(57)【要約】【課題】装着するイヤホンに依らずに、イヤホン装着時の音質をイヤホン非装着時の音質に近づけることが可能な音響装置、この音響装置に用いられる記憶媒体、及び音響補正方法を提供する。【解決手段】実施形態の音響装置は、外耳道が開放されたときに外耳道内で生じる開放共鳴を付加する複数の周波数帯域に利得の極大点を含むピークを有し、極大点における周波数が最も低いピークの極大点が、他の極大点の中で最大の極大点よりも高い補正フィルタを記憶する記憶部と、音響信号を取得する取得部と、音響信号に対して補正フィルタを畳み込むことにより、補正後の音響信号を得る補正部と、補正後の音響信号を前記スピーカに出力する出力部とを備える。【選択図】図１
2014183467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鼓膜から延びる外耳道を塞ぐ筐体と前記筐体に収納されたスピーカとを備え、かつ前記外耳道に向かう開口が形成されたイヤホンに、聴取目的となる音響を前記スピーカに発生させる音響装置において、
前記外耳道が開放されたときに前記外耳道内で生じる開放共鳴を付加する複数の第１周波数帯域に利得の極大点を含むピークを有し、前記極大点における周波数が最も低いピークの極大点が、他の極大点の中で最大の極大点よりも高い補正フィルタを記憶する記憶部と、
第１音響信号を取得する取得部と、
前記第１音響信号に対して前記補正フィルタを畳み込むことにより、補正後の第２音響信号を得る補正部と、
前記第２音響信号を前記スピーカに出力する出力部と、
を備える音響装置。
【請求項２】
前記補正フィルタが、前記イヤホンが前記外耳道を塞いだときに前記外耳道内で生じる閉塞共鳴を抑制する複数の第２周波数帯域に利得の極小点を含むノッチを有する、請求項１に記載の音響装置。
【請求項３】
前記記憶部は、前記補正フィルタをインパルス応答のフィルタ係数として記憶する、請求項１または２に記載の音響装置。
【請求項４】
前記開口の面積の前記外耳道の断面積に対する比と前記開口から前記鼓膜までの距離とに基づく伝達関数を用いて、前記補正フィルタを生成する生成部をさらに備え、
前記補正部は、前記生成部が生成した前記補正フィルタを前記音響信号に対して畳み込む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の音響装置。
【請求項５】
前記開口の面積、前記外耳道の断面積、及び前記開口から鼓膜までの距離を記憶する記憶部をさらに備え、
前記生成部は、前記記憶部が記憶する前記開口の面積、前記外耳道の断面積、及び前記開口から鼓膜までの距離を用いて前記伝達関数を作成する、請求項４に記載の音響装置。
【請求項６】
前記開口の面積、及び前記外耳道の断面積を記憶する記憶部と、
前記開口から鼓膜までの距離を推定する推定部と、
をさらに備え、
前記生成部は、前記記憶部が記憶する前記開口の面積、及び前記外耳道の断面積と、前記推定部が推定する前記開口から鼓膜までの距離を用いて前記伝達関数を作成する、請求項４に記載の音響装置。
【請求項７】
鼓膜から延びる外耳道を塞ぐ筐体と前記筐体に収納されたスピーカとを備え、かつ前記外耳道に向かう開口が形成されたイヤホンに、聴取目的となる音響を前記スピーカに発生させる音響装置において、音響信号を補正する補正フィルタを記憶する記憶媒体であって、
前記補正フィルタは、外耳道が開放されたときに前記外耳道内で生じる開放共鳴を付加する複数の周波数帯域に利得の極大点を含むピークを有し、前記極大点における周波数が最も低いピークの極大点が、他の極大点の中で最大の極大点よりも高い補正フィルタを記憶する記憶媒体。
【請求項８】
前記補正フィルタが、前記イヤホンが前記外耳道を塞いだときに前記外耳道内で生じる閉塞共鳴を抑制する複数の周波数帯域に利得の極小点を含むノッチを有し、
周波数軸上において前記ピークと前記ノッチを交互に有し、隣り合う前記ピークと前記ノッチの間隔が少なくとも一部において不等である、請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項９】
前記ピークのQ値が、前記ノッチのQ値よりも小さい、請求項８に記載の記憶媒体。
【請求項１０】
前記極大点における周波数が最も低いピークのQ値が２未満である、請求項９に記載の記憶媒体。
【請求項１１】
鼓膜から延びる外耳道を塞ぐ筐体と前記筐体に収納されたスピーカとを備え、かつ前記外耳道に向かう開口が形成されたイヤホンに、聴取目的となる音響を前記スピーカに発生させる音響装置における音響補正方法であって、
取得部が、第１音響信号を取得し、
補正部が、前記外耳道が開放されたときに前記外耳道内で生じる開放共鳴の複数の第１共鳴周波数のうち最も低い第１共鳴周波数における前記第１音響信号の利得を、他の第１共鳴周波数における前記第１音響信号の利得の最大値よりも高くすることにより、補正後の第２音響信号を得る、
音響補正方法。
【請求項１２】
前記補正部が、さらに前記イヤホンが前記外耳道を塞いだときに前記外耳道内で生じる閉塞共鳴の第２共鳴周波数における前記第１音響信号の利得を低減させる、請求項１１に記載の音響補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音響装置、記憶媒体、音響補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
聴取者がイヤホンを装着して音楽等（音響）を聴取する際、イヤホン、聴取者の外耳道、聴取者の鼓膜の順に音が伝わる。このとき、イヤホンが反射体となり反響した不要な外耳道共鳴特性を獲得し、本来必要な外耳道共鳴特性を失ってしまう。このために、不要な外耳共鳴特性を抑制し、かつ必要な特性を付加して音響を補正することで、イヤホン装着時の音質を、イヤホン非装着時の音質（自然な音質）に近づける音響装置が提案されている。
【０００３】
このような音響装置においては、聴取者が音響を聴取するために使用するイヤホンは様々であるので、異なるイヤホンを使用した場合であっても上記のように音質を改善できることが期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８１０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
装着するイヤホンに依らずに、イヤホン装着時の音質をイヤホン非装着時の音質に近づけることが可能な音響装置、この音響装置に用いられる記憶媒体、及び音響補正方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の音響装置は、外耳道が開放されたときに外耳道内で生じる開放共鳴を付加する複数の周波数帯域に利得の極大点を含むピークを有し、極大点における周波数が最も低いピークの極大点が、他の極大点の中で最大の極大点よりも高い補正フィルタを記憶する記憶部と、第１音響信号を取得する取得部と、第１音響信号に対して補正フィルタを畳み込むことにより、補正後の第２音響信号を得る補正部と、補正後の音響信号を前記スピーカに出力する出力部とを備える。
【０００７】
実施形態の記憶媒体は、外耳道が開放されたときに外耳道内で生じる開放共鳴を付加する複数の周波数帯域に極大点を含むピークを有し、極大点における周波数が最も低いピークの極大点が、他の極大点の中で最大の極大点よりも高い補正フィルタを記憶する補正フィルタを記憶する。
【０００８】
実施形態の音響補正方法は、取得部が、第１音響信号を取得し、補正部が、外耳道が開放されたときに外耳道内で生じる開放共鳴の複数の第１共鳴周波数のうち最も低い第１共鳴周波数における第１音響信号の利得を、他の第１共鳴周波数における第１音響信号の利得の最大値よりも高くすることにより、補正後の第２音響信号を得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る音響装置を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る音響伝播経路を示す図。
【図３】第１の実施形態に係る音響伝播モデルを示す図。
【図４】第１の実施形態に係る補正フィルタを示す図。
【図５】第１の実施形態に係るイヤホン特性による粒子速度の変化を示す図。
【図６】第１の実施形態に係るイヤホン特性による粒子速度の変化を示す図。
【図７】第１の実施形態に係る音楽の音響エネルギーの一例を示す図。
【図８】第１の実施形態に係る補正フィルタを示す図。
【図９】第２の実施形態に係る音響装置を示すブロック図。
【図１０】第３の実施形態に係る音響装置を示すブロック図。
【図１１】第３の実施形態に係る補正フィルタを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る音響装置１００のブロック図である。音響装置１００は、例えばＰＣ、携帯電話、タブレット端末、音楽プレイヤー、ＴＶ、ラジオ等のイヤホンを用いて音楽や音声（以下、音響）を聴取することができる電子機器に用いられる。
【００１２】
図１の音響装置１００は、音響信号を補正するための補正フィルタを生成する生成ユニット２００と、音響信号を取得して、生成ユニット２００により生成された補正フィルタを用いて音響信号を補正する補正ユニット３００を備えている。この音響装置１００には、図示しないイヤホンジャックを介して有線により、あるいは無線によりイヤホン５００を接続することができる。補正ユニット３００が補正した音響信号はイヤホン５００のスピーカ５１０に対して出力される。記憶部４００は、補正フィルタを生成するための各データ（後述の鼓膜距離、鼓膜係数等）を記憶している。また、記憶部４００は、生成した補正フィルタを一旦格納するためのバッファとして用いられる。聴取者は、外耳道を塞ぐようにイヤホンを装着することでこの音響装置１００が出力した音響を聴取する。
【００１３】
なお、音響装置１００においては、ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み込み、この制御プログラムをＲＡＭに展開することにより、生成ユニット２００及び補正ユニット３００として機能する。このとき、記憶部４００はＲＯＭ、ＲＡＭを含むメモリである。
【００１４】
図１の生成ユニット２００は、イヤホン装着時の聴取者の外耳道内における音響伝播モデル及びイヤホン非装着時の聴取者の外耳道内における音響伝播モデルを用いて、イヤホン装着時の音響特性から非装着時の音響特性へ補正するための補正フィルタを生成する。
【００１５】
以下、図２乃至図４を参照して補正フィルタについて説明する。図２(a)はイヤホン装着時のイヤホン付き外耳道モデル、図２(b)はイヤホン非装着時の外耳道モデルをそれぞれ示している。
【００１６】
図２(a)に示すように、イヤホン装着時の音響伝播経路としては、イヤホンの筐体（長さＬ１）、ノズル（長さＬ２）、イヤチップ（長さＬ３、断面積Ｓ１）、聴取者の外耳道（長さＬ４、断面積Ｓ２）を一体とした音響管モデルを用いる。なお、イヤホン筺体、ノズル、イヤチップ、外耳道は円筒形状と仮定する。
【００１７】
このような音響管モデルにおいて、位置Ａにあるスピーカ５１０から放射された音響が、位置Ｂにある鼓膜（音響インピーダンスＺｄ）で反射する。このとき、外耳道内において原点Ｏ（イヤホンの出口または外耳道の入口）からの距離ｘの任意の位置Ｃにおける空間伝達関数（音響伝播モデル）Ｈcloseは次式で表される。ここで、Ｐ(x)は位置Ｃにおける音圧、Ｐ0は位置Ａにおける音圧（スピーカ放射音圧）、ρは空気密度、ｃは音速、ｋは波数である。また、ｗ(1,1) とｗ(1,2)はイヤホンの特性を示す伝達行列Ｗの要素で与えられる。
【数１】
2014183467.tif 000003
【００１８】
また、図２(b)に示すように、イヤホン非装着時の音響伝播経路としては、自由空間、聴取者の外耳道（長さＬ４、断面積Ｓ２）とした音響管モデルを用いる。
【００１９】
このような音響管モデルにおいて、位置Ａにあるスピーカ５１０から放射された音響が、自由空間（空気）を原点Ｏまで伝わって外耳道に進入する。外耳道に進入した音響は、位置Ｂにある鼓膜（音響インピーダンスＺｄ）で反射する。このとき、スピーカ５１０から外耳道までの自由空間においては音響の振幅減衰がなく、式（２）に示す伝達行列Ｗは単位行列となる。すなわち、式（１）にW(1,1)＝１，W(1,2)＝０を代入することで、外耳道内において原点Ｏからの距離ｘの任意の位置Ｃにおける空間伝達関数（音響伝播モデル）Ｈopenは次式で表される。
【数２】
2014183467.tif 000004
【００２０】
以上により、式（１）に示すイヤホン装着時の空間伝達関数と、式（３）に示すイヤホン非装着時の空間伝達関数を用いて、原点Ｏからの距離ｘの任意の位置Ｃにおいてイヤホン装着時の音響特性から非装着時の音響特性へ補正するための補正関数Ｑ（ｘ）は次式で表される。
【数３】
2014183467.tif 000005
【００２１】
式（４）に示すように補正関数Ｑ（ｘ）は、イヤホンの寸法（Ｘ軸方向の長さＬ１乃至Ｌ３）、外耳道の寸法（Ｘ軸方向の長さＬ４）、イヤホンの出口のＸ軸に垂直な面積Ｓ１と外耳道の入口のＸ軸に垂直な面積Ｓ２との比、鼓膜のインピーダンスＺｄ、波数ｋ（＝２πｆ／ｃ,  ｆは周波数）を変数とする関数である。すなわち、式（４）においてｘ＝Ｌ４とすることで、外耳道内の鼓膜におけるイヤホン装着時の音響特性から非装着時の音響特性へ補正することができる。
【００２２】
したがって、聴取者の鼓膜の位置Ｂ（ｘ＝Ｌ４）における音響特性を補正する補正フィルタＱは、式（４）において各変数（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｓ１、Ｓ２、Ｚｄ、ｋ）及び定数（ρ、ｃ）を代入することで次式のように得られる。
【数４】
2014183467.tif 000006
【００２３】
式（５）に示す補正フィルタＱを用いて音響信号を補正することで、イヤホン装着時の音質をイヤホン非装着時の音質（自然な音質）に近づけることで、音質を改善することができる。
【００２４】
図３はイヤホン装着時及び非装着時の音響伝播モデルの一例を示す図である。実線で示すイヤホン装着時の音響伝播モデルは、７ｋHzの辺り（１次閉塞共鳴周波数）、１２ｋHZの辺り（２次閉塞共鳴周波数）、１７ｋHzの辺り（３次閉塞共鳴周波数）にゲインのピーク、すなわち閉塞共鳴特性を有している。一方、二点鎖線で示すイヤホン非装着時の音響伝播モデルは、３ｋHzの辺り（１次開放共鳴周波数）、９ｋHzの辺り（２次開放共鳴周波数）、１５ｋHzの辺り（３次開放共鳴周波数）にゲインのピーク、すなわち開放共鳴特性を有している。
【００２５】
図４は図３に示す音響伝播モデルを用いて作成された補正フィルタの一例を示す図である。なお、この例では３ｋHz（１次開放共鳴周波数）未満の鼓膜係数Zdを√２×ρｃ、３ｋHz以上の鼓膜係数Zdを√１０×ρｃとする。図４の補正フィルタは、図３に示す閉塞共鳴周波数（第２共鳴周波数）に相当する周波数に極小点を含むノッチを有している。また、図３に示す開放共鳴周波数（第１共鳴周波数）に相当する周波数に極大点を含むピークを有している。すなわち、この補正フィルタを音響信号に畳み込むことにより、補正フィルタが有するノッチによりイヤホン装着時に外耳道内で発生する閉塞共鳴を抑制し、かつ補正フィルタが有するピークによりイヤホン非装着時に外耳道内で発生する開放共鳴を付加することができる。
【００２６】
本実施形態では、式（５）に示す補正フィルタＱに基づいて、さらにイヤホン個体差に依らずに音質を改善するために音響の粒子速度に着目する。
【００２７】
以下、図５を参照して音響の粒子速度とイヤホン個体差の関係について説明する。
【００２８】
聴取者の外耳道の入口における粒子速度Ｖ４は次式を満たす。
【数５】
2014183467.tif 000007
【００２９】
式（６）に示すように、粒子速度Ｖ４は、外耳道特性（Ｌ４、Ｚｄ）、イヤホン特性（ｗ(１，１)、ｗ(１，２)）、イヤホンの出口の面積Ｓ１と外耳道の入口の面積Ｓ２との比が影響する。すなわち、仮に外耳道特性を共通とした場合には、イヤホン特性が異なることにより粒子速度が変化するため、粒子速度はイヤホン個体差に関係するパラメータである考えられる。
【００３０】
ここで、式（５）の補正フィルタを、粒子速度Ｖ４を用いて表現すると次式となる。
【数６】
2014183467.tif 000008
【００３１】
したがって、イヤホンの種類（寸法等）が変わっても、外耳道入口の粒子速度がほぼ一定であれば、補正フィルタＱはイヤホン個体差の影響を受けにくくなる。すなわち、仮に粒子速度がほぼ一定となる周波数帯域（ロバスト帯域）が存在する場合には、任意のイヤホンの寸法等に基づいて生成した補正フィルタであっても、特にこのロバスト帯域については装着するイヤホンに依らず共通して用いることができる。
【００３２】
図５はイヤホン筐体の内径D＝１０．５mm一定のもとで、筐体長さL1を３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍと変化させた場合の粒子速度を示している。また、図６は筐体長さL1＝３mmの場合を基準に長さ５ｍｍ、７ｍｍの場合と比較した結果を示している。これにより、１０ｋＨｚ以下の帯域においては、すべての帯域に渡ってイヤホンの寸法による粒子速度の変化量が１０％以下となり、１０ｋＨｚより高い帯域の変化量よりも十分小さい。そこで、本実施形態においては、１０ｋＨｚ以下の帯域を粒子速度がほぼ一定となるロバスト帯域と定義する。
【００３３】
次に、図７を参照して一般的に聴取目的となる音響の音響エネルギーとロバスト帯域の関係について説明する。
【００３４】
図７は一例としての音楽の各周波数帯域に含まれる音響エネルギーのOA値に対する割合（寄与率）を示す図である。図７に示すように音楽等の音響の音響エネルギーの大部分はロバスト帯域に含まれている。さらに、ロバスト帯域の中でも特に、１次開放共鳴周波数の付近に人の歌声等聴取の主たる目的となる音響の周波数帯域が存在する。すなわち、この１次開放共鳴周波数の付近の周波数帯域に含まれる音響のエネルギーを、他の周波数帯域に含まれる音響のエネルギーよりも相対的に大きく増加させることにより、聴取者は主たる目的となる音響をはっきりと聴取することができ、装着するイヤホンに依らずに、曇り感を低減させイヤホン装着時の音質をさらに向上することができるものと考えられる。
【００３５】
そこで、本実施形態では、周波数帯域全体に含まれる音響の音響エネルギーに対するロバスト帯域、特に１次開放共鳴周波数の付近に含まれる音響の音響エネルギーを、他の周波数帯域に含まれる音響の音響エネルギーよりも相対的に大きく増加させるために、鼓膜の音響インピーダンスＺｄを調整すべきパラメータとして、このパラメータを調整することにより補正フィルタを生成する。以下では、式（４）の分母における音響インピーダンスをＺｄ１、分子における音響インピーダンスをＺｄ２として、Ｚｄ１及びＺｄ２を各々パラメータとする。
【００３６】
図１に示す生成ユニット２００は、鼓膜距離取得部２１０、鼓膜係数取得部２２０、補正フィルタ２３０を有している。
【００３７】
鼓膜距離取得部２１０は、聴取者の外耳道の入口から鼓膜までの距離（鼓膜距離）Ｌ４を取得する。ここでは、例えば一般的な人の鼓膜距離の平均値を事前に調べておき、この鼓膜距離の平均値を予め記憶部４００に格納しておく。鼓膜距離取得部２１０は、記憶装置４００が格納する鼓膜距離の平均値を鼓膜距離Ｌ４として取得する。鼓膜距離取得部２１０は、取得した鼓膜距離Ｌ４を補正フィルタ生成部２３０に供給する。
【００３８】
鼓膜係数取得部２２０は、イヤホンに依らず外耳道の入口における音響の粒子速度がほぼ一定となる周波数帯域（ロバスト帯域）に含まれる開放共鳴周波数における利得（ゲイン）を、他の開放共鳴周波数における利得よりも高くするように所定の周波数帯域ごとに閉塞共鳴及び閉塞共鳴の鼓膜の音響インピーダンス（鼓膜係数）Zd1及びZd2を取得する。鼓膜係数取得部２２０は、取得した鼓膜係数Zd1及びZd2を補正フィルタ生成部２３０に供給する。
【００３９】
図３に示すように、複数の開放共鳴周波数のうち一次開放共鳴周波数が、ロバスト帯域（≦１０ｋＨｚ）に含まれていることがわかる。また、二次開放共鳴周波数については一部ロバスト帯域に含まれているが、外耳道特性によってはロバスト帯域に含まれない場合も存在する。
【００４０】
そこで、本実施形態では、鼓膜係数取得部２２０は、外耳道特性の違いに依らずにロバスト帯域に含まれる一次開放共鳴周波数における利得Ｇ１を、二次以降の開放共鳴周波数における利得Ｇ２よりも高くする鼓膜係数Zd1及びZd2を取得する。これには、例えば事前に設定された鼓膜係数Zd1及びZd2を記憶部４００から取得することができる。また、補正フィルタ生成部２３０により、式（２）及び式（４）に示す関数を用いて鼓膜係数Zd1及びZd2を解析的に求めてもよいし、例えば帯域ごとの鼓膜係数Zd1及びZd2の初期値を定めておき、この初期値から鼓膜係数Zd1及びZd2を変化させることで、Ｇ１＞Ｇ２を終了条件とする探索的な繰り返し計算を行うことで求めてもよい。なお、この繰り返し計算には公知のアルゴリズムを用いることができる。
【００４１】
補正フィルタ生成部２３０は、鼓膜距離取得部２１０から鼓膜距離Ｌ４を、鼓膜係数取得部２２０から鼓膜係数Zd1及びZd2をそれぞれ取得する。また、記憶部４００から各変数及び定数（以下、まとめてパラメータ）を取得する。補正フィルタ生成部２３０は、取得した各パラメータを式（２）及び式（４）に代入することにより、式（５）に示す補正フィルタＱを算出する。この際、前述のようにZd1及びZd2を探索するとともに、繰り返し計算により補正フィルタＱを算出することもできる。このように算出した補正フィルタＱ（周波数領域）を、例えば逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理によりインパルス応答（時間領域）に変換することで、このインパルスフィルタ係数のスカラー列ベクトルとして記憶部４００に格納する。
【００４２】
なお、式（５）で示した補正フィルタＱは単位行列としたイヤホン非装着時のスピーカ５１０から外耳道までの伝搬分の遅れ時間は無視していることから、その位相特性は進み特性を示す。そこで、この遅れ時間分だけ遅延処理を施すことにより、位相特性を遅れ特性に変換することができる。 
図８は図３に示す音響伝播モデルを用いて作成された補正フィルタの一例を示す図である。ここでは、閉塞共鳴の鼓膜係数Zd1を３ｋHz未満で√２×ρｃ、３ｋHｚ以上で√１０×ρｃとし、開放共鳴の鼓膜係数Zd2を１次閉塞共鳴周波数未満で√１０、１次閉塞共鳴周波数以上、２次閉塞共鳴周波数未満で√１×ρｃ、２次閉塞共鳴周波数以上で√０．５×ρｃとする。
【００４３】
図８の補正フィルタは、イヤホンが外耳道を塞いだときに外耳道内で生じる閉塞共鳴を抑制する複数の周波数帯域（第２周波数帯域）にノッチを有し、外耳道が開放されたときに外耳道内で生じる開放共鳴を付加する複数の周波数帯域（第１周波数帯域）にピークを有している。このとき、周波数軸上においてピークとノッチは交互に現れ、隣り合うピークとノッチの間隔が一部不等の場所を有している。
【００４４】
ここで、イヤホン装着時のイヤホン付き外耳道モデルとしてＸ軸に垂直な断面積を一様とする音響管モデルに基づく補正フィルタではピークとノッチが等間隔に現れる。一方、本実施形態における補正フィルタは、イヤホン装着時のイヤホン付き外耳道モデルとしてイヤホンの出口のＸ軸に垂直な面積Ｓ１と外耳道の入口のＸ軸に垂直な面積Ｓ２との比等を考慮した音響管モデルに基づいているので、前述のようにピークとノッチが不等間隔の場所を有している。このため、この補正フィルタを用いることで、イヤホン装着時の音質を、イヤホン非装着時の音質（自然な音質）により近づけることができる。
【００４５】
また、図８の補正フィルタは、ロバスト帯域に含まれる最も低周波数側にあるピーク（１次）が有するゲイン（極大点）が、他の複数のピーク（２次以降）が有するゲイン（極大点）の中で最大のゲインよりも高い。このため、この補正フィルタを用いることで、周波数帯域全体に含まれる音響の音響エネルギーに対するロバスト帯域、特に第１共鳴周波数の付近に含まれる音響の音響エネルギーの寄与率を、他の周波数帯域に含まれる音響の音響エネルギーの寄与率よりも相対的に大きく増加させることができ、装着するイヤホンに依らずにさらに音質を向上させることができる。
【００４６】
さらに、図８に示すように補正フィルタは、鼓膜係数Zd1及びZd2を前述のように設定することで、ピークのQ値がノッチのQ値よりも小さく、特に最も低周波数側の１次のピークのQ値が３未満の値をとる。また、２次のピークのQ値は５未満の値をとる。なお、ピークのQ値は、各ピークの極大点における周波数ｆ0、この極大点から３ｄB低下した点の周波数幅Δｆを用いて、Q＝ｆ0／Δｆにより得られる。また、ノッチのQ値は、各ノッチの極小点における周波数ｆ0、この極小点から３ｄB増加した点の周波数幅Δｆを用いて、同様にQ＝ｆ0／Δｆにより得られる。
【００４７】
Q値は大きな値をとるほどピークが急峻な減衰特性を有する。一方、Q値が小さな値をとるほどピークが滑らかな減衰特性を有する。したがって、図８の補正フィルタのように、１次（または２次）のピークのQ値が比較的小さな値である場合には、Q値が大きな値である場合に比べて、滑らかな減衰特性により広範囲の帯域の利得を増加または減少させることができる。したがって、例えば聴取者の外耳道特性（個人差）により、１次（または２次）開放共鳴周波数が多少異なる場合であっても、１次（または２次）開放共鳴周波数が１次（または２次）のピークの帯域に含まれるので、この帯域の利得を増加させることで結果として個人差の影響を低減させることができる。これにより、装着するイヤホンに依らずに、さらに聴取者に依らずに、イヤホン装着時の音質を、イヤホン非装着時の音質（自然な音質）により近づけることができる。
【００４８】
補正ユニット３００は、補正フィルタ生成部２３０が生成した補正フィルタを用いて、ロバスト帯域に含まれる一次開放共鳴周波数における利得を、二次以降の開放共鳴周波数における利得よりも高くすることにより音響信号を補正する。
【００４９】
図１の補正ユニット３００は、音響取得部（取得部）３１０、補正フィルタ取得部３２０、音響信号補正部（補正部）３３０、出力部３４０を有している。
【００５０】
音響信号取得部３１０は、外部から音響信号（第１音響信号）を取得して音響信号補正部３３０に供給する。音響信号取得部３１０が音響信号を取得する方法としては様々なバリエーションが考えられる。例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、または内蔵のディスク装置等の記録媒体に格納されたコンテンツを読み込むことで、このコンテンツに含まれる音響信号を取得する。また、インターネット等のネットワークを介して、あるいは地上波、衛星放送等によりコンテンツを取得してもよい。
【００５１】
補正フィルタ取得部３２０は、記憶部４００から補正フィルタ（インパルスフィルタ係数のスカラー列ベクトル）を取得して音響信号補正部３３０に供給する。
【００５２】
音響信号補正部３３０は、音響信号取得部３１０から音響信号を、補正フィルタ取得部３２０から補正フィルタをそれぞれ取得する。音響信号補正部３３０は、補正フィルタ（インパルスフィルタ係数）を用いて、取得した音響信号に対してＦＩＲ演算を実行することにより、補正後の音響信号（第２音響信号）を得る。得た補正後の音響信号を出力部３４０に供給する。
【００５３】
出力部３４０は、音響信号補正部３３０から補正後の音響信号を得る。ユーザの入力等により必要に応じて信号の振幅を増幅させて、補正後の音響信号を音響装置１００に接続されているイヤホンに対して出力する。聴取者は外耳道を塞ぐようにイヤホンを装着して、この補正後の音響信号により音楽等の音を聴取することができる。
【００５４】
本実施形態に係る音響装置１００によれば、装着するイヤホンに依らずに、イヤホン装着時の音質をイヤホン非装着時の音質に近づけることが可能となる。
【００５５】
（第２の実施形態）
図９は第２の実施形態に係る音響装置１１０のブロック図である。音響装置１１０は、聴取者の鼓膜距離L4を推定する鼓膜距離推定部２４０を備える点で音響装置１００とは異なる。なお、第１の実施形態の音響装置１００と共通の部分には共通の符号を付して重複説明は省略する。
【００５６】
式（１）において、鼓膜位置における閉塞共鳴周波数は、ｘ＝Ｌ４、ｋ＝2πｆ／ｃを代入し、分母をゼロにすることで求めることができる。しかしながら、式（１）を用いて、閉塞共鳴周波数が与えられたときに鼓膜距離Ｌ４を推定することは困難である。
【００５７】
図３に示すイヤホン装着時の聴取者の外耳道内における音響伝播モデル及びイヤホン非装着時の聴取者の外耳道内における音響伝播モデルは、聴取者の外耳道特性やイヤホン特性の違いによるモデル誤差を有している。しかしながら、このモデル誤差による２次閉塞共鳴周波数の変化に比べて、１次閉塞共鳴周波数の変化は比較的少ないことが知られている。そこで、この１次閉塞共鳴周波数ｆｃを用いて、鼓膜距離L4は次式に示す外耳道内における気柱共鳴式を用いれば、簡単に閉塞共鳴周波数から鼓膜距離の概算が可能となる。
【数７】
2014183467.tif 000009
【００５８】
鼓膜距離推定部２４０は、スイープ周期音信号あるいはパルス音信号を出力部３４０に供給し、出力部３４０がスイープ周期音信号あるいはパルス音信号をイヤホン５００のスピーカ５１０に対して出力する。鼓膜距離推定部２４０は、イヤホン５００を装着してスイープ周期音あるいはパルス音を聴取する聴取者が図示しない入力手段により最も大きいと指定した周波数を１次閉塞共鳴周波数として特定する。
【００５９】
鼓膜距離推定部２４０は、特定した１次閉塞共鳴周波数を用いて式（８）により、鼓膜距離L4の推定値を算出する。
【００６０】
本実施形態に係る音響装置１１０によれば、補正フィルタ生成部２３０が、鼓膜距離推定部２４０が算出した鼓膜距離L4の推定値を用いることで、聴取者の外耳道特性に合わせた補正フィルタを生成することができる。
【００６１】
（第３の実施形態）
図１０は第３の実施形態に係る音響装置１２０のブロック図である。音響装１２０は、補正フィルタ生成部２５０が複数の聴取者に合わせた補正フィルタを生成する点で音響装置１００とは異なる。なお、第１の実施形態の音響装置１００と共通の部分には共通の符号を付して重複説明は省略する。
【００６２】
前述のように図３に示すイヤホン装着時の聴取者の外耳道内における音響伝播モデル及びイヤホン非装着時の聴取者の外耳道内における音響伝播モデルはモデル誤差を有している。また、図１１に示すようにモデル誤差による影響が比較的少ない人の１次閉塞共鳴周波数はおおよそ６ｋHz、６．５ｋHz、７ｋHz、７．５ｋHzの４つに大別されることが知られている。
【００６３】
鼓膜距離取得部２１０は、上記の４つの１次共鳴周波数ｆｃ１＝６ｋHz、ｆｃ２＝６．５ｋHz、ｆｃ３＝７ｋHz、ｆｃ４＝７．５ｋHzを用いて、式（８）により各々の１次共鳴周波数に対応する４つの鼓膜距離L4を算出する。
【００６４】
補正フィルタ生成部２５０は、鼓膜距離取得部２１０が算出した４つの鼓膜距離L4を用いて、式（５）により各々の鼓膜距離L4に対応する補正フィルタを生成し、記憶部４００に格納する。
【００６５】
本実施形態に係る音響装置１２０によれば、補正フィルタ取得部３５０が、例えば聴取者が事前の視聴により最も適合するものとして図示しない入力手段により選択した補正フィルタを記憶部４００から取得することができる。これにより、補正手段３３０は、聴取者の外耳道特性に最も適合した補正フィルタを用いて音響を補正することができる。
【００６６】
以上説明した少なくとも１つの実施形態に係る音響装置または音響補正方法によれば、装着するイヤホンに依らずに、イヤホン装着時の音質をイヤホン非装着時の音質に近づけることが可能となる。
【００６７】
これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１００、１１０、１２０・・・音響装置
２００・・・生成ユニット
２１０・・・鼓膜距離取得部
２２０・・・鼓膜係数取得部
２３０、２５０・・・補正フィルタ生成部
２４０・・・鼓膜距離推定部
３００・・・補正ユニット
３１０・・・音響信号取得部
３２０、３５０・・・補正フィルタ取得部
３３０・・・音響信号補正部
３４０・・・出力部
４００・・・記憶部
５００・・・イヤホン
５１０・・・スピーカ
【図４】
2014183467.tif 000010
【図６】
2014183467.tif 000011
【図１１】
2014183467.tif 000012
【図１】
2014183467.tif 000013
【図２】
2014183467.tif 000014
【図３】
2014183467.tif 000015
【図５】
2014183467.tif 000016
【図７】
2014183467.tif 000017
【図８】
2014183467.tif 000018
【図９】
2014183467.tif 000019
【図１０】
2014183467.tif 000020