JP2003153398A - ヘッドホンによる前後方向への音像定位装置およびその方法 - Google Patents

ヘッドホンによる前後方向への音像定位装置およびその方法

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JP2003153398A JP2001344776A JP2001344776A JP2003153398A JP 2003153398 A JP2003153398 A JP 2003153398A JP 2001344776 A JP2001344776 A JP 2001344776A JP 2001344776 A JP2001344776 A JP 2001344776A JP 2003153398 A JP2003153398 A JP 2003153398A
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浩一郎 火山
Setsu Komiyama
摂 小宮山
Kimio Hamazaki
公男 濱崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な方法で前後方向に音像を忠実に再現し
定位させるヘッドホンによる前後方向への音像定位装置
およびその方法を提供すること。 【解決手段】 本発明のヘッドホンによる前後方向への
音像定位装置１０は、拡散音場における単耳スペクトル
を模擬したディフューズフィルタ１１と、可聴帯域にお
いて予め定めた中心周波数と中心周波数の半値幅とを可
変としフィルタ１１に直列に接続するフロント／リアフ
ィルタ１２とを備え、聴取者特有の頭部伝達関数を再現
し前後に音像を定位させることとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドホンにおい
て簡便な方法で前後方向に音像を忠実に再現し定位させ
るヘッドホンによる前後方向への音像定位装置およびそ
の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヘッドホンをもちいてＣＤなどの音源を
聴取すると一般に音像は前方ではなく頭の中に定位し、
頭内定位と云われている。
【０００３】これに対し映画館にいるようにサラウンド
効果を得てあたかも前後方向から音が出ているようにヘ
ッドホンで音を再現しようとする装置もあり、バーチャ
ルサウンドと云われている。
【０００４】この前後方向からの音をヘッドホンで再現
する装置としては頭部伝達関数（ＨＲＴＦとも云われHe
ad-Related Transfer Functionの略）を用いたものがよ
く用いられている。例えば、ドルビーが推奨するサラウ
ンドヘッドホンにおいては音源の配置に対応した５ｃｈ
の音源信号をヘッドホンで再生するため、前方向の３チ
ャンネル（Ｌ、Ｃ、Ｒ）と、後方向の２チャンネル（Ｓ
Ｌ、ＳＲ）とのそれぞれの音源信号に音源方向に対応す
る頭部伝達関数を通してヘッドホンに入力している。こ
の場合、臨場感の再現にも限界があり、また、ヘッドホ
ンでは前後方向からの音の到来を表現することか困難で
あった。
【０００５】そこで、前後感の判断は単耳スペクトルの
ピークが手がかりの一つであるらしいということは例え
ばＳｐａｃｉａｌＨｅａｒｉｎｇ（ブラウエルト著）で
も明らかになっており、例えば、特開平１０−１３６４
９７号公報や特開平９−２３３６００号公報でも特定の
周波数を増加もしくは減少させることで前後感を出す試
みがある。
【０００６】しかし、これらは特定周波数以外の再現の
ことは全く考えられておらず、聴取者本人の頭部伝達関
数を使っていないため、前後方向から音が到来したとき
の頭部伝達関数を忠実に再現したものではなく、各聴取
者本人に対し前後感を表現したものであるとは云えな
い。
【０００７】そのため、聴取者自身の頭部伝達関数を測
定し、それを再現することで音源を前方もしくは後方に
定位させる試みがある。しかし、聴取者自身の頭部伝達
関数を測定するためには小型かつ高性能のマイクロホン
を聴取者の外耳道に装着せねばならず、外耳道の密閉度
などがその測定精度に影響を与えるなど困難なことが多
い。また、ある聴取者の頭部伝達関数は他の聴取者へは
適応できず聴取者が変わるとその都度頭部伝達関数を測
定しなおさねばならず手間がかかり現実的ではなく、不
特定多数の聴取者が使用する場合その都度測定してデー
タを保存しなければならないなど不便な点が多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題を解決するためになされたもので、簡便な方
法で前後方向に音像を忠実に再現し定位させるヘッドホ
ンによる前後方向への音像定位装置およびその方法を提
供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のヘッドホンによ
る前後方向への音像定位装置は、前後方向に対応する予
め定めた調整可能の頭部伝達関数を模したフィルタを備
え、前記フィルタを通してヘッドホンに音源信号を入力
し前後に音像を定位させることとした。
【００１０】また、本発明のヘッドホンによる前後方向
への音像定位装置は、拡散音場における単耳スペクトル
を模擬したディフューズフィルタと、可聴帯域において
予め定めた中心周波数と前記中心周波数の半値幅とを可
変とし前記フィルタに直列に接続するフロント／リアフ
ィルタとを備え、聴取者特有の頭部伝達関数を再現し前
後に音像を定位させることとした。
【００１１】また、前記フロント／リアフィルタは、前
記音像を前方向に定位させるときには４ｋＨｚの予め定
めた附近にピークと、８ｋＨｚの予め定めた附近にディ
ップとを、後方向に定位させるときには４ｋＨｚの予め
定めた附近にディップと、１０ｋＨｚの予め定めた附近
にディップとをつくるように調整され、前記中心周波数
と前記中心周波数の半値幅との調整により前記聴取者特
有の頭部伝達関数を再現することとした。
【００１２】また、本発明のヘッドホンによる前後方向
への音像定位方法は、前後方向に対応する予め定めた調
整可能の頭部伝達関数を模したフィルタを通してヘッド
ホンに音源信号を入力し前後に音像を定位させることと
した。
【００１３】また、本発明のヘッドホンによる前後方向
への音像定位方法は、拡散音場における単耳スペクトル
を模擬したディフューズフィルタと、可聴帯域において
予め定めた中心周波数と前記中心周波数の半値幅とを可
変とするフロント／リアフィルタとを直列に接続し、聴
取者特有の頭部伝達関数を再現し前後に音像を定位させ
ることとした。
【００１４】さらに、前記音像を前方向に定位させると
きには４ｋＨｚの予め定めた附近にピークと、８ｋＨｚ
の予め定めた附近にディップとを、後方向に定位させる
ときには４ｋＨｚの予め定めた附近にディップと、１０
ｋＨｚの予め定めた附近にディップとをつくるように前
記フロント／リアフィルタは調整され、前記中心周波数
の半値幅との調整により前記聴取者特有の頭部伝達関数
を再現することとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
【００１６】図１は、本発明のヘッドホンによる前後方
向への音像定位装置１０のブロック図を示す。
【００１７】図１に示すように、ヘッドホンによる前後
方向への音像定位装置１０は、モノまたはステレオの音
源信号１３を入力するディフューズフィルタ１１と、デ
ィフューズフィルタ１１よりの出力信号１４を入力しヘ
ッドホン１５に出力するフロント／リアフィルタ１２と
を備えている。
【００１８】ディフューズフィルタ１１に入力したモノ
またはステレオの音源信号１３は拡散音場における単耳
スペクトルを模擬したものであり、これはあらゆる方向
に対応した頭部伝達関数のスペクトルの平均値である。
【００１９】図２は、単耳スペクトルを測定するときの
測定図を示す。
【００２０】図２に示すように、単耳スペクトルは、ダ
ミーヘッド２０（例えば、KnowlesElectronics Company
製のＫＥＭＡＲダミーヘッド）に対して水平面の５°お
きに音源を配置し│Ｈｎ（ｆ）│の測定により求められ
る。│Ｈｎ（ｆ）│は、複数の音源No.1、No.２、No.ｎ
…（６個以上）を等間隔に配置したときｎ番目の音源の
方向における左耳の頭部伝達関数の絶対値である。
【００２１】図３は、ディフューズフィルタ１１の周波
数特性を示す。このディフューズフィルタ１１を通すこ
とで音源信号１３に臨場感を与えることができる。
【００２２】図４は、拡散音場における単耳スペクトル
を基準とした前後方向から音が到来したときの相対単耳
スペクトルを示す。
【００２３】図４に示すように、音源が前方にある場合
の単耳スペクトル１２Ｆは拡散音場に比べ約４ｋＨｚに
ピークが、約８ｋＨｚにディップがある。後方にある場
合の単耳スペクトル１２Ｒは約４ｋＨｚ附近にディップ
が、約１０ｋＨｚ附近にディップがある。
【００２４】図５は、フロント／リアフィルタ１２の周
波数特性を示す。
【００２５】図５に示すように、フロント／リアフィル
タ１２は、拡散音場における単耳スペクトルを模擬した
ディフューズフィルタ１１よりの出力信号１４を入力
し、ピークやディップの中心周波数と半値幅を可変とす
る。前方に定位させる場合は４ｋＨｚ附近にピークＦＰ
１と、８ｋＨｚ附近にディップＦＤ１とを、後方に定位
させる場合は４ｋＨｚ附近にディップＲＤ１と、１０ｋ
Ｈｚ附近にディップＲＤ２とをつくるようにする。ただ
し、ピークやディップの中心周波数や半値幅の最適値は
聴取者によって異なるので各聴取者にとって前後感が一
番感じられるよう中心周波数、半値幅を調整する。
【００２６】以上、本発明のヘッドホンによる前後方向
への音像定位装置１０は、聴取者の頭部伝達関数を測定
するという手間をかけずに各聴取者に対し前後方向の音
像を忠実に再現でき、また出力信号に時間差、レベル差
を与えることで水平面のあらゆる方向に音像を容易に再
現することができる。
【００２７】なお、上記の実施の形態では、ヘッドホン
による前後方向への音像定位装置について説明したが、
ディフューズフィルタ１１とフロント／リアフィルタ１
２とを機能手順とし、ヘッドホンによる前後方向への音
像定位方法とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明のヘッドホンによる前後方向への
音像定位装置は、前後方向に対応する予め定めた調整可
能の頭部伝達関数を模したフィルタを備え、前記フィル
タを通してヘッドホンに音源信号を入力し前後に音像を
定位させることとしたため、ヘッドホンにおいて簡便な
方法で前後方向に音像を忠実に再現し定位させることが
できる。
【００２９】また、本発明のヘッドホンによる前後方向
への音像定位装置は、拡散音場における単耳スペクトル
を模擬したディフューズフィルタと、可聴帯域において
予め定めた中心周波数と前記中心周波数の半値幅とを可
変とし前記フィルタに直列に接続するフロント／リアフ
ィルタとを備え、聴取者特有の頭部伝達関数を再現し前
後に音像を定位させることとしたため、ヘッドホンにお
いて臨場感を得て簡便な方法で前後方向に音像を忠実に
再現し定位させることができる。
【００３０】また、前記フロント／リアフィルタは、前
記音像を前方向に定位させるときには４ｋＨｚの予め定
めた附近にピークと、８ｋＨｚの予め定めた附近にディ
ップとを、後方向に定位させるときには４ｋＨｚの予め
定めた附近にディップと、１０ｋＨｚの予め定めた附近
にディップとをつくるように調整され、前記中心周波数
と前記中心周波数の半値幅との調整により前記聴取者特
有の頭部伝達関数を再現することとしたため、聴取者の
頭部伝達関数を測定するという手間をかけずに各聴取者
に対し前後方向の音像を確実に再現し定位させることが
できる。
【００３１】また、本発明のヘッドホンによる前後方向
への音像定位方法は、前後方向に対応する予め定めた調
整可能の頭部伝達関数を模したフィルタを通してヘッド
ホンに音源信号を入力し前後に音像を定位させることと
したため、ヘッドホンにおいて簡便な方法で前後方向に
音像を忠実に再現し定位させることができる。
【００３２】また、本発明のヘッドホンによる前後方向
への音像定位方法は、拡散音場における単耳スペクトル
を模擬したディフューズフィルタと、可聴帯域において
予め定めた中心周波数と前記中心周波数の半値幅とを可
変とするフロント／リアフィルタとを直列に接続し、聴
取者特有の頭部伝達関数を再現し前後に音像を定位させ
ることとしたため、ヘッドホンにおいて臨場感を得て簡
便な方法で前後方向に音像を忠実に再現し定位させるこ
とができる。
【００３３】さらに、前記音像を前方向に定位させると
きには４ｋＨｚの予め定めた附近にピークと、８ｋＨｚ
の予め定めた附近にディップとを、後方向に定位させる
ときには４ｋＨｚの予め定めた附近にディップと、１０
ｋＨｚの予め定めた附近にディップとをつくるように前
記フロント／リアフィルタは調整され、前記中心周波数
の半値幅との調整により前記聴取者特有の頭部伝達関数
を再現することとしたため、聴取者の頭部伝達関数を測
定するという手間をかけずに各聴取者に対し前後方向の
音像を確実に再現し定位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヘッドホンによる前後方向への音像定
位装置のブロック図を示す。
【図２】単耳スペクトルを測定するときの測定図を示
す。
【図３】ディフューズフィルタの周波数特性を示す。
【図４】拡散音場における単耳スペクトルを基準とした
前後方向から音が到来したときの相対単耳スペクトルを
示す。
【図５】フロント／リアフィルタの周波数特性を示す。
【符号の説明】
１０ ヘッドホンによる前後方向への音像定位装置 １１ ディフューズフィルタ １２ フロント／リアフィルタ １３ 音源信号 １４ 出力信号 １５ ヘッドホン ２０ ダミーヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱崎 公男 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 5D062 AA74

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】前後方向に対応する予め定めた調整可能の
    頭部伝達関数を模したフィルタを備え、前記フィルタを
    通してヘッドホンに音源信号を入力し前後に音像を定位
    させることを特徴とするヘッドホンによる前後方向への
    音像定位装置。
  2. 【請求項２】拡散音場における単耳スペクトルを模擬し
    たディフューズフィルタと、可聴帯域において予め定め
    た中心周波数と前記中心周波数の半値幅とを可変とし前
    記フィルタに直列に接続するフロント／リアフィルタと
    を備え、聴取者特有の頭部伝達関数を再現し前後に音像
    を定位させることを特徴とするヘッドホンによる前後方
    向への音像定位装置。
  3. 【請求項３】前記フロント／リアフィルタは、前記音像
    を前方向に定位させるときには４ｋＨｚの予め定めた附
    近にピークと、８ｋＨｚの予め定めた附近にディップと
    を、後方向に定位させるときには４ｋＨｚの予め定めた
    附近にディップと、１０ｋＨｚの予め定めた附近にディ
    ップとをつくるように調整され、前記中心周波数と前記
    中心周波数の半値幅との調整により前記聴取者特有の頭
    部伝達関数を再現することを特徴とする請求項２に記載
    のヘッドホンによる前後方向への音像定位装置。
  4. 【請求項４】前後方向に対応する予め定めた調整可能の
    頭部伝達関数を模したフィルタを通してヘッドホンに音
    源信号を入力し前後に音像を定位させることを特徴とす
    るヘッドホンによる前後方向への音像定位方法。
  5. 【請求項５】拡散音場における単耳スペクトルを模擬し
    たディフューズフィルタと、可聴帯域において予め定め
    た中心周波数と前記中心周波数の半値幅とを可変とする
    フロント／リアフィルタとを直列に接続し、聴取者特有
    の頭部伝達関数を再現し前後に音像を定位させることを
    特徴とするヘッドホンによる前後方向への音像定位方
    法。
  6. 【請求項６】前記音像を前方向に定位させるときには４
    ｋＨｚの予め定めた附近にピークと、８ｋＨｚの予め定
    めた附近にディップとを、後方向に定位させるときには
    ４ｋＨｚの予め定めた附近にディップと、１０ｋＨｚの
    予め定めた附近にディップとをつくるように前記フロン
    ト／リアフィルタは調整され、前記中心周波数の半値幅
    との調整により前記聴取者特有の頭部伝達関数を再現す
    ることを特徴とする請求項５に記載のヘッドホンによる
    前後方向への音像定位方法。
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