(57)【要約】【課題】ヘッドホンにおいて適切な音場を生成することを可能とする。【解決手段】オーディオ信号処理装置１００は、ヘッドホン特性取得部２１においてヘッドホン５０のオーディオ信号出力部５１から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性を取得し、逆フィルタ生成部２２において取得したヘッドホン特性の逆フィルタを生成し、位相特性処理部２３において生成した逆フィルタの位相特性がオーディオ信号出力部において直線位相特性となるように補正する処理を行い、畳み込み処理部３１において入力部１０より入力されたオーディオ信号に位相補正処理を行った逆フィルタの特性を畳み込む処理を行い、逆フィルタの特性を畳み込んだオーディオ信号を出力部４０により出力する。【選択図】図１
2014168116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドホンのオーディオ信号出力部から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性に対して位相特性が前記オーディオ信号出力部において直線位相特性となるように補正された逆フィルタを取得する逆フィルタ取得部、
入力されたオーディオ信号に、前記位相補正された逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理部、
を備えることを特徴とする、オーディオ信号処理装置。
【請求項２】
前記逆フィルタ取得部は、前記オーディオ信号出力部において周波数特性は維持しつつ前記位相特性が直線位相特性となるように補正された逆フィルタを取得することを特徴とする、
請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項３】
前記逆フィルタ取得部は、前記位相特性が前記オーディオ信号出力部に含まれる振動板の配置位置において直線位相特性となるように補正された逆フィルタを取得することを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項４】
ヘッドホンのオーディオ信号出力部から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性に対して位相特性が前記オーディオ信号出力部において直線位相特性となるように補正された逆フィルタを取得する逆フィルタ取得ステップ、
入力されたオーディオ信号に、前記位相補正された逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理ステップ、
を備えることを特徴とする、オーディオ信号処理方法。
【請求項５】
オーディオ信号処理装置が備えるコンピュータに、
ヘッドホンのオーディオ信号出力部から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性に対して位相特性が前記オーディオ信号出力部において直線位相特性となるように補正された逆フィルタを取得する逆フィルタ取得ステップ、
入力されたオーディオ信号に、前記位相補正された逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理ステップ、
を実行させることを特徴とする、オーディオ信号処理プログラム。
【請求項６】
ヘッドホンのオーディオ信号出力部から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性を取得するヘッドホン特性取得部、
前記ヘッドホン特性の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成部、
前記逆フィルタの位相特性が前記オーディオ信号出力部において直線位相特性となるように補正する処理を行う位相補正処理部、
入力されたオーディオ信号に、前記位相補正処理を行った逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理部、
を備えることを特徴とする、オーディオ信号処理装置。
【請求項７】
前記位相補正処理部は、前記オーディオ信号出力部において前記逆フィルタの周波数特性は維持しつつ前記位相特性が直線位相特性となるように補正する処理を行うことを特徴とする、
請求項６に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項８】
前記位相補正処理部は、前記位相特性が前記オーディオ信号出力部に含まれる振動板の配置位置において直線位相特性となるように補正する処理を行うことを特徴とする、
請求項６または請求項７に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項９】
ヘッドホンのオーディオ信号出力部から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性を取得するヘッドホン特性取得ステップ、
前記ヘッドホン特性の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成ステップ、
前記逆フィルタの位相特性が前記オーディオ信号出力部において直線位相特性となるように補正する処理を行う位相補正処理ステップ、
入力されたオーディオ信号に、前記位相補正処理を行った逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理ステップ、
を備えることを特徴とする、オーディオ信号処理方法。
【請求項１０】
オーディオ信号処理装置が備えるコンピュータに、
ヘッドホンのオーディオ信号出力部から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性を取得するヘッドホン特性取得ステップ、
前記ヘッドホン特性の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成ステップ、
前記逆フィルタの位相特性が前記オーディオ信号出力部において直線位相特性となるように補正する処理を行う位相補正処理ステップ、
入力されたオーディオ信号に、前記位相補正処理を行った逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理ステップ、
を実行させることを特徴とする、オーディオ信号処理プログラム。
【請求項１１】
請求項１から請求項３または請求項６から８のいずれか１項に記載のオーディオ信号処理装置を備えるヘッドホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドホンにおいて適切な音場を生成するための、オーディオ信号処理装置、オーディオ信号処理方法、オーディオ信号処理プログラムおよびヘッドホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドホンによるオーディオ信号の再生において、様々な音像定位の手法が提案されている。例えば、スピーカやヘッドホンの伝達関数の逆伝達関数のインパルス応答、外耳伝達関数の逆伝達関数のインパルス応答、頭部伝達関数のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込み演算し、頭外音像定位を得る技術などがある（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２５７５９９号公報
【特許文献２】特開平０５−２５２５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記各特許文献に開示されている逆フィルタの生成においては、例えば最小二乗法を用いて元の伝達関数に逆フィルタ特性を畳み込んだ結果の最小二乗誤差が最小となる遅延量を伴ったδ関数となるように、逆フィルタを生成する。この逆フィルタ特性を畳み込みヘッドホンで再生されるオーディオデータは、受音点において直線位相となっている。ここでいう受音点とは、外耳道内における外耳伝達関数の測定位置である。
【０００５】
このような従来技術を用いて、ユーザがヘッドホンを装着する毎に外耳道内のマイクロホンを用いて逆フィルタ特性を取得する場合においては、装着毎に適切な逆フィルタを生成することができる。しかし、通常のヘッドホンの利用形態においては、装着毎の逆フィルタ特性取得は実用的ではない。また、ヘッドホンを掛け直す度に装着位置が僅かながら異なるため、一度生成した逆フィルタ特性を装着毎に利用したり、他のユーザやダミーヘッドによって生成した逆フィルタを利用するのでは、適切な特性による聴取を行うことができない。
【０００６】
さらに、従来の逆フィルタの生成においては、ヘッドホンが出力するオーディオデータの各チャンネル毎に、最小二乗誤差が最小となる遅延量を伴ったδ関数となる逆フィルタを求めるため、遅延量が各チャンネルで異なる場合がある。このような場合、音像が中央に定位せず左右のいずれかに偏ってしまうこともある。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、ヘッドホンの掛け直し等による装着位置のずれに対しても音場が不自然とならず、且つ逆フィルタを生成する過程で生じた音像の左右偏りを無くすことを可能とする、オーディオ信号処理装置、オーディオ信号処理方法、オーディオ信号処理プログラムおよびヘッドホンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に関わるオーディオ信号処理装置（２００）は、ヘッドホン（５０）のオーディオ信号出力部（５１）から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性に対して位相特性が前記オーディオ信号出力部（５１）において直線位相特性となるように補正された逆フィルタを取得する逆フィルタ取得部（２５）、入力されたオーディオ信号に、前記位相補正された逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理部（３０）、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るオーディオ信号処理方法は、ヘッドホン（５０）のオーディオ信号出力部（５１）から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性に対して位相特性が前記オーディオ信号出力部（５１）において直線位相特性となるように補正された逆フィルタを取得する逆フィルタ取得ステップ、入力されたオーディオ信号に、前記位相補正された逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理ステップ、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るオーディオ信号処理プログラムは、オーディオ信号処理装置（２００）が備えるコンピュータ（２０、３０）に、ヘッドホン（５０）のオーディオ信号出力部（５１）から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性に対して位相特性が前記オーディオ信号出力部（５１）において直線位相特性となるように補正された逆フィルタを取得する逆フィルタ取得ステップ、入力されたオーディオ信号に、前記位相補正された逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理ステップ、を実行させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の態様のオーディオ信号処理装置（１００）は、ヘッドホン（５０）のオーディオ信号出力部（５１）から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性を取得するヘッドホン特性取得部（２１）、前記ヘッドホン特性の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成部（２２）、前記逆フィルタの位相特性が前記オーディオ信号出力部（５１）において直線位相特性となるように補正する処理を行う位相補正処理部（２３）、入力されたオーディオ信号に、前記位相補正処理を行った逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理部（３１）、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る他の態様のオーディオ信号処理方法は、ヘッドホン（５０）のオーディオ信号出力部（５１）から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性を取得するヘッドホン特性取得ステップ、前記ヘッドホン特性の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成ステップ、前記逆フィルタの位相特性が前記オーディオ信号出力部（５１）において直線位相特性となるように補正する処理を行う位相補正処理ステップ、入力されたオーディオ信号に、前記位相補正処理を行った逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理ステップ、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の態様のオーディオ信号処理プログラムは、オーディオ信号処理装置（１００）が備えるコンピュータ（２０、３０）に、ヘッドホン（５０）のオーディオ信号出力部（５１）から外耳道内における受音点までのヘッドホン特性を取得するヘッドホン特性取得ステップ、前記ヘッドホン特性の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成ステップ、前記逆フィルタの位相特性が前記オーディオ信号出力部（５１）において直線位相特性となるように補正する処理を行う位相補正処理ステップ、入力されたオーディオ信号に、前記位相補正処理を行った逆フィルタの特性を畳み込む処理を行う畳み込み処理ステップ、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ヘッドホンの掛け直し等による装着位置のずれに対しても音場が不自然とならず、且つ逆フィルタを生成する過程で生じた音像の左右偏りを無くすことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るオーディオ信号処理装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るオーディオ信号処理装置における処理を示すフローチャートである。
【図３】ヘッドホン特性の測定状態を模式的に示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るオーディオ信号処理装置における処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るオーディオ信号処理装置の構成ブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るオーディオ信号処理装置における処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るヘッドホンの構成ブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るヘッドホンの構成ブロック図である。
【図９】ヘッドホンの掛け直しによる周波数特性を示した図である。
【図１０】従来技術を適用した場合におけるヘッドホンの掛け直しに前後の誤差信号を対比した図である。
【図１１】本発明を適用した場合におけるヘッドホンの掛け直しに前後の誤差信号を対比した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態に係るオーディオ信号処理装置１００の構成について、図１を参照して説明する。
【００１７】
オーディオ信号処理装置１００の一例としては、ヘッドホン５０が接続され、接続されたヘッドホン５０にオーディオ信号を供給可能な各種装置が該当する。具体的には据え置き型やポータブル型のオーディオ装置、情報端末等である。
【００１８】
図１は、オーディオ信号処理装置１００の構成例を示しており、オーディオ信号処理装置１００は入力部１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３０、出力部４０から構成される。オーディオ信号処理装置１００において処理されたオーディオ信号は、出力部４０よりヘッドホン５０に入力される。ヘッドホン５０は、ステレオヘッドホンの場合は、左チャンネル用のオーディオ信号出力部５１Ｌおよび右チャンネル用のオーディオ信号出力部５１Ｒを備える。
【００１９】
本発明に係る処理はオーディオ信号処理装置１００を構成するＣＰＵ２０およびＤＳＰ３０による処理によって実現される。このため、オーディオ信号処理装置１００は、専用の装置に加えて各種情報端末にオーディオ信号処理装置１００として動作させるためのプログラムをインストールすることによって実現してもよい。ＣＰＵ２０およびＤＳＰ３０の処理においては、適宜、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）さらには他の記録媒体に記録されたプログラムデータ等が用いられる。また、オーディオ信号処理装置１００を構成する各構成要素は、所定のプログラムに基づきＣＰＵ２０の制御によって動作する。
【００２０】
入力部１０は、オーディオ信号が入力されるインターフェースや各種記録媒体である。ここで入力されるオーディオ信号は、一例として左右チャンネルの信号から構成されるステレオ信号が入力される。入力部１０は、外部の装置において再生されたオーディオ信号が入力されるインターフェースの場合の他、オーディオ信号処理装置１００が読み出し可能な各種記録媒体に記録されているオーディオデータをＣＰＵ２０やＤＳＰ３０の処理により再生する機能を備えていてもよい。
【００２１】
ＣＰＵ２０は動作するプログラムにより、ヘッドホン特性取得部２１、逆フィルタ生成部２２、位相補正処理部２３として動作する。
【００２２】
ヘッドホン特性取得部２１は、オーディオ信号処理装置１００に接続されるヘッドホン５０とヘッドホン５０を装着するユーザの外耳道８１の任意の点までのインパルス特性をヘッドホン特性として取得する。ヘッドホン特性取得部２１が取得するヘッドホン特性は、オーディオ信号が左右チャンネルで構成される場合は、左右チャンネル毎の特性を取得する。
【００２３】
逆フィルタ生成部２２は、ヘッドホン特性取得部２１が取得したヘッドホン特性（HpLe、HpRe）に対する逆フィルタ（HL、HR）を生成する。逆フィルタ生成部２２１による逆フィルタの生成は、既存の最小二乗法等による。
【００２４】
位相補正処理部２３は、逆フィルタ生成部２２において生成された逆フィルタ（HL、HR）に対して、逆フィルタの位相特性がヘッドホン５０が備えるオーディオ信号出力部５１において直線位相特性となるように補正する処理を行う。位相補正が行われた逆フィルタを（H’L、H’R）とする。この場合において直線位相となる位置とは、オーディオ信号出力部５１が備える振動板等の音声放射面または音声放射点である。
【００２５】
畳み込み処理部３１は、入力部１０から入力されたオーディオ信号に、位相補正処理部２３において位相補正された逆フィルタ（H’L、H’R）を畳み込む処理を行う。
【００２６】
出力部４０は、畳み込み処理部３１において逆フィルタ（H’L、H’R）が畳み込まれたオーディオ信号をヘッドホン５０に出力する。出力部４０は、ヘッドホン５０に対してオーディオ信号を出力する各種インターフェースであり、畳み込み処理部３１から出力されたオーディオ信号を増幅する増幅機能を含んでいてもよい。
【００２７】
オーディオ信号処理装置１００の構成は、図１に図示した構成要素に加えて、例えば装置の各部を動作させる電源供給機能など他に図示しない各種必要な構成要素や制御機能等を備える。
【００２８】
次に、図２から図４を用いて、本発明の第１の実施形態に係るオーディオ信号処理装置１００による処理を説明する。以下の処理は、オーディオ信号が左チャンネルと右チャンネルからなるステレオ信号であることとして説明する。また、各々の処理は、左チャンネル分と右チャンネル分の処理を各々実行してもよく、並列的に同時処理してもよい。
【００２９】
図２に基づき、先ず、ヘッドホン特性取得部２１は、上述したように、オーディオ信号処理装置１００に接続されるヘッドホン５０とヘッドホン５０を装着するユーザの外耳道８１の任意の点までのインパルス特性をヘッドホン特性として取得する（ステップＳ１０）。
【００３０】
ステップＳ１０におけるヘッドホン特性の取得の例として、図４を用いて実測によるヘッドホン特性の取得について説明する。図３は、ヘッドホン５０がユーザまたはダミーヘッドの耳部８０に装着されている状態を模式的に示しており、便宜的に右または左の一方のみを表示している。
【００３１】
ヘッドホン５０は、オーディオ信号出力部５１、オーディオ信号出力部５１にオーディオ信号を供給するヘッドホンコード５３を備え、オーディオ信号出力部５１はオーディオ信号を音波に変換する振動板５２を供える。ヘッドホン５０の形態や駆動方式、振動板５２の形状等は任意である。
【００３２】
図３に示すように、ヘッドホン５０が装着された状態で、外耳道８１の任意の位置にマイクロホン９０を配置する。マイクロホン９０は、鼓膜の位置に近いことが好ましく、ダミーヘッドを利用した場合は鼓膜位置に配置される。マイクロホン９０は、マイクロホンコード９１によりオーディオ信号処理装置１００に接続され、受音した音声信号はヘッドホン特性取得部２１により処理される。
【００３３】
ヘッドホン特性取得部２１は、ＲＯＭ等に記憶されたデータやＤＳＰ３０による生成波形に基づき、オーディオ信号出力部５１からインパルス信号等の測定信号を出力させる。出力された測定信号は、ヘッドホン５０および外耳により形成される空間を経由してマイクロホン９０により受音される。マイクロホン９０により受音された測定信号は、元のインパルス信号に対して周波数成分毎の遅延等が含まれるヘッドホン特性（HpLe、HpRe）として取得される。ヘッドホン特性は左チャンネルのヘッドホン特性HpLeと、右チャンネルのヘッドホン特性HpReとが、各々取得される。
【００３４】
また、ステップＳ１０におけるヘッドホン特性の取得の他の例としては、オーディオ信号処理装置１００が読み出し可能な任意の記憶媒体より、予め測定されたヘッドホン特性を読み出すことにより取得する。このように取得するヘッドホン特性は、オーディオ信号処理装置１００に接続されるヘッドホンの種類により異なるヘッドホン特性を取得可能とする。また、ユーザとヘッドホンの実測に基づくヘッドホン特性を取得可能としてもよい。
【００３５】
図２に戻り、ステップＳ１０においてヘッドホン特性が取得された後、逆フィルタ生成部２２はステップＳ１０において取得したヘッドホン特性（HpLe、HpRe）に対する逆フィルタ（HL、HR）を生成する（ステップＳ１１）。ここで、HLはHpLeの逆フィルタであり、HＲはHpReの逆フィルタである。
【００３６】
ステップＳ１１における逆フィルタ生成処理について説明する。ステップＳ１０で取得したヘッドホン特性HpLeおよびHpReを元に、線形フィルタの逆フィルタを生成する信号処理アルゴリズムを用いて、もとの信号と逆特性となるような係数フィルタHLおよびHRを生成する。線形フィルタの逆フィルタを生成するアルゴリズムには、最小二乗法、最小位相法等様々なアルゴリズムが存在するが、本発明では、最小二乗法アルゴリズムを用いる。逆フィルタHLおよびHRを生成する際に、遅延量(スパイクポイント)をHLおよびHRの誤差の値が左右各々で最小となるように最適な遅延量を挿入する。
【００３７】
ステップＳ１１において生成された逆フィルタ（HL、HR）は、次に示すステップＳ１２の位相補正処理を行わずにオーディオ信号に畳み込んだ場合、受音点としてのマイクロホン９０の位置において直線位相となっている。
【００３８】
ステップＳ１１において逆フィルタ（HＬ、HＲ）が生成された後、位相補正処理部２３は、逆フィルタ生成部２２において生成された逆フィルタ（HＬ、HＲ）に対して、逆フィルタの位相特性がヘッドホン５０が備えるオーディオ信号出力部５１において直線位相特性となるように補正する処理を行う（ステップＳ１２）。
【００３９】
ステップＳ１２における位相補正処理を、図４を用いて説明する。先ず、位相補正処理部２３は、逆フィルタ生成部２２において生成された逆フィルタ（HＬ、HＲ）を離散フーリエ変換し、周波数振幅特性を算出する（ステップＳ１２１）。周波数振幅特性は、数式１および数式２を用いて算出される。
【００４０】
【数１】
2014168116.tif 000003
【００４１】
【数２】
2014168116.tif 000004
【００４２】
次に、ステップＳ１２１において算出された周波数振幅特性に対して、周波数特性を変えずに、群遅延特性が一定且つ位相特性がゼロとなる直線位相フィルタとするための直線位相変換処理を行う（ステップＳ１２２）。
【００４３】
ステップＳ１２２における直線位相変換は、数式３および数式４を用いて行う。
【００４４】
【数３】
2014168116.tif 000005
【００４５】
【数４】
2014168116.tif 000006
【００４６】
次に、数式３および数式４によって直線位相変換された結果としてのｒ’(ω)およびｉ’(ω)を用いて、任意のＮ点で逆離散フーリエ変換し、時間軸波形に戻す（ステップＳ１２３）。次に、ステップＳ１２３の処理によって得られたＮ点の時間軸波形に対して群遅延時間入替処理を行う（ステップＳ１２４）。
【００４７】
ステップＳ１２４における群遅延時間入替処理の例としては、Ｎ点の時間軸波形におけるＮ／２点を境に前後の波形を入替える処理であり、数式５および数式６が用いられる。数式５および数式６は、右チャンネル信号に対する処理を一例として記載しているが、左チャンネルに対しても処理は同一である。
【００４８】
【数５】
2014168116.tif 000007
【００４９】
【数６】
2014168116.tif 000008
【００５０】
図２に戻り、ステップＳ１２において位相補正された逆フィルタ（H’L、H’R）を、畳み込み処理部３１は入力部１０から入力されたオーディオ信号に畳み込む処理を行う（ステップＳ１３）。
【００５１】
ステップＳ１３における畳み込み処理について説明する。ステップＳ１２で位相補正された逆フィルタH’LおよびH’Rを、入力部１０から入力されたオーディオ信号データに対して、時間軸上または周波数軸上で畳み込み演算を行う。この畳み込み演算は、オーディオ信号データに対して、予め畳み込み演算を行っても良いし、再生バッファリングしているオーディオ入力信号に対してリアルタイムに行っても良い。再生中に畳み込み演算をリアルタイムに行った場合、畳み込み処理の有効・無効を再生中に切り替えて提示することもできる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態に係るオーディオ信号処理装置２００の構成について、図５を参照して説明する。オーディオ信号処理装置２００の構成は、オーディオ信号処理装置１００に対してＣＰＵ２０の処理によって実現されるヘッドホン特性取得部２１、逆フィルタ生成部２２および位相補正処理部２３に代えて、逆フィルタ取得部２５としていることが異なり、他の構成は同一である。
【００５３】
オーディオ信号処理装置２００においては、第１の実施形態におけるステップＳ１０からステップＳ１２までの処理等によって求めた位相補正された逆フィルタ（H’L、H’R）が、オーディオ信号処理装置２００が読み出し可能な各種記録媒体に記録されていることが前提となる。
【００５４】
逆フィルタ取得部２５は、各種記録媒体に記録されている位相補正された逆フィルタ（H’L、H’R）を取得する処理を行う。
【００５５】
次に、図６を用いて、本発明の第２の実施形態に係るオーディオ信号処理装置２００による処理を説明する。
【００５６】
先ず、逆フィルタ取得部２５は、ＲＯＭやメモリカード等任意の記録媒体に記録されている、予め位相補正処理が行われた逆フィルタ（H’L、H’R）を取得する（ステップＳ２０）。ここで取得する逆フィルタについても、第１の実施形態と同様に、ユーザやダミーヘッドを用いて、ヘッドホン毎に実測されたヘッドホン特性を基にした逆フィルタである。
【００５７】
ステップＳ２０において取得する逆フィルタは、ユーザが実際に用いるヘッドホンにより測定したヘッドホン特性を基にした逆フィルタであることが好ましい。また、ユーザにより測定されたヘッドホン特性ではなく、ダミーヘッドや他人のヘッドホン特性であっても、ユーザが最も自己のヘッドホン特性に近い特性を複数個のヘッドホン特性中から選択することとしてもよい。さらには、自己のヘッドホン特性に近くなるようにダミーヘッドや他人のヘッドホン特性を調整することで、最適なヘッドホン特性としてもよい。また、第１の実施形態に係るオーディオ信号処理装置１００において算出した逆フィルタ（H’L、H’R）を任意の記憶媒体に記憶させ、第２の実施形態に係るオーディオ信号処理装置２００として動作させてもよい。
【００５８】
次に、畳み込み処理部３１は、ステップＳ２０において取得した逆フィルタ（H’L、H’R）を、第１の実施形態と同様に、入力部１０から入力されたオーディオ信号に畳み込む処理を行う（ステップＳ２１）。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態に係るヘッドホン５００の構成について、図７を参照して説明する。ヘッドホン５００は、第１の実施形態に係るオーディオ信号処理装置１００をヘッドホン５００に内蔵した構成である。
【００６０】
従って、ヘッドホン５００の構成は、図１に示すオーディオ信号処理装置１００の構成と対応している。また、ヘッドホン５００を構成する各々の構成要素における処理についても、図２から図４に示すオーディオ信号処理装置１００の処理と対応している。異なる点として、出力部５４０は、畳み込み処理部５３１において逆フィルタ（H’L、H’R）が畳み込まれたオーディオ信号をオーディオ信号出力部５５１に出力する。出力部５４０は、畳み込み処理部５３１から出力されたオーディオ信号を増幅する増幅機能を含んでいてもよい。
【００６１】
次に、本発明の第４の実施形態に係るヘッドホン６００の構成について、図８を参照して説明する。ヘッドホン６００は、第２の実施形態に係るオーディオ信号処理装置２００をヘッドホン６００に内蔵した構成である。
【００６２】
従って、ヘッドホン６００の構成は、図５に示すオーディオ信号処理装置２００の構成と対応している。また、ヘッドホン６００を構成する各々の構成要素における処理についても、図６に示すオーディオ信号処理装置２００の処理と対応している。異なる点として、出力部５４０は、畳み込み処理部５３１において逆フィルタ（H’L、H’R）が畳み込まれたオーディオ信号をオーディオ信号出力部５５１に出力する。出力部５４０は、畳み込み処理部５３１から出力されたオーディオ信号を増幅する増幅機能を含んでいてもよい。
【００６３】
次に、上述した各実施形態に係る各装置の効果を検証する。以下の説明においては、第１の実施形態に基づいて説明するが、他の実施形態においても同様の効果が得られる。
【００６４】
先ず、位相補正処理部２３による位相補正処理（ステップＳ１２）を行わない逆フィルタ（HL、HR）をオーディオ信号に畳み込み、ヘッドホンを掛け直した場合の周波数特性の例を、図９に示す。図９は、ヘッドホンを１０回掛け直した毎の、左チャンネルのオーディオ信号を出力するオーディオ信号出力部５１Ｌの出力に対する周波数特性である。
【００６５】
図９のように、逆フィルタ（HL、HR）はヘッドホン特性取得時のマイクロホン９０の位置において適切となるように設定されているため、ヘッドホンの掛け直しにより周波数特性が大きく変化していることが分かる。
【００６６】
次に、逆フィルタ（HL、HR）と本発明における位相補正処理が行われた逆フィルタ（H’L、H’R）による効果の対比を、図１０および図１１を用いて説明する。対比には、元のインパルス信号と、インパルス信号に逆フィルタを畳み込んだ場合の波形との差分となる誤差信号を用いる。誤差信号は、逆フィルタが理想的である場合は遅延位置にインパルス波形が存在するδ関数となる。本対比例の誤差信号は、インパルス波形およびインパルス波形の遅延による最大値を０に置き換えている。
【００６７】
図１０は、位相補正が行われていない逆フィルタ（HL、HR）による誤差信号の実測値であり、ヘッドホンの掛け直し前の波形と２回掛け直した場合の誤差信号を、各々左チャンネルと右チャンネル分が示されている。
【００６８】
図１０においては、ヘッドホンの掛け直し前の誤差信号は、ヘッドホン特性取得部においてマイクロホン９０を用いてヘッドホン特性を測定して取得した場合の誤差信号である。これに対して、ヘッドホンを掛け直した場合は、２回の掛け直し共にヘッドホンの掛け直し前に比べて誤差信号の値が大きくなっており、ヘッドホンの掛け直しによる誤差が大きく、ヘッドホンの装着毎にマイクロホン９０を用いたヘッドホン特性の測定が現実的ではないヘッドホンに対しては適当ではない。
【００６９】
図１１は、本発明における位相補正処理が行われた逆フィルタ（H’L、H’R）による誤差信号の実測値であり、ヘッドホンの掛け直し前の波形と２回掛け直した場合の誤差信号を、各々左チャンネルと右チャンネル分が示されている。
【００７０】
図１１においては、ヘッドホンの掛け直し前の誤差信号は、図１０におけるヘッドホンの掛け直し前の誤差信号に対しては誤差が大きくなってはいるが、ヘッドホンの掛け直しによる差は小さい。従って、本発明の適用により、ヘッドホンの掛け直しによる違和感が殆ど無く、自然な音像定位を得ることが可能である。
【００７１】
また、元のインパルス信号に逆フィルタを畳み込んだ場合におけるδ関数が最大となる位置は、スパイクポイントとしてδ関数の遅延量を表すことができるが、本発明を適用した場合、ステップＳ１２４における群遅延時間入替処理を行うことで、逆フィルタを構成する総タップ数の中心を最大値として係数が左右対称となる逆フィルタとしている。また、ステップＳ１２４の処理を左右チャンネル同時に行っている。このために、各チャンネル毎におけるスパイクポイントが一致することにより、チャンネル毎の遅延が一致し、音像の左右偏りを無くすことができる。
【００７２】
また、本発明においてはオーディオ信号出力部５１が備える振動板等の音声放射面または音声放射点において位相を合わせているため、ヘッドホンの掛け直しによって音像が左右に偏ることも防止できる。
【００７３】
本発明の適用例としては、例えばバイノーラル録音によるオーディオ信号の入力によって、録音位置の音場に近い音場を再現することができる。また、スピーカ等のユーザ外部の音源位置からユーザが装着したヘッドホン位置またはユーザの耳までの伝達特性をオーディオ信号に畳み込むことにより、ユーザの頭外に音像が定位する頭外定位ヘッドホンへの適用も可能である。また、通常のステレオ等のオーディオデータの入力であっても、本発明の適用により適切にヘッドホン特性がキャンセルされる。
【００７４】
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更可能である。例えば、位相補正処理部２３、５２３における位相補正処理は、任意のＮ点の時間軸波形の前後を入替える処理であれば、他の手法を用いてもよい。同様に他の処理においても同一目的の処理として、他の手法が適用されてもよい。また、上記各実施形態においては、左チャンネルと右チャンネルからなる２チャンネルのオーディオ信号を扱うものとして説明したが、マルチチャンネルへの適用も可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１００、２００：オーディオ信号処理装置
１０、５１０：入力部
２０、５２０：ＣＰＵ
２１、５２１：ヘッドホン特性取得部
２２、５２２：逆フィルタ生成部
２３、５２３：位相補正処理部
２５、５２５：逆フィルタ取得部
３０、５３０：ＤＳＰ
３１、５３１：畳み込み処理部
４０、５４０：出力部
５０、５００、６００：ヘッドホン
５１、５５１：オーディオ信号出力部
５２：振動板
８１：外耳道
９０：マイクロホン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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