。これらの係数の設定は、補正データ入力部54
によって行われる。
【0036】デジタルフィルタ501は、第1の補正デ
ータの値X1を係数として用いてオーディオ信号IN1
対して畳み込み演算を行う。
【0037】デジタルフィルタ502は、第2の補正デ
ータの値X2を係数として用いてオーディオ信号IN2
対して畳み込み演算を行う。
【0038】デジタルフィルタ503は、第3の補正デ
ータの値X3を係数として用いてオーディオ信号IN3
対して畳み込み演算を行う。
【0039】デジタルフィルタ501〜503による演
算結果は加算器504によって加算され、その加算結果
が第1の音響信号OUT1として再生スピーカ36に出
力される。
【0040】第1〜第3の補正データの値X1〜X3は、
それぞれ、(数3)を満たすように設定される。
【0041】
【数3】X1=H1R/C12=H2R/C13=H3R/C1 ここで、H1Rは基準スピーカ31から受聴者の右耳の近
傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、H2Rは基準
スピーカ32から受聴者の右耳の近傍に位置する制御点
までの伝達関数を示し、H3Rは基準スピーカ33から受
聴者の右耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示
し、C1は再生スピーカ36から受聴者の右耳の近傍に
位置する制御点までの伝達関数を示す。
【0042】このように、第1の演算部50は、第1〜
第3の補正データ(値X1〜値X3)に基づいてオーディ
オ信号IN1〜IN3を演算することにより第1の音響信
号OUT1を生成し、第1の音響信号OUT1を再生スピ
ーカ36に出力する。
【0043】第2の演算部51は、デジタルフィルタ5
11〜513と、デジタルフィルタ511〜513の各
出力を加算する加算器514とを含む。第4の補正デー
タの値X4は、デジタルフィルタ511の係数に予め設
定される。第5の補正データの値X5は、デジタルフィ
ルタ512の係数に予め設定される。第6の補正データ
の値X6は、デジタルフィルタ513の係数に予め設定
される。これらの係数の設定は、補正データ入力部54
によって行われる。
【0044】デジタルフィルタ511は、第4の補正デ
ータの値X4を係数として用いてオーディオ信号IN1
対して畳み込み演算を行う。
【0045】デジタルフィルタ512は、第5の補正デ
ータの値X5を係数として用いてオーディオ信号IN2
対して畳み込み演算を行う。
【0046】デジタルフィルタ513は、第6の補正デ
ータの値X6を係数として用いてオーディオ信号IN3
対して畳み込み演算を行う。
【0047】デジタルフィルタ511〜513による演
算結果は加算器514によって加算され、その加算結果
が第2の音響信号OUT2として再生スピーカ37に出
力される。
【0048】第4〜第6の補正データの値X4〜X6は、
それぞれ、(数4)を満たすように設定される。
【0049】
【数4】X4=H1L/C25=H2L/C26=H3L/C2 ここで、H1Lは基準スピーカ31から受聴者の左耳の近
傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、H2Lは基準
スピーカ32から受聴者の左耳の近傍に位置する制御点
までの伝達関数を示し、H3Lは基準スピーカ33から受
聴者の左耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示
し、C2は再生スピーカ37から受聴者の左耳の近傍に
位置する制御点までの伝達関数を示す。
【0050】このように、第2の演算部51は、第4〜
第6の補正データ(値X4〜値X6)に基づいてオーディ
オ信号IN1〜IN3を演算することにより第2の音響信
号OUT2を生成し、第2の音響信号OUT2を再生スピ
ーカ37に出力する。
【0051】第3の演算部52は、デジタルフィルタ5
21および522と、デジタルフィルタ521および5
22の各出力を加算する加算器523とを含む。第7の
補正データの値X7は、デジタルフィルタ521の係数
に予め設定される。第8の補正データの値X8は、デジ
タルフィルタ522の係数に予め設定される。これらの
係数の設定は、補正データ入力部54によって行われ
る。
【0052】デジタルフィルタ521は、第7の補正デ
ータの値X7を係数として用いてオーディオ信号IN4
対して畳み込み演算を行う。
【0053】デジタルフィルタ522は、第8の補正デ
ータの値X8を係数として用いてオーディオ信号IN5
対して畳み込み演算を行う。
【0054】デジタルフィルタ521および522によ
る演算結果は加算器523によって加算され、その加算
結果が第3の音響信号OUT3として再生スピーカ38
に出力される。
【0055】第7および8の補正データの値X7および
8は、それぞれ、(数5)を満たすように設定され
る。
【0056】
【数5】X7=H4R/C38=H5R/C3 ここで、H4Rは基準スピーカ34から受聴者の右耳の近
傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、H5Rは基準
スピーカ35から受聴者の右耳の近傍に位置する制御点
までの伝達関数を示し、C3は再生スピーカ38から受
聴者の右耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示
す。
【0057】このように、第3の演算部52は、第7お
よび第8の補正データ(値X7および値X8)に基づいて
オーディオ信号IN4およびIN5を演算することにより
第3の音響信号OUT3を生成し、第3の音響信号OU
3を再生スピーカ38に出力する。
【0058】第4の演算部53は、デジタルフィルタ5
31および532と、デジタルフィルタ531および5
32の各出力を加算する加算器533とを含む。第9の
補正データの値X9は、デジタルフィルタ531の係数
に予め設定される。第10の補正データの値X10は、デ
ジタルフィルタ532の係数に予め設定される。これら
の係数の設定は、補正データ入力部54によって行われ
る。
【0059】デジタルフィルタ531は、第9の補正デ
ータの値X9を係数として用いてオーディオ信号IN4
対して畳み込み演算を行う。
【0060】デジタルフィルタ532は、第10の補正
データの値X10を係数として用いてオーディオ信号IN
5に対して畳み込み演算を行う。
【0061】デジタルフィルタ531および532によ
る演算結果は加算器533によって加算され、その加算
結果が第4の音響信号OUT4として再生スピーカ39
に出力される。
【0062】第9および10の補正データの値X9およ
びX10は、それぞれ、(数6)を満たすように設定され
る。
【0063】
【数6】X9=H4L/C410=H5L/C4 ここで、H4Lは基準スピーカ34から受聴者の左耳の近
傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、H5Lは基準
スピーカ35から受聴者の左耳の近傍に位置する制御点
までの伝達関数を示し、C4は再生スピーカ39から受
聴者の左耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示
す。
【0064】このように、第4の演算部53は、第9お
よび第10の補正データ(値X9および値X10)に基づ
いてオーディオ信号IN4およびIN5を演算することに
より第4の音響信号OUT4を生成し、第4の音響信号
OUT4を再生スピーカ39に出力する。
【0065】なお、信号処理部13の構成は、図3に示
される構成に限定されない。上述した機能が実現される
限り、信号処理部13は、任意の構成を有し得る。例え
ば、信号処理部13をハードウェアで実現してもよい
し、ソフトウェアで実現してもよい。あるいは、信号処
理部13の一部をハードウェアで実現し、他の部分をソ
フトウェアで実現するようにしてもよい。
【0066】図4は、5チャンネルの基準スピーカ31
〜35の配置例を示す。図4に示される例では、基準ス
ピーカ31〜35は、IEC規格4001に従って配置
されている。ここで、基準スピーカ31〜35のそれぞ
れは、受聴者に対して所定の方向に位置しているかのよ
うに受聴者によって知覚される仮想の音源である。
【0067】基準スピーカ31(第1の基準スピーカ)
は、受聴者の正面方向の直線61と略0度の角度をなす
直線上に配置されている。
【0068】基準スピーカ32(第2の基準スピーカ)
は、受聴者の正面方向の直線61と略+30度の角度を
なす直線62上に配置されている。
【0069】基準スピーカ33(第3の基準スピーカ)
は、受聴者の正面方向の直線61と略−30度の角度を
なす直線63上に配置されている。
【0070】基準スピーカ34(第4の基準スピーカ)
は、受聴者の正面方向の直線61と略+110〜+12
0度の角度をなす直線64上に配置されている。
【0071】基準スピーカ35(第5の基準スピーカ)
は、受聴者の正面方向の直線61と略−110〜−12
0度の角度をなす直線65上に配置されている。
【0072】ただし、基準スピーカ31〜35の配置が
図4に示される配置に限定されるわけではない。また、
基準スピーカの数も、1以上の任意の整数であり得る。
【0073】なお、図3に示される再生スピーカ36〜
39は、ヘッドホン70に含まれていることが好まし
い。再生スピーカ36〜39は、ヘッドホン70に含ま
れる支持部材(図示せず)によって支持される。
【0074】図3において、参照番号72は、受聴者の
右耳の孔と受聴者の左耳の孔とを結ぶ直線を示す。図3
に示される例では、再生スピーカ36および37は、直
線72を含む鉛直面より前方に配置されており、再生ス
ピーカ38および39は、直線72を含む鉛直面より後
方に配置されており、再生スピーカ36〜39のそれぞ
れは、受聴者の右耳および左耳に非接触に配置されてい
る。ただし、再生スピーカ36〜39の配置が上述した
配置に限定されるわけではない。例えば、再生スピーカ
36〜39のそれぞれが、受聴者の右耳または左耳に接
触するように配置されていてもよい。
【0075】また、受聴者の後方に配置される仮想の音
源を受聴者に知覚させるための音響信号のうち、所定の
周波数fi以下の周波数を有する音響信号を再生スピー
カ36および37を用いて再生し、受聴者の後方に配置
される仮想の音源を受聴者に知覚させるための音響信号
のうち、所定の周波数fi以上の周波数を有する音響信
号を再生スピーカ38および39を用いて再生するよう
にしてもよい。
【0076】ここで、所定の周波数fiは、受聴者の前
方に配置される仮想の音源から受聴者の右耳(または左
耳)の孔までの伝達関数(以下、前方伝達関数と略記す
る)と受聴者の後方に配置される仮想の音源から受聴者
の右耳(または左耳)の孔までの伝達関数(以下、後方
伝達関数と略記する)との差異がほとんど0である周波
数帯域の上限値として定義されることが好ましい。
【0077】このように、受聴者の後方に配置される仮
想の音源を受聴者に知覚させるための音響信号のうちの
一部を再生スピーカ36および37を用いて再生するこ
とにより、再生スピーカ38および39を小型化および
軽量化することが可能になる。
【0078】なお、この場合、受聴者の前方に配置され
る仮想の音源を受聴者に知覚させるための音響信号は、
再生スピーカ36および37を用いて再生される。
【0079】前方伝達関数と後方伝達関数との差異は、
主として、受聴者の頭部の形状が前後方向に非対称であ
ることおよび受聴者の耳の形状が前後方向に非対称であ
ることに起因する。しかし、前後方向の非対称に基づく
物理寸法は、数cm以下である。
【0080】音響信号の波長と周波数との関係の考察か
ら、上述した所定の周波数fiを特定することができ
る。本実施の形態では、所定の周波数fiは、例えば、
約1KXz〜約3KXzに設定される。
【0081】同様に、受聴者の個人差に基づく、頭部の
寸法の差異および耳の寸法の差異もせいぜい数cmであ
る。このことから、受聴者の個人差に基づく伝達関数の
差異が生じ始める周波数も、所定の周波数fiにほぼ一
致する。
【0082】図5は、特定の受聴者に対する、前方伝達
関数および後方伝達関数の一例を示す。図5において、
実線は受聴者の前方0度方向の頭部伝達関数の例を示
し、破線は受聴者の後方180度方向の頭部伝達関数の
例を示す。
【0083】図5に示される例では、約1KXz以上の
周波数帯域において、前方伝達関数と後方伝達関数との
差異が大きくなっていることが分かる。
【0084】図6は、受聴者の個人差に基づく頭部伝達
関数の差異の一例を示す。図6において、実線は受聴者
Aの前方0度方向の頭部伝達関数の例を示し、一点鎖線
は受聴者Bの前方0度方向の頭部伝達関数の例を示し、
破線は受聴者Cの前方0度方向の頭部伝達関数の例を示
す。
【0085】図6に示される例においても、約1KXz
以下の周波数帯域においては受聴者の個人差に基づく頭
部伝達関数の差異は小さく、約1KXz以上の周波数帯
域において受聴者の個人差に基づく頭部伝達関数の差異
が大きくなっていることが分かる。
【0086】図5および図6に示される例では、所定の
周波数fiを約1KXzに設定することが好ましい。頭
部伝達関数に差異のほとんどない所定の周波数fi以下
の周波数を有する音響信号の再生を再生スピーカ36お
よび37にまかせることにより、再生スピーカ38およ
び39の振動板の小型化や磁気回路の軽量化を行なうこ
とが可能になる。
【0087】次に、図7を参照して、第1の補正データ
の値X1を計測により求める方法を説明する。はじめ
に、ブロック400に示される処理が実行され、次に、
ブロック401に示される処理が実行される。
【0088】ブロック400において、広帯域計測信号
発生器40は、広帯域の計測信号を出力する。広帯域計
測信号発生器40から出力された信号は、基準スピーカ
31に入力されるとともに、適応フィルタ44に入力さ
れる。なお、図7に関連する説明では、基準スピーカ3
1は実在するスピーカである。
【0089】基準スピーカ31は、広帯域計測信号発生
器40から出力された信号に応じて音を発する。基準ス
ピーカ31によって発せられた音は、基準スピーカ31
からマイク41までの伝達関数H1Rを通してダミーヘッ
ド42の右耳の近傍に配置されたマイク41によって受
け取られる。ここで、ダミーヘッド42とは、できるだ
け多くの人に共通の頭部伝達特性を有するように設計さ
れた模型である。
【0090】加算器43によって、適応フィルタ44の
出力からマイク41の出力が減算される。その結果、適
応フィルタ44の出力とマイク41の出力との差を示す
誤差信号が加算器43から出力される。加算器43から
出力される誤差信号は、適応フィルタ44にフィードバ
ックされる。適応フィルタ44は、加算器43から出力
される誤差信号の値ができるだけ小さくなるように適応
フィルタ44の係数を更新する。これにより、適応フィ
ルタ44の係数は、伝達関数H1Rに収束する。
【0091】適応フィルタ44の係数(すなわち、伝達
関数H1R)は、ブロック401における処理が実行され
る前に、ブロック401おけるデジタルフィルタ46の
係数にコピーされる。
【0092】次に、ブロック401において、広帯域計
測信号発生器40は、広帯域の計測信号を出力する。広
帯域計測信号発生器40から出力された信号は、デジタ
ルフィルタ46に入力されるとともに、適応フィルタ4
7に入力される。
【0093】再生スピーカ36は、適応フィルタ47か
ら出力された信号に応じて音を発する。再生スピーカ3
6によって発せられた音は、再生スピーカ36からマイ
ク41までの伝達関数C1を通してダミーヘッド42の
右耳の近傍に配置されたマイク41によって受け取られ
る。
【0094】加算器45によって、デジタルフィルタ4
6の出力からマイク41の出力が減算される。その結
果、デジタルフィルタ46の出力とマイク41の出力と
の差を示す誤差信号が加算器45から出力される。加算
器45から出力される誤差信号は、適応フィルタ47に
フィードバックされる。適応フィルタ47は、加算器4
5から出力される誤差信号の値ができるだけ小さくなる
ように適応フィルタ47の係数を更新する。これによ
り、適応フィルタ47の係数は、H1R/C1に収束す
る。
【0095】適応フィルタ47の係数(すなわち、H1R
/C1)は、第1の補正データの値X1にコピーされる。
【0096】このようにして、第1の補正データの値X
1(=H1R/C1)を計測により求めることができる。同
様にして、第2〜第10の補正データの値X2〜X10
計測により求めることができる。
【0097】第1〜第10の補正データは、例えば、図
2Aに示される記録媒体に記録され得る。あるいは、第
1〜第10の補正データは、ダウンロード可能な形式で
図2Bに示されるホストコンピュータ10内のメモリ
(図示せず)に格納され得る。
【0098】図8は、本発明の実施の形態1の他の音響
再生装置11aの構成を示す。
【0099】音響再生装置11aは、受聴者の右耳用の
再生スピーカ36(第1のスピーカ)と、受聴者の左耳
用の再生スピーカ37(第2のスピーカ)と、信号処理
部13aを含む。
【0100】信号処理部13aにおいて、加算器523
の出力が加算器504に供給され、加算器533の出力
が加算器514に供給される。
【0101】加算器504によって、デジタルフィルタ
501〜503の各出力と加算器523の出力とが加算
される。その加算結果は、第1の音響信号OUT1とし
て再生スピーカ36に出力される。
【0102】加算器514によって、デジタルフィルタ
511〜513の各出力と加算器533の出力とが加算
される。その加算結果は、第2の音響信号OUT2とし
て再生スピーカ37に出力される。
【0103】なお、図8において、図3に示される音響
再生装置11の構成要素と同一の構成要素には同一の参
照番号を付し、その説明を省略する。
【0104】音響再生装置11aにおいては、図3に示
される再生スピーカ38および39は使用されない。従
って、音響再生装置11aによれば、2つの再生スピー
カのみを有する従来タイプのヘッドホンに音響特性が補
正された音響信号を提供することが可能になる。
【0105】(実施の形態2)実施の形態2では、頭部
の形状の個人差が音響特性の補正効果に与える影響を低
減することを可能にする補正データXの作成方法を説明
する。
【0106】実施の形態2における音響再生装置の構成
は、図1に示される音響再生装置1の構成と同一であ
る。補正データXが音響再生装置1の信号処理部3に入
力されると、信号処理部3は、オーディオ信号INをフ
ィルタリングすることによって音響信号OUTを生成す
るフィルタとして機能する。以下の説明では、補正デー
タXが入力された信号処理部3を「フィルタX」とい
う。
【0107】図9Aおよび図9Bは、2種類の異なる頭
部モデルを示す。以下の説明では、便宜上、図9Aに示
される頭部モデルを「頭部モデルW」と呼び、図9Bに
示される頭部モデルを「頭部モデルM」と呼ぶ。図9A
および図9Bにおいて、参照番号90は、再生スピーカ
2の概略位置を示す。
【0108】図10は、頭部モデルWに対する制御点の
位置および頭部モデルWに対する伝達関数を示す。
【0109】耳道入口制御点e(図10において黒丸印
で示される)は、頭部モデルWの右耳の孔に位置してい
る。中間制御点s(図10において星印で示される)
は、頭部モデルWの右耳の孔とその孔の最も近くに配置
される再生スピーカ2との間に位置する。再生スピーカ
2は、頭部モデルWの右耳に接触しないように配置され
ている。再生スピーカ2には、信号処理部3が接続され
ている。
【0110】図10において、Hweは、基準スピーカ
(例えば、基準スピーカ32)から耳道入口制御点eま
での伝達関数を示し、Cweは、再生スピーカ2から耳道
入口制御点eまでの伝達関数を示し、Hwsは、基準スピ
ーカから中間制御点sまでの伝達関数を示し、Cwsは、
再生スピーカ2から中間制御点sまでの伝達関数を示
す。
【0111】頭部モデルWに対して、フィルタXweおよ
びフィルタXwsが定義される。フィルタXweは、Xwe
we/Cweによって定義される。フィルタXwsは、Xws
=H ws/Cwsによって定義される。
【0112】同様にして、頭部モデルMに対して、フィ
ルタXmeおよびフィルタXmsが定義される。フィルタX
meは、Xme=Hme/Cmeによって定義される。フィルタ
msは、Xms=Hms/Cmsによって定義される。
【0113】図11は、4種類のフィルタ(すなわち、
フィルタXwe、フィルタXws、フィルタXmeおよびフィ
ルタXms)のそれぞれを頭部モデルWおよび頭部モデル
Mのそれぞれで評価した結果を示す。図11において、
実線は、頭部モデルWでの評価を示し、破線は、頭部モ
デルMでの評価を示す。
【0114】制御点eで設計したフィルタXwe、X
meは、制御点eにおいて、基準スピーカを再生したとき
の音響信号と再生スピーカを再生したときの音響信号と
を一致させる。制御点sで設計したフィルタXws、Xms
は、制御点sにおいて、基準スピーカを再生したときの
音響信号と再生スピーカを再生したときの音響信号とを
一致させる。
【0115】図11から、制御点eで設計したフィルタ
we、Xmeは、設計時と同一の頭部モデルで評価した場
合には制御誤差がゼロである一方、設計時と異なる頭部
モデルで評価した場合には制御誤差が大きくなることが
分かる。また、図11から、制御点sで設計したフィル
タXws、Xmsは、設計時と異なる頭部モデルで評価した
場合でも制御誤差はそれほど大きくならないことが分か
る。
【0116】例えば、フィルタXwsの頭部モデルWでの
評価は、(数7)に示される合成伝達関数H’を用い
て、(数8)に示される制御誤差Ewsに基づいて行われ
る。制御誤差Ewsが小さいほど、評価は高い。
【0117】
【数7】H’=Cwe・Xws
【0118】
【数8】
【0119】(数8)から、制御誤差Ewsは、制御点e
で設計したフィルタXweと制御点sで設計したフィルタ
wsとの近似度に相当することが分かる。
【0120】(数7)に示されるXwsの値は、例えば、
図7に示されるブロック401において、適応フィルタ
47の係数として得られる。ここで、ブロック400お
よび401において、頭部モデルWがダミーヘッド42
として配置されており、マイク41が制御点sに配置さ
れており、ブロック400の適応フィルタ44の係数が
ブロック401のデジタルフィルタ46の係数にコピー
されていると仮定する。あるいは、コンピュータシミュ
レーションを用いて、Xwsの値を求めるようにしてもよ
い。
【0121】(数8)に示されるHweの値は、例えば、
図7に示されるブロック400において、適応フィルタ
44の係数として得られる。ここで、ブロック400に
おいて、頭部モデルWがダミーヘッド42として配置さ
れており、マイク41が制御点eに配置されていると仮
定する。あるいは、コンピュータシミュレーションを用
いて、Hweの値を求めるようにしてもよい。
【0122】(数7)に示されるCweの値は、例えば、
図7に示されるブロック401において、適応フィルタ
47の係数として得られるXweの値をHweの値で割り算
することによって得られる。ここで、ブロック400お
よびブロック401において、頭部モデルWがダミーヘ
ッド42として配置されており、マイク41が制御点e
に配置されており、Hweの値がブロック401のデジタ
ルフィルタ46の係数にコピーされていると仮定する。
あるいは、コンピュータシミュレーションを用いて、C
weの値を求めるようにしてもよい。
【0123】図12は、フィルタXwsを頭部モデルWで
評価した場合の耳道入口水平面上での制御誤差の分布を
示す。
【0124】図13は、フィルタXwsを頭部モデルMで
評価した場合の耳道入口水平面上での制御誤差の分布を
示す。
【0125】図12および図13から、耳道入口の前方
および耳道入口からやや離れた空間に、制御誤差が0.
2より小さい領域(図12および図13において白抜き
の領域)が存在することが分かる。図12における制御
誤差が0.2より小さい領域と図13における制御誤差
が0.2より小さい領域とが重複する領域内に制御点s
を配置することにより、頭部モデルW、Mの種類によら
ず、常に制御誤差を小さくすることが可能になる。
【0126】このように、実施の形態2によれば、中間
制御点sに基づいて補正データX(=H/C)を作成す
ることにより、頭部の形状の個人差が音響特性の補正効
果に与える影響を低減することが可能になる。
【0127】なお、実施の形態2に記載の技術は、受聴
者の耳に接触しない非接触タイプの再生スピーカを有す
る音響再生装置に有効である。その音響再生装置に含ま
れる再生スピーカの数は、1以上の任意の数であり得
る。
【0128】
【発明の効果】本発明の音響再生装置によれば、補正デ
ータに基づいて音響特性が補正された音響信号が再生ス
ピーカに出力される。これにより、受聴者は、実際には
再生スピーカから伝達関数Cを通って受聴者の耳に到達
した音をあたかも基準スピーカから伝達関数Hを通って
受聴者の耳に到達した音であるかのように知覚すること
が可能になる。
【0129】また、受聴者によって実際に使用される再
生スピーカごとに補正データを用意することにより、そ
の再生スピーカに適合した音響特性の補正を行うことが
可能になる。
【0130】さらに、頭部の形状の個人差が音響特性の
補正効果に与える影響を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の音響再生装置1の構成を示す図
【図2A】記録媒体6から読み出された補正データを受
け取る例を説明するための図
【図2B】ネットワーク9経由で補正データを受け取る
例を説明するための図
【図3】本発明の実施の形態1の音響再生装置11の構
成を示す図
【図4】基準スピーカ31〜35の配置例を示す図
【図5】特定の受聴者に対する、前方伝達関数および後
方伝達関数の一例を示す図
【図6】受聴者の個人差に基づく頭部伝達関数の差異の
一例を示す図
【図7】第1の補正データの値X1Rを計測により求める
方法を説明するための図
【図8】本発明の実施の形態1の他の音響再生装置11
aの構成を示す図
【図9A】頭部モデルWの形状を示す図
【図9B】頭部モデルMの形状を示す図
【図10】頭部モデルWに対する制御点の位置および頭
部モデルWに対する伝達関数を示す図
【図11】4種類のフィルタのそれぞれを頭部モデルW
および頭部モデルMのそれぞれで評価した結果を示す図
【図12】フィルタXwsを頭部モデルWで評価した場合
の耳道入口水平面上での制御誤差の分布を示す図
【図13】フィルタXwsを頭部モデルMで評価した場合
の耳道入口水平面上での制御誤差の分布を示す図
【符号の説明】
1 音響再生装置 2 再生スピーカ 3 信号処理部 4 補正データ入力部 5 演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角張 勲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5D062 AA64 AA65 AA73 AA74 CC15 CC16

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 再生スピーカと、 オーディオ信号を処理することにより、基準スピーカを
    受聴者に知覚させるための音響信号を生成する信号処理
    部とを備えた音響再生装置であって、 前記信号処理部は、 前記音響再生装置の外部から補正データを受け取る補正
    データ入力部と、 前記補正データに基づいて前記オーディオ信号を演算す
    ることにより前記音響信号を生成し、前記音響信号を前
    記再生スピーカに出力する演算部とを含み、 前記補正データは、値H/Cを有しており、Hは前記基
    準スピーカから前記受聴者の耳の近傍に位置する制御点
    までの伝達関数を示し、Cは前記再生スピーカから前記
    受聴者の耳の近傍に位置する制御点までの伝達関数を示
    す、音響再生装置。
  2. 【請求項2】 前記再生スピーカは、前記受聴者の耳に
    接触しないように前記受聴者の耳の孔の最も近くに配置
    されるスピーカであり、 前記制御点は、前記受聴者の耳の孔と前記再生スピーカ
    との間に位置する、請求項1に記載の音響再生装置。
  3. 【請求項3】 前記補正データは記録媒体に予め記録さ
    れており、前記補正データ入力部は、前記記録媒体から
    読み出された前記補正データを受け取る、請求項1に記
    載の音響再生装置。
  4. 【請求項4】 前記補正データ入力部は、ネットワーク
    を介して前記補正データを受け取る、請求項1に記載の
    音響再生装置。
  5. 【請求項5】 受聴者の右耳用の第1および第3の再生
    スピーカと、 前記受聴者の左耳用の第2および第4の再生スピーカ
    と、 第1〜第5のオーディオ信号を処理することにより、第
    1〜第3の基準スピーカを前記受聴者に知覚させるため
    の第1および第2の音響信号と第4および第5の基準ス
    ピーカを前記受聴者に知覚させるための第3および第4
    の音響信号とを生成する信号処理部とを備えた音響再生
    装置であって、 前記信号処理部は、 前記音響再生装置の外部から第1〜第10の補正データ
    を受け取る補正データ入力部と、 前記第1〜第3の補正データに基づいて前記第1〜第3
    のオーディオ信号を演算することにより前記第1の音響
    信号を生成し、前記第1の音響信号を前記第1の再生ス
    ピーカに出力する第1の演算部と、 前記第4〜第6の補正データに基づいて前記第1〜第3
    のオーディオ信号を演算することにより前記第2の音響
    信号を生成し、前記第2の音響信号を前記第2の再生ス
    ピーカに出力する第2の演算部と、 前記第7および第8の補正データに基づいて前記第4お
    よび第5のオーディオ信号を演算することにより前記第
    3の音響信号を生成し、前記第3の音響信号を前記第3
    の再生スピーカに出力する第3の演算部と、 前記第9および第10の補正データに基づいて前記第4
    および第5のオーディオ信号を演算することにより前記
    第4の音響信号を生成し、前記第4の音響信号を前記第
    4の再生スピーカに出力する第4の演算部とを含み、 前記第1の補正データは、値H1R/C1を有しており、
    前記第2の補正データは、値H2R/C1を有しており、
    前記第3の補正データは、値H3R/C1を有しており、
    前記第4の補正データは、値H1L/C2を有しており、
    前記第5の補正データは、値H2L/C2を有しており、
    前記第6の補正データは、値H3L/C2を有しており、
    前記第7の補正データは、値H4R/C3を有しており、
    前記第8の補正データは、値H5R/C3を有しており、
    前記第9の補正データは、値H4L/C4を有しており、
    前記第10の補正データは、値H5L/C4を有してお
    り、 H1Rは前記第1の基準スピーカから前記受聴者の右耳の
    近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、H2Rは前
    記第2の基準スピーカから前記受聴者の右耳の近傍に位
    置する制御点までの伝達関数を示し、H3Rは前記第3の
    基準スピーカから前記受聴者の右耳の近傍に位置する制
    御点までの伝達関数を示し、H4Rは前記第4の基準スピ
    ーカから前記受聴者の右耳の近傍に位置する制御点まで
    の伝達関数を示し、H5Rは前記第5の基準スピーカから
    前記受聴者の右耳の近傍に位置する制御点までの伝達関
    数を示し、 H1Lは前記第1の基準スピーカから前記受聴者の左耳の
    近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、H2Lは前
    記第2の基準スピーカから前記受聴者の左耳の近傍に位
    置する制御点までの伝達関数を示し、H3Lは前記第3の
    基準スピーカから前記受聴者の左耳の近傍に位置する制
    御点までの伝達関数を示し、H4Lは前記第4の基準スピ
    ーカから前記受聴者の左耳の近傍に位置する制御点まで
    の伝達関数を示し、H5Lは前記第5の基準スピーカから
    前記受聴者の左耳の近傍に位置する制御点までの伝達関
    数を示し、 C1は前記第1の再生スピーカから前記受聴者の右耳の
    近傍に位置する制御点までの伝達関数を示し、C2は前
    記第2の再生スピーカから前記受聴者の左耳の近傍に位
    置する制御点までの伝達関数を示し、C3は前記第3の
    再生スピーカから前記受聴者の右耳の近傍に位置する制
    御点までの伝達関数を示し、C4は前記第4の再生スピ
    ーカから前記受聴者の左耳の近傍に位置する制御点まで
    の伝達関数を示す、音響再生装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の基準スピーカは、前記受聴者
    の正面方向の直線と略0度の角度をなす直線上に配置さ
    れた仮想の音源であり、 前記第2の基準スピーカは、前記受聴者の正面方向の直
    線と略+30度の角度をなす直線上に配置された仮想の
    音源であり、 前記第3の基準スピーカは、前記受聴者の正面方向の直
    線と略−30度の角度をなす直線上に配置された仮想の
    音源であり、 前記第4の基準スピーカは、前記受聴者の正面方向の直
    線と略+110〜+120度の角度をなす直線上に配置
    された仮想の音源であり、 前記第5の基準スピーカは、前記受聴者の正面方向の直
    線と略−110〜−120度の角度をなす直線上に配置
    された仮想の音源である、請求項5に記載の音響再生装
    置。
  7. 【請求項7】 前記第1〜第4の再生スピーカは、ヘッ
    ドホンに含まれており、 前記第1および第2の再生スピーカは、前記受聴者の前
    記右耳の孔と前記受聴者の前記左耳の孔とを結ぶ直線を
    含む鉛直面より前方に配置されており、 前記第3および第4の再生スピーカは、前記鉛直面より
    後方に配置されており、 前記第1〜第4の再生スピーカのそれぞれは、前記受聴
    者の前記右耳および前記受聴者の前記左耳に非接触に配
    置されている、請求項5に記載の音響再生装置。
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