(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘッドホンやイヤホンあるいは各耳の近傍に配置したスピーカーで得られる音像の定位を拡大する信号処理方法および装置を提供する。【解決手段】音像定位設定はＤｅｌａｙ手段で、遅延時間を付与、音像定位設定Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ手段で周波数特性補正を行い、他方のチャンネルに加算し、聴覚音圧差周波数特性補正手段、聴覚高音域特性調整手段、ヘッドホン装置周波数特性修正手段、音圧感度整合手段とによって構成する、ヘッドホン音像定位拡大信号処理により出力を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドホンやイヤホンあるいは各耳の近傍に配置したスピーカーで音楽を再生する時に音像の定位を広げる音響信号処理方法および装置であって、
（１）一方のチャンネルの信号に、０．２〜０．６ｍＳｅｃの範囲（図２参照）で選択した遅延時間を付与して他方のチャンネルに加算する、音像定位設定Ｄｅｌａｙ（図１参照）手段と、
（２）一方のチャンネルの信号に、ローパスフィルタ（図３参照）、
または、低域から徐々に減衰して１．３ｋＨｚ以上では−２〜−８ｄＢの範囲で選択したレベルでフラットな特性（図４参照）のイコライザ、
で周波数特性を付与して他方のチャンネルに加算する、音像定位設定Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ（図１参照）手段と、
（３）等ラウドネス曲線（図５参照）から事前に算出した補正特性（図６参照）を録音時の聴取音圧と再生時の聴取音圧との差で選択した補正特性を信号に付与する、聴覚音圧差周波数特性補正（図１参照）手段と、
（４）６〜１０ｋＨｚの範囲で選択した周波数でピークを持ち、年齢による聴力低下の特性（図７参照）を参考にした特性曲線で、聴取者ごとの聴覚に合わせた周波数特性（図８参照）を信号に付与する、聴覚高音域特性調整（図１参照）手段と、
（５）ヘッドホンやイヤホンあるいはスピーカーの周波数特性（図９参照）をフラットに修正する逆周波数特性（図１０参照）を信号に付与する、ヘッドホン装置周波数特性修正（図１参照）手段と、
（６）事前に測定したヘッドホンやイヤホンあるいはスピーカーの感度および出力アンプのゲインから算出し、前記聴覚音圧差周波数特性補正手段で設定した聴取音圧に合わせるレベル調整値を信号や再生装置に付与する、音圧感度整合（図１参照）手段と、
を備えたことを特徴とする、ヘッドホン音像定位拡大信号処理方法および装置。
【請求項２】
請求項１において、例えば（１）と（２）の手段を音楽データに付加し、（３）〜（６）の手段を再生装置で信号処理するなどの、手段を分割して構成する方法により得られる、音楽メディアおよび再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音楽再生においてヘッドホンやイヤホンあるいは各耳の近傍に配置したスピーカーで得られる音像の定位を拡大する信号処理方法および装置である。
なお、以下では「ヘッドホンやイヤホンあるいは各耳の近傍に配置したスピーカー」をヘッドホン装置と略記する。
【背景技術】
【０００２】
通常の音楽ＣＤでは、図１１に示す配置のスピーカーによってモニターをして、ミキシング作業が行われる。しかし、この音源データをヘッドホン装置で再生した場合に、頭の内側で音像が定位しているように感じ、スピーカーで聴取する時に感じる音の広がりを知覚出来ないことが知られている。
【０００３】
そのため、古くから多くの研究が行われ、時間差や位相差または音量差の付与、或いはエコー音の追加やインパルス応答の測定・分析結果を用いて畳み込み信号処理を行い音像定位の広がりを得る、などの研究や提案がなされている。
【０００４】
しかし、決定的な製品や確立された方法あるいは規格はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２５０９００号公報
【特許文献２】特開平１１−７５３００号公報
【特許文献３】特開平１０−４２３９７号公報
【特許文献４】特許第５０４１３０８号公報
【特許文献５】特開平５−２５２５９８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】樋渡涓二編著「視聴覚情報概論」（株）昭晃堂、昭和６２（１９８７）年７月１５日初版発行、１２２〜１３１ページ参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、ヘッドホン装置で聴取する時に、スピーカーで聴取する時に感じる音の広がりを知覚出来ない原因と成っている、次の２つの現象にある。
【０００８】
第１課題は、図１１に示す録音時のスピーカーによるミキシング作業では、一方のスピーカーからの音は時間差（位相差を含む）と、頭部の形状と耳の指向性によって発生する周波数特性を持った音圧差で両方の耳に入力されるが、ヘッドホン装置で聴取する時には、一方の音は一方の耳にしか入力されないこととの差異で、不自然な音像定位が発生していることである。
【０００９】
第２課題は、ミキシング作業ではー１８ｄＢＦＳの基準レベルを８５Ｐｈｏｎで聴取しているのに対し、ヘッドホン装置での再生時には６０Ｐｈｏｎ以下、人によっては４０Ｐｈｏｎ程度で聴取していることで、聴取音圧差による聴覚周波数特性の変化による低域低下が起こり、低音楽器や低域の響き音が小音量でしか聴こえないことや、加齢による高域聴覚感度の低下で高音不足となり、広がり感が損なわれる現象が発生していることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１課題の時間差を解決するための手段は、「非特許文献１」の記載から引用した図２の「平面波の到達」（左図）と「入射角と時間差」（右グラフ）を参考にした、０．２〜０．６ｍＳｅｃの範囲で、試聴と考察により最も効果的な時間を設定したＤｅｌａｙを用いて遅延時間を付与した信号を、他方のチャンネルに加算する、音像定位設定Ｄｅｌａｙ手段である。
なお、この方法は「特許文献１」（１９９１）に、遅延回路として提案されている。
【００１１】
第１課題の周波数特性を持った音圧差を解決するための手段は、「非特許文献１」の記載から引用した図１３の「音の入射角と両耳間強度差」（上グラフ）から作成した「入射角による周波数レスポンス」（下グラフ）を参考にし、試聴と考察により最も効果的な周波数特性（図３参照）を付与する、
【００１２】
または、「非特許文献１」の記載から引用した図１２から、要素ごとに分離したグラフで、「両耳間位相差検知閾（しきい）」グラフ（下左グラフ）で示されているように、音源と耳との距離の差と信号の波長との関係から発生する位相の回転で、約１．３ｋＨｚ以上では位相差（時間差）では明確な音像定位を知覚出来なくなるが、「両耳間強度（音圧）差検知閾（しきい）」グラフ（下右グラフ）では、音像定位を知覚出来ることを利用して、
【００１３】
約１．３ｋＨｚ以下では時間差での定位を補助し、約１．３ｋＨｚ以上では音圧レベルの差で音像定位を付与する、低域から徐々に減衰して約１．３ｋＨｚ以上では−２〜−８ｄＢの範囲で、試聴と考察により最も効果的なレベルで、フラットな特性（図４参照）を付与した
信号を他方のチャンネルに加算する、音像定位設定Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ手段である。
なお、これらに類似した特性は「特許文献２」（１９９９）での図６の低域通過フィルタや「特許文献３」（１９９８）のローパスフィルタとして提案されている。
【００１４】
第２課題の聴取音圧差による聴覚周波数特性の変化による低域低下の解決手段は、聴覚が音圧レベルによって異なった周波数特性を持っている（図５参照）ことから、録音時の聴取音圧と再生時の聴取音圧とのレベル差によって、等ラウドネス曲線から事前に算出したプリセット値に基づく、ＥｑｕａｌｉｚｅｒとＡｔｔによる補正特性（図６参照）を信号に付与する、聴覚音圧差周波数特性補正手段である。
なお、この特性は「特許文献４」（２０１２）にラウドネス補正手段として提案されている。
【００１５】
第２課題の加齢による高音域聴覚感度の低下で高音域不足の解決手段は、年齢別による聴力低下（図７参照）を参考にし、６〜１０ｋＨｚの範囲で試聴と考察により最も効果的な周波数でピークを持つ特性（図８参照）で、聴取者が自身で操作する機能を有する、高音域聴覚特性調整手段である。
なお、この手段は聴覚の個人差や音質の好みに対して、高音域特性を調整する役割もある。
【００１６】
ヘッドホン装置周波数特性修正手段は、録音時に聴取するスピーカー（Ｍｉｘｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の周波数特性がフラットであることに対応して、再生時に聴取するヘッドホン装置の周波数特性（図９参照）をフラットに修正するための逆周波数特性（図１０参照）を信号に付与することで、聴覚音圧差周波数特性補正手段を正確に実施するための手段である。
なお、類似した手法が「特許文献５」（１９９３）に逆ヘッドホンレスポンスとして提案されている。
【００１７】
音圧感度整合手段は、ヘッドホンやイヤホンあるいはスピーカーの感度と出力アンプのゲインを、事前に測定し算出したプリセット値を信号や再生装置に付与し、聴覚音圧差周波数特性補正手段で設定した音圧を出力することで、聴覚音圧差周波数特性補正手段を正確に実施するための手段である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のヘッドホン音像定位拡大信号処理方法および装置によって、録音時のＭｉｘｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒが知覚していた、楽器バランスと音像定位に近い音の広がりを再現して聴取出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
携帯型の小型音楽再生機能を持つ装置に、信号処理プログラムやアプリケーションとして、組み込むことである。
【実施例】
【００２０】
図１４は、本発明のヘッドホン音像定位拡大信号処理方法および装置としての一例を示す実施例のブロック図である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
産業上の利用可能性は、ヘッドホン装置や狭い空間の車等の乗り物およびヘッドレストにスピーカーを仕込んだシートなどのステレオ音響再生機器に、本発明をヘッドホン音像定位拡大信号処理方法および装置として、組み込むことである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明での信号処理の構成と信号の流れを示す、ブロック図である。
【図２】音像定位設定Ｄｅｌａｙの遅延時間を説明する、図とグラフである。
【図３】音像定位設定Ｅｑｕａｌｉｚｅｒのローパスフィルタ特性を示す、グラフである。
【図４】音像定位設定Ｅｑｕａｌｉｚｅｒのイコライザ特性を示す、グラフである。
【図５】ＩＳＯ２２６：２００３等ラウドネス曲線のグラフである。
【図６】聴覚音圧差周波数特性補正の一例としての特性を示す、グラフである。
【図７】年齢別による聴力低下の特性を示す、グラフである。
【図８】聴覚高音域特性調整の一例としての特性を示す、グラフである。
【図９】ヘッドホン装置の一例としての周波数特性を示す、グラフである。
【図１０】ヘッドホン装置周波数特性修正の一例としての逆特性を示す、グラフである。
【図１１】録音時のスピーカーと聴取者との配置と音の伝播を示す、イメージ図である。
【図１２】両耳間位相差と強度（音圧）差の検知閾（しきい）を示す、グラフである。
【図１３】スピーカーの配置角度と耳に入力する強度（音圧）差を示す、グラフである。
【図１４】実施例の一つとしての、ブロック図である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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