(57)【要約】  耳形状解析部は、標本耳の立体形状を表現する点群と基準耳の立体形状を表現する点群との差分を表す耳形状データをＮ個の標本耳の各々について生成する標本耳解析部と、標本耳解析部が生成したＮ個の耳形状データの平均により平均形状データを生成する平均算定部と、基準耳の立体形状を表現する点群の各点の座標を平均形状データにより変換することで、Ｎ個の標本耳の平均耳形状を特定する耳形状特定部とを具備する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本耳の立体形状を表現する点群と基準耳の立体形状を表現する点群との差分を表す耳形状データを複数の標本耳の各々について生成する標本耳解析部と、
前記標本耳解析部が前記複数の標本耳についてそれぞれ生成した複数の耳形状データの平均により平均形状データを生成する平均算定部と、
前記基準耳の立体形状を表現する点群の各点の座標を前記平均形状データにより変換することで、前記複数の標本耳の平均耳形状を特定する耳形状特定部と
を具備する耳形状解析装置。
【請求項２】
前記耳形状特定部が特定した前記平均耳形状に対応する頭部伝達関数を算定する関数算定部
を具備する請求項１の耳形状解析装置。
【請求項３】
前記標本耳解析部は、前記基準耳の点群の一部である第１群の各点に対応する複数の変換ベクトルを含む耳形状データを前記複数の標本耳の各々について生成し、
前記平均算定部は、前記複数の耳形状データの平均により、前記第１群の各点に対応する複数の変換ベクトルを含む前記平均形状データを生成し、
前記耳形状特定部は、前記基準耳の点群のうち前記第１群以外の第２群の各点に対応する変換ベクトルを、前記平均形状データに含まれる前記複数の変換ベクトルの補間により生成し、前記基準耳の点群のうち前記第１群の各点の座標を前記平均形状データの各変換ベクトルにより変換するとともに前記第２群の各点の座標を前記補間後の各変換ベクトルにより変換することで前記平均耳形状を特定する
請求項１または請求項２の耳形状解析装置。
【請求項４】
複数の属性のいずれかの指定を受け付ける指定受付部を具備し、
前記標本耳解析部は、前記複数の標本耳のうち、前記指定受付部で指定された属性を有する標本耳の各々について前記耳形状データを生成する
請求項１から請求項３のいずれかの耳形状解析装置。
【請求項５】
複数の属性の各々について、当該属性を有する複数の標本耳の形状を反映した頭部伝達関数を算定する耳形状解析部と、
前記耳形状解析部が前記複数の属性についてそれぞれ算定した、複数の頭部伝達関数のいずれかの指定を受け付ける指定受付部と
を具備する情報処理装置。
【請求項６】
標本耳の立体形状を表現する点群と基準耳の立体形状を表現する点群との差分を表す耳形状データを複数の標本耳の各々について生成し、
前記複数の標本耳についてそれぞれ生成した複数の耳形状データの平均により平均形状データを生成し、
前記基準耳の立体形状を表現する点群の各点の座標を前記平均形状データにより変換することで、前記複数の標本耳の平均形状を反映した平均耳形状を特定する
耳形状解析方法。
【請求項７】
複数の属性の各々について、当該属性を有する複数の標本耳の形状を反映した頭部伝達関数を算定し、
前記複数の属性についてそれぞれ算定した、複数の頭部伝達関数のいずれかの指定を受け付ける
情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部伝達関数の解析に利用される耳形状を解析する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響を表す音響信号に頭部伝達関数を畳込んで再生（バイノーラル再生）することで、音像の位置を明瞭に認識可能な臨場感のある音場を受聴者に知覚させることが可能である。頭部伝達関数は、例えば受聴者本人の頭部における耳孔の位置で収録された音響から解析され得るが、現実的には測定時の受聴者の肉体的および精神的な負担が大きいという問題がある。【０００３】
以上の事情を背景として、特定形状のダミーヘッドを利用して収録された音響から頭部伝達関数を解析する技術が提案されている。また、例えば非特許文献１には、個々の受聴者の頭部形状に適合した頭部伝達関数を推定する技術が開示され、非特許文献２には、複数の方向から撮影された受聴者の頭部の画像を利用して当該受聴者の頭部伝達関数を解析する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Song Xu, Zhihong Li, and Gaviriel Salvendy, "Individualization of head-related transfer function for three-dimensional virtual auditory display: a review," Virtual Reality.  Springer Berlin Heidelberg, 2007. 397-407.
【非特許文献２】Dellepiane Matteo, et al. "Reconstructing head models from photographs for individualized 3D audio processing," Computer Graphics Forum.  Vol.27 NO.7, Blackwell Publishing Ltd., 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、受聴者とは別人の頭部形状やダミーヘッドの形状が反映された頭部伝達関数では、受聴者が音像の適切な位置を知覚できない場合が多い。また、受聴者自身の頭部形状が反映された頭部伝達関数でも、例えば測定精度が充分でない場合には、やはり受聴者は適切な位置を知覚できない可能性がある。以上の事情を考慮して、本発明は、多数の受聴者が音像の適切な位置を知覚可能な頭部伝達関数を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる耳形状解析装置は、標本耳の立体形状を表現する点群と基準耳の立体形状を表現する点群との差分を表す耳形状データを複数の標本耳の各々について生成する標本耳解析部と、標本耳解析部が複数の標本耳についてそれぞれ生成した複数の耳形状データの平均により平均形状データを生成する平均算定部と、基準耳の立体形状を表現する点群の各点の座標を平均形状データにより変換することで、複数の標本耳の平均耳形状を特定する耳形状特定部とを具備する。以上の態様では、標本耳の点群と基準耳の点群との差分を表す耳形状データが複数の標本耳の各々について生成され、耳形状データを複数の標本耳について平均した平均形状データにより基準耳の点群の各点の座標を変換することで、複数の標本耳の形状の傾向が総合的に反映された平均耳形状が特定される。したがって、耳形状特定部が特定した平均耳形状を利用することで、多数の受聴者が音像の適切な位置を知覚可能な頭部伝達関数を生成することが可能となる。【０００７】
本発明の好適な態様に係る耳形状解析装置は、耳形状特定部が特定した平均耳形状に対応する頭部伝達関数を算定する関数算定部を具備する。以上の態様では、耳形状特定部が特定した平均耳形状に対応する頭部伝達関数が算定される。本発明によれば、前述の通り、多数の受聴者が音像の適切な位置を知覚可能な頭部伝達関数を生成することが可能である。【０００８】
本発明の好適な態様において、標本耳解析部は、基準耳の点群の一部である第１群の各点に対応する複数の変換ベクトルを含む耳形状データを複数の標本耳の各々について生成し、平均算定部は、複数の耳形状データの平均により、第１群の各点に対応する複数の変換ベクトルを含む平均形状データを生成し、耳形状特定部は、基準耳の点群のうち第１群以外の第２群の各点に対応する変換ベクトルを、平均形状データに含まれる複数の変換ベクトルの補間により生成し、基準耳の点群のうち第１群の各点の座標を平均形状データの各変換ベクトルにより変換するとともに第２群の各点の座標を補間後の各変換ベクトルにより変換することで平均耳形状を特定する。以上の態様では、基準耳の点群のうち第２群の各点に対応する変換ベクトルが平均形状データの複数の変換ベクトルの補間により生成されるから、基準耳の点群の全部について標本耳解析部が変換ベクトルを生成する必要はない。したがって、標本耳解析部が耳形状データを生成する処理の負荷を軽減することが可能である。【０００９】
本発明の好適な態様に係る耳形状解析装置は、複数の属性のいずれかの指定を受け付ける指定受付部を具備し、標本耳解析部は、複数の標本耳のうち、指定受付部で指定された属性を有する標本耳の各々について耳形状データを生成する。以上の態様では、指定された属性を有する標本耳を耳形状データの生成の対象とするから、受聴者が所望の属性を指定することで、当該属性を有する標本耳の平均耳形状が特定される。したがって、属性を考慮しない構成と比較して受聴者の属性により適した頭部伝達関数を生成することが可能となり、受聴者が音像の位置をより適切に知覚できる可能性が向上する。属性には任意の種々のものが含まれ得るが、性別、年齢、体格、人種など、標本耳の立体形状が測定された人の属性のほか、耳形状を概略的な特徴により分類した類型（タイプ）等が例示される。【００１０】
本発明は、以上の各態様にかかる耳形状解析装置の動作方法（耳形状解析方法）としても特定される。具体的には、本発明の一態様にかかる耳形状解析方法は、標本耳の立体形状を表現する点群と基準耳の立体形状を表現する点群との差分を表す耳形状データを複数の標本耳の各々について生成することと、複数の標本耳についてそれぞれ生成した複数の耳形状データの平均により平均形状データを生成することと、基準耳の立体形状を表現する点群の各点の座標を平均形状データにより変換することで、複数の標本耳の平均形状を反映した平均耳形状を特定することとを含む。【００１１】
本発明の一態様にかかる情報処理装置は、複数の属性の各々について、当該属性を有する複数の標本耳の形状を反映した頭部伝達関数を算定する耳形状解析部と、耳形状解析部が複数の属性についてそれぞれ算定した、複数の頭部伝達関数のいずれかの指定を受け付ける指定受付部とを具備する。また、本発明は、当該情報処理装置の動作方法（情報処理方法）としても特定される。具体的には、本発明の一態様にかかる情報処理方法は、複数の属性の各々について、当該属性を有する複数の標本耳の形状を反映した頭部伝達関数を算定することと、複数の属性についてそれぞれ算定した、複数の頭部伝達関数のいずれかの指定を受け付けることとを含む。以上の態様では、属性ごとに算定した頭部伝達関数のいずれかが指定されるので、受聴者が所望の頭部伝達関数（すなわち、所望の属性に対応する頭部伝達関数）を指定することで、属性を考慮しない構成と比較して受聴者が音像の位置をより適切に知覚可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る音響処理装置の構成図である。
【図２】耳形状解析部の構成図である。
【図３】標本耳解析処理のフローチャートである。
【図４】標本耳解析処理の説明図である。
【図５】耳形状特定部の動作の説明図である。
【図６】関数算定処理のフローチャートである。
【図７】頭部伝達関数の算定に利用される目標形状の説明図である。
【図８】耳形状解析処理のフローチャートである。
【図９】音響処理部の構成図である。
【図１０】第２実施形態の耳形状特定部の動作の説明図である。
【図１１】第２実施形態の耳形状特定部の動作のフローチャートである。
【図１２】第３実施形態にかかる音響処理装置の構成図である。
【図１３】指定受付部の表示例である。
【図１４】耳形状解析処理のフローチャートである。
【図１５】第４実施形態にかかる音響処理装置の構成図である。
【図１６】変形例における音響処理部の構成図である。
【図１７】変形例における音響処理部の構成図である。
【図１８】変形例における音響処理システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る音響処理装置１００の構成図である。図１に例示される通り、第１実施形態の音響処理装置１００には信号供給装置１２と放音装置１４とが接続される。信号供給装置１２は、音声や楽音等の音響を表す音響信号ＸAを音響処理装置１００に供給する。具体的には、周囲の音響を収音して音響信号ＸAを生成する収音装置や、可搬型または内蔵型の記録媒体から音響信号ＸAを取得して音響処理装置１００に供給する再生装置が信号供給装置１２として採用され得る。
【００１４】
音響処理装置１００は、信号供給装置１２から供給される音響信号ＸAに対する音響処理で音響信号ＸBを生成する信号処理装置である。音響信号ＸBは、左右２チャネルのステレオ信号である。具体的には、音響処理装置１００は、標本（サンプル）として事前に用意された複数の耳（以下「標本耳」という）の形状の傾向が総合的に反映された頭部伝達関数（ＨＲＴＦ：Head Related Transfer Function）Ｆを音響信号ＸAに畳込むことで音響信号ＸBを生成する。第１実施形態では右耳を標本耳として便宜的に例示する。放音装置１４（例えばヘッドホンやイヤホン）は、受聴者の両耳に装着される音響機器であり、音響処理装置１００が生成した音響信号ＸBに応じた音響を放音する。放音装置１４からの再生音を受聴した利用者は、音響成分の音源の位置を明確に知覚することが可能である。なお、音響処理装置１００が生成した音響信号ＸBをデジタルからアナログに変換するＤ/Ａ変換器の図示は便宜的に省略した。また、信号供給装置１２や放音装置１４を音響処理装置１００に搭載することも可能である。
【００１５】
図１に例示される通り、音響処理装置１００は、制御装置２２と記憶装置２４とを具備するコンピュータシステムで実現される。記憶装置２４は、制御装置２２が実行するプログラムや制御装置２２が使用する各種のデータを記憶する。半導体記録媒体または磁気記録媒体等の公知の記録媒体や複数種の記録媒体の組合せが記憶装置２４として任意に採用され得る。音響信号ＸAを記憶装置２４に記憶した構成（したがって信号供給装置１２は省略され得る）も好適である。
【００１６】
制御装置２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置であり、記憶装置２４に記憶されたプログラムを実行することで複数の機能（耳形状解析部４０，音響処理部５０）を実現する。なお、制御装置２２の機能を複数の装置に分散した構成や、専用の電子回路が制御装置２２の一部の機能を分担する構成も採用され得る。耳形状解析部４０は、複数の標本耳の形状の傾向が総合的に反映された頭部伝達関数Ｆを生成する。音響処理部５０は、耳形状解析部４０が生成した頭部伝達関数Ｆを音響信号ＸAに畳込むことで音響信号ＸBを生成する。制御装置２２が実現する各要素の詳細を以下に説明する。
【００１７】
＜耳形状解析部４０＞
図２は、耳形状解析部４０の構成図である。図２に例示される通り、第１実施形態の記憶装置２４は、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の標本耳の各々と事前に用意された１個の耳（以下「基準耳」という）とについて立体形状データＤを記憶する。例えば事前に不特定多数の人間から立体形状が測定された多数の耳（例えば右耳）のうち特定の１個を基準耳として選択するとともに残余を標本耳として選択したうえで各々について立体形状データＤが生成される。各立体形状データＤは、標本耳および基準耳の各々の立体形状を表現するデータである。具体的には、例えば耳形状を多角形の集合体で表現したポリゴンメッシュデータが立体形状データＤとして好適に利用される。図２に例示される通り、第１実施形態の耳形状解析部４０は、点群特定部４２と標本耳解析部４４と平均算定部４６と耳形状特定部４８と関数算定部６２とを具備する。
【００１８】
点群特定部４２は、各標本耳および基準耳の立体形状を表現する複数点の集合（以下「点群」という）を特定する。第１実施形態の点群特定部４２は、Ｎ個の標本耳の各々の立体形状データＤから当該標本耳の点群ＰS(n)（ｎ＝１〜Ｎ）を特定するとともに、基準耳の立体形状データＤから基準耳の点群ＰRを特定する。具体的には、点群特定部４２は、Ｎ個のうち第ｎ番目の標本耳の立体形状データＤで指定されるポリゴンの各頂点の集合を点群ＰS(n)として特定するとともに、基準耳の立体形状データＤで指定されるポリゴンの各頂点の集合を点群ＰRとして特定する。
【００１９】
標本耳解析部４４は、点群特定部４２が特定した標本耳の点群ＰS(n)と基準耳の点群ＰRとの差分を表す耳形状データＶ(n)（Ｖ(1)〜Ｖ(N)）をＮ個の標本耳の各々について生成する。図３は、標本耳解析部４４が任意の１個の標本耳の耳形状データＶ(n)を生成する処理（以下「標本耳解析処理」という）ＳA2のフローチャートである。図３の標本耳解析処理ＳA2がＮ個の標本耳の各々について実行されることでＮ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)が生成される。
【００２０】
標本耳解析処理ＳA2を開始すると、標本耳解析部４４は、処理対象の１個の標本耳の点群ＰS(n)と基準耳の点群ＰRとの間で立体空間内における位置合わせを実行する（ＳA21）。具体的には、標本耳解析部４４は、図４に例示される通り、基準耳の点群ＰRに含まれる複数の点ｐR（ｐR1，ｐR2，……）の各々について、当該点ｐRに対応する点群ＰS(n)内の１個の点ｐS（ｐS1，ｐS2，……）を特定する。点群ＰS(n)と点群ＰRとの位置合わせには公知の方法が任意に採用され得るが、例えばChui,Halil, and Anand Rangarajan, "A new point matching algorithm for non-rigid registration," Computer Vision and Image Understanding 89.2 (2003); 114-141や、Jian, Bing, and Baba C. Vemuri, "Robust point set registration using Gaussian mixture models," Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transaction on 33.8(2011);1633-1645に開示された方法が好適である。
【００２１】
標本耳解析部４４は、図４に例示される通り、基準耳の点群ＰRを構成するＫA個（ＫAは２以上の自然数）の点ｐRの各々について、標本耳の点群ＰS(n)のうち当該点ｐRに対応する点ｐSとの差分を表現する変換ベクトルＷを生成する（ＳA22）。任意の１個の変換ベクトルＷは、立体空間内に設定された各軸の座標値を要素とする３次元ベクトルである。具体的には、点群ＰR内の１個の点ｐRの変換ベクトルＷは、当該点ｐRを起点として点群ＰS(n)内の１個の点ｐSの立体空間内での位置を表現する。すなわち、点群ＰR内の１個の点ｐRに当該点ｐRの変換ベクトルＷを付加することで、当該点ｐRに対応する点群ＰS(n)内の１個の点ｐSが再現される。したがって、基準耳の点群ＰR内の１個の点ｐRに対応する変換ベクトルＷは、当該点ｐRに対応する他点（点群ＰS(n)の１個の点ｐS）に当該点ｐRを移動ないし変換するためのベクトル（ワーピングベクトル）と表現され得る。
【００２２】
標本耳解析部４４は、以上の手順で生成したＫA個の変換ベクトルＷを含む標本耳の耳形状データＶ(n)を生成する（ＳA23）。具体的には、耳形状データＶ(n)は、基準耳の点群ＰRを構成するＫA個の点ｐRについて事前に決定された順番でＫA個の変換ベクトルＷを配列したベクトルである。以上の説明から理解される通り、任意の１個の標本耳の立体形状を表す点群ＰS(n)と基準耳の立体形状を表す点群ＰRとの差分を表す耳形状データＶ(n)がＮ個の標本耳の各々について生成される。
【００２３】
図２の平均算定部４６は、標本耳解析部４４が生成したＮ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)の平均により平均形状データＶAを生成する。具体的には、第１実施形態の平均算定部４６は、Ｎ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)に以下の数式(1)を適用することで平均形状データＶAを生成する。
【数１】
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【００２４】
以上の説明から理解される通り、平均算定部４６が生成する平均形状データＶAは、各耳形状データＶ(n)と同様に、基準耳の点群ＰRの相異なる点ｐRに対応するＫA個の変換ベクトルＷを包含する。具体的には、平均形状データＶAに含まれるＫA個の変換ベクトルＷのうち基準耳の点群ＰRの任意の１個の点ｐRに対応する変換ベクトルＷは、標本耳の耳形状データＶ(n)のうち当該点ｐRの変換ベクトルＷをＮ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)にわたり平均した３次元ベクトルである。なお、以上の説明ではＮ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)の単純平均を例示したが、平均形状データＶAを生成する平均の演算内容は以上の例示に限定されない。例えば、標本耳毎に事前に設定された加重値をかけたＮ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)の加重和で平均形状データＶAを生成することも可能である。
【００２５】
図２の耳形状特定部４８は、平均算定部４６が算定した平均形状データＶAにより基準耳の点群ＰRの各点ｐRの座標を変換することで平均耳形状ＺAを特定する。耳形状特定部４８は、図５に例示される通り、基準耳の立体形状データＤで規定される点群ＰRのＫA個の点ｐRの各々の座標に、平均形状データＶAのうち当該点ｐRに対応する変換ベクトルＷを加算する（すなわち立体空間内で点ｐRを移動させる）ことで、平均耳形状ＺAを表す立体形状データ（ポリゴンメッシュデータ）を生成する。以上の説明から理解される通り、標本耳の点群ＰS(n)と基準耳の点群ＰRとの差分を表す耳形状データＶ(n)をＮ個の標本耳について反映させた右耳の平均耳形状ＺAが生成される。すなわち、平均耳形状ＺAは、Ｎ個の標本耳の形状が総合的に反映された立体形状である。
【００２６】
関数算定部６２は、耳形状特定部４８が特定した平均耳形状ＺAに対応する頭部伝達関数Ｆを算定する。なお、頭部伝達関数Ｆを時間領域の頭部インパルス応答（ＨＲＩＲ：Head-Related Impulse Response）として表現することも可能である。図６は、関数算定部６２が頭部伝達関数Ｆを算定する処理（以下「関数算定処理」という）ＳA5のフローチャートである。耳形状特定部４８による平均耳形状ＺAの特定を契機として関数算定処理ＳA5が実行される。
【００２７】
関数算定処理ＳA5を開始すると、関数算定部６２は、図７に例示される通り、耳形状特定部４８が特定した右耳の平均耳形状ＺAから左耳の平均耳形状ＺBを特定する（ＳA51）。具体的には、関数算定部６２は、平均耳形状ＺAに対して対称関係にある耳形状を左耳の平均耳形状ＺBとして特定する。そして、関数算定部６２は、図７に例示される通り、所定の頭部形状ＺHに平均耳形状ＺAと平均耳形状ＺBとを連結することで、頭部と両耳とを含む頭部全体の形状（以下「目標形状」という）Ｚを特定する（ＳA52）。頭部形状ＺHは、例えば、特定のダミーヘッドの形状や不特定多数の人間の頭部の平均的な形状である。
【００２８】
関数算定部６２は、目標形状Ｚに対する音響解析で頭部伝達関数Ｆを算定する（ＳA53）。具体的には、第１実施形態の関数算定部６２は、目標形状Ｚに対する音響の到来方向（方位角，仰角）を相違させた複数の頭部伝達関数を右耳および左耳の各々について算定する。頭部伝達関数Ｆの算定には境界要素法や有限要素法等の公知の解析技術が適用され得る。例えば、Katz, Brian FG. "Boundary element method calculation of individual head-related transfer function. I. Rigid model calculation." The Journal of the Acoustical Society of America 110.5 (2001): 2440-2448.等に開示された技術を利用して、目標形状Ｚに対応する頭部伝達関数Ｆを算定することが可能である。
【００２９】
図８は、第１実施形態の耳形状解析部４０が平均耳形状ＺAおよび頭部伝達関数Ｆを生成する処理（以下「耳形状解析処理」という）ＳAのフローチャートである。例えば頭部伝達関数Ｆの生成が利用者から指示された場合に図８の耳形状解析処理ＳAが実行される。
【００３０】
耳形状解析処理ＳAを開始すると、点群特定部４２は、Ｎ個の標本耳の各々の点群ＰS(n)（ＰS(1)〜ＰS(N)）と基準耳の点群ＰRとを立体形状データＤから特定する（ＳA1）。標本耳解析部４４は、点群特定部４２が特定した標本耳の点群ＰS(n)と基準耳の点群ＰRとを用いた図３の標本耳解析処理ＳA2（ＳA21〜ＳA23）により、相異なる標本耳に対応するＮ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)を生成する。
【００３１】
平均算定部４６は、標本耳解析部４４が生成したＮ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)の平均で平均形状データＶAを生成する（ＳA3）。耳形状特定部４８は、基準耳の点群ＰRの各点ｐRの座標を平均形状データＶAにより変換することで平均耳形状ＺAを特定する（ＳA4）。関数算定部６２は、図６に例示した関数算定処理ＳA5（ＳA51〜ＳA53）により、耳形状特定部４８が特定した平均耳形状ＺAを含む頭部全体の目標形状Ｚの頭部伝達関数Ｆを算定する。以上に例示した耳形状解析処理ＳAの結果、Ｎ個の標本耳の形状の傾向を総合的に反映した頭部伝達関数Ｆが生成されて記憶装置２４に格納される。
【００３２】
＜音響処理部５０＞
図１の音響処理部５０は、耳形状解析部４０が生成した頭部伝達関数Ｆを音響信号ＸAに畳込むことで音響信号ＸBを生成する。図９は、音響処理部５０の構成図である。図９に例示される通り、第１実施形態の音響処理部５０は、音場制御部５２と畳込演算部５４Rと畳込演算部５４Lとを具備する。
【００３３】
利用者は、仮想的な音響空間内の音源位置および受聴位置を含む音場条件を音響処理装置１００に対して指示することが可能である。音場制御部５２は、音響空間内における受聴位置に対する音響の到来方向を音源位置と受聴位置との関係から算定し、耳形状解析部４０が算定した複数の頭部伝達関数Ｆのうち当該到来方向に対応する右耳および左耳の頭部伝達関数Ｆを記憶装置２４から選択する。畳込演算部５４Rは、音場制御部５２が選択した右耳の頭部伝達関数Ｆを音響信号ＸAに畳込むことで右チャネルの音響信号ＸB_Rを生成し、畳込演算部５４Lは、音場制御部５２が選択した左耳の頭部伝達関数Ｆを音響信号ＸAに畳込むことで左チャネルの音響信号ＸB_Lを生成する。なお、時間領域での頭部伝達関数Ｆ（頭部インパルス応答）の畳込みは周波数領域での乗算に置換され得る。
【００３４】
以上に説明した通り、第１実施形態では、標本耳の点群ＰS(n)と基準耳の点群ＰRとの差分を表す耳形状データＶ(n)がＮ個の標本耳の各々について生成され、Ｎ個の標本耳について耳形状データＶ(n)を平均した平均形状データＶAにより基準耳の点群ＰRの各点ｐRの座標を変換することで、Ｎ個の標本耳の形状の傾向が総合的に反映された平均耳形状ＺAが特定される。したがって、多数の受聴者が音像の適切な位置を知覚可能な頭部伝達関数Ｆを平均耳形状ＺAから生成することが可能である。
【００３５】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を以下に説明する。なお、以下に例示する各形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３６】
第１実施形態の標本耳解析処理ＳA2（図３）では、基準耳の点群ＰRを構成する全部の点ｐRの各々について標本耳の各点ｐSとの間で変換ベクトルＷを算定した。第２実施形態の標本耳解析部４４は、基準耳の点群ＰRの一部（以下「第１群」という）を構成するＫA個の点ｐRの各々について標本耳の点群ＰS(n)の各点ｐSとの間で変換ベクトルＷを算定する。すなわち、第１実施形態では基準耳の点群ＰRを構成する点ｐRの総数をＫA個と表記したが、第２実施形態の個数ＫAは、基準耳の点群ＰRのうち第１群の点ｐRの個数に相当する。
【００３７】
標本耳解析部４４が標本耳毎に生成する耳形状データＶ(n)は、基準耳の点群ＰRのうち第１群の各点ｐRに対応するＫA個の変換ベクトルＷを包含する。耳形状データＶ(n)と同様に、Ｎ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)の平均で平均算定部４６が生成する平均形状データＶAは、図１０に例示される通り、基準耳の点群ＰRの一部である第１群の各点ｐRに対応するＫA個の変換ベクトルＷを包含する。すなわち、基準耳の点群ＰRのうち第１群以外の部分集合（以下「第２群」という）の各点ｐRに対応する変換ベクトルＷは、平均算定部４６が生成する平均形状データＶAには包含されない。
【００３８】
図１１は、第２実施形態の耳形状特定部４８が平均形状データＶAを利用して平均耳形状ＺAを特定する動作のフローチャートである。図８に例示した耳形状解析処理ＳAのステップＳA4で図１１の処理が実行される。
【００３９】
図１０に例示される通り、第２実施形態の耳形状特定部４８は、基準耳の点群ＰRのうち第２群の各点ｐRに対応するＫB個の変換ベクトルＷを、平均算定部４６が生成した平均形状データＶAに含まれるＫA個の変換ベクトルＷの補間（具体的には内挿）により生成する（ＳA41）。具体的には、基準耳の点群ＰRのうち第２群の任意の１個の点（以下「特定点」という）ｐRの変換ベクトルＷは、以下の数式(2)で表現される通り、平均形状データＶAのＫA個の変換ベクトルＷのうち、第１群のなかで当該特定点ｐRの近傍に位置するＱ個（Ｑは２以上の自然数）の点ｐR(1)〜ｐR(Q)の各々の変換ベクトルＷ(q)（ｑ＝１〜Ｑ）の加重和により算定される。
【数２】
2017047116.tif 000004
【００４０】
数式(2)の記号ｅは自然対数の底であり、記号αは所定の定数（正数）である。また、記号ｄ(q)は、第１群の１個の点ｐR(q)と特定点ｐRとの距離（例えばユークリッド距離）を意味する。数式(2)から理解される通り、特定点ｐRと点ｐR(q)との距離ｄ(q)に応じた加重値を使用したＱ個の変換ベクトルＷ(1)〜Ｗ(Q)の加重和が、特定点ｐRの変換ベクトルＷとして算定される。耳形状特定部４８による以上の処理により、基準耳の点群ＰRを構成する全部（(ＫA＋ＫB)個）の点ｐRについて変換ベクトルＷが算定される。なお、第１群のうち特定点ｐRの変換ベクトルＷの算定に加味される点ｐR(q)の個数Ｑは、典型的には第１群の点ｐRの個数ＫAを下回る数値に設定されるが、個数ＫAと同等の数値に設定する（すなわち、第１群の全部の点ｐRにわたる変換ベクトルＷの補間で特定点ｐRの変換ベクトルＷを算定する）ことも可能である。
【００４１】
耳形状特定部４８は、第１実施形態と同様に、基準耳の各点ｐRに対応する変換ベクトルＷにより基準耳の点群ＰRの各点ｐRの座標を変換することで平均耳形状ＺAを特定する（ＳA42）。具体的には、耳形状特定部４８は、図１０に例示される通り、基準耳の点群ＰRのうち第１群のＫA個の各点ｐRの座標を平均形状データＶAのＫA個の変換ベクトルＷの各々により変換するとともに、基準耳の点群ＰRのうち第２群の各点ｐRの座標を数式(2)の補間後のＫB個の変換ベクトルＷの各々により変換する（具体的には補間後の変換ベクトルＷを各点ｐRの座標に加算する）ことで、(ＫA＋ＫB)個の点で表現される平均耳形状ＺAを特定する。平均耳形状ＺAを利用した頭部伝達関数Ｆの算定や音響信号ＸAに対する頭部伝達関数Ｆの畳込みは第１実施形態と同様である。
【００４２】
第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第２実施形態では、基準耳の点群ＰRのうち第２群の各点ｐRに対応する変換ベクトルＷが、平均形状データＶAに含まれるＱ個の変換ベクトルＷ(1)〜Ｗ(Q)の補間（内挿）により生成されるから、基準耳の点群ＰRの全部について標本耳解析部４４が変換ベクトルＷを生成する必要はない。したがって、標本耳解析部４４が耳形状データＶ(n)を生成する処理の負荷を軽減することが可能である。
【００４３】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を以下に説明する。図１２は、第３実施形態にかかる音響処理装置１００の構成図である。図示されるように、第３実施形態の音響処理装置１００は、第１実施形態の音響処理装置１００の構成に加えて、複数の属性のいずれかの指定を受け付ける指定受付部１６を具備する。属性には任意の種々のものが含まれ得るが、性別、年齢（例えば大人または子供）、体格、人種など、標本耳の被測定者（以下、「被験者」という）の属性のほか、耳形状を概略的特徴により分類した類型（タイプ）等が例示される。本実施形態の指定受付部１６は、年齢（大人または子供）と性別（男性または女性）とで属性の指定を受け付ける。
【００４４】
指定受付部１６は、例えば入力装置と表示装置（例えば液晶表示パネル）とが一体的に形成されたタッチパネルである。図１３に指定受付部１６の表示例を示す。図示のように、指定受付部１６には、「大人（男）」、「大人（女）」、「子供（男）」、「子供（女）」をそれぞれ示すボタン型操作子１６１（１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃおよび１６１ｄ）が表示される。受聴者はボタン型操作子１６１を指等でタッチすることにより、属性のいずれかを指定可能である。
【００４５】
第３実施形態の耳形状解析部４０は、指定受付部１６で属性が指定されると、指定された属性を有するＮ個の立体形状データＤを記憶装置２４から抽出し、抽出した立体形状データＤの各々について耳形状データＶ(n)を生成する。すなわち、耳形状解析部４０は、複数の標本耳のうち、指定受付部１６で指定された属性を有する標本耳の形状の傾向が総合的に反映された頭部伝達関数Ｆを生成する。なお、指定された属性に応じて個数Ｎは相違し得る。
【００４６】
図１４は、第３実施形態にかかる耳形状解析処理ＳAのフローチャートである。耳形状解析処理ＳAは、指定受付部１６での属性の指定を契機として開始される。本例では、「大人（男）」のボタン型操作子１６１ａに受聴者がタッチしたとする。耳形状解析部４０は、記憶装置２４に記憶された複数の立体形状データＤのうち、指定受付部１６で指定された属性（すなわち、「大人」かつ「男性」の属性）を有するＮ個の立体形状データＤを抽出する（ＳA1a）。記憶装置２４に記憶された複数の立体形状データＤの各々には、当該立体形状データＤの標本耳の被験者について性別と年齢とが対応付けて予め記憶されている。点群特定部４２は、Ｎ個の標本耳の各々の点群ＰS(n)と基準耳の点群ＰRとを、ステップＳA1aで抽出したＮ個の立体形状データＤ（「大人」かつ「男性」の属性を有する立体形状データＤ）から特定し（ＳA1b）、標本耳解析部４４は、Ｎ個の立体形状データＤの各々について耳形状データＶ(n)を生成する（ＳA2）。その後ステップＳA3およびＳA4の処理を経て、ステップＳA5では、「大人」かつ「男性」の属性を有する標本耳の形状が反映された頭部伝達関数Ｆを関数算定部６２が生成する。
【００４７】
以上に説明したように、第３実施形態では、指定された属性を有する標本耳を耳形状データＶ(n)の生成の対象とするから、受聴者が所望の属性を指定することで、当該属性を有する標本耳の平均耳形状ＺAが特定される。したがって、受聴者が自身の属性を指定受付部１６から指定することで、属性を考慮しない構成と比較して、受聴者の属性にとってより適した頭部伝達関数Ｆを生成することが可能となり、受聴者が音像の位置をより適切に知覚できる可能性が向上する。
【００４８】
なお、指定可能な属性の選択肢は前述の例示に限られない。例えば、ボタン型操作子１６１の代わりに、性別や年齢、体格といった属性の種別ごとに複数の選択肢（例えば、性別の場合には「男」、「女」、および「指定なし」）を表示した入力画面から、所望の選択肢を受聴者に選択させる構成としてもよい。ここで、「指定なし」を選択することで「性別」の属性を指定しないことを受聴者は選択することができる。このように、各属性を指定するか否かは、属性の種別ごとに受聴者が選択し得る。本実施形態では、記憶装置２４に記憶された複数の立体形状データＤの各々に、当該立体形状データＤの標本耳の被験者について種々の属性が対応付けて予め記憶されており、指定受付部１６で指定された属性に応じた立体形状データＤが抽出される。したがって、受聴者が所望する粒度において受聴者の属性に適合した頭部伝達関数Ｆの生成が可能となる。例えば、複数の属性を受聴者が指定すれば、複数の属性の論理積条件を満たす立体形状データＤから頭部伝達関数Ｆが生成され、１つの属性を指定すれば当該ひとつの属性を条件的に満たす頭部伝達関数Ｆが生成される。すなわち、多数の属性を指定するほど、より細やかな粒度で受聴者の属性に適合した頭部伝達関数Ｆが生成される。受聴者が重視する属性を優先的に反映した（あるいは受聴者が重視しない属性の影響を低減した）頭部伝達関数Ｆを生成できる、とも換言され得る。
【００４９】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態を以下に説明する。図１５は、第４実施形態に係る音響処理装置１００の構成図である。図示されるように、第４実施形態の音響処理装置１００は、記憶装置２４が複数の頭部伝達関数Ｆを記憶する点を除いて、第３実施形態の音響処理装置１００と同様の構成を有する。具体的には、第４実施形態では、耳形状解析部４０は、複数の属性の各々について頭部伝達関数Ｆを予め算定する。すなわち、第４実施形態の耳形状解析部４０は、図１４に示す耳形状解析処理ＳAを複数の属性の各々について予め実行し、当該複数の属性についてそれぞれ算定された複数の頭部伝達関数Ｆを記憶装置２４に記憶しておく（各頭部伝達関数Ｆは、耳形状解析部４０の関数算定部６２が算定した複数の頭部伝達関数（目標形状Ｚに対する音響の到来方向を相違させた複数の頭部伝達関数）の集合である）。指定受付部１６から属性が指定されると、音響処理部５０は、指定された属性に応じた頭部伝達関数Ｆを記憶装置２４から読み出して、音響信号ＸAに畳込むことで音響信号ＸBを生成する。本実施形態では、属性ごとに算定した頭部伝達関数Ｆのいずれかが指定受付部１６から指定されるので、受聴者が所望の頭部伝達関数Ｆ（すなわち、所望の属性に対応する頭部伝達関数Ｆ）を指定することで、属性を考慮しない構成と比較して受聴者が音像の位置をより適切に知覚可能となる。
【００５０】
＜変形例＞
以上に例示した各態様は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２個以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【００５１】
（１）前述の各形態では、右耳の平均耳形状ＺAを特定するとともに当該平均耳形状ＺAから左耳の平均耳形状ＺBを特定し、平均耳形状ＺAと平均耳形状ＺBとを頭部形状ＺHに連結することで目標形状Ｚを生成したが、目標形状Ｚの生成方法は以上の例示に限定されない。例えば、第１実施形態と同様の耳形状解析処理ＳAを耳形状解析部４０が右耳および左耳の各々について実行することで、右耳の平均耳形状ＺAと左耳の平均耳形状ＺBとを相互に独立に生成することも可能である。また、例えば前述の各形態で例示した耳形状解析処理ＳAと同様の処理により、不特定多数の人間の頭部の平均的な形状を頭部形状ＺHとして生成することも可能である。
【００５２】
（２）音響処理部５０の構成は前述の各形態の例示に限定されず、例えば図１６または図１７に例示された構成も採用され得る。図１６に例示された音響処理部５０は、音場制御部５２と畳込演算部５４Rと畳込演算部５４Lと残響生成部５６と信号加算部５８とを具備する。畳込演算部５４Rおよび畳込演算部５４Lの動作は第１実施形態と同様である。残響生成部５６は、仮想的な音響空間内で発生する後部残響音を音響信号ＸAから生成する。残響生成部５６が生成する後部残響音の音響特性は音場制御部５２により制御される。信号加算部５８は、残響生成部５６が生成した後部残響音を畳込演算部５４Rによる処理後の信号に付加することで右チャネルの音響信号ＸB_Rを生成するとともに、残響生成部５６が生成した後部残響音を畳込演算部５４Lによる処理後の信号に付加することで左チャネルの音響信号ＸB_Lを生成する。
【００５３】
図１７に例示された音響処理部５０は、音場制御部５２と複数の調整処理部５１と信号加算部５８とを具備する。複数の調整処理部５１の各々は、仮想的な音響空間内で音源位置から発音された音響が受聴位置に到達するまでの相異なる伝播経路を模擬した初期反射音を生成する。具体的には、任意の１個の調整処理部５１は、音響特性付与部５３と畳込演算部５４Rと畳込演算部５４Lとを包含する。音響特性付与部５３は、音響信号ＸAの振幅や位相の調整により、音響空間内の１個の伝播経路における距離差による遅延および距離減衰と壁面反射とを模擬する。各音響特性付与部５３が音響信号ＸAに付与する特性は、音響空間の変数（例えば音響空間のサイズや形状，壁面の反射率，音源位置，受聴位置）に応じて音場制御部５２が可変に制御する。
【００５４】
畳込演算部５４Rは、音場制御部５２が選択した右耳の頭部伝達関数Ｆを音響信号ＸAに畳込み、畳込演算部５４Lは、音場制御部５２が選択した左耳の頭部伝達関数Ｆを音響信号ＸAに畳込む。音場制御部５２は、音響空間内の伝播経路上の鏡像音源の位置から右耳までの頭部伝達関数Ｆを畳込演算部５４Rに指示し、当該鏡像音源の位置から左耳までの頭部伝達関数Ｆを畳込演算部５４Lに指示する。信号加算部５８は、畳込演算部５４Rによる処理後の信号を複数の調整処理部５１にわたり加算することで右チャネルの音響信号ＸB_Rを生成するとともに、畳込演算部５４Lによる処理後の信号を複数の調整処理部５１にわたり加算することで左チャネルの音響信号ＸB_Lを生成する。
【００５５】
図１６の構成と図１７の構成とを併合することも可能である。例えば、図１７の複数の調整処理部５１が生成した初期反射音と図１６の残響生成部５６が生成した後部（後期）残響音とを含む音響信号ＸBを生成することも可能である。
【００５６】
（３）前述の各形態では、耳形状解析部４０と音響処理部５０とを具備する音響処理装置１００を例示したが、耳形状解析部４０を具備する耳形状解析装置としても本発明は表現され得る。耳形状解析装置における音響処理部５０の有無は不問である。耳形状解析装置は、例えば、移動体通信網やインターネット等の通信網を介して端末装置と通信可能なサーバ装置で実現され得る。具体的には、耳形状解析装置は、前述の各形態で例示した方法で生成した頭部伝達関数Ｆを端末装置に送信し、端末装置の音響処理部５０が、その頭部伝達関数Ｆを音響信号ＸAに畳込むことで音響信号ＸBを生成する。
【００５７】
（４）第３実施形態では、音響処理装置１００の指定受付部１６に表示された表示画面への入力操作により属性の指定を受け付けるが、通信網を介して接続された受聴者の端末装置から情報処理装置に対して属性を指定する構成としてもよい。図１８は、第３実施形態の変形例にかかる音響処理システム４００の構成図である。図示のように、本変形例の音響処理システム４００は、情報処理装置１００Ａと、当該情報処理装置１００Ａにインターネット等の通信網３００を介して接続された受聴者の端末装置２００とを含む。端末装置２００は、例えば携帯電話機やスマートフォン等の可搬型の通信端末である。情報処理装置１００Ａは記憶装置２４と耳形状解析部４０と指定受付部１６とを具備する。端末装置２００は、信号供給装置１２と、音響処理部５０と指定送信部３１１とを具備する制御装置３１と、放音装置１４と、タッチパネル３２とを具備する。制御装置３１は、ＣＰＵ等の演算装置であり、図示せぬ記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで複数の機能（音響処理部５０，指定送信部３１１）を実現する。タッチパネル３２は、入力装置と表示装置（例えば液晶表示パネル）とが一体的に形成されたユーザインターフェイスであり、例えば第３実施形態で例示したようなボタン型操作子１６１を表示する画面を表示するように構成されている。
【００５８】
以上の構成において、端末装置２００は、受聴者による属性の指定操作をタッチパネル３２から受け付ける。指定送信部３１１は、指定された属性を示す属性情報を含む要求Ｒを情報処理装置１００Ａに対して通信網３００を介して送信する。情報処理装置１００Ａの指定受付部１６は、属性情報を含む要求Ｒを端末装置２００から受信する（すなわち、属性の指定を受け付ける）。耳形状解析部４０は、指定された属性を有する標本耳を反映した頭部伝達関数Ｆを第３実施形態において説明した方法で算定し、端末装置２００に対して通信網３００を介して送信する。端末装置２００に対して送信される頭部伝達関数Ｆは、耳形状解析部４０の関数算定部６２が算定した複数の頭部伝達関数（目標形状Ｚに対する音響の到来方向を相違させた複数の頭部伝達関数）の集合である。端末装置２００では、音響処理部５０が、受信した頭部伝達関数Ｆを音響信号ＸAに畳込むことで音響信号ＸBを生成し、音響信号ＸBに応じた音響を放音装置１４から放音する。なお、以上の説明から理解されるように、本変形例における情報処理装置１００Ａの指定受付部１６は、第３実施形態で例示したような、受聴者による属性の指定操作を受け付けるユーザインターフェイス（ボタン型操作子１６１が表示されたタッチパネル表示画面）を有さない。
【００５９】
第４実施形態についても同様の変形が可能である。この場合、情報処理装置１００Ａの記憶装置２４は複数の属性についてそれぞれ算定された複数の頭部伝達関数Ｆを予め記憶する。情報処理装置１００Ａは、指定受付部１６で受け付けた属性の指定に応じた頭部伝達関数Ｆを端末装置２００に対して送信する。
【００６０】
（５）耳形状解析装置は、前述の各形態で例示した通り、ＣＰＵ等の制御装置２２とプログラムとの協働で実現される。具体的には、耳形状解析用のプログラムは、標本耳の立体形状を表現する点群ＰS(n)と基準耳の立体形状を表現する点群ＰRとの差分を表す耳形状データＶ(n)をＮ個の標本耳の各々について生成する標本耳解析部４４と、標本耳解析部４４が生成したＮ個の耳形状データＶ(1)〜Ｖ(N)の平均により平均形状データＶAを生成する平均算定部４６と、基準耳の立体形状を表現する点群ＰRの各点ｐRの座標を平均形状データＶAにより変換することで、Ｎ個の標本耳の平均耳形状ＺAを特定する耳形状特定部４８とをコンピュータに実現させる。
【００６１】
以上に例示した態様のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。記録媒体は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光ディスク）が好例であるが、半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。また、以上に例示したプログラムは、通信網を介した配信の形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。耳形状解析装置の動作方法（耳形状解析方法）として本発明を表現することも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００……音響処理装置、１２……信号供給装置、１４……放音装置、１６……指定受付部、２２……制御装置、２４……記憶装置、３１……制御装置、３２……タッチパネル、４２……点群特定部、４４……標本耳解析部、４６……平均算定部、４８……耳形状特定部、６２……関数算定部、５０……音響処理部、５１……調整処理部、５２……音場制御部、５３……音響特性付与部、５４R，５４L……畳込演算部、５６……残響生成部、５８……信号加算部、１００Ａ……情報処理装置、２００……端末装置、３００……通信網、３１１……指定送信部。
【図１】
2017047116.tif 000005
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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