JPH0272798A - Acoustic signal regenerating device - Google Patents
Acoustic signal regenerating deviceInfo
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- JPH0272798A JPH0272798A JP63225317A JP22531788A JPH0272798A JP H0272798 A JPH0272798 A JP H0272798A JP 63225317 A JP63225317 A JP 63225317A JP 22531788 A JP22531788 A JP 22531788A JP H0272798 A JPH0272798 A JP H0272798A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、いわゆるヘッドホン装置のように頭部に装着
されて用いられる電気−音響変換器ユニットにより、音
響信号を再生する音響信号再生装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to an acoustic signal reproducing device that reproduces an acoustic signal using an electro-acoustic transducer unit that is worn on the head, such as a so-called headphone device. .
B0発明の概要
本発明は、いわゆるヘッドホン装置等を用いて音響信号
を再生する音響信号再生装置において、検出用音源から
発せられる検出用信号を、聴取者の頭部上の二箇所に配
設される一対のマイクロホンにより感受し、これらマイ
クロホンの出力信号の位相差に基づいて聴取者の頭部の
方向変化を算出し、この算出結果に基づいた伝達特性に
より音響信号を処理するようにして、面素な構成により
。B0 Summary of the Invention The present invention is an acoustic signal reproducing device that reproduces an acoustic signal using a so-called headphone device or the like, in which a detection signal emitted from a detection sound source is placed at two locations on a listener's head. The change in the direction of the listener's head is calculated based on the phase difference between the output signals of these microphones, and the acoustic signal is processed using the transfer characteristic based on the calculation result. Due to its simple structure.
安定して聴取者の頭部の方向が検出でき、良好な頭外定
位感及び前方定位感が得られるようにしたものである。The direction of the listener's head can be detected stably, and a good sense of external localization and forward localization can be obtained.
C0従来の技術
従来、いわゆるヘッドホン装置のように、聴取杼の頭部
に装着されることにより両耳介近傍に対応して支持され
る一対の電気−音響変換器ユニットを用いて音響信号の
再生を行う場合に、音像の方向感、頭外定位感等を良好
なものとする音響信号再生装置として、いわゆるパイノ
ーラル方式を採用したものが提案されている。C0 Prior Art Conventionally, as in a so-called headphone device, acoustic signals are reproduced using a pair of electro-acoustic transducer units that are mounted on the head of a listening shuttle and supported near the pinnae of both ears. In this case, a so-called pinaural system has been proposed as an acoustic signal reproducing apparatus that provides a good sense of direction of the sound image, a sense of localization outside the head, and the like.
このパイノーラル方式を採用した音響信号再生装置は、
例えば、特公昭53−283号公報に記載されているよ
うに、ヘッドホン装置により再生される音響信号に対し
て、予め所定の信号処理を行うものである。すなわち、
音像の方向感及び定位感は、左耳及び右耳の聴取する音
の音量差、時間差、位相差等により決定される。したが
って、上記所定の信号処理とは、聴取者より離間させて
配置されたスピーカ装置により音響再生を行う場合に音
源より聴取者の左右の耳までの距離の差異及び聴取者の
頭部近傍での反射や回折等により生ずる音響効果と等価
的な音響効果が、ヘッドホン装置により再生される音響
において生ずるようにする信号処理である。このような
信号処理は5、例えば、左耳用及び右耳用の音響信号を
それぞれレベル調整回路及び遅延回路等を介してヘッド
ホン装置に供給することにより行うことができる。The acoustic signal reproducing device that uses this pinaural method is
For example, as described in Japanese Patent Publication No. 53-283, predetermined signal processing is performed in advance on an acoustic signal reproduced by a headphone device. That is,
The sense of direction and localization of a sound image is determined by the volume difference, time difference, phase difference, etc. between the sounds heard by the left ear and the right ear. Therefore, the above-mentioned predetermined signal processing refers to the difference in distance between the sound source and the listener's left and right ears and the distance near the listener's head when sound is reproduced using a speaker device placed at a distance from the listener. This is signal processing that causes an acoustic effect equivalent to an acoustic effect caused by reflection, diffraction, etc. to occur in the sound reproduced by a headphone device. Such signal processing can be performed, for example, by supplying left ear and right ear audio signals to the headphone device via a level adjustment circuit, a delay circuit, etc., respectively.
ところで、聴取者より離間させて配置されたスピーカ装
置により音響再生を行う場合には、聴取者が頭部の方向
を回転させても音像の絶対的な方向及び位置は変化しな
いので、聴取者の感じる音像の相対的な方向及び位置が
変化する。これに対し、ヘッドホン装置を用いてパイノ
ーラル方式により音響再生を行う場合には、聴取者が頭
部の方向を回転させるとヘッドホン装置も該頭部ととも
に回転させられるので、聴取者の感じる音像の相対的な
方向及び位置は変化しない。By the way, when sound is reproduced using a speaker device placed at a distance from the listener, the absolute direction and position of the sound image do not change even if the listener rotates the direction of the head. The relative direction and position of the perceived sound image changes. On the other hand, when playing back sound using a pinaural method using a headphone device, when the listener rotates the direction of the head, the headphone device also rotates with the head, so the relative sound image perceived by the listener is The direction and position of the object do not change.
ごのよ・うな、聴取者の頭部の方向変化に対する音像の
変位状態の差異から、ヘッドホン装置を用いたパイノー
ラル方弐による音響再生においては、音場は聴取者の頭
部内に形成されてしまい、音像を聴取者の面方に定位さ
せることが困難であり、しかも、前方の音像は上昇して
しまう傾向がある。Due to the difference in the displacement state of the sound image with respect to changes in the direction of the listener's head, when playing back sound using a pinaural method using a headphone device, the sound field is formed inside the listener's head. Therefore, it is difficult to localize the sound image in the face of the listener, and the sound image in front tends to rise.
そこで、従来、特公昭42−227号公報及び特公昭5
4−19242号公報に記載されているように、聴取者
の頭部の方向変化を検出し、この検出結果に基づいて上
記信号処理の状態を変化さ仕ることにより、ヘッドホン
装置において良好な前方定位感が得られるようにした音
響信号再生装置が提案されている。このような音響信号
再生装置においては、聴取者の頭部にいわゆるジャイロ
スコープや磁針等の方向検出装置や、ギヤやリンク装置
等からなる移動検出装置が配設されている。Therefore, conventionally, Japanese Patent Publication No. 42-227 and Japanese Patent Publication No. 5
As described in Japanese Patent Publication No. 4-19242, by detecting changes in the direction of the listener's head and changing the state of the signal processing based on the detection result, the headphone device can achieve a good forward direction. An acoustic signal reproducing device that provides a sense of localization has been proposed. In such an acoustic signal reproducing device, a direction detecting device such as a so-called gyroscope or a magnetic needle, and a movement detecting device such as a gear or a link device are disposed on the listener's head.
そして、この方向検出装置または移動検出装置による検
出結果に基づき、音響信号を処理する上記レベル調整回
路や遅延回路等を制御するようにして、聴取者より離間
されて配置されたスピーカ装置による音響再生と同様の
音場感を得ようどするものである。Then, based on the detection result from the direction detection device or movement detection device, the level adjustment circuit, delay circuit, etc. that process the audio signal are controlled, and the sound is reproduced by the speaker device placed at a distance from the listener. The aim is to obtain a sound field feeling similar to that of .
D、発明が解決しようとする課題
ところで、上述のような音響信号再生装置は、聴取者の
頭部の方向を検出する装置として、ジャイロスコープや
磁針、あるいはギヤ、リンク等を用いてなる装置を備え
ている。D. Problems to be Solved by the Invention By the way, the above-mentioned acoustic signal reproducing device uses a device that uses a gyroscope, a magnetic needle, gears, links, etc. as a device to detect the direction of the listener's head. We are prepared.
しかしながら、ジャイロスコープを用いてなる装置にお
いては、ジャイロスコープ自体が極めて高価であるばか
りでなく、大きさ及び重量が大きく、さらに、動作させ
るために大型の電源を必要とする。そのため、この装置
は、自由に動き回る聴取者の頭部に配設し該頭部の方向
変化を検出する装置としては不適当なものである。However, in a device using a gyroscope, the gyroscope itself is not only extremely expensive, but also large in size and weight, and further requires a large power source to operate. Therefore, this device is unsuitable as a device to be placed on the head of a freely moving listener and to detect changes in the direction of the head.
そして、磁針を用いてなる装置は、地磁気の水平分力の
方向を基準として聴取者の頭部の方向を検出するもので
あり、比較的廉価に、かつ、小型、軽量に構成すること
ができるものである。しかしながら、方向検出の応答性
が遅く、また、安定性に乏しいので、聴取者の頭部の方
向変化を迅速に高精度で検出することができない。A device using a magnetic needle detects the direction of the listener's head based on the direction of the horizontal component of the earth's magnetism, and can be constructed at relatively low cost, small size, and light weight. It is something. However, since the responsiveness of direction detection is slow and stability is poor, changes in the direction of the listener's head cannot be detected quickly and with high precision.
さらに、ギヤやリンク装置等を用いてなる装置は、例え
ば聴取者の体部を基準として、ギヤの回転やリンクの伸
縮等により該聴取者の頭部の移動を検出する装置であり
、聴取者の頭部の自由な動きを阻害するため不快感があ
るばかりか、体部と頭部の距離の個人差等のため、高精
度な検出をすることができない。Furthermore, a device using gears, link devices, etc. is a device that detects movement of the listener's head by rotation of gears, expansion and contraction of links, etc., with the listener's body as a reference. Not only does this inhibit the free movement of the patient's head, causing discomfort, but it also makes it impossible to perform highly accurate detection due to individual differences in the distance between the body and the head.
したがって、これらの検出装置を備えてなる音響信号再
生装置においては、実用上問題のない装置構成を有しな
がら、聴取者の頭部の方向変化を迅速、高精度に、かつ
、安定して検出することができないため、良好な音像定
位感を得ることが困難である。Therefore, an acoustic signal reproducing device equipped with these detection devices can quickly, accurately, and stably detect changes in the direction of the listener's head while having a device configuration that poses no practical problems. Therefore, it is difficult to obtain a good sound image localization feeling.
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるもの
であって、ヘッドホン装置等を用いて音響再生を行うに
あたり、簡素な構成を有するとともに、聴取者の頭部の
方向変化を迅速、高精度に、かつ、安定して検出するこ
とにより、前方定位についても良好な頭外定位感が得ら
れる音響信号再生装置を提供することを目的とする。Therefore, the present invention is proposed in view of the above-mentioned circumstances, and has a simple configuration and can quickly change the direction of the listener's head when reproducing sound using a headphone device or the like. It is an object of the present invention to provide an acoustic signal reproducing device that can obtain a good sense of outside-of-the-head localization even in forward localization through highly accurate and stable detection.
E1課題を解決するための手段
上述の課題を解決し一ヒ記目的を達成するため、本発明
に係る音響信号再生装置は、非可聴帯域の音響信号を再
生する検出用音源と、聴取者の頭部上の二箇所に配設さ
れ上記検出用音源より発せられる検出用信号を感受する
一対のマイクロホンと、これら一対のマイクロホンの出
力信号の位相差に基づいて上記頭部の方向変化を算出す
る演算手段と、この演算手段により算出された該頭部の
方向に対応する伝達特性に基づいて左チャンネル及び右
チャンネルの音響信号をそれぞれ処理する音響信号処理
手段とを備え、上記音響信号処理手段を介した音響信号
が、上記聴取者の頭部に装着されて支持される一対の電
気−音響変換器ユニットにより再生されることを特徴と
する。E1 Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems and achieve the above object, the acoustic signal reproducing apparatus according to the present invention includes a detection sound source for reproducing an acoustic signal in an inaudible band, and a detection sound source for reproducing an acoustic signal in an inaudible band A pair of microphones are arranged at two locations on the head and sense detection signals emitted from the detection sound source, and a change in the direction of the head is calculated based on a phase difference between the output signals of the pair of microphones. comprising a calculation means and an acoustic signal processing means for processing the left channel and right channel acoustic signals respectively based on the transfer characteristic corresponding to the direction of the head calculated by the calculation means, the acoustic signal processing means The acoustic signal transmitted through the listener is reproduced by a pair of electro-acoustic transducer units that are mounted on and supported by the listener's head.
F1作用
本発明に係る音響信号再生装置においては、聴取者の頭
部の方向変化が、検出用音源より発せられる検出用信号
を感受する該頭部の二箇所に配設される一対のマイクロ
ホンの出力信号の位相差に基づいて演算手段により算出
され、この算出結果に応じて左チャンネル及び右チャン
ネルの音響信号が信号処理されるので、常に、聴取者の
頭部の方向に応じた信号処理を施された音響信号が再生
される。F1 action In the acoustic signal reproducing device according to the present invention, a change in the direction of the listener's head causes a change in the direction of the listener's head to be detected by a pair of microphones disposed at two locations on the head that sense the detection signal emitted from the detection sound source. It is calculated by the calculation means based on the phase difference of the output signal, and the left channel and right channel acoustic signals are signal-processed according to the calculation result, so signal processing is always performed according to the direction of the listener's head. The applied acoustic signal is reproduced.
G、実施例
以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照しながら説
明する。G. Examples Specific examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明に係る音響信号再生装置は、第1図に示すように
、聴取者の頭部Mに装着され該聴取者の左右両耳介の近
傍に対応して支持される左側及び右側の一対の電気−音
響変換器ユニッ)LL、INを備えてなるヘッドホン装
置2を存する。上記−対の電気−音響変換器ユニッ)1
t、1俺は、それぞれ、送られる音響信号を音響に変換
して再生するユニットである。また、このヘッドホン装
置2には、例えば左側と右側のように互いに離間した二
箇所に第1及び第2のマイクロホン3,4が配設されて
いる。これらマイクロホン3,4は、主に、非可聴帯域
の音響、例えばいわゆる超音波を感受するように構成さ
れている。As shown in FIG. 1, the acoustic signal reproducing device according to the present invention has a pair of left and right sides attached to the head M of a listener and supported near the listener's left and right auricles. There is a headphone device 2 comprising an electro-acoustic transducer unit (LL and IN). Above-pair electro-acoustic transducer unit) 1
t and 1 are units that convert the sent acoustic signal into sound and reproduce it. Further, in this headphone device 2, first and second microphones 3 and 4 are arranged at two locations spaced apart from each other, for example, on the left side and on the right side. These microphones 3 and 4 are configured to mainly sense sound in the inaudible band, for example, so-called ultrasonic waves.
そして、上記聴取者より離間した位置には、検出用音源
となるスピーカ5が、例えば脚部6により支持されて固
定して配設される。このスピーカ5は、超音波信号源7
より非可聴帯域の音響信号である超音波信号が供給され
、検出用信号となる超音波を発する。この超音波は、例
えば、第2図中にAで示すように、所定の時間毎に所定
レベルの音波が間歇的に発せられるような、いわゆるバ
ースト波や、あるいは、所定周期でレヘルが所定の変動
をするようになされた、いわゆるレベル変調波等のよう
に、位相検出が可能なようになされた音波である。A speaker 5 serving as a detection sound source is fixed and supported by, for example, legs 6 at a position spaced apart from the listener. This speaker 5 is an ultrasonic signal source 7
An ultrasonic signal, which is an acoustic signal in a more inaudible band, is supplied, and an ultrasonic wave serving as a detection signal is emitted. This ultrasonic wave may be, for example, a so-called burst wave in which a sound wave of a predetermined level is emitted intermittently at a predetermined time interval, as shown by A in FIG. This is a sound wave whose phase can be detected, such as a so-called level modulated wave that fluctuates.
上記第1及び第2のマイクロホン3.4の出力信号は、
上記スピーカ5より発せられる音波を感受した信号であ
り、第2図中にB及びCで示すように、上記スピーカ5
より音波が発せられて後所定時間を隔てて上記超音波信
号に対応する信号が出力される。これら第1及び第2の
マイクロホン3.4の出力信号は、演算手段となる演算
装置8に送られる。The output signals of the first and second microphones 3.4 are:
This is a signal obtained by sensing the sound waves emitted from the speaker 5, and as shown by B and C in FIG.
A signal corresponding to the ultrasonic signal is output at a predetermined time interval after the ultrasonic wave is emitted. The output signals of these first and second microphones 3.4 are sent to a calculation device 8 serving as calculation means.
上記演算装置8においては、上記第1のマイクロホン3
の出力信号が第1の信号検出回路9に送られ、上記第2
のマイクロホン4の出力信号が第2の信号検出回路10
に送られる。これら第1及び第2の信号検出回路9.1
0は、上記第1及び第2のマイクロホン3.4の出力信
号の立上がりを検出し、第2図中にD及びEで示すよう
に、パルス波として出力する回路である。これら第1及
び第2の信号検出回路9.10の出力する検出信号は、
それぞれ距離算出回路11に送られるとともに、両耳時
間差検出回路12に送られる。In the arithmetic device 8, the first microphone 3
The output signal of is sent to the first signal detection circuit 9, and the output signal of the second
The output signal of the microphone 4 is transmitted to the second signal detection circuit 10.
sent to. These first and second signal detection circuits 9.1
0 is a circuit that detects the rise of the output signals of the first and second microphones 3.4 and outputs them as pulse waves, as shown by D and E in FIG. The detection signals output from these first and second signal detection circuits 9.10 are as follows:
The signals are sent to the distance calculation circuit 11 and the binaural time difference detection circuit 12, respectively.
上記距離算出回路11には、上記超音波信号源7より上
記超音波信号が第3の信号検出回路13を介して送られ
ている。この第3の信号検出回路13は、第2図中にF
で示すように、上記超音波信号の立上がりを検出してパ
ルス波として出力している。この距離算出回路11は、
第2図中にΔTlで示す上記第3の信号検出回路13の
出力信号と上記第1の信号検出回路9の出力信号におけ
る対応するパルス間の時間差1.と、第2図中にΔT2
で示す上記第3の信号検出回路13の出力信号と上記第
2の信号検出回路10の出力信号における対応するパル
ス間の時間差t2とを検出する。そして、これら各時間
差1.,1.と音速Vとに基づき、第3図中に矢印2で
示す、上記スピーカ5と上記聴取者の頭部Mの中心との
距離℃を算出する。The ultrasonic signal is sent from the ultrasonic signal source 7 to the distance calculation circuit 11 via a third signal detection circuit 13 . This third signal detection circuit 13 is F in FIG.
As shown, the rising edge of the ultrasonic signal is detected and output as a pulse wave. This distance calculation circuit 11 is
The time difference between corresponding pulses in the output signal of the third signal detection circuit 13 and the output signal of the first signal detection circuit 9, indicated by ΔTl in FIG. 2, is 1. and ΔT2 in Figure 2.
A time difference t2 between corresponding pulses in the output signal of the third signal detection circuit 13 and the output signal of the second signal detection circuit 10 is detected. And each of these time differences 1. ,1. Based on the sound velocity V and the sound velocity V, the distance C between the speaker 5 and the center of the listener's head M, which is indicated by arrow 2 in FIG. 3, is calculated.
なお、上記音速Vは、予めこの距離算出回路11におい
て定数として設定しておいてもよく、また、気温、湿度
、気圧等の変動に伴って変更されるようにしておいても
よい。また、上記距離での算出に際しては、上記第1及
び第2のマイクロホン3.4と上記頭部Mの中心との位
置関係や、上記頭部Mの形状や大きさに基づく補正を行
うようにしてもよい。Note that the sound speed V may be set in advance as a constant in the distance calculation circuit 11, or may be changed in accordance with changes in temperature, humidity, atmospheric pressure, etc. Furthermore, when calculating the above distance, corrections are made based on the positional relationship between the first and second microphones 3.4 and the center of the head M, and the shape and size of the head M. It's okay.
上記距離!及び上記各時間差1..1.を示ず信号は、
角度算出回路14に送られる。Above distance! and each of the above time differences 1. .. 1. No signal is shown,
It is sent to the angle calculation circuit 14.
上記両耳時間差検出回路12は、第2図中にΔT、で示
す上記第1の信号検出回路9の出力信号と上記第2の信
号検出回路10の出力信号における対応するパルス間の
時間差し、を検出する。この時間差も3を示す信号は、
角度算出回路14に送られる。The binaural time difference detection circuit 12 detects a time difference between corresponding pulses in the output signal of the first signal detection circuit 9 and the output signal of the second signal detection circuit 10, indicated by ΔT in FIG. Detect. The signal that also shows this time difference of 3 is
It is sent to the angle calculation circuit 14.
上記角度算出回路I4においては、上記各時間差u+、
Lz、T、y、上記距離2、上記音速V及び上記頭
部Mの半径rとを用いて1、第3図中に矢印θで示す、
上記頭部Mの方向を示す角度θを算出する。この角度θ
は、例えば、
θ’r S inす(V2(t+ +Lz)tz/4r
e)・・・・・・・・(“第1式)
により求めることができる。この角度θを示す信号は、
音響信号処理手段となる信号処理回路15に供給される
。In the angle calculation circuit I4, each of the time differences u+,
Using Lz, T, y, the distance 2, the speed of sound V, and the radius r of the head M, 1 is indicated by the arrow θ in FIG.
An angle θ indicating the direction of the head M is calculated. This angle θ
For example, θ'r S in (V2(t+ +Lz)tz/4r
e)・・・・・・・・・(“Equation 1)” The signal indicating this angle θ is
The signal is supplied to a signal processing circuit 15 serving as an acoustic signal processing means.
そして、上記一対の電気−音響変換器ユニットLL、i
l+には、音響信号供給源16より出力される左チャン
ネル及び右チヤンネル音響信号SL。The pair of electro-acoustic transducer units LL, i
l+, left channel and right channel acoustic signals SL output from the acoustic signal supply source 16;
S、lが、上記信号処理回路15を介し、さらに上記各
電気−音響変換器ユニッ)IL、LMに対応する左側及
び右側の一対の増幅器17t、17−により増幅されて
供給される。S, l are further amplified and supplied via the signal processing circuit 15 by a pair of left and right amplifiers 17t, 17- corresponding to each of the electro-acoustic transducer units (IL, LM).
上記音響信号供給1ateは、所定の左チャンネル及び
右チヤンネル音響信号St、S*を出力する装置であっ
て、例えば、各種の記録ディスク再生装置、記録テープ
再生装置、または、電波受信装置等である。The audio signal supply 1ate is a device that outputs predetermined left channel and right channel audio signals St, S*, and is, for example, various recording disk playback devices, recording tape playback devices, or radio wave reception devices. .
上記信号処理回路15は、送られる上記左チャンネル及
び右チヤンネル音響信号SL、S、に所定の信号処理を
行う回路であり、上記角度算出回路14より上記角度θ
をを示す信号が供給される第1乃至第4の信号処理部1
8a、18b、18C,18dを備えてなる。これら各
信号処理部18a、18b、18c、18dにおいては
、上記角度θに基づいて、聴取者に対向して離間されて
設置された左チヤンネル用及び右チヤンネル用の一対の
スピーカ装置により左チャンネル及び右チヤンネル音響
信号St、S*を再生する場合の該聴取者の各耳に対す
る伝達特性を表現するインパルスレスポンスが設定され
る。The signal processing circuit 15 is a circuit that performs predetermined signal processing on the sent left channel and right channel acoustic signals SL, S, and calculates the angle θ from the angle calculation circuit 14.
The first to fourth signal processing units 1 are supplied with a signal indicating the
8a, 18b, 18C, and 18d. In each of these signal processing units 18a, 18b, 18c, and 18d, based on the angle θ, a pair of speaker devices for the left channel and right channel installed facing the listener are used for the left channel and the right channel. An impulse response is set that expresses the transfer characteristics to each ear of the listener when the right channel acoustic signals St, S* are reproduced.
すなわち、上記第1の信号処理部18aは、右チヤンネ
ル音響信号Sつが再生された音響の右耳に対する伝達特
性を表現するインパルスレスポンス(hi、l(t、
θ))を設定する。上記第2の信号処理部18bは、
右チヤンネル音響信号Sllが再生された音響の左耳に
対する伝達特性を表現するインパルスレスポンス(hi
t(t、 θ))ヲ設定スる。上記第3の信号処理部
18cは、左チヤンネル音響信号S、が再生された音響
の右耳に対する伝達特性を表現するインパルスレスポン
ス(hL*(1,θ))を設定する。上記第4の信号処
理部18dは、左チヤンネル音響信号SLが再生された
音響の左耳に対する伝達特性を表現するインパルスレス
ポンス(htt(t、 θ))を設定する。That is, the first signal processing unit 18a generates an impulse response (hi, l(t,
θ)). The second signal processing section 18b is
An impulse response (hi
Set t(t, θ)). The third signal processing unit 18c sets an impulse response (hL*(1, θ)) expressing the transfer characteristic of the sound reproduced from the left channel sound signal S to the right ear. The fourth signal processing unit 18d sets an impulse response (htt(t, θ)) that expresses the transfer characteristics of the sound reproduced from the left channel sound signal SL to the left ear.
なお、これら各インパルスレスポンスは、予め上記角度
θに対応させて設定し、メモリ装置(ROM)等に記憶
させておき、上記角度θにより続出しアドレスを決定し
て読出すようにしてもよい。Note that each of these impulse responses may be set in advance in correspondence with the angle θ and stored in a memory device (ROM) or the like, and the subsequent address may be determined and read out based on the angle θ.
この信号処理回路15において、上記右チヤンネル音響
信号S、は、上記第1及び第2の信号処理部18a、1
8bに送られる。上記第1の信号処理部18aにおいて
は上記インパルスレスポンス(hB(L、θ))を用い
て畳み込み積分処理され、上記第2の信号処理部18b
においては上記インパルスレスポンス(h++Ilt、
θ))を用いて畳み込み積分処理される。In this signal processing circuit 15, the right channel acoustic signal S is transmitted to the first and second signal processing sections 18a and 1.
Sent to 8b. The first signal processing section 18a performs convolution and integration processing using the impulse response (hB(L, θ)), and the second signal processing section 18b
In the above impulse response (h++Ilt,
Convolution and integration processing is performed using θ)).
また、上記左チヤンネル音響信号SLは、上記第3及び
第4の信号処理部18c、18dに送られる。上記第3
の信号処理部1.8 cにおいては上記インパルスレス
ポンス(hLR(t、 θ))を用いて畳み込み積分
処理され、上記第4の信号処理部18dにおいては上記
インパルスレスポンス(h目。Further, the left channel acoustic signal SL is sent to the third and fourth signal processing sections 18c and 18d. 3rd above
In the signal processing unit 1.8c, convolution and integration processing is performed using the impulse response (hLR(t, θ)), and in the fourth signal processing unit 18d, the impulse response (h-th signal) is processed.
(1,θ))を用いて畳の込み積分処理される。(1, θ)).
そして、上記第1及び第3の信号処理部18a。and the first and third signal processing sections 18a.
18cの出力信号は、右側用加算器19□により互いに
加算される。この右側用加算器19□の出力信号は、上
記右側増幅器17よを介して右耳用音響信号ERとして
上記右側電気−音響変換器ユニット18に送られて再生
される。The output signals of 18c are added together by a right-side adder 19□. The output signal of the right adder 19□ is sent to the right electro-acoustic transducer unit 18 via the right amplifier 17 as a right ear acoustic signal ER, and is reproduced.
また、上記第2及び第4の信号処理部18b。Also, the second and fourth signal processing sections 18b.
18dの出力信号は、左側用加算器19tにより互いに
加算される。この左側用加算器19Lの出力信号は、上
記左側増幅器17Lを介して左耳川音否信号E、として
上記左側電気−音響変換器ユニット114に送られて再
生される。The output signals of 18d are added together by a left side adder 19t. The output signal of the left adder 19L is sent to the left electro-acoustic transducer unit 114 as a left ear sound signal E via the left amplifier 17L and is reproduced.
上述のように構成されてなる本発明に係る音響信号再生
装置においては、聴取者の頭部Mの方向を示す角度θが
変化しても、この角度θが瞬時にして検出され、検出さ
れた角度θに基づいて左チャンネル及び右チャンネルの
各音響信号SL、SRが処理される。したがって、聴取
者に対向するように離間して前方に設置された一対のス
と一力装置により音響信号を再生する場合と同様の良好
な頭外定位感及び前方定位感が得られる
ところで、聴取者から離間されて前方に設置された一対
のスピーカ装置により再生される音響の伝達特性は、聴
取者と該スピーカ装置との距離が大きくなるにつれて、
距離の変化に伴う変化が少なくなる。そこで、上述の実
施例において、上記距離2を、例えば近距離、中距離、
遠距離等から選択するようにしたいわゆるプリセット・
式とし、選択された距離を示す信号を所定の入力装置等
により上記角度算出回路14に入力するようにしてもよ
い。In the acoustic signal reproducing device according to the present invention configured as described above, even if the angle θ indicating the direction of the listener's head M changes, this angle θ can be detected instantaneously. The left channel and right channel acoustic signals SL and SR are processed based on the angle θ. Therefore, it is possible to obtain a good sense of localization outside the head and a sense of forward localization similar to when reproducing acoustic signals using a pair of speakers and a single device placed in front of the listener and facing the listener. As the distance between the listener and the speaker device increases, the transmission characteristics of the sound reproduced by a pair of speaker devices installed in front of the listener at a distance from the listener change.
Changes due to changes in distance are reduced. Therefore, in the above-mentioned embodiment, the distance 2 is set to, for example, a short distance, a medium distance,
So-called presets that allow you to select from a long distance, etc.
A signal indicating the selected distance may be input to the angle calculation circuit 14 using a predetermined input device or the like.
また、上記距離lは、近似的には、
1”=V (t+ + tz ) / 2 ・・・・
・・(第2式)により算出することができる。上記距離
pを上記第2式により算出する場合には、この第2式を
上記第1式に代入すると、
θζSin″′(■t3/2r)・・・・・・(第3式
)により上記角度θが算出できることとなる。Moreover, the above distance l is approximately as follows: 1"=V (t+ + tz)/2...
...It can be calculated by (2nd formula). When calculating the distance p using the second equation above, by substituting this second equation into the first equation above, θζSin″′(■t3/2r)...(Third equation) This means that the angle θ can be calculated.
これらの場合、上記距離算出回路11及び第3の信号検
出回路13を用いる必要がなく、上記第1及び第2の信
号検出回路9,10の出力信号は上記両耳時間差検出回
路12のみに送られ、上記超音波信号源7の出力信号は
上記スピーカ5のみに供給される。このように構成した
場合にも、聴取者の頭部Mの方向を示す角度θが変化が
瞬時にして検出され、検出された角度θに基づいて左チ
ャンネル及び右チャンネルの各音響信号SLISRが処
理されるので、略良好な頭外定位感及び前方定位感を得
ることができる。In these cases, there is no need to use the distance calculation circuit 11 and the third signal detection circuit 13, and the output signals of the first and second signal detection circuits 9 and 10 are sent only to the binaural time difference detection circuit 12. The output signal of the ultrasonic signal source 7 is supplied only to the speaker 5. Even with this configuration, a change in the angle θ indicating the direction of the listener's head M is detected instantaneously, and each acoustic signal SLISR of the left channel and right channel is processed based on the detected angle θ. Therefore, it is possible to obtain a substantially good sense of external localization and a sense of forward localization.
また、上述の実施例において、上記信号処理回路15に
おいて行われる信号処理は、インパルスレスポンスを用
いた畳み込み積分処理に限定されることなく、聴取者の
各耳に伝達される音響の振幅周波数特性や位相周波数特
性を決定する伝達関数と、該音響の各耳に到達する時間
差とに基づき、信号レベル調整回路と信号遅延回路とに
より行われる信号処理としてもよい。Furthermore, in the above-described embodiment, the signal processing performed in the signal processing circuit 15 is not limited to the convolution integral processing using impulse responses, but also the amplitude-frequency characteristics of the sound transmitted to each ear of the listener. The signal processing may be performed by a signal level adjustment circuit and a signal delay circuit based on the transfer function that determines the phase frequency characteristic and the time difference in which the sound reaches each ear.
そして、本発明に係る音響信号再生装置は、第4図に示
すように、検出用音源となるスピーカ5が、聴取者の頭
部Mの方向が変化しても比較的固定された状態に保たれ
る、例えば該聴取者の体部等に配設されるように構成し
てもよい。As shown in FIG. 4, the acoustic signal reproducing device according to the present invention maintains the speaker 5 serving as the detection sound source in a relatively fixed state even if the direction of the listener's head M changes. For example, the listener may be placed on the body of the listener.
すなわち、この例において、上記ヘッドホン装W2は、
第4図及び第5図に示すように、上記−対の電気−音響
変換器ユニットIL、1えにそれぞれに対応する左耳用
音響信号EL及び右耳用音響信号ERを供給するための
音響信号入カケープル20と、」二記第1及び第2のマ
イクロホン3゜4の出力信号を上記演算装置8に送るた
めのマイクロホン出カケープル21とは、互いに被覆部
材を接合されて1本に束ねられて構成されている。That is, in this example, the headphone equipment W2 is
As shown in FIGS. 4 and 5, the pair of electro-acoustic transducer units IL, 1 and 1 have an acoustic signal for supplying a left ear acoustic signal EL and a right ear acoustic signal ER, respectively. The signal input cable 20 and the microphone output cable 21 for sending the output signals of the first and second microphones 3.4 to the arithmetic unit 8 are bundled into one cable with their covering members joined to each other. It is composed of
そして、上記スピーカ5は、上記各ケーブル20.21
が束ねられてなるケーブルの中途部の被覆部材に取付け
られている。なお、このスピーカ5に上記超音波信号源
7より超音波信号を供給する超音波信号供給ケーブル2
2の被覆部材も、」―記名ケーブル20.21の被覆部
材に接合されている。このスピーカ5は、聴取者がこの
ヘッドボン装置2を装着したとき、該聴取者の胸部に支
持されるように取付けられている。The speaker 5 is connected to each of the cables 20 and 21.
It is attached to the sheathing member in the middle of the bundled cable. Note that an ultrasonic signal supply cable 2 supplies ultrasonic signals from the ultrasonic signal source 7 to the speaker 5.
The sheathing of cable 20.2 is also joined to the sheathing of cable 20.21. The speaker 5 is attached so as to be supported on the listener's chest when the headbond device 2 is worn by the listener.
また、上記超音波信号源7、上記演算装置8、上記信号
処理回路15及び上記音響信号供給源16等は、筺体2
3内に配設され、一体部に構成されている。Further, the ultrasonic signal source 7, the arithmetic device 8, the signal processing circuit 15, the acoustic signal supply source 16, etc. are housed in the housing 2.
3 and is constructed as an integral part.
このように構成されてなる本発明に係る音響信号再生装
置においては、聴取者の胸部に配設された上記スピーカ
5の位置を基準として、前述の実施例と同様に、該聴取
者の頭部Mの方向を示す角度θが検出される。そして、
検出された角度θに基づいて左チャンネル及び右チヤン
ネル音響信号SL、SRが処理され、良好な頭外定位感
及び前方定位感が得られる。In the acoustic signal reproducing apparatus according to the present invention configured as described above, the position of the speaker 5 disposed on the chest of the listener is used as a reference, and the position of the head of the listener is adjusted as in the above embodiment. An angle θ indicating the direction of M is detected. and,
The left channel and right channel sound signals SL and SR are processed based on the detected angle θ, and a good sense of external localization and forward localization is obtained.
なお、この音響信号再生装置を構成するヘッドホン装置
2は、第6図に示すように、いわゆる耳介挿入型のもの
としてもよい。さらに、上記スピーカ5は、第7図に示
すように、聴取者の背部に配設されるように取付けても
よい。これらの場合にも、上述の各実施例と同様に、良
好な頭外定位感及び前方定位感を得ることができる。Note that the headphone device 2 constituting this acoustic signal reproducing device may be of a so-called auricular insertion type, as shown in FIG. Furthermore, the speaker 5 may be attached to the listener's back as shown in FIG. In these cases as well, it is possible to obtain a good sense of external localization and a good sense of forward localization, as in each of the above-described embodiments.
1−(、発明の効果
上述のように、本発明に係る音響信号再生装置において
は、聴取者の頭部の方向変化が、検出用音源を基準とし
て、この検出用音源より発せられる検出用信号を感受す
る該頭部の二箇所に配設される一対のマイクロホンの出
力信号の位相差に基づいて演算手段により算出される。1-(, Effects of the Invention As described above, in the acoustic signal reproducing device according to the present invention, the direction change of the listener's head is determined by the detection signal emitted from the detection sound source, with the detection sound source as a reference. It is calculated by the calculation means based on the phase difference between the output signals of a pair of microphones arranged at two places on the head that sense the .
このように聴取者の頭部の方向変化を検出する装置は、
迅速、高精度に、かつ、安定して方向変化が検出できる
とともに、構成が簡素であり、小型化、軽量化が容易で
ある。This device detects changes in the direction of the listener's head,
Changes in direction can be detected quickly, accurately, and stably, and the configuration is simple, making it easy to reduce size and weight.
そして、この算出結果に応じて左チャンネル及び右チャ
ンネルの音響信号が信号処理される。Then, the audio signals of the left channel and the right channel are subjected to signal processing according to the calculation results.
そのため、常に、聴取者の頭部の方向に応じた信号処理
を施された音響信号を再生することができる。Therefore, it is possible to always reproduce an acoustic signal that has been subjected to signal processing according to the direction of the listener's head.
すなわち、本発明は、ヘッドホン装置等を用いて音響再
生を行うにあたり、簡素な構成を有するとともに、聴取
者の頭部の方向変化を迅速、高精度に、かつ、安定して
検出することにより、前方定位についても良好な頭外定
位感が得られる音響信号再生装置を提供することができ
るものである。That is, the present invention has a simple configuration when reproducing sound using a headphone device or the like, and quickly, accurately, and stably detects changes in the direction of the listener's head. It is possible to provide an acoustic signal reproducing device that can provide a good sense of outside-of-the-head localization with respect to forward localization.
第1図は本発明に係る音響信号再生装置の構成を模式的
に示すブロック図であり、第2図は上記音響信号再生装
置の演算装置に供給される信号の状態を概略的に示すタ
イムチャートであり、第3図は上記音響信号再生装置の
演算装置により算出される距離及び角度を示す模式図で
ある。
第4図は上記音響信号再生装置の構成の他の例を模式的
に示すブロック図であり、第5図はこの音響信号再生装
置を構成するヘッドホン装置の構成を示す斜視図であり
、第6図はこの音響信号再生装置を構成するヘッドホン
装置の構成の他の例を示す斜視図であり、第7図はこの
音響信号再生装置を構成するヘッドホン装置の構成のさ
らに他の例を示す斜視図である。
M・・・・・・
・・・聴取者の頭部FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an audio signal reproducing device according to the present invention, and FIG. 2 is a time chart schematically showing the state of the signal supplied to the arithmetic unit of the audio signal reproducing device. FIG. 3 is a schematic diagram showing distances and angles calculated by the arithmetic unit of the acoustic signal reproducing device. FIG. 4 is a block diagram schematically showing another example of the configuration of the audio signal reproducing device, FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a headphone device constituting this audio signal reproducing device, and FIG. The figure is a perspective view showing another example of the configuration of the headphone device constituting this acoustic signal reproducing device, and FIG. 7 is a perspective view showing still another example of the configuration of the headphone device constituting this acoustic signal reproducing device. It is. M......Head of the listener
Claims (1)
の頭部上の二箇所に配設され、上記検出用音源より発せ
られる検出用信号を感受する一対のマイクロホンと、 上記一対のマイクロホンの出力信号の位相差に基づいて
上記頭部の方向変化を算出する演算手段と、 上記演算手段により算出された該頭部の方向に対応する
伝達特性に基づいて左チャンネル及び右チャンネルの音
響信号をそれぞれ処理する音響信号処理手段とを備え、 上記音響信号処理手段を介した音響信号が、上記聴取者
の頭部に装着されて支持される一対の電気−音響変換器
ユニットにより再生されてなる音響信号再生装置。[Claims] A detection sound source that reproduces an acoustic signal in an inaudible band, and a pair of microphones that are placed at two locations on the listener's head and that sense the detection signal emitted from the detection sound source. and a calculation means for calculating a change in the direction of the head based on the phase difference between the output signals of the pair of microphones, and a left channel based on the transfer characteristic corresponding to the direction of the head calculated by the calculation means. and an acoustic signal processing means for processing the acoustic signals of the right channel, respectively, and the acoustic signal transmitted through the acoustic signal processing means is transmitted to a pair of electro-acoustic transducers mounted and supported on the head of the listener. An acoustic signal reproducing device that is reproduced by a unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63225317A JPH0272798A (en) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | Acoustic signal regenerating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63225317A JPH0272798A (en) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | Acoustic signal regenerating device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0272798A true JPH0272798A (en) | 1990-03-13 |
Family
ID=16827462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63225317A Pending JPH0272798A (en) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | Acoustic signal regenerating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0272798A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5181248A (en) * | 1990-01-19 | 1993-01-19 | Sony Corporation | Acoustic signal reproducing apparatus |
JP2010041425A (en) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Yamaha Corp | Sound reproducing device and program |
-
1988
- 1988-09-08 JP JP63225317A patent/JPH0272798A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5181248A (en) * | 1990-01-19 | 1993-01-19 | Sony Corporation | Acoustic signal reproducing apparatus |
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