JP3027822U

JP3027822U - サウンドフォログラムおよび関連機器

Info

Publication number: JP3027822U
Application number: JP1994011022U
Authority: JP
Inventors: 清明掛川
Original assignee: 清明掛川
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1994-08-03
Publication date: 1996-08-20
Anticipated expiration: 2000-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】両耳効果として説明される「左右の鼓膜に到
達する音声の音圧レベル差ｄＶと位相差ｄｆ到着時間差
ｄｔ」を左右方向を判別するための情報とし、この情報
が何れも「０」となる前後方向ないし上下方向を判別す
る為の情報を「到来音声に対し左右の耳介形状が与えた
音色特性の変化」として伝送する形の「イヤホン受聴用
三次元立体再生の方法」およびこれを実施するための、
三次元立体再生信号検出装置、マイクロホン、レコード
類、イヤホン類、ならびに是等を包含してなる補聴器な
どの関連音響機器を提供する。【構成】原音場における仮の聴取者Ｑ１の、左右の外
耳道入口Ｅ１Ｅ２に集音される音声Ｓ１Ｓ２を、この位
置に装着されたマイクロホンＭ１Ｍ２で検出する形の信
号検出部と、この信号を収録して伝送する形のレコード
類ＲＥＣ，及びこの信号を聴取者Ｑ２の左右の外耳道入
口Ｅ１Ｅ２にイヤホンＹ１Ｙ２で再生する形の再生部か
らなり、耳形の効果を利用した三次元立体再生装置を構
成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はイヤホン受聴による三次元立体再生方式サウンドフォログラムおよびその関連機器に関するものである。（なお立体は三次元を意味するから以下三次元を省略して単に立体再生と記す）。

【０００２】

【従来の技術】

近年住宅事情等により特に多く用いられる様になったイヤホン／ヘッドホンに関しては、これに適するレコード類の開発がおくれ、スピーカー用として制作された通常のレコード類を以て是に当てているのが一般的な現状である。しかしスピーカー用をイヤホン／ヘッドホン用として流用した場合、この再生音は左右の分離度が高ければ高いほど左右両耳と頭部付近に定位して極めて狭い範囲から聞こえ、原音場の壮大なスケール感、臨場感、音源の位置に関する忠実度、パーティー効果などが著しく損なわれるという問題があり、加えてこの再生音が定位する左右の耳元付近は、遠方の音声にたいしては高く、近ずけば近ずくほど低下する耳の感度の最低点にあたるため其の音量感に乏しく、この補正による過大音圧によって聴覚上に著しい疲労感をあたえ更には聴覚障害をもたらすなどの報告もあって、これ等が現在のイヤホン／ヘッドホン受聴に関して多くの問題をなげかけているのである。本考案は、原音場における人体の左右の鼓膜振動がイヤホン等により聴取者の左右の鼓膜に正確に再現された場合、聴覚系にはこの鼓膜振動が原音場によるものか再生音によるものかを全く判別出来ない、つまり同じ方向にしか知覚出来ないという其の構造に着目し、実際の鼓膜振動がどの様なものでありどの様にはたらくかを探る事によって、イヤホン受聴による立体再生の実現と併せてこの問題を解決しようとする。

【０００３】われわれは目を閉じていても音がどの方向から聞こえて来るのか容易にわかる、特に反射音が多いとか音源が隠れている場合等の特殊な場合を除けば、日常生活で是等の音源方向を間違える事はほとんど無いといえる。このように「左右２つの鼓膜振動から三次元に渡る音源方向および距離を判別し自らに知覚させる」という人体聴覚系の驚くべき能力に、俄かに注目がそそがれ始めたのは１９００年パリ博覧会において、ステージ上に配置した左右一対のマイクロホン出力を左右のヘッドホンによりそれぞれ聴取した所、その再生音のリアルさに参加者全員が驚いたという一名パリ博のハプニングからである。以来、両耳で音を聴くことの重要さが認識され数多くの学者が両耳聴の研究に取り組む中で、１９３３年米国のベル研究所は、人体と音響的に等質なシリコンゴム系の材料を用いて、形状寸法が人体の平均値で左右の外耳道位置にそれぞれ小型マイクロホンを設定し、其の検出信号を外部のヘッドホンで聴取できる様にした「人体ダミー・オスカー氏」をつくり両耳聴の研究にあてた。これらの研究成果は、人体聴覚系がどのようにして音源方向を聞き分けるかについて「左右の鼓膜に到達する音声の音圧レベル差ｄＶと移相差ｄｆおよび到着時間差ｄｔをもとに聴覚系がこれを判断する結果知覚される」として結実し、両耳効果として広く一般に知られる大きな成果を一方でおさめたのではあるが、このとき「原音場において左右の耳介前面に到達する音声をヘッドホン受聴者の左右の耳介前面に正確に再現すれば此の受聴者には原音場と同じ方向から其の再生音が聞こえる筈」として当初オスカー氏に期待された前後左右を含む水平面内方向の全方向再生は、前方に定位すべき音声が上方に定位したり頭内定位したりする問題が最後まで解決されず遂にその目的を達し得なかった。このオスカー氏または其の頭部を模した人工頭ダミーヘッドのように、左右の外耳道に夫々装填されたマイクロホンＭ１Ｍ２によるか、または両耳の実質間隔と角度とをあけて左右に配置した単一指向性マイクロホンＭ５Ｍ６を用いて原音場を収音しヘッドホンにより聴取する形の収音再生方法は、以来バイノーラル方式と呼ばれて其の後も研究が続けられたが、前方に定位すべき再生音像が上方定位ないし頭内定位して知覚されやすいという問題はなお解決に至らず、立体再生という大いなる期待が残されたたまま研究段階の中で衰退した。

【０００４】以上のバイノーラル方式は、原音場において左右の耳介前面に到来する音声をヘッドホン受聴者の左右の耳介前面に正確に再現することにより、聴覚系の方向感覚を借りて音源方向の判別が行われる筈と期待されたヘッドホンによる全方向再生の方法ではあるが、これについて当時どの程度の音源方向再現を論理的に期待し得たか、また前方定位に関する問題の原因が何処にあり其の解決の手段を現実に導き得る状況にあったかについての従来技術の範囲は、その再生原理となる両耳効果の説明によって理解される。即ち両耳効果の説明では、人体聴覚系がどのようにして音源方向を聞き分けるかについて「左右の鼓膜に到達する音声の音圧レベル差ｄＶと移相差ｄｆおよび到着時間差ｄｔを基に聴覚系がこの方向を判別する結果知覚される」として周知されるが、この音圧レベル差ｄＶと移相差ｄｆおよび到着時間差ｄｔは共に音源が左右間の中央にあたる「前方→上方→後方→下方→前方」にある場合、何れの方向も「Ｏ」となって左右の鼓膜に到達する音声が同じになる。これは丁度モノーラル信号を左右のヘッドホンで聴取した場合に一致し、この場合の再生音像が必ず頭の中心部に定位して聞こえるように、これら問題となる前後方向ないし上下方向からの到来音声もまた頭内定位して知覚される以外を両耳効果では説明できないのであって、従来技術の範囲を示す問題の原因も今なお此処に見出だされるのである。このような関係から、バイノーラル方式における前方定位の問題は聴覚系の能力の限界によるもので、人間が現れてから永い間、見えない範囲の音声についてはこれを聴覚のみで聴取してきたが、前方からの音声については常に聴覚と視覚との相方によってこれを聴取知覚してきた関係上、特に前方に対する音の方向感覚がしだいに低下して来た結果であろうとし、ヘッドホン受聴による前方からの音声の適正な再生音像の定位は、左右二つの耳から成る聴覚系のこの構造からではのぞみ得ないとする見解が現在では一般的となった。

【０００５】

【この考案が解決すべき課題】

しかし現状いずれであろうとも、われわれは目を閉じた状態で実際に垂直方向を含むさまざまな音源方向をいとも簡単に知る事ができるのであって、これと同じ左右の鼓膜振動が再現された場合の聴取者にもまた、同じ鼓膜振勤から同じ音源方向が同様に知覚される事は、鼓膜振動のみから情報を得て音源方向の判別を行なう人体聴覚系の構造によって保証されているのである。これは、原音場における鼓膜振動の正確な再現を条件として立体再生が可能である事を意味するが、此処にいう「正確に再現された鼓膜振動」とは実際の鼓膜振動と同じく「原音場における三次元の音源方向を正確に知覚させ得るもの」と定義されるものでなければならない即ち、オスカー氏に代表される従来のバイノーラル方式が「原音場で耳介前面に到達する音声をヘッドホン受聴者の耳介前面に正確に再現する方法」によって全方向再生を試みた経緯から、これが理想的に行われた場合あたかも原音場と同じ鼓膜振動を再現出来るかの様な錯覚におちいりやすいが、「耳介前面に到達する音声をヘッドホンで耳介前面に正確に再現しても正確な鼓膜振動は再現できない」と示したのが前記バイノーラル方式の限界であり結論でもあったのである。事実、われわれは片方の耳できく単耳聴の場合であっても、聞こえる側の頭部半球方向については前後方向ないし上下方向を含むほとんどの音源方向をかなり正確に聞き分けることができるのであって、いずれか一方の鼓膜に到達する音声の中に、すでに単耳聴の段階から前後方向ないし上下方向の方向判別にはたらく手がかり即ち方向情報の存在が明らかに予測されるのである。本考案が解決すべき主な課題は以上のように、われわれには何故、前後方向ないし上下方向の音源方向が分かるのかという問題であり、人体聴覚系が、左右の鼓膜に到達する音声中のどの様なかたちの情報を見出だして是を判別するかを明らかにし、これを利用して「イヤホン受聴による立体再生」サウンドフォログラムの方式を確立するとともに、その主要部分を構成する立体再生信号の検出装置、同マイクロホン、イヤホン、レコード類、および、その主要部分を包含してなる立体補聴器、遠隔観察用の立体インターホン、ならびに聴覚が心理上生理上におよぼす影響効果を調べる為の装置など、立体再生における高いパーティー効果と高臨場度の特性を生かした関連音響機器の開発を目的としている。

【０００６】

【解決の手段】われわれには、一方の耳をぴったりと塞いだ単耳聴であっても、聞こえる耳が属する左右何れかの方向と、其の上下方向ないし前後方向の音源方向については開眼の場合ほとんどそのまま、閉眼の場合約４５度ほど聞こえる耳の方向に偏移するが何れの場合もかなりはっきりと其の音源方向が知覚される。第１図（イ）。図中、閉管ＰＸは内径８ｍｍ長さ１５０ｍｍで一方の端を閉じた中空管、閉じた一端を外側に向け、開放端を耳栓として外耳道と密着する事により鼓膜振動の自由度を確保したまま到来音声の外耳道侵入を遮断している。ＳＰはホワイトノイズを発する音源。しかし此の時、第１図（ロ）のように、聞こえる耳の外耳道を内径約８ｍｍ長さ約１５０ｍｍの中空パイプ開管ＰＯで耳介の外部に延長し到来音声に対する耳介形状の影響を避けると、この先端に対し前後方向ないし上下方向から到来する音源ＳＰからの音声は総てこの開管ＰＯの開口方向のみから聞こえて前後方向ないし上下方向に関する音の方向感覚が失われる。この現象は単耳聴段階から発揮される音の方向感覚の内、前後方向ないし上下方向に関する音の方向感覚が、到来音声に対する耳介形状（頭部の一部を含む）のはたらきによって発揮される事を示している。このように「到来音声に対する耳介形状のはたらきによって音の方向感覚が生ずる事」を以下耳形効果という。これは、到来音声が耳介により外耳道に集音される際、前後方向ないし上下方向に対する形状が何れも異なる耳介の集音特性を反映し、各到来方向ごとに夫々異なる音色特性が与えられ、是を到来方向の経歴として持つ音声が外耳道に集音され鼓膜に到達する結果、聴覚系が、この鼓膜に到達する音声の音色特性ないしその変化から夫々の経歴を読んで個々の音声の到来方向を判別し、われわれに前後方向ないし上下方向にわたる各音源方向が知覚されるものと考えられる。ここにいう音色特性ないし其の変化とは、主に耳介形状によって到来音声に与えられた周波数特性の変化を指していうのではあるが、実際問題として音響的にみた耳介形状は大変複雑で、外耳道、耳甲介腔、耳輪等にそれぞれ共鳴性と残響性があり変形ホーンを構成している関係上、測定し様とすると其の共鳴音残響音等が試験信号と干渉しあってサイクル単位の山谷を多く生じ、単なる周波数特性としては極めて測定しにくくまた其の表現も適切を欠く。そこで此処ではホワイトノイズを音源とした場合の「周波数スペクトラムの特性ないし其の変化として観測され聞こえる音声の音色特性ないし其の変化として知覚される音響特性」を指して「音色特性ないし其の変化」と定義する。音声の到来方向によって鼓膜に到達する音声の音色特性が変わるとする現象については、事実、片方の耳の側方で、ホワイトノイズを発する音源を前後方向ないし上下方向に移動させ、聞こえる音声の特に音色特性に注意しながら耳元に意識を集中すると、音源が上方にある場合、シー・・・・側方にある場合、サー・・・・下方にある場合、ゴー・・・と例えられる様に、この音声の音色が音源の方向と関係して変化する様子が分かる。前後方向についても明瞭度および音量の変化とともに聞こえる音声の音色の変化が知覚されるこれは、左右の耳の指向性が其の形状的な影響によって概略１Ｋｈｚ〜４Ｋｈｚの会話音声帯域で左前方４５度と右前方４５度の方向、６Ｋｈｚ〜１６Ｋｈｚの高域が左上方４５度と右上方４５度の方向に向かって主に発揮される結果、左右の外耳道に集音されるそれぞれの音声Ｓ１，Ｓ２，にこの影響が現れ、到来方向ごとに夫々異なる音色特性として知覚されるものと考えられる。これが、到来音声に対して与える耳介形状のはたらきであり、其のはたらきによって前後方向ないし上下方向に関する音の方向感覚が発揮される状況が、到来音声に対し耳介形状がはたらく時に音源方向が知覚され、耳介形状がはたらかない時には知覚されないという前記、第１図（イ）と第１図（ロ）との比較実験の結果において明確に示されたのである。以上は、人間の耳に何故この様に複雑な耳介形状が必要とされるかについての現実の解答であり、単耳聴段階から発揮される音の方向感覚の内、特に前後上下をむすぶ垂直面内方向に関する音の方向感覚が、以上のような耳介のはたらきに拠って発揮され当該音源方向が知覚される事について述べたものである。しかし以上は実際の音声に対する単耳聴の耳形効果であって、第２図（イ）の様に、原音場における仮の聴取者Ｑ１の片方の外耳道に集音される音声Ｓ２を其の外耳道に装着されたマイクロホンＭ２によって検出し、これを増幅器Ａ２で増幅した後聴取者Ｑ２に装着されたイヤホンＹ２で再生する「再生音による単耳聴では」、この再生音はイヤホンＹ２の方向にだけ定位して聞こえ、前記耳形効果による音の方向感覚は発揮されない。これは、実際の音声に対しては音の方向感覚が発揮され再生音に対しては発揮されないと言う事であるが、実際の音声に対する単耳聴と再生音に対する単耳聴との条件的な相違は、この聴取者の周囲に「実際の音声が存在するか否か」という極めて単純な物理的環境の相違のみであって、この事は実際の音声に対する単耳聴の場合、聴取者の周囲に到来する実際の音声から何等かの物理量が別の経路で鼓膜に伝達され、これが通常の経路によって鼓膜に到達する音声の方向判別にはたらく結果を示していると見なければならない。

【０００７】実際の音声から、別の経路を通じて鼓膜に伝達されると見られる前記物理量が実際にどのようなものであるかを調べるため、第２図（ロ）のように、左右の外耳道を前出の閉管ＰＸで夫々密封し、鼓膜振動の自由度をこの管内の空間容積で確保したまま外耳道内で実際に何が聞こえて来るのかを実験すると、問題の物理量として、主に耳介および耳珠の付近から耳介軟骨部により外耳道壁および鼓膜に伝導されたと見られる到来音声の低域成分（１Ｋｈｚ以下）Ｓ３Ｓ４が、聴感上僅か数ＤＢ程度の減衰で、左右方向にのみ方向感が有り前後方向ないし上下方向に方向感がない状態すなわち何処からとでも聞こえる状態で聞こえてくる事が分かる。ほかに鼻腔を通して比較的明瞭に聞こえる音声や体伝導骨伝導と呼ばれる音声等も聞こえるが、聴感上の音量が前者と比較して格段に低い事から主に聞こえる音声を以下「耳介伝導音」伝達様態を「耳介伝導」と記し其の中に含める。以上は、実音源に対する単耳聴の場合、まず耳介伝導音が左右の鼓膜に到達し、そこへ一方の耳介で集音された音声が到達して此の３種類の音声から夫々の到来方向が判別される構図となり、他方、再生音に対する単耳聴では、単に一方の耳介で集音された音声のみが当該鼓膜に到達して方向判別が行われる構図となって、「実音源にたいする単耳聴では前後方向ないし上下方向の音源方向が知覚され再生音に対する単耳聴ではこれが知覚されない」という結果が生じたという説明を可能にするのである。事実、さきの第２図（イ）の再生音に対する単耳聴であっても、第３図（イ）のように、他方の耳に其のとき生じた耳介伝導音Ｓ３を再生すると、その瞬間から実音源に対する単耳聴の場合と同様な前後方向ないし上下方向に関する音の方向感覚が戻ってくるのである。このとき他方の耳に再生されるのは先の耳介伝導音に限らず、第３図（ロ）ように、両耳聴の場合他方の耳に再生される再生音の低域成分であってもほぼ同様の結果が得られる。図中ＬＦＰはローパスフィルター。これは、実際の音声に対する単耳聴では音源方向が聞き分けられ、再生音による単耳聴ではこれが聞き分けられない、という事に対する現実の解答ではあるが、聴覚系が前後方向ないし上下方向に関しての音源方向を判別する際、雷の音は上、水の流れの音は下と言うような、過去の経験や学習によって得た「記憶」に基いてその方向判別等が行われるのではないかとする考え方を、この結果は明らかに否定しているのであって、単耳聴による音の方向感覚の内、主に前後方向ないし上下方向についての方向感覚が、過去の記憶によるのではなく到来音声に対し耳介形状が与えた影響と耳介伝導音等のかかわりによって行われる事を示し、両耳聴の場合、これに他方の外耳道に集音される音声の低域成分が加わり其の相方によって前後方向ないし上下方向についての方向判別が行われる事を示しているのであって、この複雑な耳介形状と以上の現象はともに人間には誕生の瞬間から音の来る方向がわかる事を示しているのである。以上は、単耳聴の段階から発揮される音の方向感覚の内、主に前後方向ないし上下方向に関する音の方向感覚について新たな見解を述べたものであるが、実際には、この単耳聴が左右一対となって頭部の左半球方向と右半球方向とに相乗的に働き、より明確で立体的な音の方向感覚が発揮されるものと考えられる。

【０００８】以上を整理して聴覚系に備わる音の方向感覚をまとめると。「人体聴覚系には音の立体的な方向感覚があり、左右方向が判別できる理由については従来の両耳効果によって、左右の鼓膜に到達する音声の音圧レベル差と移相差および到着時間差をもとに判別が行われ、前後方向ないし上下方向が判別できる理由については、左右の耳介によって到来音声がそれぞれの外耳道に集音される際、その耳介形状の非対称性により各到来方向ごとに夫々異なる音色特性があたえられ、左右の鼓膜に到達した音声が有する此の特性から、耳介伝導音などとのかかわりによって其の音源方向が読みとられる結果、われわれに前後方向ないし上下方向の音源方向が知覚される」という説明を可能とする。この新たな音の方向感覚に関する理論から「理想イヤホン」を対象として、原音場の最適聴取位置における人体Ｑ０の、左右の外耳道に集音される音声Ｓ１Ｓ２と、この時、左右の耳介伝導により外耳道壁を経由して鼓膜に伝達される音声Ｓ３Ｓ４をそれぞれ検出し、左の集音々声Ｓ１と右の耳介伝導音Ｓ３の和の音声信号Ｌ１を得て是を左信号Ｌとし、右の集音々声Ｓ２と右の耳介伝導音Ｓ４の和の音声信号Ｒ１を得て是を右信号Ｒとする「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号の検出方法」が導かれる。特に理想イヤホンを対象とした理由は、再生時に耳甲介腔、外耳道、イヤホン自体に共鳴を生じた場合、これが頭内定位して聞こえるなど再生音の定位の質を損なう問題があり、論理上この影響を排除して原理の適正を期するという目的によるもので、通常のイヤホンであっても実用上の問題はほとんどない。第４図は通常会話周波数帯１〜４Ｋｈｚの範囲に対する耳介の主な指向性方向。第５図は其周波数帯の上６〜１６Ｋｈｚの範囲に対する耳介の主な指向性方向。第６図に其の指向性を有する左右の外耳道入口に夫々マイクロホンＭ１Ｍ２を装着し「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」が検出できる様にした場合の外耳中耳の模型的断面図を示した。

【０００９】

【作用】

以下第６図によって其の立体再生信号検出過程について説明すれば、原音場における到来音声が、左右の耳介Ｊ１Ｊ２により集音される左右の外耳道入口Ｅ１Ｅ２に、それぞれ「音声が通過でき振動板の質量および弾性が軽微で外耳道内の音響特性を殆ど変化させない両指向性マイクロホンＭ１Ｍ２」を装着すると、左の耳介Ｊ１によりその外耳道入口Ｅ１に集音される音声Ｓ１と、このとき左の耳介Ｊ１に生じて耳介伝導により其の外耳道壁から鼓膜Ｔ１に伝達される耳介伝導音Ｓ３は、ともに左の鼓膜振動と等価な音声信号Ｌ１としてマイクロホンＭ１により検出され、右の耳介Ｊ２によりその外耳道入口Ｅ２に集音される音声Ｓ２と、このとき右の耳介Ｊ２に生じて耳介伝導により其の外耳道Ｅ２から鼓膜Ｔ２に伝達される耳介伝導音Ｓ４は、ともに右の鼓膜振動と等価な音声信号Ｒ１としてマイクロホンＭ２により検出される。以上によって検出される音声信号Ｌ１Ｒ１は、前記第４図および第５図の様な複数の指向性を発揮する左右の耳介Ｊ１Ｊ２により外耳道Ｅ１Ｅ２に集音された音声Ｓ１Ｓ２と、このとき左右の耳介伝導によりそれぞれの外耳道壁を経て左右の鼓膜に到達する耳介伝導音Ｓ３Ｓ４の相方を検出し、耳形効果が発揮されるための要件を満たして「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」としてはたらく。第７図（イ）は、前記耳介Ｊ１Ｊ２に人体Ｑ０の実際の耳介を用いた場合の検出例。第７図（ロ）は、Ｍ１Ｍ２の実用形態、装着により立体マイクロホンを構成する。第８図（イ）は、前記耳介Ｊ１Ｊ２に人体を模したダミーＤ１の耳介を用いた１例。第８図（ロ）は、前記耳介Ｊ１Ｊ２に人体の耳介を模したダミーＤ２を用いた１例。何れも原音場またはマルチ再生された準原音場において耳形効果を有するイヤホン受聴用の立体再生信号を検出できる。なお前記耳介Ｊ１Ｊ２は、第１５図の様に是と等価な効果をマイクロホンＭ１Ｍ２の検出信号をＬ１Ｒ１に対して与える形状であれば特に耳介形状のみに限られる必要はない。また両指向性マイクロホンＭ１Ｍ２は、耳介伝導音と等価な音声信号が筐体伝導等により適度に検出される場合、または他方の検出信号のみで定位に問題を生じない場合、または目で音源を直接確認できる補聴器等の場合には必ずしも両指向性である必要はない。

【００１０】以上は、原音場の音声を直接「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」として検出する方法であるが、すでに録音済みの音声信号Ｇ１〜Ｇｎをイヤホン受聴用に変換したい場合がある。以下その方法について説明する。特定信号Ｇ１を特定位置Ｘ１に定位させ様とする場合、まず左右の外耳道にマイクロホンＭ１Ｍ２装着した人体Ｑ０を配置し、このＱ０から見て再生音が定位すべき位置Ｘ１Ｘ１に音源ＳＰを配置する。次に位置Ｘ１と人体Ｑ０が装着したマイクロホンＭ１Ｍ２の内、（１）まずＸ１−Ｍ１間の音声伝達特性Ｋ１を前記音源ＳＰとマイクロホンＭ１間で測定。（２）次にＸ１−Ｍ２間の音声伝達特性Ｋ１^１を前記音源ＳＰとマイクロホンＭ２間で測定。（３）測定された音声伝達特性Ｋ１，Ｋ１^１と等価な信号伝達特性Ｂ１，Ｂ１^１をそれぞれ入出力間特性として有する一対の特性制御回路βを準備し、第９図の様に構成して入力端子ＩＮ −１から特定信号Ｇ１を並列入力すれば、その出力としてＱ０の左右の外耳道に装着されたマイクロホンＭ１Ｍ２による場合と等価な左信号Ｌ１と右信号Ｒ１が検出される。また是を必要な組数用いてマルチ再生される複数の音声信号Ｇ１〜Ｇｎを前記Ｍ１Ｍ２によるものと等価な左信号Ｌ１と右信号Ｒ１とに変換できる。以上は、位置Ｘ１の音源ＳＰに対する前記Ｑ０の聴取条件を、正確に特性制御回路内にＢ１，Ｂ１^１として置換するもので、第９図の回路は、前記Ｍ１Ｍ２によるものと等価な「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号検出装置」としてはたらく。また前記Ｑ０の左右の外耳道に装着されたマイクロホンＭ１Ｍ２の検出信号を用いて音声伝達特性Ｋ１Ｋ１^１の測定が求められる理由は、到来音声に対する耳介の集音特性と耳介の伝導特性の相方を伝達特性Ｋ１Ｋ２の測定結果として得る事が望まれるためで、これをＢ１，Ｂ１^１として特性制御回路β内に置換する事によって耳介伝導音を含む音声信号の検出が可能となる。

【００１１】第１０図、第１１図、第１２図に人体の耳介または其のダミーを用いた場合と同様にはたらく「イヤホン受聴対応耳形効果型立体マイクロホン」の構成図を示した。第１０図（イ）は、一端に幅約２ｍｍ長さ約８ｍｍの窓（２）を設けた、内径約８ｍｍφ長さ約４０ｍｍの中空管（１）。図は側面図およびその上面図。同図（ロ）は、前記中空管（１）の中央付近に、両指向性マイクロホン（３）を窓（２）に接して装填し固定した状態。図は透視図で図中の点線はマイクロホン（３）の指向性方向を示す。同図（ハ）は、マイクロホン（３）を装填し固定した前記中空管（１）の両端に、吸音材４、４^１を接着して固定した状態。図は透視図。以上第１０図により制作される部分の構成は、前記マイクロホン（３）に人体の耳介Ｊ１Ｊ２が発揮するものと類似した高域指向性Ｈｆ（第５図）を発揮させるためのもので、超音波笛に類似したこの構成によって前記マイクロホン（３）は、主に中空管の窓（２）の開口方向に向かって可聴周波数帯中の高域指向性Ｈｆが発揮されるようになる。第１１図（イ）は、会話周波数帯に対する集音板（６）材質はシリコンゴム正面図。同図（ロ）は、これを側面から見た場合の１部断面図。直径約１０〜１２ｃｍ程度同図（ハ）は、構造図、前記集音板（６）の貫通口（１２）に第１０図（ハ）の中空管（１）を貫通して固定し、窓（２）を上方として集音板（６）の貫通口背部（７）を無共振ゴムの準密閉箱（８）で保持している。以上第１１図（ハ）の構造により可聴周波数帯中、会話音声帯域１〜４Ｋｈｚ範囲の帯域指向性Ｍｆが主に前方に向かって発揮され、其の上６〜１６Ｋｈｚの高域指向性Ｈｆが主に上方に向かって発揮される第１２図左のような形となり、人体Ｑ０の耳介Ｊ１Ｊ２に両指向性マイクロホンＭ１Ｍ２を装着した場合と類似した指向性分布となる。第１２図は前記マイクロホン一対を、スタンド上部（１０）のマイクロホン取付け台（１１）に幅約２０ｃｍ開角約９０度で取付けた状態。正面を向いて描かれているのが左のマイクロホン、側方を向いて一部断面図で描かれているのが右のマイクロホンで、矢印点線が示すＭｆは可聴周波数帯中会話帯域における指向性方向、Ｈｆは同高域指向性の方向を示す。左のマイクロホンも同様にして図の正面方向に現れる一方中空管（１）のマイクロホン（３）から吸音体（４^１）までの空間および準密閉箱（８）の内部空間は、外耳道から中耳に至る間の音響特性に近似させて実際と同様な特性を検出信号にあたえる。耳介伝導音にあたる音声はシリコンゴム系の集音板（６）捕捉されて中空管（１）に伝えられ、中空管（１）と内部の空気分子の慣性による相対的な運動よってマイクロホン（３）に適度に検出される。以上第１２図の如く構成されたマイクロホンは、スタンド等により原音場において聴取者の頭部の高さに設定すると、人体Ｑ０の耳介による場合とほとんど同様な音声信号Ｌ１Ｒ１を検出し「イヤホン受聴対応耳形効果型立体マイクロホン」としてはたらく。なお第１０図の構成は、マイクロホン（３）の高域指向性Ｈｆが上方に向かって適度に発揮される事が条件で開口径１〜３ｃｍの微小ホーンをマイクロホン（３）に取り付け上方に向けた構成でも同様な結果が得られる。また耳介伝導音と等価な信号が筐体伝導などにより適度に検出される場合、または他方で検出される音声信号の低域成分が十分にはたらく等の場合には、前記マイクロホン３は無指向性としてよい。この場合（３）から吸音体（４^１）までの空間および準密閉箱（８）の内部空間は必要ない。

【００１２】第１３図に理想イヤホンの原理図を示した。これは「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」の検出用マイクロホンＭ１Ｍ２がおかれた外耳道入口Ｅ１Ｅ２に、直径５〜６ｍｍφのマイクロスピーカーμＳを背面開放の状態で図のように設定し左右のイヤホンＹ１Ｙ２としたもので、これにより外耳道入口Ｅ１Ｅ２から鼓膜方向を見た内部音響インピーダンスＺｉＺｉ^１と耳介方向を見た外部音響インピーダンスＺｏＺｏ^１の両負荷が、信号検出時におけるマイクロホンＭ１Ｍ２の場合と同様にイヤホンＹ１Ｙ２の振動板の前後に加わる状態となる。この状態でＭ１Ｍ２による検出信号がマイクロスピーカーμＳにより再生されると、後方に向かう音声は音波の可逆性により外部音響インピーダンスＺｏＺｏ^１を介して原音場の場合と等価な音響状態を左右の耳甲介腔内に再現し、前方に向かう音声は、これを背景として信号検出時と等価な内部音響インピーダンスＺｉＺｉ^１を介して左右の鼓膜に到達し原音場の場合と等価な鼓膜振動を再現させる。以上の結果、第１３図の左右の外耳道入口Ｅ１Ｅ２に背面開放の状態で配置された前記マイクロスピーカーμＳは、振動板の質量および弾性が軽微で再生音の周波数特性が平坦な理想特性である場合、原音場における耳孔介腔内の音声と、鼓膜に到達する音声の相方を耳形効果を乱す事なく聴取者側に再現できる条件を満たし、これを主体とするイヤホンＹ１Ｙ２は「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」に対し「理想イヤホン」としてはたらく事になる。第１３図（ロ）はこれを実用化するための原形で、聴診器形状とすることによりイヤホン部分を左右の外耳道に装着できるようにしている。第７図（ロ）と対応。前記マイクロスピーカーは現在１０ｍｍφ前後まで実用化されているが、外耳道内における信号音響変換能率は耳孔介腔内で再生される場合と比較して聴覚上数倍の上昇が見込まれるから、現状性能を維持したままでの小形化にはさほど大きな問題は予想されない。

【００１３】前記「理想イヤホン」の再生原理を展開し今後の理想再生志向イヤホン類に求められる条件を列記すれば概略つぎの５項目となる。即ち、（１）耳孔介腔の共鳴点がその装着により変化しないこと。（２）外耳道内の共鳴点がその装着により変化しないこと。（３）相方に新たな共鳴点がその装着により発生しない事。（４）共鳴点が再生音受給点の不整合により発生しない事。（５）再生音の受給点が耳孔介腔下部外耳道付近である事。第１項および２項において共鳴点が変化し新たな共鳴点を生じた場合、または第３項による新たな共鳴点を生じた場合または第４項により共鳴点を生じた場合、新たな共鳴点に当る部分の再生音が頭内定位ないし上方定位におちいりやすい等、再生音の主に定位に関する障害となる事が実験的に認められる理由による。第５項は再生時における耳孔介腔内の音響状態を原音場における場合と類似させるための要件で、音声信号を外耳道付近で再生した場合、この再生音は原音場とは逆に、耳甲介腔の下部、中部、上部、耳輪、という流れで上昇し順次耳介の外側に放出されるが、この逆流によって耳介内部の定在波分布等を含む音響状態は原音場における収音時と類似したものとなり、再生時における音響状態が収音時と異なる事によって引起こされる定位不良の問題を軽減し回避できる。以上第１項から第５項までの条件によって導かれる理想再生志向のイヤホンは、本体Ｙ１Ｙ２を適度の音響カプラーを介して左右の耳孔介腔下部の外側第１３図（ハ）のＹ１^１及び其の対称位置に夫々装着する形となり、是によって実用上支障のない優れた再生音定位のイヤホンが得られる。この時耳甲介腔の上部から放出される音声を上部の吸音体で吸収する構造を含めて全体を一体化すれば同上の性能を有するヘッドホンが得られる（例スピーカー開口径２０ｍｍφ音響カプラー３ＣＣ軽接）。

【００１４】第１４図に「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生」の原理図を示した。図中Ｑ１は原音場に位置する仮の聴取者、その左右の外耳道に第７図（ロ）に示すマイクロホンＭ１Ｍ２が装着され、そのＭ１Ｍ２の出力信号Ｌ１Ｒ１が左信号増幅器Ａ１右信号増幅器Ａ２を介して伝送され、聴取者Ｑ２の左右の外耳道に装着された第１３図（ロ）に示すイヤホンＹ１Ｙ２に供給される構成となっている。この構成により仮の聴取者Ｑ１の側から伝送される耳形効果を有する音声信号Ｌ１Ｒ１が聴取者Ｑ２の側で再生され、Ｑ２が有する音の方向感覚によってＱ１に対する原音場の立体的な音源方向が知覚される。同図において人体Ｑ１Ｑ２間の耳介形状の相違が問題になるのではないかと懸念されるが、其の主なる相違は耳翼部の大小や前傾の度合い耳垂の形状および肥厚の度合等であって、耳甲介腔・耳珠・対珠、耳輪、等を形成する耳介軟骨部の形状にほとんど大差はない。因みに日本人と外国人との相方について外耳道入口に集音される音声の音圧周波数特性を測定すると、その体形の明らかな相違に反し測定結果は何れも同様な特性となって情報の共通を示すのである。これ等の事は収音時に適正な形状の耳介所有者を選定し仮の聴取者Ｑ１とすれば、聴取者Ｑ２の耳介形状を特に問題にする事なく日本人から外国人におよぶ広範囲の聴取者に対し、ほぼ共通の条件下で「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生」が実施可能である事を意味する。また音色特性ないしその変化としてＱ１側からＱ２側に伝送される方向情報に関し、一連の実験を通してしばしば経験する事は、特に会話音声中「サシスセソ」の子音等に代表される高域かつ広帯域性の音声部分が到来した場合、又は衝撃音など音声のエンベロープが急変して高域かつ広帯域性の成分を伴う音声部分が到来した場合、それまでぼんやりと知覚されていた音源方向が「瞬時明確」に知覚され再びぼんやりの状態にもどるという現象である。これは聴覚系が音源方向を判別する際、常にはおおまかな方向判別が行なわれ、特に高域かつ広帯域性で方向判別に最適な形の音声部分が到来した瞬間・選択的に此の部分の方向判別が明確に行なわれ、それまで大まかに知覚されていた音源方向が此の瞬間明確な音源位置として確定し知覚されるという、方向判別の二重性と、高域かつ広帯域性の音声部分の周波数スペクトラムの特性ないしその変化から確定段階の音源方向および距離が選択的に読み取られる事を示し、第１４図においてＱ１側からＱ２側に伝送される音声信号Ｌ１Ｒ１の周波数特性に、仮にも平坦とはいえない独特の特性が要求される事の合理性を示している。

【００１５】

【実施例１】第１５図に「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生」の総合的な実施例を示した。図中Ｑ１は原音場における仮の聴取者、Ｊ１Ｊ２は耳介、その左右の外耳道入口Ｅ１Ｅ２に第７図（ロ）の両指向性マイクロホンＭ１Ｍ２を装着し、その検出信号Ｌ１Ｒ１を「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」の出力として「信号検出部」を構成する。＊第７図（イ），第８図（イ），第８図（ロ），第９図，＊第１２図，等によりこれと等価な音声信号を検出できる。次のＲＥＣは伝送系に属する録音再生機器であって前段の出力Ｌ１Ｒ１を左右の信号Ｌ，Ｒ，として記録し「イヤホン受聴対応耳形効果型立体レコード類」が得られる。＊前記レコード類は、テープ，音声記憶ＩＣ，ディスク類等つぎのＬｉＲｉは次段入力部で前段レコード類の再生信号を受け、増幅器Ａ１Ａ２で夫々増幅した後この出力ＬｏＲｏを聴取者Ｑ２が左右の外耳道に装着した第１３図（ロ）のイヤホンＹ１Ｙ２に供給して再生し、仮の聴取者Ｑ１に対する原音場の立体的な音源方向を耳形効果により聴取者Ｑ２に知覚させる構成となっている。＊第１３図（イ）は理想イヤホンの模型的原理図，断面図。＊同図（ロ）は理想イヤホン準処の実用例１，外観図。＊同図（ハ）はイヤホン類の論理的装着位置，説明図。

【００１６】

【実施例２】第１６図および第１７図に、本実施例と類似する従来のバイノーラル方式の実施例を従来の関係書籍から示し、前第１５図との比較により其の相違点を明確にする。まず第１６図は前出オスカー氏に代表されるバイノーラル方式の原形。図中Ｑ１は原音場における仮の聴取者で、その左右の耳介Ｊ１Ｊ２の外耳道入口Ｅ１Ｅ２にそれぞれマイクロホンＭ１Ｍ２を装着し、これによって左右の外耳道に到達する音声の音声信号Ｌ１Ｒ１を検出する。但し、ここまでの段階は第１５図に同じ。第１６図は以下検出された音声信号Ｌ１Ｒ１から、耳介Ｊ１Ｊ２の影響により生じた周波数特性の乱れを特性補正回路ＥＱで再び平坦な特性にもどし、耳介前面に到達する音声の音声信号Ｌ，Ｒ，とほぼ等価な特性の音声信号として信号検出部の出力とする。第１７図は前記仮の聴取者Ｑ１の頭部の位置に、左右の耳介Ｊ１Ｊ２間の実質距離凡そ２００ｍｍ角度凡そ９０度を隔てて単一指向性マイクロホンＭ５Ｍ６を設定し、これにより耳介前面に到達する音声と等価な音声信号Ｌ，Ｒ，を検出し信号検出部の出力とする。第１６図および第１７図の信号検出部出力Ｌ，Ｒ，は以下、伝送系ＲＥＣ，増幅器Ａ１Ａ２を経て聴取者Ｑ２が左右の耳介に装着したヘッドホンＨ１Ｈ２に送られ、この振動板により聴取者Ｑ２の左右の耳介前面に、原音場において仮の聴取者Ｑ１の耳介前面に到達した音声と等価な左右の到来音声を再現し其の音源方向を知覚させ様とする。以上を整理すれば、（１）従来のバイノーラル方式は左右の「耳介前面」に到達する音声の音声信号を検出し、再生時「ヘッドホン」により聴取者の左右の耳介前面に是を再生する事により立体再生を行おうとする「耳介前面型の再生方法」として独立し、（２）サウンドフォログラム方式は左右の「外耳道」に集音される音声の音声信号を検出し、再生時「イヤホン」により聴取者の左右の外耳道にこれを再生する事により立体再生を行おうとする「外耳道型の再生方法」として独立する。またバイノーラル方式の条件の一つヘッドホンは、左右の耳介前面に音声信号をそれぞれ再生するように作られた構造上、外耳道に向けて音声信号を再生しても、耳甲介腔の共鳴等により特性が変化して正確な再生音は外耳道に到達しない。つまりヘッドホンを用いて論理的に正確な再生を行おうとする場合の入力信号は、原音場において仮の聴取者Ｑ１の左右の耳介前面に到達する音声の音声信号に限られるのである。これに対し、本考案の条件の一つイヤホンは、左右の外耳道入口に音声信号を夫々再生するように作られた構造上、これを用いて論理的に正確な再生を行おうとする場合の入力信号は、前記、仮の聴取者Ｑ１の左右の外耳道に集音される音声の音声信号に限られるのであって、以上の事は、本考案に係る第１５図の信号検出部とバイノーラル方式に係る第１６図の信号検出部とが，方法は同じながら思想および目標を異にし、加えて本考案のものが「耳介前面に到達する音声が更に外耳道に集音される間に耳介形状の影響によりこの音声に与えられる音色特性の変化を再生音の定位に関する方向情報として検出」しようとする点の新規性と合わせ、それぞれ先例後例の関係に当たらない事を示している。

【００１７】

【考案の効果】第１５図において仮の聴取者Ｑ１を原音場に配置すると、この左右の耳介Ｊ１Ｊ２に到達した音声は其の耳介形状によってそれぞれ左右の外耳道に向けて集音され、外耳道入口Ｅ１Ｅ２に装着されたマイクロホンＭ１Ｍ２により耳形効果を有する左右の音声信号Ｌ１Ｒ１として検出される。この検出信号Ｌ１Ｒ１は以下、レコード類等を媒体とする信号伝送系ＲＥＣを介して信号再生部分に送られ、増幅器Ａ１Ａ２で適度に増幅されたのち、聴取者Ｑ２が装着するイヤホンＹ１Ｙ２におくられ、ここで聴取者Ｑ２の左右の外耳道に耳形効果を有する再生音が再生される。この結果イヤホンＹ１Ｙ２の特性が適切な場合、仮の聴取者Ｑ１に対する原音場の立体的な音源方向が、そのまま聴取者Ｑ２によってかなり鮮明に知覚される。その数例をあげれば、仮の聴取者Ｑ１の前方約３ｍの位置に、ホワイトノイズを音源として大きさ約１ｍ^２の音文字を空間に描いた場合、この文字がアラビヤ数字、アルファベット或いはカタカナ程度の簡単なものであれば、遠方に隔離された閉眼の聴取者Ｑ２によって其の大半が読み取られ耳形効果が確認される。また、この聴取者Ｑ２をモニターしながら実験の合間をぬって「電話のベル・雷鳴・玄関口での呼び声など」必然性の高い再生音を流すと、これが再生音であるか実際の音声であるかの判断がつくまでの間、聴取者Ｑ２は反射的に電話をさがし、イヤホンをはずして空を見上げ、耳をすまして様子を窺いやがて玄関口に立つ等の確認動作がに誘発され聴覚的な忠実度の高さを示す。また観衆に混じって収録した墨田川の花火の再生音は、花火の炸裂音が上空から聞こえ、其の反射音は岸辺のビルの方向から順次返ってそれぞれの方向を知覚させ、更に雑踏中の個々の観衆の声は騒音とならずに夫々分離して明瞭に聞き分けられてパーティー効果の高さを示す。また左右にスピーカーを用いた従来のステレオ再生では、左遠方から接近して前方を通過し右遠方に遠ざかる列車の通過音が「左スピーカーの後方から接近し左右のスピーカー間を横断して右スピーカー後方に遠ざかる」いわゆる擦り鉢形の軌跡を描いて再生されるなど、原音場のスケールが左右のスピーカー間距離を越える場合には適正な再生音場を望み得なかったのであるが、本考案の再生音は左遠方から接近して前方を通過し右遠方に一直線に遠ざかる適正な軌跡を採って再生され、大編成のオーケストラを再生する場合に課せられるのと同じ条件下で通常のステレオ再生をはるかに凌ぐ広大なスケールと高い臨場感が得られる。また原音場において検出信号を直接イヤホン受聴した場合、この再生音は実際の音声と聞分けが困難な程の忠実度と明瞭度をもって聞こえるほかに、一度音量調整すると以後は音源が近ずいても遠ざかっても聴覚系の対応により音量調節の要望が起こらず、軽度難聴の補聴器使用者に此の再生音を聞かせると従来の２／３程度の再生音圧で非常に明瞭に聞こえるという解答がぼぼ全員からかえってくる等「聴覚の支援に適する顕著な特徴」が認められる。また映像の音声をサウンドフォログラグラムで収録し再生した場合、この再生音は単に画面の中ばかりでなく、画面の外に移動した音源までを含めて在るべき位置にそれぞれの音源を再現でき、従来にない特別な演出効果が得られる。総じていえば本考案にかかる「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生」の再生音は、聴覚系とよく適合して「聴取者自身が有する音の方向感覚を実際の音声と同様この再生音に対しても発揮させる」という特徴があり、特に音響芸術の分野、映像音響の分野、聴覚支援等の医療機器分野、精神の安静から睡眠にいたる間の音響生理学的な分野までに其の応用が期待され実用化が待たれる。

【００１８】以上耳形効果の確認に基いて以下の４項が新規に実用化され、１，イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号の検出方法および装置。２，イヤホン受聴対応耳形効果型立体マイクロホン。３，イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生用レコード類。４，前記１，２，３，を包含して成るイヤホン受聴対応耳形効果型立体音響機器。理想イヤホンの原理に従って以下の２項が新規に実用化される。５，耳形効果型立体再生対応イヤホン。６，耳形効果型立体再生対応イヤホン類。

【提出日】平成６年１２月１０日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】考案の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】【考案の詳細な説明】

【０００８】以上を整理して聴覚系に備わる音の方向感覚をまとめると。「人体聴覚系には音の立体的な方向感覚があり、左右方向が判別できる理由については従来の両耳効果によって、左右の鼓膜に到達する音声の音圧レベル差と移相差および到着時間差をもとに判別が行われ、前後方向ないし上下方向が判別できる理由については、左右の耳介によって到来音声がそれぞれの外耳道に集音される際、その耳介形状の非対称性により各到来方向ごとに夫々異なる音色特性があたえられ、左右の鼓膜に到達した音声が有する此の特性から、耳介伝導音などとのかかわりによって其の音源方向が読みとられる結果、われわれに前後方向ないし上下方向の音源方向が知覚される」という説明を可能とする。この新たな音の方向感覚に関する理論から「理想イヤホン」を対象として、原音場の最適聴取位置における人体Ｑ０の、左右の外耳道に集音される音声Ｓ１Ｓ２と、この時、左右の耳介伝導により外耳道壁を経由して鼓膜に伝達される音声Ｓ３Ｓ４をそれぞれ検出し、左の集音々声Ｓ１と左の耳介伝導音Ｓ３の和の音声信号Ｌ１を得て是を左信号Ｌとし、右の集音々声Ｓ２と右の耳介伝導音Ｓ４の和の音声信号Ｒ１を得て是を右信号Ｒとする「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号の検出方法」が導かれる。特に理想イヤホンを対象とした理由は、再生時に耳甲介腔、外耳道、イヤホン自体に共鳴を生じた場合、これが頭内定位して聞こえるなど再生音の定位の質を損なう問題があり、論理上この影響を排除して原理の適正を期するという目的によるもので、通常のイヤホンであっても実用上の問題はほとんどない。第４図は通常会話周波数帯１〜４Ｋｈｚの範囲に対する耳介の主な指向性方向。第５図は其周波数帯の上６〜１６Ｋｈｚの範囲に対する耳介の主な指向性方向。第６図に其の指向性を有する左右の外耳道入口に夫々マイクロホンＭ１Ｍ２を装着し「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」が検出できる様にした場合の外耳中耳の模型的断面図を示した。

【００１０】以上は、原音場の音声を直接「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」として検出する方法であるが、すでに録音済みの音声信号Ｇ１〜Ｇｎをイヤホン受聴用に変換したい場合がある。以下その方法について説明する。特定信号Ｇ１を特定位置Ｘ１に定位させ様とする場合、まず左右の外耳道にマイクロホンＭ１Ｍ２装着した人体Ｑ０を配置し、このＱ０から見て再生音が定位すべき位置Ｘ１に音源ＳＰを配置する。次に位置Ｘ１と人体Ｑ０が装着したマイクロホンＭ１Ｍ２の内、（１）まずＸ１−Ｍ１間の音声伝達特性Ｋ１を前記音源ＳＰとマイクロホンＭ１間で測定。（２）次にＸ１−Ｍ２間の音声伝達特性Ｋ１^１を前記音源ＳＰとマイクロホンＭ２間で測定。（３）測定された音声伝達特性Ｋ１，Ｋ１^１と等価な信号伝達特性Ｂ１，Ｂ１^１をそれぞれ入出力間特性として有する一対の特性制御回路βを準備し、第９図の様に構成して入力端子ＩＮ−１から特定信号Ｇ１を並列入力すれば、その出力としてＱ０の左右の外耳道に装着されたマイクロホンＭ１Ｍ２による場合と等価な左信号Ｌ１と右信号Ｒ１が検出される。また是を必要な組数用いてマルチ再生される複数の音声信号Ｇ１〜Ｇｎを前記Ｍ１Ｍ２によるものと等価な左信号Ｌ１と右信号Ｒ１とに変換できる。以上は、位置Ｘ１の音源ＳＰに対する前記Ｑ０の聴取条件を、正確に特性制御回路内にＢ１，Ｂ１^１として置換するもので、第９図の回路は、前記Ｍ１Ｍ２によるものと等価な「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号検出装置」としてはたらく。また前記Ｑ０の左右の外耳道に装着されたマイクロホンＭ１Ｍ２の検出信号を用いて音声伝達特性Ｋ１Ｋ１^１の測定が求められる理由は、到来音声に対する耳介の集音特性と耳介の伝導特性の相方を伝達特性Ｋ１Ｋ２の測定結果として得る事が望まれるためで、これをＢ１，Ｂ１^１として特性制御回路β内に置換する事によって耳介伝導音を含む音声信号の検出が可能となる。

【提出日】平成７年１２月２９日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】以上を整理して聴覚系に備わる音の方向感覚をまとめると。「人体聴覚系には音の立体的な方向感覚があり、左右方向が判別できる理由については従来の両耳効果によって、左右の鼓膜に到達する音声の音圧レベル差と移相差および到着時間差をもとに判別が行われ、前後方向ないし上下方向が判別できる理由については、左右の耳介によって到来音声がそれぞれの外耳道に集音される際、その耳介形状の非対称性により各到来方向ごとに夫々異なる音色特性があたえられ、左右の鼓膜に到達した音声が有する此の特性から、耳介伝導音などとのかかわりによって其の音源方向が読みとられる結果、われわれに前後方向ないし上下方向の音源方向が知覚される」という説明を可能とする。この新たな音の方向感覚に関する理論から「理想イヤホン」を対象として、原音場の最適聴取位置における人体Ｑ０の、左右の外耳道に集音される音声Ｓ１Ｓ２と、この時、左右の耳介伝導により外耳道壁を経由して鼓膜に伝達される音声Ｓ３Ｓ４をそれぞれ検出し、左の集音々声Ｓ１と左の耳介伝導音Ｓ３の和の音声信号Ｌ１を得て是を左信号Ｌとし、右の集音々声Ｓ２と右の耳介伝導音Ｓ４の和の音声信号Ｒ１を得て是を右信号Ｒとする「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号の検出方法」が導かれる。特に理想イヤホンを対象とした理由は、再生時に耳甲介腔、外耳道、イヤホン自体に共鳴を生じた場合、これが頭内定位して聞こえるなど再生音の定位の質を損なう問題があり、論理上この影響を排除して原理の適正を期するという目的によるもので、通常のイヤホンであっても実用上の問題はほとんどない。第４図は通常会話周波数帯１〜４Ｋｈｚの範囲に対する耳介の主な指向性方向。第５図は其周波数帯の上６〜１６Ｋｈｚの範囲に対する耳介の主な指向性方向。第６図に其の指向性を有する左右の外耳道入口に夫々マイクロホンＭ１Ｍ２を装着し「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」が検出できる様にした場合の外耳中耳の模型的断面図を示した。」

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】以上は、原音場の音声を直接「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号」として検出する方法であるが、すでに録音済みの音声信号Ｇ１〜Ｇｎをイヤホン受聴用に変換したい場合がある。以下その方法について説明する。特定信号Ｇ１を特定位置Ｘ１に定位させ様とする場合、まず左右の外耳道にマイクロホンＭ１Ｍ２を装着した人体Ｑ０を配置し、このＱ０から見て再生音が定位すべき位置Ｘ１に音源ＳＰを配置する。つぎに位置Ｘ１と人体Ｑ０が装着したマイクロホンＭ１Ｍ２の内、（１）まずＸ１−Ｍ１間の音声伝達特性Ｋ１を前記音源ＳＰとマイクロホンＭ１間で測定。（２）次にＸ１−Ｍ２間の音声伝達特性Ｋ１^１を前記音源ＳＰとマイクロホンＭ２間で測定。（３）測定された音声伝達特性Ｋ１，Ｋ１^１と等価な信号伝達特性Ｂ１，Ｂ１^１をそれぞれ入出力間特性として有する一対の特性制御回路βを準備し、第９図の様に構成して入力端子ＩＮ−１から特定信号Ｇ１を並列入力すれば、その出力としてＱ０の左右の外耳道に装着されたマイクロホンＭ１Ｍ２による場合と等価な左信号Ｌ１と右信号Ｒ１が検出される。また是を必要な組数用いてマルチ再生される複数の音声信号Ｇ１〜Ｇｎを前記Ｍ１Ｍ２によるものと等価な左信号Ｌ１と右信号Ｒ１とに変換できる。以上は、位置Ｘ１の音源ＳＰに対する前記Ｑ０の聴取条件を、正確に特性制御回路内にＢ１，Ｂ１^１として置換するもので、第９図の回路は、前記Ｍ１Ｍ２によるものと等価な「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号検出装置」としてはたらく。また前記Ｑ０の左右の外耳道に装着されたマイクロホンＭ１Ｍ２の検出信号を用いて音声伝達特性Ｋ１Ｋ１^１の測定が求められる理由は、到来音声に対する耳介の集音特性と耳介の伝導特性の相方を伝達特性Ｋ１Ｋ２の測定結果として得る事が望まれるためで、これをＢ１，Ｂ１^１として特性制御回路β内に置換する事によって耳介伝導音を含む音声信号の検出が可能となる。」

【図面の簡単な説明】

【第１図】（イ）単耳聴の説明図（ロ）耳形効果の説明図

【第２図】（イ）単耳再生の説明図（ロ）耳介伝導音説明図

【第３図】（イ）伝導音作用説明図（ロ）他方音作用説明図

【第４図】（イ）中域指向性説明図１（ロ）中域指向性説明図２

【第５図】（イ）高域指向性説明図１（ロ）高域指向性説明図２

【第６図】（イ）右耳介模型断面図（ロ）左耳介模型断面図

【第７図】（イ）信号検出法説明図１（ロ）検出マイク外観図

【第８図】（イ）信号検出法説明図２（ロ）信号検出法説明図３

【第９図】検出装置の構成図

【第１０図】（イ）中空管側面上面図（ロ）マイク装填透視図（ハ）マイク機構透視図

【第１１図】（イ）集音板正面図（ロ）側面の一部断面図（ハ）組付の一部断面図

【第１２図】組合せ一部断面図

【第１３図】（イ）耳介模型断面図（ロ）新イヤホン外観図（ハ）装着位置の説明図

【第１４図】新立体再生原理図

【第１５図】新立体再生構成図

【第１６図】旧立体再生構成図１

【第１７図】旧立体再生構成図２

【符号の説明】

１中空管ｄ下方
Ｐ０両端開放中空管２中空管の窓Ｄ１頭部ダミー
ＰＸ一端密封中空管３マイクロホンＤ２耳介ダミー
μｓ微小スピーカー４吸音材ＥＱイコライザー
Ｑ０人体５出力線Ｅ１左外耳道入口
Ｑ１仮の聴取者６集音板Ｅ２右外耳道入口
Ｑ２聴取者７貫通口背部ｆ前方
Ｒ０右信号出力８準密閉箱Ｇ１特定信号１
Ｒ１右立体信号９固定ネジＧ２特定信号２
Ｒｉ右信号入力１０スタンド上部Ｇｎ特定信号ｎ
Ｒ右信号１１取付け板Ｈ１ヘッドホン左
ｒ右１２貫通口Ｈ２ヘッドホン右
ＲＥＣレコード類Ａ１左信号増幅器Ｈｆ高域指向性
ＳＰ音源Ａ２右信号増幅器ＩＮ入力端子
Ｓ１左耳介集音々声Ａ１^１左信号加算器Ｊ１耳介左
Ｓ２右耳介集音々声Ａ２^１右信号加算器Ｊ２耳介右
Ｓ３左耳介伝導音 β 特性制御回路Ｋ１左音声伝達特性
Ｓ４右耳介伝導音Ｂ１左信号伝達特性１Ｋ１^１右音声伝達特性
Ｔ１左鼓膜Ｂ１^１右信号伝達特性１Ｌ左信号
Ｔ２右鼓膜Ｂ２左信号伝達特性２Ｌ１左立体信号
ｕ上方Ｂ２^１右信号伝達特性２Ｌｉ左信号入力
ＷワイヤーフレームＢｎ左信号伝達特性ｎＬｏ左信号出力
Ｙ１左イヤホンＢｎ^１右信号伝達特性ｎＬＦＰローパスフィルタ
Ｙ２右イヤホンｂ後方１左方
Ｚｉ左内部音響負荷ｃ１鼓室左Ｍ１左マイクロホン
Ｚｏ左外部音響負荷Ｃ２鼓室右Ｍ２右マイクロホン
Ｚｉ^１右内部音響負荷ＣＯＭ接地端子Ｍｆ中域指向性
Ｚｏ^１右外部音響負荷

【手続補正書】

【提出日】平成６年１２月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】左右一対の立体音声信号中少なくとも上
下方向に関する再生音定位方向変化の情報を各再生音の
音色特性の変化として検出する事を主なる特徴とする
「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生信号の検出方法
および装置」。
【請求項２】通常使用の状態において左右一対の立体
音声信号中少なくとも上下方向に関する再生音定位方向
変化の情報を各再生音の音色特性の変化として検出する
事を主な徴とする「イヤホン受聴対応耳形効果型立体マ
イクロホン」。
【請求項３】左右一対の立体音声信号中少なくとも上
下方向に関する再生音定位方向変化の情報を各再生音の
音色特性の変化として記録する事を主なる特徴とする
「イヤホン受聴対応耳形効果型立体再生用レコード
類」。
【請求項４】通常の使用状態において一部に実用新案
登録請求の範囲第１項記載「イヤホン受聴対応耳形効果
型立体再生信号の検出装置」を構成し、または内臓する
事を主な特徴とする「イヤホン受聴対応耳形効果型立体
音響機器」。
【請求項５】通常の使用状態において一部に実用新案
登録請求の範囲第２項記載「イヤホン受聴対応耳形効果
型立体マイクロホン」を構成し、または内臓する事を主
な特徴とする「イヤホン受聴対応耳形効果型立体音響機
器」。
【請求項６】通常の使用状態において一部に実用新案
登録請求の範囲第３項記載「イヤホン受聴対応耳形効果
型立体再生用レコード類」を構成し、または内臓する事
を主な特徴とする「イヤホン受聴対応耳形効果型立体音
響機器」。
【請求項７】振動板の正面を外耳道内に音響結合し背
面を耳甲介腔内に音響結合する事を主な特徴とする「耳
形効果型立体再生対応イヤホン」
【請求項８】使用状態において耳甲介腔下部の外側に
再生音の開口部が位置する構成である事を主な特徴とす
る「耳形効果型立体再生対応イヤホン類」。