(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直管部分を有する測定管と、
前記測定管内の前記直管部分に設けられたマイクと、
前記マイクを前記測定管に固定するイヤプラグと、
前記測定管に装着されるイヤホンと、
前記測定管の外部に設置されたスピーカと、
第１の音圧、第２の音圧、第３の音圧、及び第４の音圧に基づいて頭外定位フィルタを生成する処理部と、
を備え、
前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定せずに設置し、前記イヤホンを前記測定管に装着せずに前記スピーカを駆動した時の自由音場の音圧を前記マイクが測定して、前記第１の音圧とし、
前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定し、前記イヤホンを前記測定管に装着せずに前記スピーカを駆動した時の自由音場の音圧を前記マイクが測定して、前記第２の音圧とし、
前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定せずに設置し、前記イヤホンを駆動した時の音圧を前記マイクが測定して、前記第３の音圧とし、
前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定し、前記イヤホンを駆動した時の音圧を前記マイクが測定して、前記第４の音圧としている頭外定位フィルタ生成装置。
【請求項２】
（前記第１の音圧／前記第２の音圧）／（前記第３の音圧／前記第４の音圧）の値に基づいて、前記頭外定位フィルタを算出する請求項１に記載の頭外定位フィルタ生成装置。
【請求項３】
前記マイクの設置位置は、前記イヤホンのイヤピースの先端から０．５〜１ｃｍである請求項１、又は２に記載の頭外定位フィルタ生成装置。
【請求項４】
左チャンネルの信号、及び右チャンネルの信号に対して、頭部伝達関数を畳み込む畳み込み演算部と、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の頭外定位フィルタ生成装置で生成された頭外定位フィルタを用いて、前記畳み込み演算部での演算結果に対して補正を行う補正処理部と、
前記補正処理部で補正された信号に対して、受聴者の個人特性に応じた音質調整を行う音質調整部と、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の頭外定位フィルタ生成装置で用いられた前記イヤホンと同型であり、前記音質調整部で調整された信号を出力するイヤホンと、を備える頭外定位処理装置。
【請求項５】
前記音質調整部は、前記音質調整部で調整された信号を出力する受聴者が前記イヤホンを装着した状態で、周波数が変化するスイープ信号を出力した時の、前記受聴者の受聴結果に応じて設定された複数のフィルタを備えており、
前記音質調整部は、前記複数のフィルタを用いて周波数に応じてゲインを変化させる請求項４に記載の頭外定位処理装置。
【請求項６】
測定管、マイク、イヤプラグ、イヤホン、及びスピーカを用いて第１の音圧、第２の音圧、第３の音圧、及び第４の音圧を測定するステップと、
前記第１の音圧、前記第２の音圧、前記第３の音圧、及び前記第４の音圧に基づいて頭外定位フィルタを生成するステップと、
を備え、
前記測定管が直管部分を有し、
前記マイクが、前記測定管内の前記直管部分に設けられており、
前記イヤプラグ、前記マイクを前記測定管に固定し、
前記イヤホンが、前記測定管に装着され、
前記スピーカが前記測定管の外部に設置されており、
前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定せずに設置し、前記イヤホンを前記測定管に装着せずに前記スピーカを駆動した時の自由音場の音圧を前記マイクが測定して、前記第１の音圧とし、
前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定し、前記イヤホンを前記測定管に装着せずに前記スピーカを駆動した時の自由音場の音圧を前記マイクが測定して、前記第２の音圧とし、
前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定せずに設置し、前記イヤホンを駆動した時の音圧を前記マイクが測定して、前記第３の音圧とし、
前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定し、前記イヤホンを駆動した時の音圧を前記マイクが測定して、前記第４の音圧としている頭外定位フィルタ生成方法。
【請求項７】
（前記第１の音圧／前記第２の音圧）／（前記第３の音圧／前記第４の音圧）の値に基づいて前記頭外定位フィルタを算出する請求項６に記載の頭外定位フィルタ生成方法。
【請求項８】
前記マイクの設置位置は、前記イヤホンのイヤピースの先端から０．５〜１ｃｍである請求項６、又は７に記載の頭外定位フィルタ生成方法。
【請求項９】
左チャンネルの信号、及び右チャンネルの信号に対して、頭部伝達関数を畳み込む畳み込み演算ステップと、
請求項６〜８のいずれか１項に記載の頭外定位フィルタ生成方法で生成された頭外定位フィルタを用いて、前記畳み込み演算ステップでの演算結果に対して補正を行う補正ステップと、
前記補正ステップで補正された信号に対して、受聴者の個人特性に応じた音質調整を行う音質調整ステップと、
請求項６〜８のいずれか１項に記載の頭外定位フィルタ生成方法で用いられた前記イヤホンと同型のイヤホンから、前記音質調整ステップで調整された信号を出力するステップを備える頭外定位処理方法。
【請求項１０】
前記受聴者が前記音質調整ステップで調整された信号を出力するイヤホンを装着した状態で、周波数が変化するスイープ信号を出力した時の、前記受聴者の受聴結果に応じて複数のフィルタを設定するステップをさらに備え、
前記音質調整ステップでは、前記複数のフィルタを用いて周波数に応じてゲインを変化させる請求項９に記載の頭外定位処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭外定位フィルタ生成装置、頭外定位フィルタ生成方法、頭外定位処理装置、及び頭外定位処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２には、ヘッドホン、イヤホンにおける頭外定位方式が記載されている。また、特許文献１、２では、ダミーヘッドを用いて、外耳道入口から鼓膜までの伝達関数を求めている。外耳道入口から鼓膜までの伝達関数の逆関数は外耳道補正関数と呼ばれている。
【０００３】
また、非特許文献１には、バイノーラル信号を音源に用いて、音響インピーダンスの比が１となるようなヘッドホンを使用することで、マイクの感度と、外耳道入口の音圧によって、外耳道補正関数を簡単に求められることが記載されている。バイノーラル音源とは、録音者の頭部伝達関数が反映された音源である。
【０００４】
こうして求められた外耳道補正関数は、頭外定位フィルタを構成する複数のフィルタの一部である。外耳道補正関数を含め、頭外定位フィルタを構成する複数のフィルタは、以下便宜的に頭外定位フィルタと記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２８８５４号公報
【特許文献２】特開２００２−２０９３００号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｈｅｎｒｉｋ  Ｍｏｌｌｅｒ  ”Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｂｉｎａｕｒａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ”Ａｐｐｌｉｅｄ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ   ３６ （１９９２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１には、自由音場での音源から鼓膜までの音響伝達回路（伝達関数）と等価なヘッドホン再生による音響伝達回路（伝達関数）を求める方法が開示されている。
【０００８】
非特許文献１では、外耳道入口が閉じられた状態で録音されたバイノーラル信号を音源に用いて、録音時の被験者と受聴時の被験者（受聴者）とが同一、かつ後述する'open headphone'を使用することにより、簡単に頭外定位フィルタが求められると記載されている。'open headphone'とは、以下の式（１）に示す各音響インピーダンスの比が１となるヘッドホンである。
【０００９】
【数１】
0006511999.tif 000002
【００１０】
なお、式（１）に用いられる記号は以下の通りである。
Ｐ２：自由音場における、ダミーヘッドまたは受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧
Ｐ３：自由音場における、ダミーヘッドまたは受聴者の開放された外耳道入口位置の音圧
Ｐ５：ヘッドホン受聴時における、受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧
Ｐ６：ヘッドホン受聴時における、受聴者の開放された外耳道入口位置の音圧
Ｚｅａｒ ｃａｎａｌ：外耳道入口から鼓膜側を見た音響インピーダンス
Ｚｈｅａｄｐｈｏｎｅ：ヘッドホン受聴時に外耳道入口から外側を見た音響インピーダンス
Ｚｒａｄｉａｔｉｏｎ：自由音場における、外耳道入口から外側を見た音響インピーダンス
ここで、Ｐ３は第１の音圧、Ｐ２は第２の音圧、Ｐ６は第３の音圧、Ｐ５は第４の音圧である。
【００１１】
そして、非特許文献１には、録音時の被験者と受聴時の被験者（受聴者）とが同一、かつヘッドホンまたはイヤホンが'open headphone'の条件を満たす場合、マイク感度Ｍ１と、ヘッドホン端子電圧Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅと、音圧Ｐ５とが求められれば、頭外定位フィルタＧｃを以下の式（２）で近似値Ｇｃ＊として算出できることが開示されている。
【００１２】
【数２】
0006511999.tif 000003
【００１３】
なお、式（２）に用いられる記号は以下の通りである。
Ｇｃ：自由音場における、ダミーヘッドまたは受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧Ｐ２を用いた場合の、自由音場とヘッドホン受聴を等価にするための頭外定位フィルタ
Ｇｃ＊：Ｇｃの近似値であり、'open headphone'を使用した場合の頭外定位フィルタ
Ｍ１：録音時のマイクロホン伝達関数
Ｐ５：ヘッドホン受聴時における、受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧
Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅ：ヘッドホン端子電圧
【００１４】
図１２は、音圧Ｐ３と音圧Ｐ４を模式的に示す図である。音圧Ｐ４は、自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の鼓膜位置の音圧である。図１３は音圧Ｐ６と音圧Ｐ７を模式的に示す図である。音圧Ｐ７はヘッドホン受聴時における、受聴者の鼓膜位置の音圧である。式（１）のＰ２及びＰ５は図１２及び図１３の回路図にのみ示されているが、それぞれＰ３及びＰ６と同じ位置における、外耳道入口をイヤプラグ（耳栓）等で閉塞した状態での音圧である。
【００１５】
しかしながら、非特許文献１では、イヤホンについて触れられていない。イヤホンの音響インピーダンスと自由音場の音響インピーダンスとは大きく異なるため、式（１）の比を１とすること、すなわち'open headphone'の条件を満たすことは構造上、実現が困難である。
【００１６】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、イヤホンを用いた場合でも適切に音像を頭外に定位することができる頭外定位フィルタを生成する頭外定位フィルタ生成装置、頭外定位フィルタ生成方法、頭外定位処理装置、及び頭外定位処理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】
【００１７】
本発明の一態様にかかる頭外定位フィルタ生成装置は、直管部分を有する測定管と、前記測定管内の前記直管部分に設けられたマイクと、前記マイクを前記測定管に固定するイヤプラグと、前記測定管に装着されるイヤホンと、前記測定管の外部に設置されたスピーカと、第１の音圧、第２の音圧、第３の音圧、及び第４の音圧に基づいて頭外定位フィルタを生成する処理部と、を備え、前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定せずに設置し、前記イヤホンを前記測定管に装着せずに前記スピーカを駆動した時の自由音場の音圧を前記マイクが測定して、前記第１の音圧とし、前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定し、前記イヤホンを前記測定管に装着せずに前記スピーカを駆動した時の自由音場の音圧を前記マイクが測定して、前記第２の音圧とし、前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定せずに設置し、前記イヤホンを駆動した時の音圧を前記マイクが測定して、前記第３の音圧とし、前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定し、前記イヤホンを駆動した時の音圧を前記マイクが測定して、前記第４の音圧とするものである。
【００１８】
本発明の一態様にかかる頭外定位フィルタ生成方法は、測定管、マイク、イヤプラグ、イヤホン、及びスピーカを用いて第１の音圧、第２の音圧、第３の音圧、及び第４の音圧を測定するステップと、前記第１の音圧、前記第２の音圧、前記第３の音圧、及び前記第４の音圧に基づいて頭外定位フィルタを生成するステップと、を備え、前記測定管が直管部分を有し、前記マイクが、前記測定管内の前記直管部分に設けられており、前記イヤプラグ、前記マイクを前記測定管に固定し、前記イヤホンが、前記測定管に装着され、前記スピーカが前記測定管の外部に設置されており、前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定せずに設置し、前記イヤホンを前記測定管に装着せずに前記スピーカを駆動した時の自由音場の音圧を前記マイクが測定して、前記第１の音圧とし、前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定し、前記イヤホンを前記測定管に装着せずに前記スピーカを駆動した時の自由音場の音圧を前記マイクが測定して、前記第２の音圧とし、前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定せずに設置し、前記イヤホンを駆動した時の音圧を前記マイクが測定して、前記第３の音圧とし、前記マイクを前記イヤプラグで前記測定管に固定し、前記イヤホンを駆動した時の音圧を前記マイクが測定して、前記第４の音圧とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、イヤホンを用いた場合でも適切に音像を頭外に定位することができる頭外定位フィルタを生成する頭外定位フィルタ生成装置、頭外定位フィルタ生成方法、頭外定位処理装置、及び頭外定位処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】頭外定位フィルタの考え方を説明する図である。
【図２】頭外定位フィルタの考え方を説明する図である。
【図３】頭外定位フィルタの考え方を説明する図である。
【図４】頭外定位フィルタの考え方を説明する図である。
【図５】頭外定位フィルタを生成するための測定を説明するための図である。
【図６】頭外定位フィルタを生成するための測定を説明するための図である。
【図７】頭外定位フィルタを生成するための測定を説明するための図である。
【図８】頭外定位フィルタを生成するための測定を説明するための図である。
【図９】頭外定位処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】頭外定位処理における個人特性調整を行う様子を示す模式図である。
【図１１】頭外定位処理における個人特性調整の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の開放された外耳道入口位置の音圧Ｐ３と、自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の鼓膜位置の音圧Ｐ４を模式的に示す図である。
【図１３】ヘッドホン受聴時における、受聴者の開放された外耳道入口位置の音圧Ｐ６と、ヘッドホン受聴時における、受聴者の鼓膜位置の音圧Ｐ７を模式的に示す図である
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜実施の形態１＞
［発明の概要］
これまでの頭外定位処理では、イヤホンから聴こえる仮想音源の位置は、頭外には出るものの現実の音源の位置よりは手前（受聴者に近い位置）に定位する。また、音質が変化した（ある周波数の音が強調された）音になる場合が多い。これらの原因として、以下の２つの理由が挙げられる。
【００２２】
第一の理由として、ダミーヘッドで代用した外耳道の特性がユーザの特性と正確に一致していないことが挙げられる。人の音像定位は、外耳道の入口から鼓膜までの間の１次元問題として扱うことができる。しかしながら厳密には外耳道はＳ字型をしており、個人によってその曲がり方も異なる。また外耳道の長さは２５〜３０ｍｍと言われており、その共鳴周波数は長さによって異なる。
【００２３】
第二の理由は、イヤホンの装着状態が適切でない場合があることが挙げられる。３００名程度の被験者を対象とした実験において、イヤホンの装着状態を観察したところ、大きめのイヤピースを無理やりに押し込み、自然と外れたり、斜めに挿入して音道が外耳道の壁に塞がれたりする等、イヤホンの装着状態が適切でない被験者が数多く見受けられた。
【００２４】
実施の形態１では、次に示す（Ａ）万人に共通な特性と、（Ｂ）個人毎の特性とに切り分け、（Ｂ）のみを個人毎に調整することで、適切な頭外定位を実現する。
【００２５】
（Ａ）万人に共通な特性
外耳道をモデル化した構造物、すなわち一端が閉じられている測定管を用いて、頭外定位フィルタを求めるための音圧を測定する。例えば、イヤピース全体が外耳道に沿って密着してはめ込まれた状態におけるイヤピースの先から０．５〜１ｃｍの位置にマイクを設置して音圧を測定する。測定を通じ、個人によらない万人共通の頭外定位フィルタを取得する。
【００２６】
（Ｂ）個人毎の特性
上記で取得された万人共通の頭外定位フィルタは、あくまで外耳道という管を１次元振動していくと仮定したものである。したがって、鼓膜でふさがれた外耳道で起こる共鳴が発生することについては考慮されていない。共鳴により、ある高い周波数のみ大きく聴こえたり、逆に全く聴こえなかったりすることが発生する。このように共鳴する周波数は個人毎の特性であり、共鳴の発生は避けられない。また、イヤホンの装着状態が適切でない場合も個人毎の特性に関係する。こうした個人毎の特性は聴取者にしか知覚できないため、聴取者による調整によって共鳴周波数を特定する。モデル化した構造物によって起こる共鳴を排除するためのノッチフィルタまたはピーキングフィルタを用いて、減衰または増強処理を実施する仕組みを備えている。
【００２７】
以上のように、（Ａ）万人に共通な特性と、（Ｂ）個人毎の特性とに切り分け、（Ｂ）のみを個人毎に調整することで、適切な頭外定位を実現する構成により、カナル型イヤホンでも原音場と等価な音場を楽しむことができる。
【００２８】
［'open headphone'の頭外定位フィルタ］
実施の形態１では、非特許文献１に記載された頭外定位フィルタを求めるための数式を用いる。したがって、まずこれらの数式について説明する。非特許文献１では鼓膜位置の音圧を録音し、ヘッドホンで再生することが想定されている。ヘッドホン受聴でも自由音場と同じ音を聴くためには、頭外定位フィルタＧＡを使って、以下の式（３）が成り立つ必要がある。すなわち、自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者が存在しない場合の頭部中心位置の音圧Ｐ１と、自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の鼓膜位置の音圧Ｐ４との伝達関数の比が、音圧Ｐ１と、ヘッドホン受聴時における、受聴者の鼓膜位置の音圧Ｐ７との伝達関数の比に等しくなる必要がある。マイクが伝達関数Ｍ１を有し、自由音場とヘッドホン受聴を等価にするための頭外定位フィルタをＧＡとすれば、以下の式（３）が成り立つ。
【００２９】
【数３】
0006511999.tif 000004
なお、式（３）に用いられる記号は以下の通りである。
ＧＡ：音圧Ｐ４を用いた場合の、自由音場とヘッドホン受聴を等価にするための頭外定位フィルタ
Ｐ１：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者が存在しない場合の頭部中心位置の音圧
Ｐ４：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の鼓膜位置の音圧
Ｐ７：ヘッドホン受聴時における、受聴者の鼓膜位置の音圧
Ｍ１：録音時のマイクロホン伝達関数
Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅ：ヘッドホン端子電圧
【００３０】
しかしながら、鼓膜位置での録音は現実的でないので、自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧Ｐ２を用いて式（３）を表すと、式（４）となる。
【００３１】
【数４】
0006511999.tif 000005
なお、式（４）に用いられる記号は以下の通りである。
Ｇｃ：音圧Ｐ２を用いた場合の、自由音場とヘッドホン受聴を等価にするための頭外定位フィルタ
Ｐ１：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者が存在しない場合の頭部中心位置の音圧
Ｐ２：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧
Ｐ４：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の鼓膜位置の音圧
Ｐ７：ヘッドホン受聴時における、受聴者の鼓膜位置の音圧
Ｍ１：録音時のマイクロホン伝達関数
Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅ：ヘッドホン端子電圧
【００３２】
式(４)を変形していくと、頭外定位フィルタＧｃは、式（５）で表せる。
【００３３】
【数５】
0006511999.tif 000006
【００３４】
なお、式（５）に用いられる記号は以下の通りである。
Ｇｃ：音圧Ｐ２を用いた場合の、自由音場とヘッドホン受聴を等価にするための頭外定位フィルタ
Ｐ１：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者が存在しない場合の頭部中心位置の音圧
Ｐ２：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧
Ｐ３：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の開放された外耳道入口位置の音圧
Ｐ４：自由音場における、ダミーヘッドあるいは受聴者の鼓膜位置の音圧
Ｐ５：ヘッドホン受聴時における、受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧
Ｐ６：ヘッドホン受聴時における、受聴者の開放された外耳道入口位置の音圧
Ｐ７：ヘッドホン受聴時における、受聴者の鼓膜位置の音圧
Ｍ１：録音時のマイクロホン伝達関数
Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅ：ヘッドホン端子電圧
【００３５】
式（５）において、右辺第１項［（Ｐ４／Ｐ３）／（Ｐ７／Ｐ６）］は、録音者と受聴者が同一の場合、分母（Ｐ７／Ｐ６）、分子（Ｐ４／Ｐ３）ともに同一の外耳道の伝達関数を表している。したがって、右辺第１項は１となる。右辺第３項［１／Ｍ１（Ｐ７／Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅ）］は、マイクの特性が必要であるが、音圧Ｐ５を測定する際のマイクと同一のものを使えば、式（６）のように、ヘッドホン端子電圧Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅとマイクロホン端子電圧Ｅｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅの比で表される。従って、右辺第３項は、電圧比、すなわち音量の大きさによって求められる。
【００３６】
【数６】
0006511999.tif 000007
Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅ：ヘッドホン端子電圧
Ｅｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ：マイクロホン端子電圧
Ｇ：式（５）の右辺第３項
【００３７】
式（５）の右辺第１項［（Ｐ４／Ｐ３）／（Ｐ７／Ｐ６）］は１であり、右辺第３項［１／Ｍ１（Ｐ７／Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅ）］は音量の大小によって求められる。このため、式（５）の右辺第２項[（Ｐ３／Ｐ２）／（Ｐ６／Ｐ５）]が求められれば、頭外定位フィルタＧｃが得られる。ここで、式（５）の右辺第２項は、図１２及び図１３より、以下に再掲する式（１）で表される。
【００３８】
【数７】
0006511999.tif 000008
Ｐ２：自由音場における、ダミーヘッドまたは受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧
Ｐ３：自由音場における、ダミーヘッドまたは受聴者の開放された外耳道入口位置の音圧
Ｐ５：ヘッドホン受聴時における、受聴者の閉塞された外耳道入口位置の音圧
Ｐ６：ヘッドホン受聴時における、受聴者の開放された外耳道入口位置の音圧
Ｚｅａｒ ｃａｎａｌ：外耳道入口から鼓膜側を見た音響インピーダンス
Ｚｈｅａｄｐｈｏｎｅ：ヘッドホン受聴時に外耳道入口から外側を見た音響インピーダンス
Ｚｒａｄｉａｔｉｏｎ：自由音場で外耳道入口から外側を見た音響インピーダンス
【００３９】
式（１）の右辺は、音響インピーダンスＺｈｅａｄｐｈｏｎｅが音響インピーダンスＺｒａｄｉａｔｉｏｎと等しければ、１となる。すなわち、これは'open headphone'の条件を満たす場合である。この場合、上記の式（６）のみで頭外定位フィルタＧｃが得られる。
【００４０】
［イヤホンの頭外定位フィルタ］
ここでイヤホンに注目する。イヤホンにもインナイヤと呼ばれる開放型のものがあるが、音漏れが多いことから、近年ではカナル型のイヤホンが圧倒的多数を占めている。しかしながらカナル型のイヤホンの音響インピーダンスと自由音場の音響インピーダンスとは大きく異なるため、式（１）の比を１とすること、すなわち'open headphone'の条件を満たすことは、上記の通り、構造上、実現が困難である。
【００４１】
そこで、実施の形態１では、式（１）、すなわち式（５）の右辺第２項を測定により求める。そのためには、マイク位置は特許文献１に示された外耳道入口やダミーヘッドの鼓膜位置ではなく、図１〜図４に示すような位置とする。図１〜図４は頭外定位フィルタの考え方を説明する図であり、具体的には、音圧を測定するための配置を概念的に示している。
【００４２】
イヤホン５はイヤピース５ａを備えている。イヤピース５ａが外耳道９の内部に挿入されることで、イヤホン５が耳３に装着される。イヤホン５のスピーカからの音を集音するためのマイク１は、鼓膜４の手前（外耳道９の入口側）であって、イヤホン５の装着位置よりも奥側（鼓膜４側）に取り付けられる。すなわち、図１〜図４に示すようにマイク１は、外耳道９における、鼓膜４とイヤホン５との間の位置に取り付けられる。
【００４３】
図１、図３では、イヤプラグ２によってマイク１が外耳道９内で固定された状態となっている。一方、図２、図４では、イヤプラグ２が外されており、マイク１が外耳道９内で固定されていない状態となっている。非特許文献１の各音圧Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ６は、カナル型イヤホンでは、それぞれ図１〜図４のマイク位置での各音圧Ｐ２ｅ，Ｐ３ｅ，Ｐ５ｅ，Ｐ６ｅとなる。
【００４４】
マイク１の設置位置はイヤピース５ａの先端から０．５〜１ｃｍ程度の位置とするのが望ましい。この位置が望ましい理由は次の通りである。鼓膜位置までのわずかに曲がったＳ字特性は個人それぞれに違っている。したがって、この距離を１ｃｍ以下とすることにより、完全に円筒とみなせる短い部分のみを利用できる。そうすれば、ダミーヘッドも人間もこの区間に限り同じ特性であるとみなすことができる。また、０．５ｃｍ以下とすると、イヤホン５とマイク１とが近くなりすぎてしまい、設置が難しくなり、また適切な集音測定が困難になる。
【００４５】
このように、イヤホン毎にダミーヘッドを用いて音圧Ｐ２ｅ，Ｐ３ｅ，Ｐ５ｅ，Ｐ６ｅを測定することで、式（１）に示す音圧の比を算出することができる。そして、式（１）の音圧比から式（５）を用いてイヤホンの頭外定位フィルタＧｃｅを求めることができる。音圧Ｐ２ｅ，Ｐ３ｅ，Ｐ５ｅ，Ｐ６ｅの測定を同じイヤホン５で行うと、上記したように、式（５）の第１項は１となり、第３項は式（６）のように、ヘッドホン端子電圧Ｅｈｅａｄｐｈｏｎｅとマイクロホン端子電圧Ｅｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅの比、すなわち音量の大きさで求められる。すなわち、測定により求めた音圧Ｐ２ｅ，Ｐ３ｅ，Ｐ５ｅ，Ｐ６ｅをそれぞれ式（５）の各音圧Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ６とすることで、式（５）の頭外定位フィルタＧｃがイヤホン５の頭外定位フィルタＧｃｅとなる。このように、イヤホン５に対する万人共通の頭外定位フィルタＧｃｅを簡単に求めることができる。イヤホンの頭外定位フィルタＧｃｅは同型（量産された同種の商品）のイヤホンであれば同一となる。
【００４６】
図５〜図８に音圧を測定するための装置構成を示す。図５〜図８に示す装置は、イヤホン５を用いた場合に頭外定位処理を行うための頭外定位フィルタＧｃｅを生成するフィルタ生成装置１００である。フィルタ生成装置１００は、マイク１、イヤプラグ２、測定管６、スピーカ８、処理装置１０を備えている。
【００４７】
図５は音圧Ｐ２ｅ、図６は音圧Ｐ３ｅ、図７は音圧Ｐ５ｅ、図８は音圧Ｐ６ｅを測定する状態をそれぞれ示している。これらの各音圧は、非特許文献１におけるＰ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６にそれぞれ対応している。
【００４８】
ここで、フィルタ生成装置１００におけるマイクロホン１とイヤホン５の位置について説明する。図１、図２はカナル型のイヤホン５を耳３に装着していない状態を示しており、図３、図４は、イヤホン５を耳３に装着した状態を示している。マイクロホン１の設置位置はイヤピース５ａの先端から０．５〜１ｃｍの距離が望ましい。
【００４９】
さらに、式（１）の左辺は式（７）のように変形できる。
【数８】
0006511999.tif 000009
【００５０】
Ｐ３及びＰ６は、開放された外耳道入口位置の音圧であるため、それぞれに外耳道特性を含むが、録音者と受聴者が同一であれば、（Ｐ３／Ｐ６）は受聴者の外耳道の特性を相殺していることを示す。また、（Ｐ５／Ｐ２）も同様に、受聴者の外耳道の特性を相殺していることを示す。したがって、ダミーヘッドも、人間の外耳道特性を真似たＳ字に曲がっている管も用いる必要はない。このことから各音圧は、鼓膜の付いた外耳道、すなわち一端が閉じられた円筒であって、外耳道と同じ大きさ、長さ、材質の似た試験管のような円筒を用いて簡単に測定できる。
【００５１】
測定管６は、試験管のような形状であり、直管部分６ｂを備えている。測定管６は一端に開放口６ａが設けられている。直管部分６ｂは、真っ直ぐな円筒形状を有している。すなわち、直管部分６ｂは、断面円形で一定になっている。そして、直管部分６ｂの一端が開放口６ａとなっている。
【００５２】
測定管６は、人間の外耳道と同様の特性を有する材料によって形成されている。測定管６は外耳道とほぼ同じ大きさ、長さ、材質の似た試験管のような外耳道様円筒である。測定管６は、例えば、シリコーン樹脂によって形成されている。外耳道の鼓膜に当たる部分、すなわち外耳道様円筒の底はマイクケーブル７が通るよう穴をあけ、粘土でふさぐ等処置を施す。測定管６は、例えば、長さ３ｃｍ、直径（内径）６ｍｍである。
【００５３】
そして、測定管６の内部には、マイク１が設置されている。マイク１は、直管部分６ｂに設置されている。マイク１の位置は図５〜図８まですべて同じ位置としている。測定管６の内径は、人の外耳道と同程度の大きさとなっている。マイク１は、測定管６に収まるサイズとなっている。マイク１は、マイクケーブル７を介して集音した信号を処理装置１０に出力する。なお、マイク１のマイクケーブル７は、測定管６の他端から測定管６の外部に取り出されている。処理装置１０は、Ａ／Ｄ変換器、メモリ、プロセッサ等を備えた信号処理装置である。
【００５４】
図５、図７では、マイク１がイヤプラグ２によって、測定管６に固定されている。イヤプラグ２はマイク１を覆っている。イヤプラグ２は、測定管６に収まることで、マイク１が固定される。イヤプラグ２は、測定管６を塞ぐ大きさとなっている。イヤプラグ２は、カナル型のイヤホン５に使用されるイヤピース５ａと同型の物を用いることもできる。一方、図６、図８では、イヤプラグ２が外されており、マイク１が測定管６に固定されていない。すなわち、図６、図８では、マイク１が測定管６内で浮いている状態である。
【００５５】
図５、図６では、イヤホン５が測定管６に装着されておらず、音源であるスピーカ８が測定管６の外側に設けられている。図５、図６では、スピーカ８を駆動した時の音圧をマイク１が測定する。マイク１で集音された信号はマイクケーブル７を介して、処理装置１０に入力される。これにより、音圧Ｐ２ｅ、音圧Ｐ３ｅが測定される。スピーカ８の位置（角度及び距離）は特に限定されるものではないが、測定精度を考慮すると５０〜１００ｃｍ、マイク１から離すことが好ましい。図５に示すように、マイク１をイヤプラグ２で測定管６に固定せずに設置し、イヤホン５を測定管６に装着せずにスピーカ８を駆動した時の自由音場の音圧を測定して、音圧Ｐ２ｅとしている。図６に示すように、マイク１をイヤプラグ２で測定管６に固定し、イヤホン５を測定管６に装着せずにスピーカ８を駆動した時の自由音場の音圧をマイク１が測定して、音圧Ｐ３ｅとしている。
【００５６】
図７、図８に示すように測定管６の開放口６ａには、カナル型のイヤホン５が装着される。ここでは、イヤホン５のイヤピース５ａが測定管６に完全に入るように装着されることが好ましい。イヤピース５ａはイヤプラグ２と同じ大きさで、測定管６の開放口６ａに嵌め込むことができるものが好ましい。図７に示すように、マイク１をイヤプラグ２で測定管６に固定せずに設置し、イヤホン５を駆動した時の音圧をマイク１が測定して、音圧Ｐ５ｅとしている。図８に示すように、マイク１をイヤプラグ２で測定管６に固定し、イヤホン５を駆動した時の音圧をマイク１が測定して、音圧Ｐ６ｅとしている。
【００５７】
図７、図８では、イヤホン５が音源となっている。イヤホン５を駆動した時の音圧を、マイク１が測定する。マイク１は、集音した信号を、マイクケーブル７を介して処理装置１０に出力する。以上の処理により、音圧Ｐ５ｅ、音圧Ｐ６ｅが測定される。
【００５８】
図５〜図８の構成において、例えば、イヤホン５又はスピーカ８がインパルス信号を発生する。そして、マイク１がインパルス応答を測定することで、音圧Ｐ２ｅ、音圧Ｐ３ｅ、音圧Ｐ５ｅ、音圧Ｐ６ｅが測定される。そして、測定した音圧Ｐ２ｅ、音圧Ｐ３ｅ、音圧Ｐ５ｅ、音圧Ｐ６ｅを式（５）、及び（７）の音圧Ｐ２、音圧Ｐ３、音圧Ｐ５、音圧Ｐ６として用いる。なお、測定する順序は特に限定されるものではない。測定に用いられるマイク１、イヤホン５、スピーカ８は共通とする。
【００５９】
処理装置１０は、メモリ及びプロセッサ等を備えた情報処理装置である。処理装置１０は、音圧Ｐ２ｅ、音圧Ｐ３ｅ、音圧Ｐ５ｅ、音圧Ｐ６ｅをメモリ等に記憶する。４つの音圧が測定されたら、処理装置１０は、音圧Ｐ２ｅ、音圧Ｐ３ｅ、音圧Ｐ５ｅ、音圧Ｐ６ｅに基づいて、頭外定位フィルタを算出する。例えば、処理装置１０は、式（１）の音圧の比（Ｐ３ｅ／Ｐ２ｅ）／（Ｐ６ｅ／Ｐ５ｅ）を求める。そして、処理装置１０は、式（５）に音圧の比を代入することで、頭外定位フィルタＧｃｅを算出する。音圧の比、すなわち頭外定位フィルタはイヤホンに固有な値であるから、イヤホン毎に測定しておけばよい。同型のイヤホンであれば、同じ値を用いることができる。
【００６０】
このように、４種のマイク音圧を測定することで、簡便に頭外定位フィルタＧｃｅを求めることができる。上記したように、式（５）の第３項は、式（６）のＧで示されるように、電圧の比であることから、実際にはレベル（音量）として表現される。
【００６１】
測定管６は耳穴と同程度の穴径を有する形状としている。式（５）から式（１）を正確に求め、イヤピース５ａが完全に耳穴又は測定管６に嵌まるように装着することが望ましい。したがって、耳穴及び測定管６と同じサイズのイヤピース５ａを取り付ける必要がある。こうすることで音道が正確に外耳道と平行となり、信号が１次元振動として伝達される。
【００６２】
実施の形態１では、外耳道をモデル化した円筒を測定管６として用いている。すなわち、一端が開放されており、他端が閉じられている円筒を測定管６としている。そして、測定管６の開放口６ａ側には直管部分６ｂが設けられている。直管部分６ｂに設置されたマイク１によって音圧を測定している。このようにすることで、１次元振動として音が伝達するため、外耳道のＳ字部分の個人差を排除して、音圧を測定することができる。したがって、万人共通の頭外定位フィルタＧｃｅを求めることができる。なお、直管部分６ｂが設けられている測定管６であれば、特にその形状は限定されるものではない。
【００６３】
また、イヤピース５ａ全体が外耳道に沿って密着して嵌め込まれた状態におけるイヤピース５ａの先から０．５〜１ｃｍの位置にマイクを設置することが好ましい。こうすることで、測定を通じ、個人によらない万人共通の頭外定位フィルタＧｃｅを取得することができる。通常、外耳道入口から１ｃｍまでは、万人共通でほぼ直管となっている。よって、同型のイヤホンであれば、共通の頭外定位フィルタＧｃｅを用いることができる。換言すると、イヤホンのユーザの外耳道形状に依存せずに頭外定位フィルタを求めることができる。また、ダミーヘッドも不要となるため、簡便に音圧を測定することができる。さらに、左右の耳の特性も共通となるため、１回の測定で左右の頭外定位フィルタＧｃｅを求めることができる。
【００６４】
そして、同型のイヤホン５については、共通の頭外定位フィルタＧｃｅを用いることができる。すなわち、あるイヤホン５について測定を行うことで、そのイヤホン５と同型のイヤホンについては、個別の測定が不要となる。異なる型のイヤホンについては、同様の音圧測定を行うことで、そのイヤホンの型に固有の頭外定位フィルタＧｃｅを求めることができる。
【００６５】
［頭外定位処理］
次に、頭外定位処理を行う頭外定位処理装置２０の構成について、図９を用いて説明する。頭外定位処理装置２０は、イヤホンを用いた場合に、頭外定位のためのフィルタ処理を行う。頭外定位処理装置２０は、畳み込み演算部１１〜１４と、補正処理部１５、音質調整部１６、周波数スイープ信号発生器１７、スイッチ１８、加算器１９を備えている。なお、図９では、左のイヤホンに対応する構成については、符号にＬを付し、右のイヤホンに対応する構成については符号にＲを付している。
【００６６】
頭外定位処理装置２０には、左右のステレオ入力信号ＳＬ，ＳＲが入力されている。ステレオ入力信号ＳＬ，ＳＲは、ＣＤプレーヤ等から出力されるステレオ信号である。スイッチ１８は、ステレオ入力信号ＳＬ、ＳＲと、周波数スイープ信号発生器１７からの周波数スイープ信号ＳＩＧと、を切替える。ステレオ入力信号ＳＬは、左チャンネルの入力信号であり、ステレオ入力信号ＳＲは右チャンネルの入力信号である。なお、周波数スイープ信号ＳＩＧは、個人特性の調整のために用いられる。周波数スイープ信号ＳＩＧについては後述する。
【００６７】
畳み込み演算部１１には、Ｌスピーカから左耳外耳道入口までの伝達関数Ｈｌｓが設定されている。畳み込み演算部１１は、ステレオ入力信号ＳＬに対して伝達関数Ｈｌｓを用いた畳み込み演算を行う。畳み込み演算部１２は、Ｌスピーカから右耳外耳道入口までの伝達関数Ｈｌｏが設定されている。畳み込み演算部１２は、ステレオ入力信号ＳＬに対して、伝達関数Ｈｌｏを用いた畳み込み演算を行う。
【００６８】
畳み込み演算部１３には、Ｒスピーカから左耳外耳道入口までの伝達関数Ｈｒｏが設定されている。畳み込み演算部１３は、ステレオ入力信号ＳＲに対して伝達関数Ｈｒｏを用いた畳み込み演算を行う。畳み込み演算部１４は、Ｒスピーカから右耳外耳道入口までの伝達関数Ｈｒｓが設定されている。畳み込み演算部１４は、ステレオ入力信号ＳＲに対して伝達関数Ｈｒｓを用いた畳み込み演算を行う。
【００６９】
畳み込み演算部１１〜１４の伝達関数については、受聴者本人の特性の頭部伝達関数を用いることが好ましい。例えば、ステレオスピーカを音源とするインパルス応答測定により、頭部伝達関数を求めることができる。図１と同じマイク位置の特性が望ましいが、マイクの設置が困難である。そのため、外耳道入口ぎりぎりの位置にマイクと設置して測定を行う。この位置から図１のマイク位置までは１次元振動と考えてよい。そして、マイク１での測定結果から、４つの伝達関数を求める。例えば、ステレオスピーカのそれぞれを音源とするインパルス応答測定により、伝達関数を求めることができる。あるいは、複数の頭部伝達関数を図示しない記憶部にプリセットさせ、受聴者に近い特性を持つ頭部伝達関数をプリセットから選択して用いてもよい。なお、記憶部は、ダミーヘッドや他の受聴者により測定されたインパルス応答の測定結果に基づく頭部伝達関数を記憶する。こうすることで、受聴者本人にマイクを装着した状態でのインパルス応答測定が不要となる。
【００７０】
畳み込み演算部１１、１３は、畳み込み演算処理がなされた畳み込み演算データを加算器１９Ｌに出力する。加算器１９Ｌは、２つの畳み込み演算データを加算して、加算信号として補正処理部１５Ｌに出力する。畳み込み演算部１２、１４は、畳み込み演算処理がなされた畳み込み演算データを加算器１９Ｒに出力する。加算器１９Ｒは、２つの畳み込み演算データを加算して、加算信号として、補正処理部１５Ｒに出力する。
【００７１】
補正処理部１５Ｌ、１５Ｒは、頭外定位フィルタＧｃｅを用いて、加算信号に対して補正処理を行う。すなわち、補正処理部１５Ｌ、１５Ｒはそれぞれ、畳み込み演算部１１〜１４での演算結果に対して、頭外定位フィルタＧｃｅを用いた補正を行う。なお、頭外定位フィルタＧｃｅは、図５〜図８で示した頭外定位フィルタ生成装置１００での音圧測定結果に基づいて算出されたものである。
【００７２】
音質調整部１６Ｌ、１６Ｒは補正処理部１５Ｌ、１５Ｒで補正された信号の音質をそれぞれ調整する。音質調整部１６は、周波数に応じてゲインを変えるフィルタを有している。具体的には、音質調整部１６は、ノッチフィルタ及びピーキングフィルタを有している。音質調整部１６は、周波数帯毎にゲインを変えることができる。音質調整部１６は、共鳴周波数に応じて音質を調整する。共鳴周波数は、受聴者の外耳道形状に応じて変化する。すなわち、共鳴周波数は個人差がある。したがって、音質調整部１６は、受聴者に応じたフィルタを有している。実施の形態１では、周波数スイープ信号ＳＩＧを用いた調整によって、受聴者に応じたフィルタが設定される。以下、音質調整部１６における共鳴周波数の調整方法について説明する。
【００７３】
［共鳴周波数の調整］
イヤピース５ａの先端から０．５〜１ｃｍに設置したマイク１とイヤホン５の直管部分には特有の共鳴が発生する。このため共鳴周波数により音質が変化しまうことがある。これを避けるためにノッチフィルタ群を必要とする。さらにマイクロホン１から受聴者の鼓膜までの区間は個人毎に湾曲しており、その結果、共鳴周波数が異なる。したがって、音質調整部１６は、先のノッチフィルタ群にて共鳴によって変化した音質を調整する。これはその受聴者にしか知覚できない音であるので、頭外定位処理装置２０は、周波数を提示して、強く聴こえるタイミングにおいてノッチ周波数を決定する。また逆に鼓膜位置にて聴こえない周波数も現れる。これについてもスイープさせた純音を再生することによって、急に聴こえにくくなる周波数がわかるのでピーキングフィルタにて強調すればよい。
【００７４】
音質調整部１６における個人特性調整について、図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、受聴者に応じた個人特性調整を行う様子を模式的に示す図である。図１１は個人特性の測定方法を示すフローチャートである。図１０に示すように、頭外定位処理装置２０を用いて個人特性に応じたフィルタを設定する。イヤホン５は、頭外定位処理装置２０に接続されている。左右のイヤホン５Ｌ、５Ｒは、受聴者Ｕの左右の耳３Ｌ、３Ｒにそれぞれ装着されている。
【００７５】
音質調整部１６での個人特性調整の目的は外耳道によって起こる共鳴を特定し、補正することである。この共鳴は受聴者自身の外耳道の特徴によって生じる。このため、図１０に示すように、受聴者Ｕがイヤホン５を装着する。イヤホン５は、音圧測定に用いたイヤホン５と同型である。そして、受聴者Ｕがイヤホン５を音源とする音を聴いている間、頭外定位処理装置２０が個人特性を調整する。このとき、図３等に示したように、受聴者Ｕはイヤホン５のイヤピース５ａ全体が完全に耳穴に嵌まるようにして装着する。
【００７６】
受聴者Ｕは図９のスイッチ１８にて、周波数スイープ信号発生器１７に入力を切り替える。受聴者Ｕは、主に高周波数域の周波数スイープ信号を試聴する。周波数スイープ信号は、純音であり、中心周波数が徐々に変わっていく信号である。周波数スイープ信号発生器１７は周波数Ｆ＝５ｋＨｚの信号を２００ｍｓｅｃ発生させる（Ｓ１）。次に、周波数スイープ信号発生器１７はＦ（５ｋＨｚ）＋１０Ｈｚの信号を発生させる（Ｓ２）。受聴者Ｕは前者の音（５ｋＨｚ）に比べ、後者の音（５ｋＨｚ＋１０Ｈｚ）の大きさが大きく聴こえたら（Ｓ３→Ｙｅｓ）、受聴者Ｕが頭外定位処理装置２０に設けられた表示装置２１のゲインコントロールバーを下げる。頭外定位処理装置２０はゲインコントロールバーを下げる操作を受け付けると、音質調整部１６はノッチフィルタでその周波数のゲインを下げる（Ｓ４）。
【００７７】
受聴者Ｕは前者の音（５ｋＨｚ）に比べ、後者の音（５ｋＨｚ＋１０Ｈｚ）の音量が大きいと感じなかった場合（Ｓ３→Ｎｏ）、受聴者Ｕはゲインを調整しないでそのままの音量とする。受聴者Ｕは音量が大きいと感じなかった場合（Ｓ３→Ｎｏ）又はＳ４で音質調整部１６がゲインを下げた場合、受聴者Ｕは前者の音（５ｋＨｚ）に比べ、後者の音（５ｋＨｚ＋１０Ｈｚ）の音量が小さいか判断する（Ｓ５）。受聴者Ｕは音量が小さいと感じたら（Ｓ５→Ｙｅｓ）、受聴者Ｕは、頭外定位処理装置２０に設けられた表示装置２１のゲインコントロールバーを上げる。頭外定位処理装置２０はゲインコントロールバーを上げる操作を受け付けると、音質調整部１６はピーキングフィルタでその周波数のゲインを上げる（Ｓ６）。そして、周波数Ｆのゲインが適切な値となるまで、音質調整部１６はステップＳ３〜Ｓ６までの処理を繰り返す。
【００７８】
受聴者Ｕは特に音量が小さいとは感じなかった場合（Ｓ５→Ｎｏ）、Ｓ７へ進む。周波数Ｆが２０ｋＨｚより小さければ（Ｓ７→Ｙｅｓ）、Ｓ２に戻り、周波数スイープ信号発生器１７が周波数Ｆを１０Ｈｚ上げた信号を発生させる。周波数Ｆが２０ｋＨｚ以上であれば、音質調整部１６は処理を終了する（Ｓ７→Ｎｏ）。このように、周波数Ｆが徐々に変化する周波数スイープ信号を出力して、各周波数に対するゲインが適切になるまで処理が行われる。
【００７９】
受聴者Ｕが、５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚのどの周波数もほぼ等しい大きさに聴こえれば個人特性調整は終了する。なお、受聴者Ｕが判断しやすいよう、表示装置２１に、周波数スイープ信号発生器１７が発生させている周波数を表示することが望ましい。周波数スイープ信号発生器１７が周波数をスイープする速度を、受聴者Ｕに調整させるようにしてもよい。スイープする周波数領域は、外耳道共鳴のメカニズム（外耳道の長さ３０ｍｍの場合、一番低い共鳴周波数は５６６７Ｈｚ）から５ｋＨｚ以上から開始することが好ましい、また、調整する周波数を８ｋＨｚ以上とするようにしてもよい。もちろん、カナル型イヤホンの再生周波数領域すべてを対象にしてもよい。また調整する周波数を受聴者Ｕが指定してもよい。
【００８０】
個人特性調整は受聴者毎に行うことが好ましい。個人特性調整が終われば、周波数に応じたゲインを有するフィルタが音質調整部１６に設定される。頭外定位処理装置２０は、切り替えスイッチ１８をステレオ入力信号ＳＬ、ＳＲに切り替えて、受聴者が音楽を聴取する。このときも、図５〜図８に示した音圧測定を行ったイヤホン５と同型のイヤホン５を、イヤピース全体が完全に耳穴に嵌まるようにして装着する。これにより、生成された頭外定位フィルタが正確に再現され、カナル型イヤホンでも原音場と等価な音場を楽しむことができる。また、個人特性調整によって設定されたフィルタを受聴者と対応付けて、音質調整部１６が図示しない記憶部に記憶させるようにしてもよい。受聴時には受聴者が個人用のフィルタを選択する。このようにすることで、音質調整部１６が受聴者に応じた音質調整を行い、適切な頭外定位処理を行うことが可能になる。
【００８１】
外耳道内を模した測定管６に設置したマイクによって、イヤホン５毎に個人によらない万人共通の頭外定位フィルタＧｃｅを得ることができる。イヤピース５ａの先から０．５〜１ｃｍにマイク１を設置することが好ましい。こうすることで、適切に頭外定位フィルタを得ることができる。さらに、イヤピース５ａ全体が耳穴に嵌まるイヤホン５を利用することで、求めた頭外定位フィルタを正確に適用できる。
【００８２】
測定管６を用いた測定によって万人共通の頭外定位フィルタＧｃｅを得た後は、受聴者の個人特性に応じてその頭外定位フィルタＧｃｅを補正する。すなわち、音質調整部１６が受聴者に応じて音質を調整している。受聴者Ｕがイヤホン５を装着した状態で、周波数が変化するスイープ信号を出力した時の、受聴者Ｕの受聴結果に応じて設定されたノッチフィルタ及びピーキングフィルタを音質調整部１６が備えている。受聴者はノッチフィルタ及びピーキングフィルタで共鳴を微調整することでイヤホンにおいても現音場と等価な音場再現を楽しむことができる。以上のことから、万人共通の頭外定位フィルタを求めることができ、カナル型イヤホンでも原音場と等価な音場を楽しむことができる。
【００８３】
なお、頭外定位処理装置２０と処理装置１０は物理的に同一の装置であってもよく、異なる装置であってもよい。異なる装置とする場合、処理装置１０での生成されたフィルタ又は頭外定位フィルタを頭外定位処理装置２０に転送すればよい。
【００８４】
＜実施の形態２＞
実施の形態１でカナル型イヤホンについて説明を行ったが、実施の形態２では、開放型イヤホン（インナイヤ型）を用いている。非特許文献１では開放型のヘッドホンの場合、式（１）は１に近いと記載されているが、ヘッドホンと比較するとイヤホンは再生帯域、及び再生音量が十分でなく、１に近いとは言えない。そこで実施の形態１と同様に、インナイヤ型イヤホンの頭外定位フィルタを測定によって求める。また、インナイヤ型イヤホンについて、音質調整部１６が周波数スイープ信号を用いたゲイン調整を行う。このようにすることで、インナイヤ型イヤホンについても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
上記したフィルタ生成処理方法、頭外定位処理方法のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００８６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８７】
１  マイク
２  イヤプラグ
３  耳
４  鼓膜
５  イヤホン
５ａ  イヤピース
６  測定管
６ａ  開放口
６ｂ  直管部分
７  マイクケーブル
８  スピーカ
９  外耳道
１０  処理装置
１１〜１４  畳み込み演算部
１５  補正処理部
１６  音質調整部
１７  周波数スイープ信号発生器
２０  頭外定位処理装置
１００  フィルタ生成装置
【図１】
0006511999.tif 000010
【図２】
0006511999.tif 000011
【図３】
0006511999.tif 000012
【図４】
0006511999.tif 000013
【図５】
0006511999.tif 000014
【図６】
0006511999.tif 000015
【図７】
0006511999.tif 000016
【図８】
0006511999.tif 000017
【図９】
0006511999.tif 000018
【図１０】
0006511999.tif 000019
【図１１】
0006511999.tif 000020
【図１２】
0006511999.tif 000021
【図１３】
0006511999.tif 000022