(57)【要約】【課題】ヘッドホン又はイヤホンの閉塞による違和感を解消する。【解決手段】実施の形態の音響信号処理装置は、入力手段と、補正手段と、を備える。前記入力手段は、イヤホン又はヘッドホンの装着で閉塞された時の共鳴に関する第１の周波数を特定する特定情報を入力する。前記補正手段は、前記閉塞から開放された時の共鳴に関する周波数として、前記特定情報又は前記第１の周波数に基づいて定められた第２の周波数を強調する補正を音響信号に対して行う。前記補正手段は、前記第２の周波数に対して、２ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内で強調する補正である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イヤホン又はヘッドホンの装着で閉塞された時の共鳴特性を有する第１の周波数を、特定する特定情報を入力する入力手段と、
前記閉塞から開放された時の共鳴特性を有する周波数として前記特定情報に基づいて定められた第２の周波数の成分を強調する補正を、前記イヤホン又はヘッドホンから出力する音響信号に対して行う補正手段と、
を備えることを特徴とする音響信号補正装置。
【請求項２】
前記補正手段は、さらに、前記音響信号に対して、前記第１の周波数の成分を抑圧する補正を行うこと、を特徴とする請求項１に記載の音響信号補正装置。
【請求項３】
前記補正手段が強調する前記第２の周波数は、前記第１の周波数より低いこと、
を特徴とする請求項２に記載の音響信号補正装置。
【請求項４】
前記補正手段が強調する対象となる前記第２の周波数は、前記第１の周波数が低くなることに応じて低くなる周波数であること、
を特徴とする請求項３に記載の音響信号補正装置。
【請求項５】
前記補正手段が強調する前記第２の周波数は、前記第１の周波数と、閉塞された時の共鳴が生じる外耳道の長さと、に基づいて特定された周波数であること、
を特徴とする請求項３に記載の音響信号補正装置。
【請求項６】
前記補正手段が強調する前記第２の周波数は、さらに、前記イヤホンが外耳道内に入り込んだ深さ、及び外耳道の外側の耳介の厚さのうち少なくとも一つ以上に基づいて特定された周波数であること、
を特徴とする請求項５に記載の音響信号補正装置。
【請求項７】
前記補正手段は、さらに、当該前記第２の周波数より高い次数である第３の周波数の成分を強調する補正を、前記音響信号に対して行うこと、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の音響信号補正装置。
【請求項８】
音響信号補正装置で実行される音響信号補正方法であって、
イヤホン又はヘッドホンの装着で閉塞された時の共鳴特性を有する第１の周波数を、特定する特定情報を入力処理する入力ステップと、
前記閉塞から開放された時の共鳴特性を有する周波数として前記特定情報に基づいて定められた第２の周波数の成分を強調する補正を、前記イヤホン又はヘッドホンから出力する音響信号に対して行う補正ステップと、
を有することを特徴とする音響信号補正方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、音響信号補正装置、及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、イヤホンまたはヘッドホンで音楽を聴取する際、耳とイヤホンまたは耳とヘッドホンとで形成される空間において音の共鳴現象が生じている。このため、ユーザは、共鳴現象に基づく不自然な音を聴いていることになる。そこで、当該不自然な音を解消するために、耳とイヤホン、または耳とヘッドホンとで形成される空間における共鳴現象をキャンセルすることを目的としたシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９４７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、耳とヘッドホンとで形成される空間における共鳴現象をキャンセルしても、耳とヘッドホンとの閉塞による違和感が生じる場合があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヘッドホン又はイヤホンの閉塞による違和感を解消する音響信号補正装置、及びその方法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】
【０００６】
実施の形態の音響信号処理装置は、入力手段と、補正手段と、を備える。前記入力手段は、イヤホン又はヘッドホンの装着で閉塞された時の共鳴特性を有する第１の周波数を、特定する特定情報を入力する。前記補正手段は、前記閉塞から開放された時の共鳴特性を有する周波数として前記特定情報に基づいて定められた第２の周波数の成分を強調する補正を、前記イヤホン又はヘッドホンから出力する音響信号に対して行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態にかかる音響処理装置の一例を示した図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置の構成の例を示すブロック図である。
【図３】図３は、多数の被験者から取得した１次共鳴周波数と２次共鳴周波数との分布を示した図である。
【図４】図４は、イヤホンの装着時に形成される閉空間で生じる耳共鳴をモデル化した模式図である。
【図５】図５は、イヤホンを外した時に生じる共鳴をモデル化した第１の例を示した図である。
【図６】図６は、イヤホンを外した時に生じる共鳴をモデル化した第２の例を示した図である。
【図７】図７は、イヤホンを外した時に生じる共鳴をモデル化した第３の例を示した図である。
【図８】図８は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性の第１の例を示した図である。
【図９】図９は、第１の実施の形態にかかる補正処理部が図８の共鳴現象に対して行う補正特性の例を示した図である。
【図１０】図１０は、第１の実施の形態にかかる補正処理部が、図９で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性を示した図である。
【図１１】図１１は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性の第２の例を示した図である。
【図１２】図１２は、第１の実施の形態にかかる補正処理部が図１１の共鳴現象に対して行う補正特性９０１の例を示した図である。
【図１３】図１３は、第１の実施の形態にかかる補正処理部が、図１２で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性を示した図である。
【図１４】図１４は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置における、音響信号に対する処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第２の実施の形態にかかる音響再生装置の構成の例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、第２の実施の形態にかかる音響再生装置における、音響信号に対する処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、第３の実施の形態にかかる音響再生装置の構成の例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、イヤホンを外した時に生じる共鳴として複数の開放共鳴の周波数をモデル化したときの第１の例を示した図である。
【図１９】図１９は、イヤホンを外した時に生じる共鳴として複数の開放共鳴の周波数をモデル化したときの第２の例を示した図である。
【図２０】図２０は、イヤホンを外した時に生じる共鳴として複数の開放共鳴の周波数をモデル化したときの第３の例を示した図である。
【図２１】図２１は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性を示した図である。
【図２２】図２２は、第３の実施の形態の変形例１にかかる補正処理部が行う補正特性の例を示した図である。
【図２３】図２３は、第３の実施の形態にかかる補正処理部が、図２２で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性を示した図である。
【図２４】図２４は、第３の実施の形態の変形例１にかかる補正処理部が行う補正特性の例を示した図である。
【図２５】図２５は、第３の実施の形態の変形例１にかかる補正処理部が、図２４で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性を示した図である。
【図２６】図２６は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性を示した図である。
【図２７】図２７は、第３の実施の形態の変形例２にかかる補正処理部が行う補正特性の例を示した図である。
【図２８】図２８は、第３の実施の形態の変形例２にかかる補正処理部が、図２７で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる音響処理装置１００の一例を示した図である。図１に示す例では、図１に示すように、第１の実施の形態においては、音響信号補正装置を、ポータブルオーディオプレーヤー等の音響処理装置に適用した例について説明する。図１に示す音響処理装置１００は、音響再生装置１１０と、イヤホン１２０と、から構成されている。
【０００９】
音響再生装置１１０は、図示しないヒンジ部により結合された二つ折りの筐体を備えており、その内側面には、表示部１１１と操作入力部１１２とを備えている。また、イヤホン１２０は、カナル型のイヤホン等であって、受聴者の耳に装着された状態で用いられる。なお、本実施の形態では、イヤホン１２０をカナル型とした場合について説明するが、これに限らず、他の形式やヘッドホンとしてもよい。
【００１０】
なお、音響信号補正装置は、音響処理装置に対して適用する際に、音響再生装置に内蔵されることに制限するものではなく、イヤホンまたはヘッドホンに内蔵されてもよいし、音響再生装置とイヤホンとの間に外部接続されてもよい。
【００１１】
図２は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置１１０の構成の例を示すブロック図である。図２に示すように、音響再生装置１１０は、音響信号取得部２０１と、音響信号補正部２０２と、出力部２０３と、第１の共鳴周波数入力部２０４と、を備える。
【００１２】
図２に示す音響再生装置１１０の例は、変換パラメータ取得部２１２で取得されたフィルタ係数を用いてフィルタ処理された音響信号が、出力部２０３からイヤホン１２０に出力される実現形態となることは言うまでもない。この場合は、音響再生装置１１０の内部の音響信号補正部２０２で補正処理を経た音響信号が、音響再生装置１１０からの音響信号として出力される。そして、出力部２０３が、イヤホン１２０に接続される構成であればよい。
【００１３】
音響信号取得部２０１は、音響再生装置１１０内部の（図示しない）音響信号生成部が生成した音響信号又は、（図示しない）メモリや外部端子から入力された音響信号を取得する。
【００１４】
なお、音響信号取得部２０１が取得する音響信号は、再生に用いるための音源となる音響信号であって、音響補正の対象となる。当該音響信号として、例えば、音楽等のオーディオ信号を適用できる。また、音響信号は、オーディオ符号化や音声符号化やロスレス符号化等の圧縮データでもよいし、必要なデコード処理を行って、取得したオーディオ波形信号などであってもよい。また、音響再生装置１１０は、通常Ｌ(Left)、Ｒ（Right）の２ｃｈのオーディオ信号を出力するが、モノラルの信号や多ｃｈの信号を出力するものでもよい。換言すれば、音響信号は、再生される際に、ｃｈ数に応じて適切な補正が行われる対象であればよい。
【００１５】
第１の共鳴周波数入力部２０４は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に閉塞した空間（以下、閉空間とも称す）で生じる共鳴周波数を特定する特定情報を入力する。入力する共鳴周波数を特定する特定情報は、共鳴周波数を特定するために行われたユーザの操作情報や、ユーザの耳に対して行われた共鳴に関する測定結果（例えば、閉空間で生じたものとして特定された１次共鳴周波数）を示す情報であってもよい。第１の共鳴周波数入力部２０４は、この入力された特定情報を、変換パラメータ取得部２１２に出力する。
【００１６】
また、第１の共鳴周波数入力部２０４は、特定情報を入力するために、ユーザの耳の共鳴周波数の測定を行ってもよい。共鳴周波数の測定手法としては、例えば、イヤホン又はヘッドホンと、耳と、で形成される閉空間に対して音響信号を出力し、出力した後にマイクが集音した信号を分析して、周波数の共鳴ピークを求める手法がある。
【００１７】
また別の測定手法としては、テスト音や音楽に対して、共鳴を抑止するために特殊な信号処理を施して出力した複数種類の音響信号を出力する。そして、ユーザは、装着したイヤホン又はヘッドホンで、当該音響信号による再生音を聞いて、共鳴による増音感から、いずれの信号処理が音響信号を聞く上で適切なのか（例えば操作入力部１１２から）選択する。これら信号処理は、それぞれ補正する対象として異なる共鳴周波数が設定されているものとする。このように、第１の共鳴周波数入力部２０４は、ユーザの選択から、ユーザ毎に、共鳴の補正の対象となる共鳴周波数を選択的に特定できる。
【００１８】
特定情報は、共鳴周波数を特定可能な情報であればよい。例えば、特定情報は、共鳴周波数の値でもよいし、共鳴周波数のタイプでもよい。また、上述した選択的に判断する手法など、共鳴周波数の候補が予め定められている場合には、特定情報は、何番目の候補であるかを特定する情報（例えば、インデックス情報など）であってもよい。例えば、共鳴周波数のタイプ、又は候補が、８個で示されている場合には、これら８個から選択できるように予め番号付け（インデックス付け）してもよい。
【００１９】
音響信号補正部２０２は、変換パラメータ取得部２１２と、補正処理部２１１と、から構成されている。この補正処理部２１１は、共鳴周波数変換部２１５から構成されている。そして、音響信号補正部２０２は、音響信号に対する補正処理を行う。
【００２０】
ところで、従来から、イヤホンまたはヘッドホンで音楽を聴取する際、耳と、イヤホンまたはヘッドホンと、で形成される空間で音の共鳴現象が生じている。これは、イヤホンまたはヘッドホンによって塞がれた外耳道を含む空間内において、共鳴現象が生じるためである。図３は、多数の被験者から取得した１次共鳴周波数と２次共鳴周波数との分布を示した図である。図３に示すように、被験者に応じて、共鳴周波数が異なることが分かる。
【００２１】
このように、イヤホンまたはヘッドホン装着時、ユーザは、閉塞された空間内で発生している共鳴現象に基づいて、共鳴周波数の信号成分が増強された不自然な再生音を聴いていることになる。この不自然な再生音は、ユーザに、篭もり感や開放感の無さを感じさせる要因となっている。そこで、本実施の形態にかかる音響再生装置１１０は、耳と、イヤホン又はヘッドホンと、で形成される空間で生じる不自然な再生音による篭もり感を抑止し、開放感がある再生音になるよう補正を行う。
【００２２】
まず、本実施の形態及び後述する実施の形態など、様々な機材で適用される骨子となる原理について説明する。本実施の形態に音響再生装置１１０、及び後述する実施の形態にかかる音響再生装置は、装着対象なるイヤホン又はヘッドホンと、装着するユーザと、の組み合わせで異なる閉管共鳴の周波数を抑える補正処理を行うだけでなく、イヤホン又はヘッドホンを外したときの開放感をユーザが感じられるように、補正処理を行う。この開放感を感じられるようにする補正としては、ユーザ毎に異なる開放共鳴を、ユーザの耳と、ユーザが装着したイヤホン又はヘッドホンと、の成す閉空間の関係に合わせて適応的に付加／強調する補正がある。開放共鳴とは、各ユーザが、イヤホン又はヘッドホンを装着していない場合、換言すればイヤホン及びヘッドホンから耳が開放されている場合に、各ユーザが外部環境から音を聞く際に生じる共鳴とする。つまり、音響信号で開放共鳴が生じていると、ユーザは、開放感のある音響信号として認識する。
【００２３】
そこで、本実施の形態に音響再生装置１１０、及び後述する実施の形態にかかる音響再生装置は、個人の耳とイヤホン又はヘッドホンと、の成す閉空間における共鳴特性を有する共鳴周波数を、開放共鳴としての特性を有する周波数に変換する。当該共鳴周波数の変換を実施することで、現実の自然環境における物理現象に従って、ユーザがより自然と感じられる周波数への変換が可能となる。次に、各閉空間で共鳴が生じる環境と、開放共鳴が生じる環境と、の違いについて説明する。
【００２４】
図４は、イヤホンの装着時に形成される閉空間で生じる耳共鳴をモデル化した模式図である。図４は、外耳道をモデル化した音響管４００に対して、イヤホン４０１を装着した状態を表している。図４に示す音響管４００では、外耳道の長さＤを有する。図４に示す例では、イヤホン４０１が、外耳道を示す音響管４００の内部に長さδだけ入り込んで装着されている。そして、音響管４００の左端４０２が、鼓膜側に相当する。なお、図４では、イヤホン４０１を装着した例について説明するが、閉空間が生じるものであればよく、ヘッドホン等を装着したものでも良いことはいうまでもない。
【００２５】
図４に示す例では、装着されたイヤホン４０１と、外耳道を表した音響管４００と、で形成される閉空間が、長さＬの閉管としてモデル化されている。長さＬは、外耳道の長さＤから、イヤホン４０１が、音響管４００に入り込んだ長さδを、減算した長さ（Ｌ＝Ｄ−δ）と見なすことができる。外耳道の長さＤは、個人により異なる値であり、長さδは、ユーザと当該ユーザが使用するイヤホンと、の組合せに応じて変化する値となる。そして、これらで形成される閉空間で音を再生する場合、イヤホンと外耳道とで形成される閉空間の長さＬが、共鳴周波数に支配的に働く。
【００２６】
図４に示す例では、長さＬの閉管における１次共鳴の定在波を図示している。この１次共鳴の定在波においては、長さＬの中間が共鳴の腹となり、音響管の左端４０２とイヤホン４０１の左端にそれぞれ節が生じる共鳴が発生する。なお、図４では示していないが、当該音響管内では、さらに２次以上の高次の共鳴も発生することが知られている。これら高次の共鳴についても、補正の対象としても良い。
【００２７】
イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際の、閉空間での共鳴周波数Ｆcloseは、後述する様々な手法で、個人毎に特定できる。共鳴周波数Ｆcloseが特定されると、以下に示す式（１）で、イヤホン又はヘッドホンと、外耳道と、で形成される閉空間の長さＬを算出できる。
【００２８】
Ｌ＝（λclose）／２＝（ν／Ｆclose）／２  ……（１）
【００２９】
変数νは、音速を表す。また、λcloseは、長さＬの閉管における１次共鳴の定在波の波長を表している。式（１）から、Ｆcloseについて、以下に示す式（２）で表すことができる。
【００３０】
Ｆclose＝ν/（２Ｌ）  ……（２）
【００３１】
次に、イヤホン及びヘッドホンともに装着してないときの開放共鳴における共鳴周波数Ｆopenについて検討する。図５は、図４で示したイヤホン４０１を外した時に生じる共鳴をモデル化した図である。図５に示す例では、イヤホン４０１を外した外耳道をモデル化したものであることから、音響管５００の右端は開放されている。なお、図５は、イヤホン４０１が、外耳道に入り込んだ長さδを考慮しない例とする。
【００３２】
図４では長さＬの閉管が形成されていたことから、図５に示す例では、長さＬで右端が開放された音響管５００でモデル化したときの、開放共鳴（１次開放共鳴）を示している。図５に示す例のように、片側開管である音響管５００では、１次開放共鳴は、音響管５００の左端が節となり、音響管５００で開放された右端が腹となる。この場合、開放共鳴における共鳴周波数Ｆopenは、以下の式（３）で示すことができる。
【００３３】
Ｆopen（Ｌ）＝ν／（４Ｌ）＝（Ｆclose）／２  ……（３）
【００３４】
式（３）を用いることで、イヤホン装着時に形成される閉空間で生じる耳共鳴の共鳴周波数Ｆcloseから、開放共鳴が生じる共鳴周波数Ｆopen（Ｌ）に変換できる。図５に示す例では、開放共鳴の共鳴周波数Ｆopen（Ｌ）は、Ｆcloseの周波数のγ倍（γ＝０．５）で表されることが式（３）から分かる。なお、図５に示す例は、音響管５００による概算なので、γ＝０．５付近の値であればよく、例えば、γ＝０．４〜０．６程度であればよい。
【００３５】
開放共鳴における共鳴周波数Ｆopenの算出は、図５に示す手法に制限するものではなく、様々な算出手法がある。次に、イヤホン４０１が外耳道の内部に入り込んだ長さδを考慮した例について説明する。図６に示す例では、閉空間の長さＬと、イヤホン４０１装着時の深さδとを考慮した、外耳道の本来の長さＤで、その右端を開放した音響管６００でモデル化したときの、開放共鳴（１次開放共鳴）を示している。図６に示す例のように、片側開管である音響管６００では、１次開放共鳴は、音響管６００の左端が節となり、音響管５００で開放された右端が腹となる。この場合、開放共鳴における共鳴周波数Ｆopenは、以下の式（４）で示すことができる。
【００３６】
Ｆopen（Ｄ）＝ν／（４Ｄ）＝ν/（４（Ｌ+δ））  ……（４）
【００３７】
つまり、図６に示す例では、イヤホン装着の深さδを考慮した上で、イヤホン装着時に形成される閉空間で生じる耳共鳴の共鳴周波数Ｆcloseから、開放共鳴の共鳴周波数Ｆopen（Ｄ）を導き出す。また、式（４）で導き出されたＦopen（Ｄ）は、以下に示す式（５）の関係が成り立つ。
【００３８】
Ｆopen（Ｄ）＝ν/（４（Ｌ+δ））＜（Ｆclose）／２  ……（５）
【００３９】
式（５）においては、開放共鳴の共鳴周波数Ｆopen（Ｄ）は、Ｆcloseの周波数の１／２より小さくなることを示している。すなわち開放共鳴が生じる共鳴周波数Ｆopen（Ｄ）は、Ｆcloseの周波数のγ倍（γ＜０．５）で表される。
【００４０】
このような、開放共鳴の共鳴周波数Ｆopen（Ｄ）を用いて、音響信号を補正した場合、イヤホンが外耳道に入り込んでいることを考慮した上で、開放共鳴における共鳴周波数を算出しているので、よりユーザに快適な環境を提供できる。
【００４１】
つまり、物理的な音響管の長さＬに起因して生じていたイヤホン装着時の共鳴を抑えるのみならず、イヤホン装着の深さのδを考慮していることになる。これらを考慮した、片側開放で長さＤ（＞Ｌ）の音響管モデルを適用することで、より実際の耳とイヤホンの装着／非装着の関係に適合した形で、開放共鳴が生じる共鳴周波数Ｆopen（Ｄ）を導き出せることになる。つまり、再生音の閉塞感や篭もり感を抑えるだけでなく、音の自然な開放感も再生音に積極的に与えるという効果が得られる。なお、イヤホン装着の深さδの算出手法は、どのような手法で算出してもよく、例えば、ユーザが複数の選択肢から選択する等が考えられるし、実測により求めてもよい。
【００４２】
さらに、外耳道のさらに外側にある耳介（耳殻）まで考慮してもよい。図７は、閉空間の長さＬと、イヤホン４０１装着時の深さδと、耳介の厚さ（あるいは耳介の深さ）αと、を考慮した、長さＤ1で、その右端を開放した音響管７００でモデル化したときの、開放共鳴（１次開放共鳴）を示している。図７に示す例では、耳介の厚さαを含めることで、Ｄよりも長い長さＤ1の閉管として、音響管７００がモデル化される。
【００４３】
図７に示すように、耳介の厚さαを含む長さＤ1の音響管７００の右端が、１次開放共鳴の周波数の腹となる。この場合、開放共鳴における共鳴周波数Ｆopenは、以下の式（６）で示すことができる。
【００４４】
Ｆopen（Ｄ1）＝ν/（４Ｄ1）＝ν/（４（Ｌ+δ+α））  ……（６）
【００４５】
なお、式（６）において、耳介の厚さα＞０となる。イヤホン装着時の深さδと、耳介の厚さαと、までを考慮した長さＤ１（＞Ｄ＞Ｌ）の音響管の片側を開放した音響管７００に基づいて、開放共鳴の共鳴周波数Ｆopen（Ｄ1）を、イヤホン装着時に形成される閉空間で生じる耳共鳴の共鳴周波数Ｆcloseから変換し、当該開放共鳴が生じる共鳴周波数Ｆopen（Ｄ1）を再生音に与えるようにすることで、より実際に即した耳とイヤホンの装着／非装着の関係に適合した補正を行うことになり、再生音の閉塞感や篭もり感を抑えるだけでなく、音の自然な開放感も再生音に積極的に与えることができる。なお、この図５〜図７に示した概念は、当然に本実施の形態に留まらず、以降に示す実施の形態や様々な変形例、あるいは再生音を聞くための様々な機材に適用し、効果を得ることができる。
【００４６】
これら図５〜図７について、具体的な例を用いて説明する。例えば、音速ν＝340(m/s)、Ｌ＝2.5cm、Ｄ＝3.5cm、Ｄ1＝4cmとする。この場合、式（２）〜（４）、及び（６）から、Ｆclose＝6800(Ｈｚ)、Ｆopen（Ｌ）＝3400(Ｈｚ)、Ｆopen（Ｄ）＝2428.57(Ｈｚ)、Ｆopen（Ｄ1）＝2125(Ｈｚ)を算出できる。この場合、各Ｆopenは、Ｆcloseの周波数のγ倍とした場合、γの範囲が約０．３〜０．５程度となる。これらは音響管モデルによる概算なので、実際には、γとして０．２〜０．６程度の範囲であればよい。これら範囲が厳密である必要はなく、開放時に共鳴が生じる共鳴周波数（ただしユーザ毎に異なる）の近傍の周波数（以下、開放共鳴の周波数とも称す）が、適切な度合いで強調されていれば、ユーザは開放感を感じるためでもある。また、これらの周波数から、以下に示す式（７）が成り立つ。
【００４７】
Ｆopen（Ｄ1）＜Ｆopen（Ｄ）＜Ｆopen（Ｌ）＝（Ｆclose）／２＜Ｆclose……（７）
【００４８】
式（７）から、本実施の形態、後述する実施の形態及び変形例にかかる音響再生装置において、再生音に与えるために閉空間での共鳴周波数Ｆcloseから変換して求められる開放共鳴の周波数Ｆopenは、共鳴周波数Ｆcloseよりも低い周波数である必要がある。さらに詳細には、この開放共鳴の周波数Ｆopenは、上述したように共鳴周波数Ｆcloseのγ倍（γは０．２〜０．６付近の値）となるように設定することが好ましい。
【００４９】
図５〜図７に示した開放共鳴は、イヤホン／ヘッドホン装着時に形成される閉空間で生じる耳共鳴の周波数Ｆcloseから、対応する開放共鳴として求められたものである。そして、本実施の形態、後述する実施の形態及び変形例にかかる音響再生装置では、このような関係に基づいて処理を行うことで、現実の世界の物理現象に沿った、より自然な開放共鳴の周波数への変換が可能となる。
【００５０】
変換パラメータ取得部２１２は、第１の共鳴周波数入力部２０４から入力された共鳴周波数の特定情報に基づいて、閉空間による共鳴周波数から、イヤホン及びヘッドホンから開放された開放共鳴の周波数に変換する変換パラメータを取得する。変換パラメータ取得部２１２が取得する開放共鳴による周波数は、上記の図５〜図７を用いて説明した手法で求められるものとし、例えば、閉空間の共鳴周波数に対してγ（γ＝０．２〜０．６付近の値）を乗じて算出する。なお、γの実際の値は、イヤホンの形状や、耳介の厚さを考慮するか否か等の実際に用いられる状況に応じて、適切な値が設定されるものとする。
【００５１】
このように、変換パラメータ取得部２１２は、特定情報から、閉空間による共鳴周波数より低い、イヤホン及びヘッドホンから開放された時の共鳴周波数の周波数を特定し、特定された周波数に変換する変換パラメータを取得する。換言すると、変換パラメータ取得部２１２は、特定された閉空間における共鳴周波数に基づいて、当該共鳴周波数よりも低く、開放された時に共鳴が生じる周波数の成分を強調する変換パラメータを求める。変換パラメータの一例としては、フィルタ係数情報を用いることができる。そして、変換パラメータ取得部２１２が取得した変換パラメータは、音響信号補正部２０２に出力される。
【００５２】
なお、変換パラメータ取得部２１２で求められる変換パラメータは、開放共鳴の周波数成分を強調するだけでも補正の効果は得られるが、さらに閉空間の共鳴周波数を抑圧する補正を含むように構成されている。これにより、閉塞感が解消されて開放感の高い高品質な音をユーザに提供することが可能となる。
【００５３】
補正処理部２１１は、共鳴周波数変換部２１５を備え、音響信号取得部２０１から入力された音響信号に対して、補正処理を行う。
【００５４】
共鳴周波数変換部２１５は、補正処理部２１１による補正制御において、入力された変換パラメータを用いて、音響信号の共鳴のピークが、共鳴周波数Ｆcloseから、開放共鳴の開放周波数Ｆopenとなる周波数変換を行う。
【００５５】
共鳴周波数変換部２１５は、変換パラメータ取得部２１２から入力された変換パラメータを用いて、音響信号取得部２０１から入力された音響信号に対して、閉空間における共鳴周波数Ｆcloseの周波数振幅を抑止し、開放時の開放周波数Ｆopenの周波数振幅を強調するよう、周波数変換を行う。これにより、物理的な音響管の長さＬに起因して生じていたイヤホン装着時の共鳴を抑えるとともに、開放共鳴の開放周波数Ｆopen（Ｌ）が強調されることで、同じ長さＬの音響管の片側を開放したときにユーザが現実世界として体験するであろう再生音を聞くことができるため、再生音の閉塞感や篭もり感を抑えるだけでなく、音の自然な開放感も再生音に積極的に与えることが可能となる。
【００５６】
次に、補正処理部２１１で用いられる補正特性について説明する。図８は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性を示した図である。図８に示す例では、共鳴のピークとして特定された共鳴周波数Ｆcloseと、開放共鳴の開放周波数Ｆopenと、が示されている。そして、図８に示す開放共鳴の開放周波数Ｆopenは、変換パラメータ取得部２１２により、共鳴周波数Ｆcloseから特定される。つまり、開放共鳴の開放周波数Ｆopenは、共鳴周波数Ｆcloseに対して、γ（γ＝０．２〜０．６付近の値）を乗算することで求められた周波数とする。つまり、開放共鳴の開放周波数Ｆopen近傍の周波数が、共鳴のピークとなっていれば、ユーザは音の自然な開放感を得られる。
【００５７】
そこで、開放共鳴の開放周波数Ｆopen近傍の周波数が共鳴のピークとなるように、補正処理部２１１は、変換パラメータによるフィルタ係数情報を用いて補正する。図９は、補正処理部２１１が行う補正特性９０１の例を示した図である。破線９０２は、図８で示した共鳴現象の特性を示している。図９に示す補正特性９０１は、共鳴周波数Fcloseの周波数成分（周波数振幅）を抑止し、Ｆcloseより低い開放共鳴の開放周波数Ｆopenの周波数成分（周波数振幅）を強調するための一例となる補正特性となっている。なお、補正特性９０１における、共鳴周波数Fclose及び開放周波数Ｆopenにおける周波数振幅は、実際の適用された際に適切な値が設定されればよい。これは、共鳴周波数Fcloseの共鳴ピークが少しでも抑止され、開放周波数Ｆopenの周波数成分が少しでも強調されるだけで、ユーザの閉塞感が解消され、開放感を得られるからである。例えば、補正処理部２１１は、開放周波数Ｆopenに対して、２，３db程度以上１２ｄｂ程度以下の範囲内で、強調する補正などが考えられる。
【００５８】
図１０は、補正処理部２１１が、図９で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性１００１を示した図である。図１０に示されているように、補正前の音源信号９０２に対して、補正処理部２１１が補正を行うことで、共鳴のピークが、共鳴周波数Ｆcloseから、開放共鳴の開放周波数Ｆopenに変換されている。すなわち、図９の実線に示された周波数特性を有するフィルタＣ(z)で、補正処理部２１１が音響信号を補正することで、イヤホン又はヘッドホン装着で閉塞した耳空間の共鳴周波数Ｆcloseを、開放共鳴の共鳴周波数Ｆopenに変換する処理が実現できる。
【００５９】
図１１は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性の第２の例を示した図である。図１１は、図８で示した共鳴周波数Ｆcloseよりも低い共鳴周波数Ｆclose’の例とする。つまり、図８及び図１１の違いからもわかるように、閉空間における共鳴周波数は、個人や、当該個人とイヤホン又はヘッドホンとの組合せ、耳の特性の違いから、異なることは上述したとおりである。そして、図１１に示すように、閉空間の共鳴周波数（例えばＦclose’）が低い場合、変換パラメータ取得部２１２は、これに応じて開放共鳴の周波数（例えばＦopen’）に低い値を設定する。
【００６０】
そして、補正処理部２１１は、このように、図１１で示された共鳴周波数Ｆclose’に対する補正として、図１２の補正特性１２０１を用いて補正処理を行うことになる。その結果、補正処理後の音源信号は、図１３に示すような共鳴特性を有することとなる。
【００６１】
そして、図１１〜図１３とは逆に、閉空間の共鳴周波数が高い場合、変換パラメータ取得部２１２は、これに応じて、開放共鳴の周波数に高い値を設定する。これにより、実際のイヤホン又はヘッドホンの、装着と非装着との共鳴の違いとして、変換パラメータ取得部２１２が特定するフィルタ係数を用いることで、現実世界での物理的な閉塞／開放の共鳴の関係を自然な形として反映できる。
【００６２】
なお、閉空間の共鳴周波数Ｆcloseと開放共鳴の共鳴周波数Ｆopenとが互いに１次共鳴である場合は、開放共鳴の共鳴周波数Ｆopen＜閉空間の共鳴周波数Ｆcloseの関係が保たれる必要がある。
【００６３】
補正処理部２１１で行なう処理は、以下の式（８）で示すことができる。
【００６４】
【数１】
2011234047.tif 000003
【００６５】
式（８）に示す例では、入力された音響信号ｘ(n)に対して、フィルタ係数ｃ(i)（i=0,1,...,M-1）(Mはフィルタの次数)を用いた処理を行うことで、出力される音響信号ｙ(n)が出力される。なお、フィルタ係数ｃ(i)（i=0,1,...,M-1）は、変換パラメータの一例として示したものとする。
【００６６】
図２に戻り、出力部２０３は、音響信号補正部２０２により音響信号の音響特性が補正処理された後、補正処理後の音響信号を、イヤホン１２０を介してユーザの耳に対して再生出力する。
【００６７】
音響再生装置１１０では、音響信号取得部２０１が取得した音響信号に対して、低域強調や各種エフェクト等の他の音響処理を経た後、音響信号補正部２０２に入力される構成としてもよい。また、音響信号補正部２０２で補正された後の音響信号に対して低域強調や各種エフェクト等の他の音響処理を行った後に、出力部２０３に出力する構成であってもよい。これらの構成を備えた場合でも、音響信号の補正効果が得られることは明らかである以上、これら構成を備えた音響再生装置も、本実施の形態及び後述する実施の形態から導き出される概念に含まれることは言うまでもない。
【００６８】
次に、本実施の形態にかかる音響再生装置１１０における、音響信号に対する処理について説明する。図１４は、本実施の形態にかかる音響再生装置１１０における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００６９】
まず、第１の共鳴周波数入力部２０４が、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際の共鳴周波数（例えば、１次共鳴周波数）を特定する特定情報を入力する（ステップＳ１４０１）。その際、第１の共鳴周波数入力部２０４は、ユーザ操作、又は共鳴周波数の測定結果などに基づいて、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に閉空間で生じる耳共鳴の共鳴周波数（例えば、１次共鳴周波数）を特定し、特定された共鳴周波数を表す特定情報を音響信号補正部２０２に送る。
【００７０】
次に、変換パラメータ取得部２１２は、閉空間で生じる耳共鳴の共鳴周波数を特定する特定情報を基に、閉空間で生じた共鳴周波数よりも低く、イヤホン及びヘッドホンから開放された際に共鳴が生じる共鳴周波数の近傍の周波数に変換する、変換パラメータを取得する（ステップＳ１４０２）。なお、変換パラメータは、変換パラメータ取得部２１２内に予め記憶されていても良いし、入力された閉空間の共鳴周波数に基づいて算出しても良い。
【００７１】
そして、音響信号取得部２０１は、再生に用いるための音源となる音響信号を取得する（ステップＳ１４０３）。
【００７２】
そして、補正処理部２１１に含まれる共鳴周波数変換部２１５が、音響信号取得部２０１から入力された音響信号に対して、取得された変換パラメータを用いて、共鳴周波数変換を行う（ステップＳ１４０４）。これにより、閉空間の共鳴周波数の周波数成分が抑止され、開放共鳴の共鳴周波数の周波数成分を強調する補正処理がなされたこととなる。
【００７３】
その後、出力部２０３が、補正処理された音響信号を出力する（ステップＳ１４０５）。音響再生装置１１０において、上述した手順で処理が行われることで、ユーザは閉塞感のない再生音を聞くことが可能ことになる。
【００７４】
第１の実施の形態では、補正処理として、１次共鳴周波数に基づいて補正処理を行う例について説明したが、補正処理を行う際に、１次共鳴周波数を用いることに制限するものではなく、２次以降の共鳴周波数を用いて補正処理を行っても良い。
【００７５】
このように、音響再生装置１１０が、補正処理を行なうことで、イヤホン又は密閉型ヘッドホンに特有の不自然な音（音の篭もり感や、開放感の無さなど）を解消した高品質の再生音をユーザに提供することができる。換言すれば、イヤホン又はヘッドホンを装着したときに耳が塞がれた状態になることに起因する、個人毎に異なる閉塞共鳴による音のこもり感を解消し、より自然で開放感の高い、高音質な音を楽しむことが可能となる。
【００７６】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、共鳴周波数変換部２１５において、共鳴周波数変換部２１５が共鳴周波数を変換する例について説明した。しかしながら、補正処理をこのような制御に制限するものではなく、閉空間の共鳴周波数を抑圧する構成と、開放共鳴の周波数を強調する構成とを、分けても良い。
【００７７】
図１５は、第２の実施の形態にかかる音響再生装置１５００の構成の例を示すブロック図である。図１５に示すように、音響再生装置１５００は、音響信号取得部２０１と、音響信号補正部１５０１と、出力部２０３と、第１の共鳴周波数入力部２０４と、を備える。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００７８】
第２の実施の形態にかかる音響信号補正部１５０１は、共鳴周波数の抑圧と強調とを行う構成を分けたため、上述した第１の実施の形態にかかる音響信号補正部２０２と異なる構成を有する。
【００７９】
音響信号補正部１５０１は、補正処理部１５１１と、第１の補正パラメータ取得部１５１２と、第２の補正パラメータ取得部１５１３と、第２の周波数決定部１５１４と、を備える。
【００８０】
第１の補正パラメータ取得部１５１２は、第１の共鳴周波数入力部２０４から入力された特定情報から、当該特定情報から定められる閉空間の共鳴周波数について、周波数成分を抑圧するパラメータを取得する。取得したパラメータは、第１の共鳴周波数抑圧部１５２１に出力される。
【００８１】
第２の周波数決定部１５１４は、第１の共鳴周波数入力部２０４から入力された特定情報から、閉空間の共鳴周波数に基づいて、開放共鳴の周波数を決定する。この開放共鳴の周波数の決定手法については、第１の実施の形態と同様として説明を省略する。
【００８２】
第２の補正パラメータ取得部１５１３は、決定された開放共鳴の周波数の周波数成分を強調するパラメータを取得する。そして、取得したパラメータは、第２の周波数強調部１５２２に出力される。
【００８３】
補正処理部１５１１は、第１の共鳴周波数抑圧部１５２１と、第２の周波数強調部１５２２と、を備え、入力された音響信号に対して補正処理を行う。
【００８４】
第１の共鳴周波数抑圧部１５２１は、第１の補正パラメータ取得部１５１２から入力されたパラメータを用いて、音響信号に対して、閉空間の共鳴周波数の周波数成分を抑圧する補正を行う。
【００８５】
第２の周波数強調部１５２２は、第２の補正パラメータ取得部１５１３から入力されたパラメータを用いて、音響信号に対して、開放共鳴の共鳴周波数の周波数成分を強調する補正を行う。
【００８６】
次に、本実施の形態にかかる音響再生装置１５００における、音響信号に対する処理について説明する。図１６は、本実施の形態にかかる音響再生装置１１０における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００８７】
まず、第１の共鳴周波数入力部２０４が、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際の共鳴周波数（例えば、１次共鳴周波数）を特定する特定情報を入力する（ステップＳ１６０１）。
【００８８】
次に、第１の補正パラメータ取得部１５１２は、閉空間で生じる共鳴周波数を特定する特定情報から、当該閉空間の共鳴周波数（第１の周波数）の周波数成分抑圧用の補正パラメータを取得する（ステップＳ１６０２）。
【００８９】
また、第２の周波数決定部１５１４は、第１の共鳴周波数入力部２０４から入力された特定情報から、閉空間の共鳴周波数に基づく、開放共鳴の共鳴周波数（第２の周波数）を決定する（ステップＳ１６０３）。
【００９０】
そして、第２の補正パラメータ取得部１５１３は、決定された開放共鳴の共鳴周波数（第２の周波数）の周波数成分を強調するための、補正パラメータを取得する（ステップＳ１６０４）。
【００９１】
そして、音響信号取得部２０１は、再生に用いるための音源となる音響信号を取得する（ステップＳ１６０５）。
【００９２】
そして、第１の共鳴周波数抑圧部１５２１が、ステップＳ１６０２で取得された補正パラメータを用いて、音響信号に対して、閉空間の共鳴周波数の周波数成分を抑圧する補正を行うとともに、第２の周波数強調部１５２２が、ステップＳ１６０４で取得された補正パラメータを用いて、音響信号に対して、開放共鳴の周波数成分を強調する補正を行う（ステップＳ１６０６）。
【００９３】
その後、出力部２０３が、補正処理された音響信号を出力する（ステップＳ１６０７）。音響再生装置１１０において、上述した手順で処理が行われることで、ユーザは閉塞感のない再生音を聞くことが可能ことになる。
【００９４】
第２の実施の形態にかかる音響再生装置１５００では、第１の実施の形態の音響再生装置１１０と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態及び第２の実施の形態においては、閉空間の１次共鳴周波数の抑止と、１次の開放共鳴となる周波数を強調する場合について説明した。しかしながら、補正対象となる共鳴周波数は、１次周波数に制限するものではない。そこで、第３の実施の形態にかかる音響再生装置１７００では、１次より大きい共鳴周波数についても考慮する例とする。
【００９６】
図１７は、第３の実施の形態にかかる音響再生装置１７００の構成の例を示すブロック図である。図１７に示すように、音響再生装置１７００は、音響信号取得部２０１と、音響信号補正部１７０１と、出力部２０３と、第１の共鳴周波数入力部２０４と、を備える。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００９７】
音響信号補正部１７０１は、変換パラメータ取得部１７１１と、補正処理部１７１２と、から構成されている。この補正処理部１７１２は、共鳴周波数変換部１７１３から構成されている。そして、音響信号補正部１７０１は、音響信号に対する補正処理を行う。
【００９８】
ところで、イヤホン及びヘッドホンから開放された際に、開放共鳴による周波数が生じるが、この共鳴周波数は、１次のみならず、複数次数についても生じる。
【００９９】
図１８は、長さＬで右端が開放された音響管５００をモデル化したときの、複数の開放共鳴の共鳴周波数を示している。なお、図１８は、イヤホン４０１が、外耳道に入り込んだ長さδを考慮しない例とする。そして、図１８に示す例のように、片側開管である音響管５００では、１次開放共鳴及び３次開放共鳴ともに、音響管５００の左端が節となり、音響管５００で開放された右端が腹となる。
【０１００】
このようにして、片側開管である音響管５００で生じる１次共鳴と、３次共鳴と、の共鳴周波数に基づいて、音響信号補正部１７０１が補正処理を行うこととする。このように、開放共鳴の１次共鳴周波数Ｆopen1のみならず、３次共鳴周波数Ｆopen3についても強調する補正を行うことで、ユーザに対してより違和感のない音響信号を提供する。
【０１０１】
図１８に示したモデル以外においても、片側開管であれば複数の開放共鳴が生じている。図１９に示す例は、閉空間の長さＬと、イヤホン４０１装着時の深さδとを考慮した、外耳道の本来の長さＤで、その右端を開放した音響管６００でモデル化したときの、１次開放共鳴と３次開放共鳴とを示している。
【０１０２】
さらに、図２０に示す例は、閉空間の長さＬと、イヤホン４０１装着時の深さδと、耳介の厚さαと、を考慮した、長さＤ1で、その右端を開放した音響管７００でモデル化したときの、１次開放共鳴と３次開放共鳴とを示している。
【０１０３】
これら図１８〜図２０に示した開放共鳴の１次共鳴周波数Ｆopen1を算出する手法は、第１の実施の形態で示した手法など、様々な手法を用いて算出できる。また、図１８〜図２０に示した開放共鳴の３次共鳴周波数Ｆopen3の算出手法としては、どのような手法を用いても良く、例えば、変換パラメータ取得部１７１１が、１次共鳴周波数Ｆopen1に対して予め定められた数（例えば、‘３’付近の数値）を乗算することで、３次共鳴周波数Ｆopen3を求めても良いし、閉空間の３次共鳴周波数Ｆclose3から開放共鳴の３次共鳴周波数Ｆopen3を求めても良い。
【０１０４】
変換パラメータ取得部１７１１は、第１の共鳴周波数入力部２０４から入力された共鳴周波数の特定情報に基づいて、閉空間による１次共鳴周波数から、開放共鳴による１次共鳴周波数及び３次共鳴周波数に変換するパラメータを取得する。変換パラメータ取得部１７１１が取得する開放共鳴による共鳴周波数は、上記の図１８〜図２０を用いて説明した手法で求められるものとし、例えば、閉空間の１次共鳴周波数Ｆclose1に対してγ（γ＝０．２〜０．６付近の値）を乗じて１次共鳴周波数を算出した後、当該１次共鳴周波数に対してγ’（γ’＝３近傍の値）を乗じて３次共鳴周波数を算出する。なお、γ及びγ’の実際の値は、イヤホンの形状や、耳介の厚さを考慮するか否か等の実際に用いられる状況に応じて、適切な値が設定されるものとする。
【０１０５】
補正処理部１７１２は、共鳴周波数変換部１７１３を備え、音響信号取得部２０１から入力された音響信号に対して、補正処理を行う。
【０１０６】
共鳴周波数変換部１７１３は、補正処理部１７１２による補正制御において、取得された変換パラメータを用いて、音響信号の共鳴のピークが、１次共鳴周波数Ｆclose1から、開放共鳴の１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次共鳴周波数Ｆopen3となる周波数変換を行う。
【０１０７】
次に、補正処理部１７１２で用いられる補正特性について説明する。図２１は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性を示した図である。図２１に示す例では、共鳴のピークとして特定された１次共鳴周波数Ｆclose1と、開放共鳴の１次周波数Ｆopen1及び３次周波数Ｆopen3と、が示されている。そして、図２１に示す１次周波数Ｆopen1及び３次周波数Ｆopen3は、変換パラメータ取得部１７１１により、１次共鳴周波数Ｆclose1から特定される。つまり、１次共鳴周波数Ｆclose1にγ（γ＝０．２〜０．６付近の値）を乗算して１次周波数Ｆopen1を求めた後、求められた１次周波数Ｆopen1にγ’（γ’＝３近傍の値）を乗算して、３次周波数Ｆopen3を求める。
【０１０８】
そして、開放共鳴の１次周波数Ｆopen1及び３次周波数Ｆopen3が共鳴のピークとなるように、補正処理部１７１２は、フィルタ係数情報を用いて補正を行う。図２２は、補正処理部１７１２が行う補正特性２２０１の例を示した図である。破線２２０２は、図２１で示した共鳴現象の特性を示している。図２２に示す補正特性２２０１の例では、共鳴周波数Fclose1の周波数成分（周波数振幅）を抑止し、Ｆclose1より低い共鳴周波数Ｆopen1と、Ｆclose1より高い周波数共鳴Ｆopen3と、の周波数成分（周波数振幅）を強調する補正特性となっている。なお、補正特性２２０１における、共鳴周波数Fclose1、１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次周波数Ｆopen3で補正する周波数成分（周波数振幅）は、これら周波数成分毎に適切な値が設定されればよい。
【０１０９】
図２３は、補正処理部１７１２が、図２２で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性２３０１を示した図である。図２３に示されているように、補正前の音源信号２２０２に対して、補正処理部１７１２が補正を行うことで、共鳴のピークが、１次共鳴周波数Ｆclose1から１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次共鳴周波数Ｆopen3に変換されている。すなわち、図２２の実線に示された周波数特性を有するフィルタＣ(z)で、補正処理部１７１２の共鳴周波数変換部１７１３が音響信号を補正することで、イヤホン又はヘッドホン装着で閉塞した耳空間の１次共鳴周波数Ｆclose1を、１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次共鳴周波数Ｆopen3に変換する処理が実現できる。
【０１１０】
第３の実施の形態にかかる音響再生装置１７００では、上述した構成を備えることで、開放共鳴として、１次のみならず３次の周波数まで考慮することで、ユーザに対して、より閉塞感を削減し、開放感のある再生音を提供できる。
【０１１１】
このように、第３の実施の形態にかかる音響再生装置１７００は、上述した構成を備えて、開放共鳴として、１次のみならず３次の共鳴周波数まで考慮して補正処理を行なうことで、第１の実施の形態と比べて、より自然で開放感が高い高品質の再生音をユーザに提供することができる。
【０１１２】
（第３の実施の形態の変形例１）
上述した実施の形態では、閉空間の共鳴周波数を抑止する例について説明した。しかしながら、閉空間の共鳴周波数は必ずしも抑止する必要があるわけではなく、開放共鳴となる周波数を強調するだけでも、ユーザが開放感を得られるという効果が得られる。そこで、第３の実施の形態の変形例１として、１次及び３次の開放共鳴の共鳴周波数を強調するが、閉空間の共鳴周波数を抑止しない例とする。閉空間の共鳴周波数を抑止しない点を除けば、第３の実施の形態と同様なので、第３の実施の形態の構成を用いて説明する。
【０１１３】
第３の実施の形態の変形例１にかかる音響再生装置１７００の補正処理部１７１２は、上述した実施の形態と同様に、フィルタ係数情報を用いて補正を行う。図２４は、補正処理部１７１２が行う補正特性２４０１の例を示した図である。破線２４０２は、閉空間の音響信号の共鳴現象の特性を示している。図２４に示す補正特性２４０１の例では、Ｆclose1より低い１次共鳴周波数Ｆopen1と、１次周波数Ｆclose1より高い３次共鳴周波数Ｆopen3と、の周波数成分（周波数振幅）を強調する補正特性となっている。
【０１１４】
図２５は、補正処理部１７１２が、図２４で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性を示した図である。図２５に示されているように、補正前の音源信号に対して、補正処理部が補正を行うことで、共鳴周波数Ｆclose1と、１次共鳴周波数Ｆopen1と、３次共鳴周波数Ｆopen3と、の３つの共鳴ピークを有するようになる。
【０１１５】
このように、第３の実施の形態の変形例１にかかる音響再生装置１７００では、共鳴周波数Ｆclose1こそ抑止されないものの、開放共鳴である、１次周共鳴波数Ｆopen1及び高い３次共鳴周波数Ｆopen3を強調することで、再生音を聞くユーザに対して、開放感を提供できる。
【０１１６】
（第３の実施の形態の変形例２）
上述した実施の形態では、閉空間の共鳴周波数として１次共鳴周波数を抑止する例について説明した。しかしながら、抑止する対象となる閉空間の共鳴周波数を、１次共鳴周波数に制限するものではない。そこで、第３の実施の形態の変形例２として、閉空間の共鳴周波数として、１次のみならず２次の共鳴周波数についても抑止する例について説明する。なお、閉空間の２次共鳴周波数も抑止する点を除けば、第３の実施の形態と同様なので、第３の実施の形態の構成を用いて説明する。
【０１１７】
第３の実施の形態の変形例２にかかる補正処理部１７１２で用いられる補正特性について説明する。図２６は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性を示した図である。図２６に示す例では、共鳴のピークとして特定された１次共鳴周波数Ｆclose1及び２次共鳴周波数Ｆclose2と、開放共鳴の１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次共鳴周波数Ｆopen3と、が示されている。図２６に示す１次共鳴周波数Ｆclose1及び２次共鳴周波数Ｆclose2の特定手法としては、音響信号を用いて実際に検出を行っても良いし、ユーザが選んだ選択肢により特定されるものでも良い。その際、被験者の結果データによる１次共鳴周波数と２次共鳴周波数との関係を用いて、ユーザ等の操作で１次共鳴周波数が選択された際に、当該１次共鳴周波数に基づいて２次共鳴周波数を特定しても良い。また、開放共鳴の１次共鳴周波数Ｆopen1、及び３次共鳴周波数Ｆopen3は、第３の実施の形態と同様の手法で導き出されるものとする。
【０１１８】
そして、このような音響信号に対して、補正処理部１７１２は、フィルタ係数情報を用いて補正を行う。図２７は、補正処理部１７１２が行う補正特性２７０１の例を示した図である。破線２７０２は、図２６で示した共鳴現象の特性を示している。図２７に示す補正特性２７０１は、共鳴周波数Fclose1及び共鳴周波数Fclose2の周波数成分（周波数振幅）を抑止し、共鳴周波数Ｆopen1及び共鳴周波数Ｆopen3の周波数成分（周波数振幅）を強調するための一例となる補正特性となっている。
【０１１９】
図２８は、補正処理部１７１２が、図２７で示した補正特性で補正した後の音源信号の特性２８０１を示した図である。図２８に示されているように、補正前の音源信号２８０２に対して、補正処理部１７１２が補正を行うことで、共鳴のピークが、閉空間の共鳴周波数Ｆclose1及び共鳴周波数Ｆclose2から、開放共鳴である１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次共鳴周波数Ｆopen3に変換されている。すなわち、図２７の実線２７０１に示された周波数特性を有するフィルタＣ(z)で、補正処理部１７１２が音響信号を補正することで、開放共鳴に変換する処理が実現できる。
【０１２０】
このように、第３の実施の形態の変形例２にかかる音響再生装置１７００は、補正処理を行なうことで、イヤホン又は密閉型ヘッドホンに特有の不自然な音を解消した、第３の実施の形態と比べてさらなる高品質の再生音をユーザに提供することができる。
【０１２１】
上述した実施の形態の音響再生装置１１０、１５００及び１７００で実行される音響補正プログラムは、通常音響再生装置１１０、１５００及び１７００の（図示しない）ＲＯＭ等に予め組み込んで提供されるが、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体記録されて提供してもよい。
【０１２２】
また、上述した実施の形態の音響再生装置１１０、１５００及び１７００で実行される音響補正プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、上述した実施の形態の音響再生装置１１０、１５００及び１７００で実行される音響補正プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【０１２３】
上述した実施の形態の音響再生装置１１０、１５００及び１７００で実行される音響補正プログラムは、上述した各部（音響信号取得部、音響信号補正部、第１の共鳴周波数入力部、出力部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体から音響補正プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、音響信号取得部、音響信号補正部、第１の共鳴周波数入力部、出力部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【符号の説明】
【０１２４】
１００  音響処理装置
１１０、１５００、１７００  音響再生装置
１１１  表示部
１１２  操作入力部
１２０  イヤホン
２０１  音響信号取得部
２０２、１５０１、１７０１  音響信号補正部
２０３  出力部
２０４  第１の共鳴周波数入力部
２１１、１５１１、１７１２  補正処理部
２１２、１７１１  変換パラメータ取得部
２１５、１７１３  共鳴周波数変換部
１５１２  第１の補正パラメータ取得部
１５１３  第２の補正パラメータ取得部
１５１４  第２の周波数決定部
１５２１  第１の共鳴周波数抑圧部
１５２２  第２の周波数強調部
【図１】
2011234047.tif 000004
【図２】
2011234047.tif 000005
【図３】
2011234047.tif 000006
【図４】
2011234047.tif 000007
【図５】
2011234047.tif 000008
【図６】
2011234047.tif 000009
【図７】
2011234047.tif 000010
【図８】
2011234047.tif 000011
【図９】
2011234047.tif 000012
【図１０】
2011234047.tif 000013
【図１１】
2011234047.tif 000014
【図１２】
2011234047.tif 000015
【図１３】
2011234047.tif 000016
【図１４】
2011234047.tif 000017
【図１５】
2011234047.tif 000018
【図１６】
2011234047.tif 000019
【図１７】
2011234047.tif 000020
【図１８】
2011234047.tif 000021
【図１９】
2011234047.tif 000022
【図２０】
2011234047.tif 000023
【図２１】
2011234047.tif 000024
【図２２】
2011234047.tif 000025
【図２３】
2011234047.tif 000026
【図２４】
2011234047.tif 000027
【図２５】
2011234047.tif 000028
【図２６】
2011234047.tif 000029
【図２７】
2011234047.tif 000030
【図２８】
2011234047.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イヤホン又はヘッドホンの装着で閉塞された時の共鳴に関する第１の周波数を特定する特定情報を入力する入力手段と、
前記特定情報又は前記第１の周波数に基づいて定められた第２の周波数を強調する補正を音信号に対して行う補正手段と、
補正された音信号を出力する出力手段と、を備え、
前記補正手段は、前記第２の周波数に対して、２ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内で強調する補正であることを特徴とする音信号補正装置。
【請求項２】
前記第２の周波数は、前記閉塞から開放された時の共鳴に関する周波数であることを特徴とする請求項１に記載の音信号補正装置。
【請求項３】
前記補正手段は、さらに、前記音信号に対して、前記第１の周波数を抑圧する補正を行うこと、を特徴とする請求項１又は２に記載の音信号補正装置。
【請求項４】
前記補正手段が強調する前記第２の周波数は、前記第１の周波数より低いこと、
を特徴とする請求項３に記載の音信号補正装置。
【請求項５】
前記補正手段が強調する前記第２の周波数は、前記第１の周波数の０．６倍より低いこと、
を特徴とする請求項４に記載の音信号補正装置。
【請求項６】
前記補正手段が強調する対象となる前記第２の周波数は、前記第１の周波数が低くなることに応じて低くなる周波数であること、
を特徴とする請求項４又は５に記載の音信号補正装置。
【請求項７】
前記補正手段が強調する前記第２の周波数は、前記第１の周波数と、閉塞された時の共鳴が生じる外耳道の長さと、に基づいて特定された周波数であること、
を特徴とする請求項４又は５に記載の音信号補正装置。
【請求項８】
前記補正手段が強調する前記第２の周波数は、さらに、前記イヤホンが外耳道内に入り込んだ深さ、及び外耳道の外側の耳介の厚さのうち少なくとも一つ以上に基づいて特定された周波数であること、
を特徴とする請求項７に記載の音信号補正装置。
【請求項９】
前記補正手段は、さらに、当該前記第２の周波数より高い次数である第３の周波数を強調する補正を、前記音信号に対して行うこと、
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の音信号補正装置。
【請求項１０】
音信号補正装置で実行される音信号補正方法であって、
イヤホン又はヘッドホンの装着で閉塞された時の共鳴に関する第１の周波数を特定する特定情報を入力処理する入力ステップと、
前記特定情報又は前記第１の周波数に基づいて定められた第２の周波数を強調する補正を音信号に対して行う補正ステップと、を有し、
前記補正ステップは、前記第２の周波数に対して、２ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内で強調する補正であることを特徴とする音信号補正方法。
【請求項１１】
イヤホン又はヘッドホンの装着で閉塞された時の共鳴に関する第１の周波数を特定する特定情報を入力処理する入力ステップと、
前記特定情報又は前記第１の周波数に基づいて定められた第２の周波数に対して、２ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内で強調する補正を音信号に対して行う補正ステップと、
をコンピュータの実行させるためプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明の実施の形態は、音信号補正装置、その方法及びソフトウェア記録媒体に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヘッドホン又はイヤホンの閉塞による違和感を解消する音信号補正装置、その方法及びソフトウェア記録媒体を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
実施の形態の音信号処理装置は、入力手段と、補正手段と、を備える。前記入力手段は、イヤホン又はヘッドホンの装着で閉塞された時の共鳴に関する第１の周波数を特定する特定情報を入力する。前記補正手段は、前記特定情報又は前記第１の周波数に基づいて定められた第２の周波数を強調する補正を音信号に対して行う。前記補正手段は、前記第２の周波数に対して、２ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内で強調する補正である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態にかかる音響処理装置の一例を示した図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置の構成の例を示すブロック図である。
【図３】図３は、多数の被験者から取得した１次共鳴周波数と２次共鳴周波数との分布を示した図である。
【図４】図４は、イヤホンの装着時に形成される閉空間で生じる耳共鳴をモデル化した模式図である。
【図５】図５は、イヤホンを外した時に生じる共鳴をモデル化した第１の例を示した図である。
【図６】図６は、イヤホンを外した時に生じる共鳴をモデル化した第２の例を示した図である。
【図７】図７は、イヤホンを外した時に生じる共鳴をモデル化した第３の例を示した図である。
【図８】図８は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性の第１の例を示した図である。
【図９】図９は、第１の実施の形態にかかる補正処理部が図８の共鳴現象に対して行う補正特性の例を示した図である。
【図１０】図１０は、第１の実施の形態にかかる補正処理部が、図９で示した補正特性で補正した後の共鳴特性を示した図である。
【図１１】図１１は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性の第２の例を示した図である。
【図１２】図１２は、第１の実施の形態にかかる補正処理部が図１１の共鳴現象に対して行う補正特性の例を示した図である。
【図１３】図１３は、第１の実施の形態にかかる補正処理部が、図１２で示した補正特性で補正した後の共鳴特性を示した図である。
【図１４】図１４は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置における、音響信号に対する処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第２の実施の形態にかかる音響再生装置の構成の例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、第２の実施の形態にかかる音響再生装置における、音響信号に対する処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、第３の実施の形態にかかる音響再生装置の構成の例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、イヤホンを外した時に生じる共鳴として複数の開放共鳴の周波数をモデル化したときの第１の例を示した図である。
【図１９】図１９は、イヤホンを外した時に生じる共鳴として複数の開放共鳴の周波数をモデル化したときの第２の例を示した図である。
【図２０】図２０は、イヤホンを外した時に生じる共鳴として複数の開放共鳴の周波数をモデル化したときの第３の例を示した図である。
【図２１】図２１は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性の例を示した図である。
【図２２】図２２は、第３の実施の形態にかかる補正処理部が行う補正特性の例を示した図である。
【図２３】図２３は、第３の実施の形態にかかる補正処理部が、図２２で示した補正特性で補正した後の共鳴特性を示した図である。
【図２４】図２４は、第３の実施の形態の変形例１にかかる補正処理部が行う補正特性の例を示した図である。
【図２５】図２５は、第３の実施の形態の変形例１にかかる補正処理部が、図２４で示した補正特性で補正した後の共鳴特性を示した図である。
【図２６】図２６は、イヤホン又はヘッドホンを耳に装着した際に音源信号を出力した際に生じる共鳴現象の特性の例を示した図である。
【図２７】図２７は、第３の実施の形態の変形例２にかかる補正処理部が行う補正特性の例を示した図である。
【図２８】図２８は、第３の実施の形態の変形例２にかかる補正処理部が、図２７で示した補正特性で補正した後の共鳴特性を示した図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
まず、本実施の形態及び後述する実施の形態など、様々な機材で適用される骨子となる原理について説明する。本実施の形態に音響再生装置１１０、及び後述する実施の形態にかかる音響再生装置は、装着対象となるイヤホン又はヘッドホンと、装着するユーザと、の組み合わせで異なる閉管共鳴の周波数を抑える補正処理を行うだけでなく、イヤホン又はヘッドホンを外したときの開放感をユーザが感じられるように、補正処理を行う。この開放感を感じられるようにする補正としては、ユーザ毎に異なる開放共鳴を、ユーザの耳と、ユーザが装着したイヤホン又はヘッドホンと、の成す閉空間の関係に合わせて適応的に付加／強調する補正がある。開放共鳴とは、各ユーザが、イヤホン又はヘッドホンを装着していない場合、換言すればイヤホン及びヘッドホンから耳が開放されている場合に、各ユーザが外部環境から音を聞く際に生じる共鳴とする。つまり、音響信号で開放共鳴が生じていると、ユーザは、開放感のある音響信号として認識する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
このように、変換パラメータ取得部２１２は、特定情報から、閉空間による共鳴周波数より低い、イヤホン及びヘッドホンから開放された時の共鳴周波数の周波数を特定し、特定された周波数に変換する変換パラメータを取得する。換言すると、変換パラメータ取得部２１２は、特定された閉空間における共鳴周波数に基づいて、当該共鳴周波数よりも低く、開放された時に共鳴が生じる周波数の成分を強調する変換パラメータを求める。変換パラメータの一例としては、フィルタ係数情報を用いることができる。そして、変換パラメータ取得部２１２が取得した変換パラメータは、補正処理部２１１に出力される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
そこで、開放共鳴の開放周波数Ｆopen近傍の周波数が共鳴のピークとなるように、補正処理部２１１は、変換パラメータによるフィルタ係数情報を用いて補正する。図９は、補正処理部２１１が行う補正特性９０１の例を示した図である。破線９０２は、図８で示した共鳴現象の特性を示している。図９に示す補正特性９０１は、共鳴周波数Fcloseの周波数成分（周波数振幅）を抑止し、Ｆcloseより低い開放共鳴の開放周波数Ｆopenの周波数成分（周波数振幅）を強調するための一例となる補正特性となっている。なお、補正特性９０１における、共鳴周波数Fclose及び開放周波数Ｆopenにおける周波数振幅は、実際の適用された際に適切な値が設定されればよい。これは、共鳴周波数Fcloseの共鳴ピークが少しでも抑止され、開放周波数Ｆopenの周波数成分が少しでも強調されるだけで、ユーザの閉塞感が解消され、開放感を得られるからである。例えば、補正処理部２１１は、開放周波数Ｆopenに対して、２，３dB程度以上１２ｄB程度以下の範囲内で、強調する補正などが考えられる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
図１０は、補正処理部２１１が、図９で示した補正特性で補正した後の共鳴特性１００１を示した図である。図１０に示されているように、補正前の音源信号９０２に対して、補正処理部２１１が補正を行うことで、共鳴のピークが、共鳴周波数Ｆcloseから、開放共鳴の開放周波数Ｆopenに変換されている。すなわち、図９の実線に示された周波数特性を有するフィルタＣ(z)で、補正処理部２１１が音響信号を補正することで、イヤホン又はヘッドホン装着で閉塞した耳空間の共鳴周波数Ｆcloseを、開放共鳴の共鳴周波数Ｆopenに変換する処理が実現できる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
ところで、イヤホン及びヘッドホンから開放された際に、開放共鳴が生じるが、この共鳴周波数は、１次のみならず、複数次数についても生じる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
図２３は、補正処理部１７１２が、図２２で示した補正特性で補正した後の共鳴特性２３０１を示した図である。図２３に示されているように、補正前の音源信号２２０２に対して、補正処理部１７１２が補正を行うことで、共鳴のピークが、１次共鳴周波数Ｆclose1から１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次共鳴周波数Ｆopen3に変換されている。すなわち、図２２の実線に示された周波数特性を有するフィルタＣ(z)で、補正処理部１７１２の共鳴周波数変換部１７１３が音響信号を補正することで、イヤホン又はヘッドホン装着で閉塞した耳空間の１次共鳴周波数Ｆclose1を、１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次共鳴周波数Ｆopen3に変換する処理が実現できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
図２５は、補正処理部１７１２が、図２４で示した補正特性で補正した後の共鳴特性を示した図である。図２５に示されているように、補正前の音源信号に対して、補正処理部が補正を行うことで、共鳴周波数Ｆclose1と、１次共鳴周波数Ｆopen1と、３次共鳴周波数Ｆopen3と、の３つの共鳴ピークを有するようになる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
図２８は、補正処理部１７１２が、図２７で示した補正特性で補正した後の共鳴特性２８０１を示した図である。図２８に示されているように、補正前の共鳴特性２８０２に対して、補正処理部１７１２が補正を行うことで、共鳴のピークが、閉空間の共鳴周波数Ｆclose1及び共鳴周波数Ｆclose2から、開放共鳴である１次共鳴周波数Ｆopen1及び３次共鳴周波数Ｆopen3に変換されている。すなわち、図２７の実線２７０１に示された周波数特性を有するフィルタＣ(z)で、補正処理部１７１２が音響信号を補正することで、開放共鳴に変換する処理が実現できる。