(57)【要約】【課題】  従来よりも複数の仮想音源の選択動作の自由度を高めることができる音源選択装置を提供することにある。【解決手段】  頭部動作判定手段３３が、配置パターンの変更動作が行われたことを判定すると、配置パターン選択手段４３は、複数の仮想音源の定位音源配置パターンを、定位音源配置パターン記憶手段４１に記憶されている別のパターンに変更する。頭部動作判定手段３３が、音源を選択する受聴者の頭部の動作を判別すると、受聴者の正面にある音源を選択し、ミシング手段５は選択された音源の再生を継続する。【選択図】  図１
2008092193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドフォンと、前記ヘッドフォンを装着した受聴者に対して前記ヘッドフォンを介して定位した複数の仮想音源を提供する仮想音源提供手段と、前記複数の仮想音源から１つの仮想音源を選択する仮想音源選択手段とを備えた音源選択装置であって、
前記仮想音源提供手段が、前記受聴者に対して提供する前記複数の仮想音源の複数の定位音源配置パターンを記憶する定位音源配置パターン記憶手段と、前記受聴者の選択動作に応じて前記複数の定位音源配置パターンから所望のパターンを選択する配置パターン選択手段と、前記定位音源配置パターンに従って前記複数の仮想音源を提供するミキシング手段とを有していることを特徴とする音源選択装置。
【請求項２】
前記ヘッドフォンに装着されて前記受聴者の頭部の動きを検出する頭部動作検出センサと、前記頭部動作検出センサの出力に基づいて前記頭部の動きを判定する頭部動作判定手段とを更に備え、
前記配置パターン選択手段は、前記頭部動作判定手段が前記頭部の動きから予め定めた配置パターン変更動作を検出すると前記定位音源配置パターン記憶手段から別の前記定位音源配置パターンを選択して前記ミキシング手段に出力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の音源選択装置。
【請求項３】
前記仮想音源提供手段は、音声認識により、前記定位音源配置パターンで提供する前記複数の仮想音源の種類を変更する音源種類変更手段を更に備えている構成されていることを特徴とする請求項２に記載の音源選択装置。
【請求項４】
前記仮想音源提供手段は、前記頭部動作判定手段が前記頭部の動きから予め定めた音源変更動作を検出すると、前記定位音源配置パターンで提供する前記複数の仮想音源の種類を変更する音源種類変更手段を更に備えている構成されていることを特徴とする請求項２に記載の音源選択装置。
【請求項５】
前記仮想音源提供手段は、音声認識により、前記定位音源配置パターンで提供する前記複数の仮想音源の種類を変更する音源種類変更手段を更に備えている構成されていることを特徴とする請求項２に記載の音源選択装置。
【請求項６】
前記仮想音源選択手段は、前記配置パターン選択手段が前記定位音源配置パターンを選択した後に前記頭部動作判定手段が前記頭部の動きから予め定めた音源決定動作を検出すると音源を決定する音源決定指令を前記ミキシング手段に出力する音源決定手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の音源選択装置。
【請求項７】
前記頭部動作検出センサは、前記ヘッドフォンに設けられて、予め定めた基準方位と前記受聴者の顔の正面が前記複数の仮想音源が存在する仮想音源空間内に向いている指示方位との間の方位角度差を検出する方位角度差検出手段を備え、
前記ミキシング手段は、前記複数の仮想音源に対応する複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号をミキシングして音響再生装置に出力するように構成され、
更に前記ミキシング手段は、
前記方位角度差が０度のときには、前記複数の音響信号チャンネルから供給される前記複数の音響信号をそのままミキシングして出力し、
前記方位角度差が０度以外のときには、前記基準方位を基準にして前記複数の仮想音源の位置を固定した状態を作り、しかも前記指示方位に位置する１以上の前記仮想音源の音量が、前記方位角度差が０度のときの前記１以上の仮想音源の音量よりも大きくなるように、前記複数の音響信号チャンネルから供給される前記複数の音響信号の音量調整と位相調整とを行ってミキシングした後出力するように構成されている請求項２に記載の音源選択装置。
【請求項８】
前記指示方位を中心にして所定の方位角度範囲を設定する角度範囲設定手段を更に備え、
前記ミキシング手段は、前記方位角度範囲が設定されると、前記方位角度範囲内にある１以上の前記仮想音源の音量を、前記方位角度範囲外の他の前記仮想音源の音量よりも大きくするように、前記複数の音響信号チャンネルから供給される前記複数の音響信号の音量調整を行うように構成されている請求項７に記載の音源選択装置。
【請求項９】
前記角度範囲設定手段は、前記ヘッドフォンに設けられて前記操作者の手と前記ヘッドフォンとの間の距離を検出する距離検出センサを備え、前記距離検出センサが検出する距離が小さくなると前記方位角度範囲を狭くし、前記距離検出センサが検出する距離が大きくなると前記方位角度範囲を広くするように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の音源選択装置。
【請求項１０】
前記距離検出センサは、操作者の手に当てた赤外線の反射を検出して前記距離を検出する赤外線センサからなる請求項９に記載の音源選択装置。
【請求項１１】
前記複数の定位音源配置パターンには、前記受聴者から見て第１の仰角位置にあり且つ第１の距離範囲内に所定の間隔をあけて方位方向に並ぶ前記複数の仮想音源から構成される第１の仮想音源列と、前記第１の仰角位置とは異なる第２の仰角位置にあり且つ前記第１の距離範囲よりも更に前記受聴者から離れた第２の距離範囲内に所定の間隔をあけて方位方向に並ぶ前記複数の仮想音源から構成される第２の仮想音源列とを少なくとも含む、多重の仮想音源列を備えた１以上の前記定位音源配置パターンが含まれており、
前記基準方位を定めるときの前記ヘッドフォンの仰角を基準仰角として、前記基準仰角と前記ヘッドフォンの仰角との差を仰角差として検出し、前記基準方位を定めたときの姿勢から前記ヘッドフォンを上方に向けたときに現れる仰角差を正の仰角差とし且つ前記ヘッドフォンを下方に向けたときに現れる仰角差を負の仰角差として出力する仰角角度差検出手段を更に備えており、
前記ミキシング手段は、前記仰角角度差検出手段が前記正の仰角差を出力しているときには、前記指示方位に並ぶ複数の前記仮想音源の音量を、前記仰角差に比例して、前記ヘッドフォンから離れる前記仮想音源ほど大きくし、前記仰角角度差検出手段が前記負の仰角差を出力しているときには、前記指示方位に並ぶ複数の前記仮想音源の音量を、前記仰角差に比例して、前記ヘッドフォンから離れる前記仮想音源ほど小さくするように、前記指示方位に並ぶ複数の前記仮想音源に対応する前記複数の音響信号チャンネルの前記複数の音響信号の音量調整を行うように構成されている請求項７に記載の音源選択装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドフォンを装着した操作者が複数の仮想音源から１つの仮想音源を選択する仮想音源選択装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，インターネット経由の楽曲ダウンロードサービスを利用して莫大な数の楽曲にアクセスすることが可能となった。しかしながら、メジャーでない楽曲に触れる機会は依然として限られており、多くのユーザが聴くのはごく一部のメジャーな楽曲に限られている。そこでディスプレイなどの画面表示がなくても音のみで多くの楽曲をプリビューしながら目的の楽曲を円滑に探し出す技術が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特開平９−９０９６３号公報（特許文献１）には、ヘッドフォンを付けたユーザの周囲に複数の音像（仮想音源）を固定配置し、ユーザの頭部の前面を、固定されている特定の音像に向けることにより、複数の音像から特定の音像を選択する技術が開示されている。
【０００４】
特開２０００−２３６６００号公報（特許文献２）には、ヘッドフォンを付けたユーザの前面に複数の音像（仮想音源）を円周状で回転させて、ユーザの直ぐ目の前に回って来た音像を選択できるようにする技術が示されている。
【０００５】
特開２０００−１９４４６０号公報（特許文献３）には、ヘッドフォンを付けたユーザの周囲に複数の音像（仮想音源）を配置し、頭部の動きに応じてユーザの周囲において複数の音像を回転させ、ユーザの前方に来た音像を選択する技術が示されている。
【０００６】
また特開平２−２５９００号公報［特許文献４］には振動ジャイロを受聴者が装着するヘッドフォンに装着して、受聴者の頭部の回転を検出し、検出した回転に伴って左右の音量を調整することにより、受聴者の頭部が回転しても音源が空間の一点に固定されるようにして、臨場感を増大させる技術が示されている。また特開平８−９４９０号公報［特許文献５］にはヘッドフォン本体に取りつけたマイクロフォンにより頭部の回転角度を検出する技術が開示されている。さらに特開平９−２０５７００号公報［特許文献６］にはヘッドフォンの頭の向きを検出するセンサをヘッドフォンに搭載する技術が開示されている。さらに特開平８−２３７７９０号公報［特許文献７］には、頭部の回転だけでなく、受聴者の向きや位置の情報を合わせて検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−９０９６３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３６６００号公報
【特許文献３】特開２０００−１９４４６０号公報
【特許文献４】特開平２−２５９００号公報
【特許文献５】特開平８−９４９０号公報
【特許文献６】特開平９−２０５７００号公報
【特許文献７】特開平８−２３７７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に示された技術では、仮想音源の数が、多くなった場合において、簡単に音像を選択することができない。また特許文献２及び３に記載の技術では、自分の目の前に所望の仮想音源が現れるまで選択を待たなければならないため、所望の仮想音源を選択するまでの時間を短縮することができない。さらに特許文献１乃至３に記載の技術では、仮想音源の配置パターンが固定されているため、選択動作も固定されたものとなる。そのため、仮想音源の数が多くなった場合や、仮想音源が近似しているために識別がしづらい場合でも、操作者の努力により選択をしなければならなかった。また実施場所によって、予め定めた選択動作をすることが周囲の人に迷惑をかける問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、従来よりも複数の仮想音源の選択動作の自由度を高めることができる音源選択装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、頭部の動きにより、仮想音源を選択する場合において、実施場所の状況に応じて、頭部の動作範囲を限定することが可能な音源選択装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、一度に提供する仮想音源の数が多くなった場合でも、選択動作が容易でしかも短い時間で仮想音源の選択をすることができる音源選択装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の音源選択装置は、ヘッドフォンと、ヘッドフォンを装着した受聴者に対してヘッドフォンを介して定位した複数の仮想音源を提供する仮想音源提供手段と、複数の仮想音源から１つの仮想音源を選択する仮想音源選択手段とを備えている。そして仮想音源提供手段は、定位音源配置パターン記憶手段と、配置パターン選択手段と、ミキシング手段とを有している。ここで定位した複数の仮想音源とは、ヘッドフォンを装着した受聴者の頭部を動かしても、移動しない（固定された）状態にある複数の仮想音源を意味する。
【００１２】
定位音源配置パターン記憶手段は、受聴者に対して提供する複数の仮想音源の複数の定位音源配置パターンを記憶する。複数の定位音源配置パターンとしては、例えば、受聴者の周囲に仮想円や仮想多角形等に沿って定位した複数の仮想音源を配置する配置パターンや、受聴者の前方に定位した複数の仮想音源を仮想直線や仮想円弧等に沿って配置する配置パターン等種々の配置パターンを採用することができる。また配置パターン選択手段は、受聴者の選択動作に応じて複数の定位音源配置パターンから所望のパターンを選択する。ここで受聴者の選択動作とは、受聴者が定位音源配置パターンを選択する際にとる動作を意味し、専用のコントローラを用いる場合には、コントローラを操作する動作を含み、またヘッドフォンにスイッチを装着している場合には、そのスイッチを操作する動作を含み、さらにヘッドフォンを装着した受聴者の頭部の動きに基づいて所定の選択をする場合には、受聴者の頭部の動作を含み、さらに複数種類の動作が組み合わされた複合動作も含まれるものである。そしてミキシング手段は、選択された定位音源配置パターンに従って複数の仮想音源を提供する。
【００１３】
本発明のように、複数の定位音源配置パターンから所望のパターンを選択することができるようにすると、仮想音源の数が多くなった場合や、仮想音源が近似しているために識別がしづらい場合に、定位音源配置パターンを変更することで、音源の選択動作の自由度を高めて、音源の選択を容易にすることがができる機会を得ることができる。また公共の乗り物の中で音源の選択をする場合のように、予め定めた選択動作をすることが周囲の人に迷惑をかける問題を発生させる場合に、定位音源配置パターンを変更することで、選択動作の範囲を限定することで、周囲に迷惑をかけることなく、音源の選択をすることも可能になる。
【００１４】
主として受聴者の頭部の動作を利用して選択を行う場合には、頭部動作検出センサと頭部動作判定手段とを更に設ける。頭部動作検出センサとしては、ヘッドフォンに装着されて受聴者の頭部の動きを検出するものを用いることができる。そして頭部動作判定手段は、頭部動作検出センサの出力に基づいて頭部の動きを判定し、頭部の動きが予め定めた複数の動作の一つであることを検出すると、その検出結果に基づいて各種の指令を出力する。頭部動作判定手段を用いる場合、配置パターン選択手段は、頭部動作判定手段が頭部の動きから予め定めた配置パターン変更動作を検出すると、定位音源配置パターン記憶手段から別の定位音源配置パターンを選択してミキシング手段に出力するように構成することができる。このようにすると頭部で所定の動作をすることにより、受聴者に提供する定位した複数の仮想音源の配置パターンを変更することが可能になる。したがって乗り物に乗っている際や、歩いている際のように、スイッチ操作をすることができない場合であっても、頭部で所定の動作することにより、簡単に配置パターンを変更する可能になる。なおスタート時（起動時）においては、所定の配置パターン変更動作をすることなく、予め定めた一つの定位音源配置パターンで複数の仮想音源を提供し、その後配置パターン変更動作を検出したときに、一つの定位音源配置パターンから別の定位音源配置パターンに変更するようにしてもよい。またスタート時から、配置パターン変更動作を検出することを条件に最初の定位音源配置パターンを決定して、その決定した最初の定位音源配置パターンで複数の仮想音源を提供するようにしてもよい。なお配置パターン変更動作による選択可能な複数の定位音源配置パターンの種類及び配置パターンの形状は任意である。またこの選択は、予め定めた順番で行うのが一般的であるが、パターンの種類が少ない場合には、順番を定めずにランダムに行ってもよい。
【００１５】
選択の対象となる音源の数が多い場合には、一度にすべての音源を受聴者に提供することはできない。そこでこのような場合には、仮想音源提供手段には、音源種類変更手段をを更に設ける。この音源種類変更手段は、音声認識により、定位音源配置パターンで提供する複数の仮想音源の種類を変更するあってもよい。また音源種類変更手段を、頭部動作判定手段が頭部の動きから予め定めた音源変更動作を検出すると、定位音源配置パターンで提供する複数の仮想音源の種類を変更するように構成してもよい。具体的には、ミキシング手段に提供する複数の音源（音響信号）を変更することになる。すなわち音源種類変更手段は、例えば１０曲の音源（音響信号）を所定の配置パターンで提供しているときに、音声による変更指令または音源変更動作が検出されると、前の１０曲の音源を別の１０曲の音源に変更する。なお音源変更動作の態様に応じて、過去に提供された１０曲に戻すことも可能である。
【００１６】
また仮想音源選択手段は、音源決定手段を備えている。音源決定手段は、配置パターン選択手段が定位音源配置パターンを選択した後に、頭部動作判定手段が頭部の動きから予め定めた音源決定動作を検出すると、音源を決定する音源決定指令をミキシング手段に出力する。この音源決定動作は任意である。例えば、複数の仮想音源は、定位した（動かない）状態にあるため、受聴者は動かない複数の音源の中から好みの１つの音源を捜し、その１つの音源に向かうことにより、決定候補の音源を定めることができる。そして頭部を上下に振ってうなずく動作をすることを音源決定動作とすれば、その動作を頭部動作判定手段が判定することにより、その音源を決定することができる。音源が決定されると、ミキシング手段は決定された音源だけを再生するための音響信号を音響再生装置に提供する。
【００１７】
頭部動作検出センサは、ヘッドフォンに設けられて、予め定めた基準方位と受聴者の顔の正面が複数の仮想音源が存在する仮想音源空間内に向いている指示方位との間の方位角度差を検出する方位角度差検出手段を備えているのが好ましい。またミキシング手段は、複数の仮想音源に対応する複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号をミキシングして音響再生装置に出力するように構成されている。頭部動作検出センサが方位角度差検出手段を備えている場合、ミキシング手段を更に次の動作をするように構成すると、受聴者が顔を向けた位置にある仮想音源の音量を他の位置にある仮想音源の音量よりも大きくして、音源の選択を容易にすることができる。これを可能にするために、ミキシング手段は、方位角度差が０度のときには、複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号をそのままミキシングして出力する。そして方位角度差が０度以外のときには、基準方位を基準にして複数の仮想音源の位置を固定した状態を作り、しかも指示方位に位置する１以上の仮想音源の音量が、方位角度差が０度のときの１以上の仮想音源の音量よりも大きくなるように、複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号の音量調整と位相調整（例えばステレオの場合に左右のスピーカから出る音の割合の調整）とを行ってミキシングした後出力するように構成することができる。
【００１８】
また指示方位を中心にして所定の方位角度範囲を設定する角度範囲設定手段を更に設けることができる。この場合、ミキシング手段は、方位角度範囲が設定されると、方位角度範囲内にある１以上の仮想音源の音量を、方位角度範囲外の他の仮想音源の音量よりも大きくするように、複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号の音量調整を行うように構成することができる。このようにすると、複数の仮想音源の数が多く、選択がしづらい場合でも、一つの仮想音源をはっきりと聴取した後に選択することが可能になる。
【００１９】
なお角度範囲設定手段は、ヘッドフォンに設けられて操作者の手とヘッドフォンとの間の距離を検出する距離検出センサを備えて、距離検出センサが検出する距離が小さくなると方位角度範囲を狭くし、距離検出センサが検出する距離が大きくなると方位角度範囲を広くするように構成することができる。このような距離検出センサを設けると、操作者の手の動きで仮想音源の絞り込みを行うことができるので、角度範囲の設定を頭部の動きと無関係に行うことができ、音源の選択動作における誤動作の発生を有効に防止することができる。なお距離検出センサは、操作者の手に当てた赤外線の反射の角度の変化を検出して距離を検出する赤外線センサで構成するのが好ましい。赤外線センサを用いると、操作者の手の動きだけで、角度範囲の設定動作を検出することができるので、ヘッドフォンに角度範囲絞り込み用のスイッチ等を設ける必要がなくなって、ヘッドフォンの外形をコンパクトなものとすることが可能になる。
【００２０】
また複数の定位音源配置パターンには、受聴者から見て第１の仰角位置にあり且つ第１の距離範囲内に所定の間隔をあけて方位方向に並ぶ複数の仮想音源から構成される第１の仮想音源列と、第１の仰角位置とは異なる第２の仰角位置にあり且つ第１の距離範囲よりも更に受聴者から離れた第２の距離範囲内に所定の間隔をあけて方位方向に並ぶ複数の仮想音源から構成される第２の仮想音源列とを少なくとも含む、多重の仮想音源列を備えた１以上の定位音源配置パターンを含めることができる。そして、このような多重の仮想音源列を備えた定位音源配置パターンを用いる場合には、仰角角度差検出手段を更に設ける。仰角角度差検出手段は、基準方位を定めるときのヘッドフォンの仰角を基準仰角として、基準仰角とヘッドフォンの仰角との差を仰角差として検出し、基準方位を定めたときの姿勢からヘッドフォンを上方に向けたときに現れる仰角差を正の仰角差とし且つヘッドフォンを下方に向けたときに現れる仰角差を負の仰角差として出力するように構成されている。この場合、ミキシング手段は、仰角角度差検出手段が正の仰角差を出力しているときには、指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を、仰角差に比例して、ヘッドフォンから離れる仮想音源ほど大きくし、仰角角度差検出手段が負の仰角差を出力しているときには、指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を、仰角差に比例して、ヘッドフォンから離れる仮想音源ほど小さくするように、指示方位に並ぶ複数の仮想音源に対応する複数の音響信号チャンネルの複数の音響信号の音量調整を行うように構成するのが好ましい。すなわちミキシング手段は、仰角角度差検出手段が正の仰角差を出力しているときには、指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を、仰角差に比例して、ヘッドフォンから離れる仮想音源ほど大きくなるようにする。またミキシング手段は、仰角角度差検出手段が負の仰角差を出力しているときには、指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を、仰角差に比例して、ヘッドフォンから離れる仮想音源ほど小さくなるようにする。このようにするとヘッドフォンの仰角を変えることによって、指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を選択的に大きくしたり、小さくしたりすることができる。このようにすると、複数の仮想音源を複数の仮想音源列に分けて配置し、ヘッドフォンの仰角設定により、複数の仮想音源列から一つの仮想音源列に含まれる複数の仮想音源の音量を他の仮想音源列に含まれる複数の仮想音源の音量よりも大きくすることができる。このようにすると、音源の選択動作を行う際に、ヘッドフォンの仰角設定に基づいて仮想音源列の選択を行うことにより、候補の絞り込みを行うことができる。そしてその後、ヘッドフォンの方位角の設定により、一つの仮想音源列中の特定の音源を選択することができる。したがって狭い仮想空間範囲に多数の仮想音源を配置する場合でも、ヘッドフォンの仰角と方位角の設定動作によって、簡単に所望の音源を選択することができる。
【００２１】
頭部動作検出センサに、どのようなセンサを用いるかは任意である。例えば、電子コンパス、ジャイロセンサ、三軸方向の傾斜を検出することができる傾斜センサまたは加速度センサを用いると、方位角度検出センサ及び仰角角度検出センサを１つのセンサで構成することができて、部品点数を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、複数の定位音源配置パターンから所望のパターンを選択することができるので、仮想音源の数が多くなった場合や、仮想音源が近似しているために識別がしづらい場合でも、定位音源配置パターンを変更することで、音源の選択動作の自由度を高めて、音源の選択を容易にすることがができる機会を得ることができる利点が得られる。また公共の乗り物の中で音源の選択をする場合のように、予め定めた選択動作をすることが周囲の人に迷惑をかける問題を発生させる場合でも、定位音源配置パターンを変更することで、選択動作の範囲を限定することで、周囲に迷惑をかけることなく、音源の選択をすることも可能になるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の音源選択装置の一例の構成の概略構成を示すブロック図である。図２は実際に使用するセンサ付きのヘッドフォン７を示す図である。本実施の形態の音源選択装置１は、受聴者の周囲に複数の仮想音源を作り出す音響再生装置３に、複数の仮想音源に対応する複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号をミキシングして出力するミキシング手段５を備えている。またミキシング装置１は、受聴者に装着される頭部動作検出センサ付きのヘッドフォン７と、演算ユニット９とを備えている。図２に示すように、ヘッドフォン７には、基準方位決定スイッチ１３と、方位角度検出センサ１５と、仰角角度検出センサ１７と、絞り込み用赤外線センサ１９とが少なくとも設けられている。また演算ユニット９には、前述のミキシング手段５に加えて、仰角角度差演算手段２１と、方位角度差演算手段２３と、角度範囲決定手段２５と、音響信号チャンネル記憶手段２７とが設けられている。ミキシング手段５は、チャンネル選択手段２９とミキシング部３１とから構成される。また演算ユニット９には、頭部動作判定手段３３と、音源決定手段３５と、音源記憶手段３７と、音源種類変更手段３９と、定位音源配置パターン記憶手段４１と、配置パターン選択手段４３とを備えている。なお本実施の形態では、頭部動作判定手段３３と音源決定手段３５とにより、仮想音源選択手段が構成され、ミキシング手段５と信号チャンネル記憶手段２７と、頭部動作判定手段３３と、音源記憶手段３７と、音源種類変更手段３９と、定位音源配置イパターン記憶手段４１と、配置パターン選択手段４３とにより仮想音源提供手段が構成されている。なお演算ユニット９の主要部はコンピュータによって実現される。
【００２４】
基準方位決定スイッチ１３は、ヘッドフォン７に装着されてミキシングを開始する際に受聴者によって操作されるスイッチである。例えば、音響再生装置３によって選択の対象となる複数の音楽が再生されているときに、基準方位決定スイッチ１３が操作されると、そのときに方位角度検出センサ１５が検出する方位角θが基準方位の基準方位角として方位角度差演算手段２３の内部メモリに保存される。また基準方位決定スイッチ１３が操作されると、そのときに仰角角度検出センサ１７が検出する仰角φが、基準方位における基準仰角として、仰角角度差演算手段２１の内部メモリに保存される。
【００２５】
基準方位決定スイッチ１３が操作された後は、所定のサンプリング周期で方位角度検出センサ１５により検出された方位角度θは、方位角度差演算手段２３に入力される。方位角度差演算手段２３は、予め定めた基準方位の基準方位角とヘッドフォン７を装着した受聴者の頭部の方位を検出する方位角度検出センサ１５の出力（検出方位角）との差すなわち方位角度差θｄを演算する。本実施の形態では、基準方位決定スイッチ１３、方位角度検出センサ１５及び方位角度差演算手段２３により、方位角度差検出手段２４が構成されている。この方位角度差検出手段２４は、音響再生装置３によって再生されて受聴者の目前に仮想で存在する複数の仮想音源によって構成される仮想音源空間内を指示するヘッドフォン７の指示方位と基準方位との間の方位角度差を検出する。
【００２６】
また基準方位決定スイッチ１３が操作された後は、所定のサンプリング周期で仰角角度検出センサ１７により検出された仰角φは、仰角角度差演算手段２１に入力される。仰角角度差演算手段２１は、予め定めた基準方位の基準方位角とヘッドフォン７を装着した受聴者の頭部の方位を検出する仰角角度検出センサ１７の出力（検出仰角）との差すなわち仰角差φｄを演算する。本実施の形態では、基準方位決定スイッチ１３、仰角角度検出センサ１７及び仰角角度差演算手段２１により、仰角角度差検出手段２２が構成されている。この仰角角度差検出手段２２は、最初に基準方位を定めるときのヘッドフォン７の仰角を基準仰角として、この基準仰角とヘッドフォン７の仰角との差を仰角差φｄとして検出する。そしてし仰角角度差検出手段２２は、基準方位を定めたときの姿勢からヘッドフォン７を上方に向けたときに現れる仰角差を正の仰角差とし、前記ヘッドフォン７を下方に向けたときに現れる仰角差を負の仰角差として出力する。
【００２７】
仰角角度差演算手段２１の出力φと方位角度差演算手段２３の出力θは、角度範囲決定手段２５に入力される。角度範囲決定手段２５は、ヘッドフォン７を装着した操作者が顔を向けている指示方位を中心にして所定の方位角度範囲を設定する。角度範囲決定手段２５は、ヘッドフォン７に設けられた絞り込み用赤外線センサ１９からの出力に応じて方位角度範囲を設定する。絞り込み用赤外線センサ１９は、赤外線発光部と赤外線受光部とを備えており、赤外線発光部ら放射した赤外線が操作者の手に当たって反射したものを赤外線受光部で受光し、反射光の角度の変化に応じてヘッドフォン７と手との間の距離を測定する。本実施の形態では、角度範囲決定手段２５と赤外線センサ１９とから角度範囲設定手段２６が構成されている。絞り込み用赤外線センサ１９から積極的に絞り込み指令が入力されていない場合、角度範囲設定手段２６は、仰角角度差演算手段２１の出力φと方位角度差演算手段２３の出力θを、そのままミキシング手段５のチャンネル選択手段２９に出力する。
【００２８】
仰角角度差演算手段２１の出力φと方位角度差演算手段２３の出力θが、そのまま入力された場合、ミキシング手段５は、後述する事項を実現するように、音響信号チャンネル記憶手段２７の複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号（複数の仮想音源のための信号）の音量調整と位相調整とを行い、これら信号をミキシングして出力する。複数の音響信号は、音源記憶手段３７に記憶されている多数の音響信号（曲）の中から、音源種類変更手段３９により選択された複数の音源（曲）の信号である。例えば、音源記憶手段３７に数百曲分の音響信号が記憶されているとした場合、音源種類変更手段３９は一度に１０曲分の音響信号を選択して音響信号チャンネル記憶手段２７に選択した１０曲分の音響信号を記憶させる。なお本実施の形態で使用可能な音源種類変更手段３９は、音声認識機能を有して音声による変更指令の入力で曲の変更を行うものや、頭部動作判定手段３３が頭部の動きから予め定めた音源変更動作を検出すると、後述する定位音源配置パターンで提供する複数の仮想音源の種類を変更するもののいずれであってもよい。すなわち音源種類変更手段３９は、例えば１０曲の音源（音響信号）を所定の配置パターンで提供しているときに、前の１０曲の音源を別の１０曲の音源に変更する機能を有するものであればどのようなものでもよい。なお実際には、本実施の形態の音源種類変更手段３９は、音声認識機能を有している。そのためヘッドフォン７にマイクロフォンを装着し、そのマイクロフォンから音声で変更を指示すると、その音声を認識して、認識結果に基づいてジャンルの曲（音源）を選択して音響信号チャンネル記憶手段２７に出力する。したがって本実施の形態では、音声によって音源の種類が変更可能である。
【００２９】
仮想音源提供手段は、定位音源配置パターン記憶手段４１と、配置パターン選択手段４３と、ミキシング手段５、音響信号チャンネル記憶手段２７と、音源記憶手段３７と音源種類変更手段３９とを有している。定位音源配置パターン記憶手段４１は、ヘッドフォン７を装着している受聴者に対して提供する複数の仮想音源（選択対象となる複数の曲）を仮想空間に配置する場合に採用する複数の定位音源配置パターンを記憶している。複数の定位音源配置パターンとしては、例えば、図３（Ａ）乃至（Ｄ）に示すような定位音源配置パターンが記憶されている。図３（Ａ）乃至（Ｄ）において、中央に配置した大きな円が受聴者の位置を示しており、受聴者を示す円の半径を示す線が径方向外側に延びる方向が、受聴者の顔の正面が向く方向（指示方位）を示している。そして受聴者を示す円よりも小さい円が、仮想空間における仮想音源の位置を示している。そして複数の小さい円をつなぐ線は、配置パターンのイメージを判りやすくするために描いた仮想線である。図３（Ａ）に示す配置パターンでは、受聴者を中心にして１０個の仮想音源（曲）を受聴者の周囲の仮想区間に仮想円に沿って等間隔をあけて配置している。このような配置パターンでは、仮想音源の数が多くなっても、仮想音源間の距離をある程度長く確保できるので、仮想音源を区別して認識しやすい。しかしながら後に詳しく説明するように、頭部の動作で音源を選択する場合には、受聴者が動かさなければならない頭部の動作範囲が広くなる。  また図３（Ｂ）の配置パターンでも、図３（Ａ）の配置パターンと同様に、受聴者を中心にして複数の仮想音源を配置している。図３（Ａ）の配置パターンと異なるのは、図３（Ｂ）の配置パターンでは、二重の仮想円に沿って複数の仮想音源が分散して配置されている点である。図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）の配置パターンは、受聴者の前方に二列の仮想線に沿って複数の仮想音源を分散して配置している。図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）の配置パターンは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の配置パターンと比べて、いずれも受聴者が頭部を動かす範囲が狭くなる利点がある。また図３（Ｃ）の配置パターンと比べて、図３（Ｄ）の配置パターンの方が、受聴者と仮想音源との距離を短くできる利点がある。
【００３０】
図３（Ｂ）乃至図３（Ｄ）の配置パターンを採用する場合には、前方の列に位置する仮想音源と後方の列に位置する仮想音源とを区別して選択することになる。そこで本実施の形態では、いずれの配置パターンでも、前方に位置する複数の仮想音源が並ぶ第１の仮想音源列を、受聴者から見て第１の仰角位置にあり且つ第１の距離範囲内に所定の間隔をあけて方位方向に並ぶ複数の仮想音源から構成する。また後方に位置する複数の仮想音源が並ぶ第２の仮想音源列を、第１の仰角位置とは異なる第２の仰角位置にあり且つ第１の距離範囲よりも更に受聴者から離れた第２の距離範囲内に所定の間隔をあけて方位方向に並ぶ複数の仮想音源から構成する。なお必要に応じて、さらに第３、第４の仮想音源列を形成して多重の仮想音源列を構成するようにしてもよい。なお多重の仮想音源列を形成する場合の複数の仮想音源の提供態様については後に詳しく説明する。
【００３１】
また配置パターン選択手段４３は、受聴者の選択動作に応じて複数の定位音源配置パターンから所望のパターンを選択し、配置パターンをミキシング手段５のミキシング部３１に出力する。ミキシング部３１は、選択された定位音源配置パターンで複数の仮想音源を受聴者の周囲に配置するようにミキシング動作を行う。受聴者の選択動作とは、本実施の形態の場合には、ヘッドフォン７に装着している基準方位決定スイッチ１３を操作する動作を含み、またヘッドフォン７を装着した受聴者の頭部の動きに基づいて所定の選択をする場合には、受聴者の頭部の動作を含み、さらに複数種類の動作が組み合わされた複合動作も含むものである。
【００３２】
本実施の形態では、主として受聴者の頭部の動作を利用して選択を行う。そこで頭部動作検出センサ（仰角角度検出センサ１７、方位角度検出センサ１５）と頭部動作判定手段３３とを用いる。頭部動作判定手段３３は、頭部動作検出センサの出力に基づいて頭部の動きを判定し、頭部の動きが予め定めた複数の動作の一つであることを検出すると、その検出結果に基づいて各種の指令を出力する。例えば、受聴者が頭部を３６０度回転する動作を検出したときは、仮想音源の種類を変更する音源変更指令を出力し、頭部を左右に横に傾ける動作を検出したときには、配置パターンを変更する配置パターン変更指令を出力し、頭部を前後に振る動作を検出したときには、決定指令を出力し、頭部を左右に振る動作を検出したときには、現在の再生動作中止してスタートに戻る指令を出力するように、頭部動作判定手段３３を構成することができる。
【００３３】
配置パターン選択手段４３は、頭部動作判定手段３３が頭部の動きから予め定めた配置パターン変更動作を検出すると、定位音源配置パターン記憶手段４１から別の定位音源配置パターンを選択してミキシング手段５のミキシング部３１に出力する。このようにすると頭部で所定の動作をすることにより、受聴者に提供する定位した複数の仮想音源の配置パターンを変更することが可能になる。したがって乗り物に乗っている際や、歩いている際のように、スイッチ操作をすることができない場合であっても、頭部で所定の動作することにより、簡単に配置パターンを変更することが可能になる。なお本実施の形態では、スタート時（起動時）においては、予め定めた一つの定位音源配置パターンで複数の仮想音源を提供し、その後配置パターン変更動作を検出したときに、一つの定位音源配置パターンから別の定位音源配置パターンに変更する。なお配置パターン変更動作による選択可能な複数の定位音源配置パターンの種類及び配置パターンの形状は任意である。本実施の形態では、予め定めた順番でパターンの変更を行う。
【００３４】
また本実施の形態では、選択の対象となる音源の数が多い場合を考えて、音源種類変更手段３９を設けている。音源種類変更手段３９は、配置パターン選択手段４３が配置パターンを選択した後に、頭部動作判定手段３３が頭部の動きから予め定めた音源変更動作を検出すると、定位音源配置パターンで提供する複数の仮想音源の種類を変更する。具体的には、ミキシング手段５に提供する複数の音源（音響信号）を変更する。すなわち音源種類変更手段は、例えば１０曲の音源（音響信号）を所定の配置パターンで提供しているときに、音源変更動作が検出されると、前の１０曲の音源を別の１０曲の音源に変更する。なお音源変更動作の態様に応じて、過去に提供された１０曲に戻すことも可能である。
【００３５】
また本実施の形態では、音源決定手段３５を備えている。音源決定手段３５は、配置パターン選択手段４３が定位音源配置パターンを選択した後に、頭部動作判定手段３３が頭部の動きから予め定めた音源決定動作を検出すると、音源を決定する音源決定指令をミキシング手段５に出力する。具体的にはチャンネル選択手段２９に対して再生するチャンネルを指令し、チャンネル選択手段２９は音源決定指令が入力されると選択された音源に対応するチャンネルだけを選択する。後に詳しく説明するが、音源決定動作は任意である。本実施の形態では、複数の仮想音源は、定位した（動かない）状態にあるため、受聴者は動かない複数の音源の中から好みの１つの音源を捜し、その１つの音源に向かうことにより、決定候補の音源を定める。そして頭部を上下に振ってうなずく動作をすることを音源決定動作として、その動作を頭部動作判定手段３３が判定することにより、その音源を決定する。音源が決定されると、ミキシング手段５は決定された音源だけを再生するための音響信号を音響再生装置３に提供する。
【００３６】
以下、本実施の形態の具体的な動作態様を詳しく説明する。まず例えば、仰角角度差演算手段２１から入力される仰角差φｄが０であると仮定して、方位角度差演算手段２３の出力θがミキシング手段５に入力されている場合を考える。この場合において、方位角度差が０度のときには、チャンネル選択手段２９は、複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号をすべてそのままミキシング部３１へと供給する。ミキシング部３１は、供給された複数の音響信号をそのままミキシングして音響再生装置３に出力する。
【００３７】
また方位角度差が０度以外のときには、ミキシング手段５は、基準方位を基準にして複数の仮想音源の位置を固定した状態を作る。すなわちヘッドフォン７を装着した受聴者が、頭部を回転しても、仮想音源の位置が移動しないように、ヘッドフォンの左右の出力のバランスを調整して、常に複数の仮想音源が仮想空間内の同じ位置に存在するようにする。この固定技術の詳細は、特開平２−２５９００号公報等の複数の公知文献に記載されているので説明を省略する。またこの場合には、チャンネル選択手段２９は、方位角度差θｄによって特定される指示方位（受聴者が顔の正面を向けている方位）に位置する１以上の仮想音源を選択して、ミキシング部３１に選択された仮想音源を指定する指令を出力する。ミキシング部３１は、チャンネル選択手段２９により選択された１以上の仮想音源の音量を、方位角度差が０度のときの１以上の仮想音源の音量よりも大きくし、他の仮想音源の音量はそのまま維持してミキシングを行う。仮想音源の音量を大きくするためには、選択されたチャンネルの音響信号の増幅率を大きくすればよい。どの程度増幅率を大きくするかは任意に定めればよい。
【００３８】
このようにすると、受聴者がヘッドフォン７を装着して、複数の仮想音源が存在する仮想音源空間内に顔の正面を向けると、方位角度差検出手段２４が基準方位に対する指示方位との方位角度差を検出する。そしてミキシング手段５は、基準方位を基準にして複数の仮想音源の位置を固定した状態を作る。そしてミキシング手段５は、ヘッドフォン７を装着した受聴者が向いて指示した指示方位に位置する１以上の仮想音源の音量を、方位角度差が０度のときの該１以上の仮想音源の音量よりも大きくする。このようにすることにより、複数の仮想音源を移動させることなく、受聴者が向いた方位にある仮想音源即ち受聴者が聞きたい音源（曲）の音量を簡単に大きくすることが実現できる。したがって複雑なミキシング技術を知らない受聴者でも、顔（頭部）を動かすだけで、所定の仮想音源の音量を増加させて、仮想音源が提供する曲の内容を確認することができる。なお別の仮想音源の曲を聴きたい場合には、聞きたい仮想音源が存在する方向に首を回して、指示方位をを別の方向にすればよい。
【００３９】
次に、方位角度差演算手段２３から出力される方位角度差が変動しないと仮定して、角度範囲決定手段２５に入力される仰角角度差演算手段２１が出力する仰角差変動する場合を考える。仰角角度差検出手段２２は、基準方位を定めたときの姿勢からヘッドフォン７を上方に向けたときに（受聴者の頭を上に向けたときに）現れる仰角差を正の仰角差＋φとし且つヘッドフォン７を下方に向けたときに（受聴者の頭を下に向けたときに）現れる仰角差を負の仰角差−φとして出力する。この場合、チャンネル選択手段２９は、前述と同様に、方位角度演算手段２３によって演算された方位角度差θｄにより定まる指定方位に並ぶ複数の仮想音源の音響信号チャンネルを選択する。そしてミキシング部３１は、例えば仰角角度差検出手段２２が正の仰角差＋φを出力しているときには、指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を、仰角差＋φに比例して、ヘッドフォン７から離れる仮想音源ほど大きくなるようにする。またミキシング部３１は、仰角角度差検出手段２２が負の仰角差−φを出力しているときには、指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を、仰角差に比例して、ヘッドフォン７から離れる仮想音源ほど小さくなるようにする。このようにするとヘッドフォン７の仰角を変えることによって、指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を選択的に大きくしたり、小さくしたりすることができる。このようにすると、複数の仮想音源を図３（Ｂ）乃至図３（Ｄ）に示すような多重の仮想音源列を構成するように定位音源配置パターンを採用して複数の仮想音源を受聴者の周囲に配置する場合には、ヘッドフォン７の仰角設定により、複数の仮想音源列から一つの仮想音源列に含まれる複数の仮想音源の音量を他の仮想音源列に含まれる複数の仮想音源の音量よりも大きくすることができる。すなわち音源の選択動作を行う際に、ヘッドフォン７の仰角設定に基づいて仮想音源列の選択を行うことにより、候補の絞り込みを行うことができる。またその後、ヘッドフォン７の方位角の設定により、一つの仮想音源列中の特定の音源に受聴者の顔を向けることにより前述のように指示方位を定めて、その指示方位にある仮想音源の音量を大きくすることができる。したがって本実施の形態によれば、狭い仮想空間範囲に多数の仮想音源を配置する場合でも、ヘッドフォン７の仰角と方位角の設定動作によって、簡単に所望の音源を選択することができる。
【００４０】
通常は、仰角角度差演算手段２１の出力φと方位角度差演算手段２３の出力θの両方が角度範囲決定手段２５に入力されるため、これら二つの出力によって指示方位に並ぶ複数の仮想音源の音量を選択的に大きくしたり、小さくしたりする。
【００４１】
角度範囲決定手段２５に絞り込み用赤外線センサ１９から角度範囲を設定する指令が入力されると、角度範囲決定手段２５は、仰角角度差演算手段２１の出力φと方位角度差演算手段２３の出力θを基準にして角度範囲の絞り込みを行う。そしてミキシング手段５は、設定された方位角度範囲内にある１以上の仮想音源の音量を、方位角度差が０度のときの１以上の仮想音源の音量よりも大きくする。また同時に、ミキシング手段５は、方位角度範囲外の他の仮想音源の音量を、方位角度範囲内にある１以上の仮想音源の音量よりも小さくするように、複数の音響信号チャンネルから供給される複数の音響信号の音量調整を行う。
【００４２】
角度範囲決定手段２５は、絞り込み用赤外線センサ１９に受聴者が手を近づける動作をする（絞り込み方向への操作をする）と、方位角度範囲を小さくし、絞り込み用赤外線センサ１９から手を離す動作をする（絞り込みを解除する方向への操作をする）と、方位角度範囲を大きくするように構成されている。例えば、絞り込み用赤外線センサ１９が検出するヘッドフォン７と受聴者の手との距離に比例して、例えば方位角差θ±αのα値を設定する。赤外線センサ１９が手の存在を検出していないときには、特にαは設定されず、指定方位を中心にして全ての仮想音源からの音が聞ける状態になっている。そして赤外線センサ１９が手の存在を検知すると、全ての仮想音源からの音が聞ける状態から、距離に比例して（逆比例の関係で）αの値が変わるように設定が変わる。その結果、この角度範囲内に入る仮想音源の音響信号の音量だけを大きし、この角度範囲外の仮想音源の音響信号の音量を小さくする。
【００４３】
赤外線センサ１９が検出する距離が短くなるほど、αの値が小さくなって方位角差θ±α及び仰角差φｄで決まる絞り込まれた一領域の位置にある仮想音源の音量だけが大きくなり、その周囲の仮想音源の音量は小さくなる。このような赤外線センサ１９を設けると、手を赤外線センサ１９に近づける動作をするだけで、角度範囲を絞り込んで、特定の仮想音源の音量だけを簡単に調整することができる。
【００４４】
図２には、絞り込み用赤外線センサ１９、方位角度検出センサ１５及び仰角角度検出センサ１７が取りつけられている部分に符号を付してある。このようになヘッドフォン７を利用すると、受聴者の頭の回転と頭の仰角によって、仮想音源の選択または指定ができるため、受聴者が聞きたいと思う仮想音源に向かって顔を向けるだけで、所望の仮想音源の音量を上げることができる。またヘッドフォン７に絞り込み用赤外線センサ１９を設けると、手を耳にかざして音を良く聞こうとする動作と同じ動作を手ですることにより、音量を上げることができる。したがって自然な動作で音量調整をすることができる。
【００４５】
なお方位角度検出センサ１５及び仰角角度検出センサ１７としてどのようなセンサを用いるかは任意である。例えば、電子コンパス、ジャイロセンサ、三軸方向の傾斜を検出することができる傾斜センサまたは加速度センサを用いると、方位角度検出センサ１５及び仰角角度検出センサ１７を１つのセンサで構成することができる。
【００４６】
次に上記実施の形態をパーソナル・コンピュータを用いて具体的に実現する場合に用いるプログラムについて説明する。なお以下の説明では、方位角度検出センサ１５及び仰角角度検出センサ１７を電子コンパスにより構成している。電子コンパスによって構成される方位角度検出センサ１５と仰角角度検出センサ１７の出力（アナログ信号）は、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換し、コンピュータに入力する。コンピュータは、仮想音源の位置を算出し、音量、位相を決定し、それらをミキシングして出力する。以下に説明する具体例では、複数の仮想音源の位置と受聴者の頭の正面との角度差（方位角の差）を電子コンパスで測定し、その角度差によって、各音源の音量、位相（左右から出る音の割合）を変化させる。また受聴者の頭の仰角を電子コンパスで測定し、仰角が大きいほど、遠くに配置した音源のミキシングの音量を大きく、近くに配置した音源のミキシングの音量を小さくする。そしてヘッドフォン７に搭載されている赤外線センサ１９により手とヘッドフォン７との距離を測定し、測定した距離に応じて指向性を変化させる。
【００４７】
本実施の形態は、実際にはコンピュータを利用して実現する。以下コンピュータを利用して本実施の形態を実現する場合のより具体的な実施例ついて説明する。具体的には、方位角と、仰角を同時に測定することができる電子コンパスを使用する。電子コンパスで測定した方位角θ、仰角φの値は、Ａ／Ｄコンバータで０から１２７の数値に置き換えられてコンピュータに取り込まれる。以下の説明では、角度の単位はラジアンを用い、-π≦θ<π、-π≦φ<πとして説明する。ただし以下の説明では、仰角φ、方位角θは受聴者が初期状態で向いている方向を０とするものである。したがって以下の説明では、仰角φ及び方位角θは、前述の基準方位との仰角差φｄ及び方位角度差θｄと一致する。
【００４８】
また絞り込みに用いられる絞り込み用赤外線センサ１９の出力もＡ／Ｄコンバータで０から１２７の数値に置き換えられてコンピュータに取り込まれる。コンピュータ上では、ヘッドフォンと手との距離の長さを０から１までの値に正規化して用いる。
【００４９】
また複数の音源としては、複数の楽曲をそれぞれ録音して得た複数の音響チャンネルの音響信号を用いるものとする。そして事前に、各音源の信号レベルは同じレベルに調節しておくものとする。
【００５０】
最初に音源の選択方法とその際の音源の絞り込みについて説明する。以下の説明では、図４に示すように、電子コンパスから得られる方位角θを-π≦θ<πとして説明する。また仰角φを-π≦φ<πとし、絞り込み用赤外線センサ１９と手との間の距離δを０≦δ≦１（０のとき：手の存在を検出していない状態、１のとき：手が近くに存在している状態）として説明する。角度の単位はラジアンを用い、仰角、方位角はユーザが初期状態で向いている方向を０とする。距離センサは、０cmから３cmの距離を検出するがδはそれを０から１までの値に正規化したもので、距離が０cmのときに０、距離が３cmまたはそれより長いときに１、０cmと３cmの間のときは０と１の間の値を出力する。
【００５１】
例えば図５（ａ）に示す定位音源配置パターンで１０曲分の仮想音源（楽曲）Snを，仮想空間上に配置する。以下の説明では、各音源の信号をSnとする。nは何番目の信号であることを示す。このとき，受聴者から各仮想音源１〜１０までの距離をｌｎ、方位角をθｎとする。但しθｎの単位はラジアン、ｌｎ（０≦ｌｎ≦１）は一番遠くに配置した仮想音源（楽曲）までの距離を１として正規化した値である。まず仰角φに応じて変化させる各仮想音源Snの増幅率（減衰率）ｈｎφを以下の（１）式に基づいて算出する。ここでは，上を向けばより遠くに配置した楽曲の増幅率が大きくなり、下を向けば近くに配置した曲の増幅率が大きくなるよう次式を用いることにした。
【数１】
2008092193.tif 000003
【００５２】
但し、
【数２】
2008092193.tif 000004
【００５３】
ｍは音源の総数である。
【００５４】
各楽曲を図５（ａ）のように配置しているとすると、仰角φ＝０のとき、各音源の増幅率は図５（ｂ）のようになる。一方仰角φ＜０のときは図５（ｃ）のようになり、近く（遠く）に配置した音源の増幅率が増加（減少）する。図５（ｂ）及び（ｃ）は、理解を容易にするために増幅率を音楽用ミキサーのように表示したものである。図５（ｂ）及び（ｃ）の縦のスライドバーは左から順に１番から１０番の音源に対応しており，スライダーが上にあるほど、増幅率が高いことを表している。
【００５５】
次に、距離δに応じて変化させる各音源の増幅率ｈｎφを以下の（２）式で算出する。
【００５６】
｜ａ｜はａの絶対値、θｎ´（-π≦θｎ´<π）は、θｎとθとの作る角即ち角度差である。
【数３】
2008092193.tif 000005
【００５７】
たとえば，θ＝π／３，距離δ＝０．５の場合には、図６のように，そのとき受聴者が向いている方向の後ろ半分の領域に配置した仮想音源で増幅率ｈｎφ＝０となり、前方半分に配置した仮想音源で増幅率ｈｎφ＝１となる。これにより不要な仮想音源の音を除外することができる．
次に電子コンパスから得られる方位角θに応じて変化させる各音源の増幅率ｈｎθを、下記の式（３）に示す式で算出する。
【数４】
2008092193.tif 000006
【００５８】
但し
【数５】
2008092193.tif 000007
【００５９】
増幅率ｈｎθは受聴者が向いている方向に配置されている音源では大きな値を、そうでない音源では小さな値を示す関数である。この場合に、定位音源配置パターンとして、図３（ａ）に示す配置パターンを選択して複数の仮想音源を配置しているものとすると、受聴者が左を向いているときの増幅率は図７（ａ）のようになり，正面を向いているときの増幅率は図７（ｂ）のようになり、右を向いているときの増幅率は図７（ｃ）のようになる。α（０≦α≦１）は調節可能なパラメータで、耳を澄ますポーズをして耳に手を近づけて距離δ＜１となった場合の増幅率の変化を設定する。α＝０の場合には、耳を澄ますポーズをしても各音源の増幅率に変化はないが、α＞０の場合には、耳に手が近くなるに応じて増幅率が減少する。このとき受聴者が向いている方向の音源の増幅率の減少よりも、向いていない方向の音源の増幅率の減少のほうが大きいため、正面の音が相対的に大きな音で聞こえるようになる。各音源を図３（ａ）のように配置しているとすると、δ＝０のときの増幅率は図８（ａ）のようになる。耳を澄ますポーズをして耳に手を近づけてδ＜１となった場合の増幅率は図８（ｂ）のようになり，正面の音源がより明瞭に聴こえるようになっている。
【００６０】
次に電子コンパスから得られる方位角θに応じて、複数の仮想音源の定位（左右の増幅率の比率）ｐｎ（０≦ｐｎα≦１）を下記（４）式を用いて算出する。
【数６】
2008092193.tif 000008
【００６１】
ｐｎが０のとき，その音源の右と左の増幅率の比率は０：１、ｐｎが０．５のとき、増幅率の比率は１：１とする。そしてβは、調節可能なパラメータで、β＝１の場合には，耳を澄ますポーズをして耳に手を近づけても定位に変化はないが、β＞０の場合には耳に手を近づけるにしたがって、そのとき正面にある音源以外の音源の定位が後ろに移動していく。たとえば、右前方に定位している音源は右後方に定位が移動する。このようにすることで、正面の音源をより明瞭に聞くことが可能になる。
【００６２】
そしてミキシング手段５では、すべての仮想音源の信号を加算してヘッドフォン７から出力する。その際に上記で求めた角増幅率を掛け合わせる。下記の式（５）はヘッドフォンの右スピーカの出力を示しており、下記の式（６）はヘッドフォンの左スピーカの出力を示している。
【数７】
2008092193.tif 000009
【００６３】
図１０及び図１１は、コンピュータにインストールされて本発明の音源選択装置を実現するプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートである。図１０のフローチャートにおける、ステップＳＴ１の音源の配置は、音響再生装置３で音響信号を再生して受聴者の前または周囲に音源を配置することを意味する。この例では、ステップＳＴ１において、予め定めた最初の定位音源配置パターンに従って複数の仮想音源を受聴者に対して提供する。
【００６４】
図１０のステップＳＴ２では、基準方位決定スイッチ１３が押されたか否かが判定される。そして基準方位決定スイッチ１３が押されている場合には、ステップＳＴ３で、ヘッドフォン７が向いている方位（ヘッドフォンを装着した受聴者が向いている方位）が、正面と設定される（即ち基準方位及び基準仰角とが決定される）。初期段階では、必ずステップＳＴ３が実行される。なお途中で基準方位を変更することも可能である。
【００６５】
次にステップＳＴ４で、ヘッドフォン７により指示している方位におけるヘッドフォン７の仰角が変わっているか否かが検出される。仰角が変わっていれば、ステップＳＴ５へと進む。ステップＳＴ５では、基準方位を定めるときのヘッドフォンの仰角を基準仰角として、基準仰角とヘッドフォンの仰角との差を仰角差として検出する。この場合、基準方位を定めたときの姿勢からヘッドフォンを上方に向けたときに現れる仰角差を正の仰角差とし且つヘッドフォンを下方に向けたときに現れる仰角差を負の仰角差とする。そしてステップＳＴ５では仰角による各音源の増幅率ｈnφが算出される。具体的には、電子コンパスから得られる仰角φに応じて、各音源nの増幅率即ち増幅比（減衰比）ｈnφ(０≦ｈnφ≦１)を算出する。
【００６６】
次にステップＳＴ６では、ヘッドフォン７を装着した受聴者が向いている方位が変更されたか否かを判定する。そして方位角が変化している場合にはステップＳＴ８へと進み、方位角が変化していない場合にはステップＳＴ７へと進む。ステップＳＴ７では、距離検出センサとしての絞り込み用赤外線センサ１９が手の存在を検出して絞り込み操作（動作）が行われたか否かを判定する。ステップＳＴ７では距離検出センサとしての赤外線センサ１９が絞り込み操作（動作）を検出しているいか否かをその出力で判定している。
【００６７】
ステップＳＴ７で、絞り込み量即ち距離の調整変更（距離の長さの変更）が行われると、距離δが測定される。ステップＳＴ８では、これを受けて、距離検出センサとしての赤外線センサから得られる、距離δに応じて各音源の前述の増幅率ｈnδを算出する。
【００６８】
次にステップＳＴ９へと進む。ステップＳＴ９では、電子コンパスから得られる指定方位θに応じて各音源の増幅率ｈnθを算出する。増幅率ｈnθは受聴者が向いている指定方位に配置されている音源では大きな値を、そうでない方向に配置されている音源では小さな値を示す関数である。
【００６９】
次にステップＳＴ１０へと進み各音源との方位に応じて左右の音量の音量比Ｐｎを算出する。各仮想音源の音量比を定めることにより位相調整がなされて、受聴者が頭を回転しても、その回転と一緒に仮想音源が移動することはなくなる。
【００７０】
次にステップＳＴ１１に進んで、ヘッドフォンの左右の音量を算出する。すなわちすべての仮想音源の信号を加算しヘッドフォンから出力する。その際に、ステップＳＴ５、ステップＳＴ８及びステップＳＴ９で求めた各増幅率を乗算する。上記計算は、ミキシング手段５によって実行される。図９は、ミキシング手段５で実行している増幅率の乗算イメージを図で示している。図９において３段階に並ぶ３つの「×ｈ１」は、仮想音源１の上記各ステップＳＴ５、ステップＳＴ８及びステップＳＴ９で求めた増幅率である。そして最終段の「×」及び「×１−」は、上記ステップ１０における左右の音量比をヘッドフォンの左右の出力に乗算することを意味している。そして最後の「Σ」がすべての仮想音源の音響信号に増幅率及び音量比を乗算した乗算信号を加算してすることを意味している。
【００７１】
次に図１１に示すステップＳＴ１２へと進む。ステップＳＴ１２からステップＳＴ２２までが、複数の仮想音源から１つの音源を選択する選択ステップを構成している。ステップＳＴ１２では、音声認識機能を有する音源種類変更手段３９が音声認識機能により、定位音源配置パターンに配置する複数の音源の種類の変更を認識したか否かが判定される。音声認識により「ロック」や「ジャズ」のようにジャンルが認識された場合には、ステップＳＴ１３で認識結果に従って検索した１０曲の音源が所定の配置パターンで受聴者に対して提供される。なお受聴者の首の動作により、ジャンルの選択をするようにしてもよい。例えば、首を１８０度回転してまた基に戻す動作等でジャンルの選択変更をするようにしてもよいのは勿論である。音源種類変更手段３９の音声認識機能により、現在の１０曲には希望する曲がない場合に、別の１０曲に種類を変更する旨を指令する音声信号を入力するようにしてもよい。
【００７２】
しかしながら本実施の形態では、音源種類変更手段３９の音声認識機能を使用しないで、受聴者の頭部の動作により提供されている１０曲（１０の音源の種類）を変更する。そこで本実施の形態では、次の１０曲を提供する（音源の種類を変更する）場合には、受聴者が「首を３６０度一回転回する」動作し、この動作をステップＳＴ１４で判定する。このステップＳＴ１４の判定は、頭部動作判定手段３３によって実行されることになる。ステップＳＴ１４で「首を３６０度一回転回する」動作が検出されたときには、ステップＳＴ１５で、今の検索の次の１０曲を定位音源配置パターンに提供する。もしこの後で、受聴者が首を左右に振る動作を行った場合には、ステップＳＴ１６でこれを判定し、ステップＳＴ１７で前の１０曲に戻る。
【００７３】
もし現在選択している定位音源配置パターンでは、１０曲の音源の演奏が聞きずらい場合には、定位音源配置パターンを変更することが可能である。定位音源配置パターンの変更は、首を左右に傾ける動作をすることにより実現できる。そこでステップＳＴ１８では、このパターン変更動作が行われたか否かの判定が行われる。そしてこのパターン変更動作が検出されるとステップＳＴ１９へと進んで定位音源配置パターン変更が行われる。このパターン変更は、例えば、予め準備されている定位音源配置パターンに順番をつけておき、パターン変更動作が１回行われると、順番に定位音源配置パターンが変更される。この例では、変更されたパターンが気に入らない場合には、特に動作をしないことにより、ステップＳＴ２０からステップＳＴ１へと戻り、再度ステップＳＴ１８でパターン変更動作をすることにより、次のパターンの変更をすることができる。なおステップＳＴ２０では、受聴者が、うなずく動作（頭部を前方で上下に振る動作）をすることによりパターンの決定及び音源（曲）の決定を指令する決定動作をしたか否かの判定が一緒に行われる。すなわちステップＳＴ２０で、受聴者が決定動作をすると、定位音源配置パターンの選択が完了するのと同時に、受聴者の正面にある曲（音源）を選択したことが決定される。そのため決定動作が検出されると、ステップＳＴ２１へと進み受聴者の正面にある曲（音源）だけで再生されるようになる。もしその再生されている曲が気に入らなければ、首を左右に振る動作（楽曲変更動作）をすればよい。この動作がステップＳＴ２２で判定されると、ステップＳＴ１へと戻る。ステップＳＴ１へ戻った場合には、ステップＳＴ１９で決定された定位音源配置パターンにより仮想音源の提供が実行される。特に首を左右に振る動作をしなければ、選択した曲（音源）の再生が継続される。
【００７４】
なお図１１には、図１２に示した受聴者の頭部または首の動作（Ａ）乃至（Ｄ）の判定をする判定ステップに（Ａ）乃至（Ｄ）の記号を付してある。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の音源選択装置を実施するミキシング装置の一例の構成の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実際に使用するセンサ付きのヘッドフォンを示す図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｄ）は定位音源配置パターンの異なる例を示す図である。
【図４】受聴者の頭部と各角度との関係を示す図である。
【図５】（Ａ）乃至（Ｃ）は、定位音源配置パターンの一例と各音源の増幅率の関係をミシング装置の増幅率決定レバーに置き換えて擬似化した図である。
【図６】ある定位音源配置パターンの例と増幅率の関係を示す図である。
【図７】（Ａ）乃至（Ｃ）は、各音源の増幅率の関係をミシング装置の増幅率決定レバーに置き換えて擬似化した図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、各音源の増幅率の関係をミシング装置の増幅率決定レバーに置き換えて擬似化した図である。
【図９】ミキシング手段で実行している増幅率の乗算イメージを示す図である。
【図１０】本実施の形態の音源選択装置をコンピュータを用いて実現する場合に用いるプログラムのアルゴリズムの一部を示すフローチャート図である。
【図１１】本実施の形態の音源選択装置をコンピュータを用いて実現する場合に用いるプログラムのアルゴリズムを残部を示すフローチャート図である。
【図１２】頭部の動作態様を説明するために用いる図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  ミキシング装置
３  音響再生装置
５  ミキシング手段
７  ヘッドフォン
９  演算ユニット
１３  基準方位決定スイッチ
１５  方位角度検出センサ
１７  仰角角度検出センサ
１９  絞り込み用赤外線センサ
２１  仰角角度差演算手段
２２  仰角角度差検出手段
２３  方位角度差演算手段
２４  方位角度差検出手段
２５  角度範囲決定手段
２６  角度範囲設定手段
２７  音響信号チャンネル記憶手段
２９  チャンネル選択手段
３１  ミキシング部
３３  頭部動作判定手段
３５  音源決定手段
３７  音源記憶手段
３９  音源種類変更手段
４１  定位音源配置パターン記憶手段
４３  配置パターン選択手段
【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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