【手続補正書】
【提出日】平成31年3月26日(2019.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第１の発明は、ヘッドホンで立体音を再生する立体音再生装置であって、耳介の複数の部位の寸法に基づいて、複数のピークの中心周波数を推定するピーク推定部、複数のピークの中心周波数とそれらの帯域幅に基づいて複数のピーク伝達関数を計算するピーク伝達関数計算部、複数のピーク伝達関数から、全体の頭部伝達関数を計算する頭部伝達関数計算部、および全体の頭部伝達関数に基づくフィルタで音源信号を畳み込み演算してバイノーラル信号を生成する生成部を備える、立体音再生装置である。
第１の発明によれば、人の耳介の異なる所定部位の寸法を用いて個人適応化した頭部伝達関数を生成するので、臨場感を再現する立体音再生装置の実現が容易である。
第２の発明は、第１の発明に従属し、複数のピークの中心周波数に基づいてノッチの中心周波数を推定するノッチ推定部、およびノッチの中心周波数とその帯域幅に基づいてノッチ伝達関数を計算するノッチ伝達関数計算部をさらに備え、頭部伝達関数計算部は、ピーク伝達関数およびノッチ伝達関数に従って頭部伝達関数を計算する、立体音再生装置である。
第２の発明によれば、頭部伝達関数計算部がノッチ伝達関数も考慮して頭部伝達関数を計算するので、音源の俯仰角を正確に再現することができる。
第３の発明は、第１の発明に従属し、ピーク推定部は、耳介の第１部位の寸法ｄ１に基づいて第１ピークの中心周波数Ｆ１および帯域幅Ｂ１を推定する第１推定部、耳介の第２部位の寸法ｄ２に基づいて第２ピークの中心周波数Ｆ２を推定しかつ帯域幅Ｂ１に基づいて帯域幅Ｂ２を推定する第２推定部、耳介の第３部位の寸法ｄ３に基づいて第３ピークの中心周波数Ｆ３を推定しかつ帯域幅Ｂ１に基づいて帯域幅Ｂ３を推定する第３推定部を含み、ピーク伝達関数計算部は、第１ピークの中心周波数Ｆ１および帯域幅Ｂ１に基づいて第１伝達関数を計算する第１計算部、第２ピークの中心周波数Ｆ２および帯域幅Ｂ２に基づいて第２伝達関数を計算する第２計算部、第３ピークの中心周波数Ｆ３および帯域幅Ｂ３に基づいて第３伝達関数を計算する第３計算部を含み、頭部伝達関数計算部は、少なくとも第１伝達関数、第２伝達関数および第３伝達関数を合成して、全体の頭部伝達関数を計算する、立体音再生装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第３の発明では、立体音再生装置（１０：実施例において相当する部分を例示する参照符号。以下、同じ。）は、プロセッサ（１２）を含み、たとえばこのプロセッサが生成したバイノーラル音源信号をヘッドホン（２２）で再生する。第１推定部、第２推定部および第３推定部（１２）は、耳介の第１部位、第２部位および第３部位の寸法ｄ１、ｄ２およびｄ３に基づいて、それぞれ、第１ピーク、第２ピークおよび第３ピークのそれぞれの中心周波数Ｆ１、Ｆ２およびＦ３と帯域幅Ｂ１、Ｂ２およびＢ３を推定する。第１計算部、第２計算部および第３計算部（１２）は、中心周波数Ｆ１、Ｆ２およびＦ３と帯域幅Ｂ１、Ｂ２およびＢ３に基づいて、第１伝達関数、第２伝達関数および第３伝達関数を計算し、頭部伝達関数計算部（１２）は、第１伝達関数、第２伝達関数および第３伝達関数を並列加算または直列加算することによって、全体の頭部伝達関数を計算する。そして、生成部（２２）は、全体の頭部伝達関数に基づくフィルタで音源信号を畳み込み演算してバイノーラル信号を生成する。そのバイノーラル信号がヘッドホンに供給される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第３の発明によれば、人の耳介の所定部位の寸法を用いて個人適応化した頭部伝達関数を簡単に生成できるので、臨場感をありのままに再現する立体音再生装置の実現が容易である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第４の発明は、第３の発明に従属し、第１ピークの中心周波数Ｆ１および第２ピークの中心周波数Ｆ２に基づいて第１ノッチの中心周波数ＮＦ１を推定する第４推定部、および第１ノッチの中心周波数ＮＦ１および帯域幅ＮＢ１に基づいて第４伝達関数を計算する第４計算部をさらに備え、頭部伝達関数計算部は、第１伝達関数、第２伝達関数、第３伝達関数および第４伝達関数に従って頭部伝達関数を計算する、立体音再生装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第４の発明では、第４推定部（１２）は、たとえば第１ピークおよび第２ピークの中心周波数Ｆ１とＦ２を求め、２つの放射点の距離をｄ２、第２ピークＰ２における２つの放射点の位相差をπ(逆相)とすることで、正中面における俯仰角と第１ノッチＮ１の周波数ＮＦ１の関係を求める。そして、第４計算部が第１ノッチの中心周波数ＮＦ１および帯域幅ＮＢ１に基づいて第４伝達関数を計算し、頭部伝達関数計算部は、第１伝達関数、第２伝達関数、第３伝達関数および第４伝達関数に従って頭部伝達関数を計算する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第４の発明によれば、頭部伝達関数計算部が第１ノッチの第４伝達関数も考慮して頭部伝達関数を計算するので、音源の俯仰角を正確に再現することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
実施例では、第１推定部は、数１、数４および数５に従って第１ピークの中心周波数Ｆ１および帯域幅Ｂ１を推定し、
［数１］
Ｆ１＝５９３９−１０３０×ｄ１
［数４］
Ａ１＝４．３２＋７．５×ｄ１
［数５］
Ｂ１＝Ｆ１／Ａ１
第２推定部は、数２に従って第２ピークの中心周波数Ｆ２を推定し、帯域幅Ｂ１に基づいて帯域幅Ｂ２を推定し、
［数２］
Ｆ２＝１２４４１−１６４７×ｄ２
第３推定部は、数３に従って第３ピークの中心周波数Ｆ３を推定し、帯域幅Ｂ１に基づいて帯域幅Ｂ３を推定し、
［数３］
Ｆ３＝１５３４１−３１４２×ｄ３
寸法ｄ１はコンカ深さであり、寸法ｄ２は外耳道入口中心と耳輪下縁を結ぶ線分の長さであり、寸法ｄ３は耳甲介腔床の最内点と耳甲介艇壁の最前点を結ぶ線分の正中面への正投射長さである、立体音再生装置である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
さらに、実施例では、第１推定部は、耳介の第４部位の寸法ｄ４および寸法ｄ１に基づいて数１４に従って第１ピークの中心周波数Ｆ１および帯域幅Ｂ１を推定し、
［数１４］
Ｆ１＝６４６１−７５８×ｄ１−４３９×ｄ４
第２推定部は、耳介の第５部位の寸法ｄ５および寸法ｄ２づいて数１５に従って第２ピークの中心周波数Ｆ２および帯域幅Ｂ２を推定し、
［数１５］
Ｆ２＝１２６４６−１３３３×ｄ２−２２３９×ｄ５
第３推定部は、耳介の第６部位の寸法ｄ６および寸法ｄ３に基づいて数１６に従って第３ピークの中心周波数Ｆ３および帯域幅Ｂ１を推定し、
［数１６］
Ｆ３＝１６４４５−２９１１×ｄ３−１２３５×ｄ６
寸法ｄ１はコンカ深さであり、寸法ｄ２は外耳道入口中心と耳輪下縁を結ぶ線分の長さであり、寸法ｄ３は耳甲介腔床の最内点と耳甲介艇壁の最前点を結ぶ線分の正中面への正投射長さであり、寸法ｄ４は腔甲介底面の最後点と対耳輪の最も横の面とを結ぶ線分の長さであり、寸法ｄ５は耳甲介艇の基端における最横の点とであり、耳甲介艇の最上位縁とを水平方向に結ぶ線分の長さであり、寸法ｄ６は耳甲介腔の最前点と耳輪前脚の珠間窩の縁と珠間窩から最も遠い耳輪の下縁上の点を結ぶ線と交差する点とを水平方向に結ぶ線分の長さである、立体音再生装置である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
第５の発明は、ヘッドホンで立体音を再生する立体音再生装置のプロセッサによって実行されるプログラムであって、プロセッサを、耳介の複数の部位の寸法に基づいて、複数のピークの中心周波数を推定するピーク推定部、複数のピークの中心周波数とそれらの帯域幅に基づいて複数のピーク伝達関数を計算するピーク伝達関数計算部、複数のピーク伝達関数から、全体の頭部伝達関数を計算する頭部伝達関数計算部、および全体の頭部伝達関数に基づくフィルタで音源信号を畳み込み演算してバイノーラル信号を生成する生成部として機能させる、立体音再生装置のプログラムである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
上記の論文中の８式のθは２つの放射点の位相差であるが、この明細書中でθは俯仰角としているので、位相差をφに変更して、以下説明する。また、位相差は、第１ピークＰ１の周波数Ｆ１では０、第２ピークＰ２の周波数Ｆ２ではπとなる１次式で表されると仮定する。すなわち、数６となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ここで、ｋは波数なので、音速をｃ、第1ノッチＮ１の周波数をｆとすると、ｋ＝２πｆ／ｃである。なお、論文中の８式の分子はπ‐φであるが、本明細書中の俯仰角に合わせて符号を変更している。さらに、論文中の８式では、２つの放射点の距離を２ｄで表しているが、２ｄ＝ｄ２とし、数７を第１ノッチＮ１の周波数ｆについて解くと、数８となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
そして、第１ピークＰ１の中心周波数Ｆ１を求める回帰式において、図１５に示す寸法ｄ４を用いる。寸法ｄ４は、ランドマーク２とランドマークＣ１３を結ぶ線分の長さである。この寸法ｄ４を先の寸法ｄ１とともに用いて第１ピークＰ１の中心周波数Ｆ１を求める回帰式が数１４で与えられる。ただし、この数１４の回帰式では、相関係数ｒ＝０．８４であり、平均絶対誤差ＭＡＥ＝１１８Ｈｚ（６．０％）であった。
［数１４］
Ｆ１＝６４６１−７５８×ｄ１−４３９×ｄ４
第２ピークＰ２の中心周波数Ｆ２を求める回帰式において、図１６に示す寸法ｄ５を用いる。寸法ｄ５は、ランドマーク７とランドマーク１１を水平方向に結ぶ線分の長さである。この寸法ｄ５を先の寸法ｄ２とともに用いて第２ピークＰ２の中心周波数Ｆ２を求める回帰式が数１５で与えられる。ただし、この数１５の回帰式では、相関係数ｒ＝０．８９であり、平均絶対誤差ＭＡＥ＝２５７Ｈｚ（４．４％）であった。
［数１５］
Ｆ２＝１２６４６−１３３３×ｄ２−２２３９×ｄ５
同じように、第３ピークＰ３の中心周波数Ｆ３を求める回帰式において、図１７に示す寸法ｄ６を用いる。寸法ｄ６は、ランドマーク３とランドマークＣ３を水平方向に結ぶ線分の長さである。この寸法ｄ６を先の寸法ｄ３とともに用いて第３ピークＰ３の中心周波数Ｆ３を求める回帰式が数１６で与えられる。ただし、この数１６の回帰式においては、相関係数ｒ＝０．９２であり、平均絶対誤差ＭＡＥ＝２４７Ｈｚ（３．２％）であった。［数１６］
Ｆ３＝１６４４５−２９１１×ｄ３−１２３５×ｄ６
なお、上述の寸法ｄ４‐ｄ６も、寸法ｄ１‐ｄ３と同様に、［ｃｍ］の単位で表わされる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
なお、上述の実施例では、対象の人の耳介上の寸法ｄ１‐ｄ６を人為的に計測し、それに基づいて各数式に必要な数値を入力装置２４から手動的に入力するようにしたが、寸法ｄ１‐ｄ６のすべてまたは一部をたとえばＭＲＩ画像上で機械的に計測し、その結果を自動的に入力するようにしてもよい。さらに、ＭＲＩに限ることなく、各寸法ｄ１、ｄ２およびｄ３は、耳介をディジタルカメラ等で複数方向から撮影して耳介の三次元形状を推定することにより得ることも可能である。
さらに、上述の各実施例では、ノッチの伝達関数を（逆数で）加算することによって、俯仰角θを考慮したバイノーラル音源信号を再現するようにした。しかしながら、俯仰角を考慮する必要がないなら、たとえば数１２または数１３においてノッチの伝達関数を使わなくてもよい。
【手続補正１７】
【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】
ヘッドホンで立体音を再生する立体音再生装置であって、
耳介の異なる部位の寸法に基づいて、複数のピークの中心周波数を推定するピーク推定部、
前記複数のピークの中心周波数とそれらの帯域幅に基づいて複数のピーク伝達関数を計算するピーク伝達関数計算部、
前記複数のピーク伝達関数から、全体の頭部伝達関数を計算する頭部伝達関数計算部、および
前記全体の頭部伝達関数に基づくフィルタで音源信号を畳み込み演算してバイノーラル信号を生成する生成部を備える、立体音再生装置。
【請求項２】
前記複数のピークの中心周波数に基づいてノッチの中心周波数を推定するノッチ推定部、および
前記ノッチの中心周波数とその帯域幅に基づいてノッチ伝達関数を計算するノッチ伝達関数計算部をさらに備え、
前記頭部伝達関数計算部は、前記複数のピーク伝達関数および前記ノッチ伝達関数に従って前記頭部伝達関数を計算する、請求項２記載の立体音再生装置。
【請求項３】
前記ピーク推定部は、耳介の第１部位の寸法ｄ１に基づいて第１ピークの中心周波数Ｆ１および帯域幅Ｂ１を推定する第１推定部、耳介の第２部位の寸法ｄ２に基づいて第２ピークの中心周波数Ｆ２を推定しかつ前記帯域幅Ｂ１に基づいて帯域幅Ｂ２を推定する第２推定部および耳介の第３部位の寸法ｄ３に基づいて第３ピークの中心周波数Ｆ３を推定しかつ前記帯域幅Ｂ１に基づいて帯域幅Ｂ３を推定する第３推定部を含み、
前記ピーク伝達関数計算部は、前記第１ピークの中心周波数Ｆ１および帯域幅Ｂ１に基づいて第１伝達関数を計算する第１計算部、前記第２ピークの中心周波数Ｆ２および帯域幅Ｂ２に基づいて第２伝達関数を計算する第２計算部および前記第３ピークの中心周波数Ｆ３および帯域幅Ｂ３に基づいて第３伝達関数を計算する第３計算部を含み、
前記頭部伝達関数計算部は、少なくとも前記第１伝達関数、前記第２伝達関数および前記第３伝達関数を合成して、全体の頭部伝達関数を計算する、請求項１記載の立体音再生装置。
【請求項４】
前記第１ピークの中心周波数Ｆ１および前記第２ピークの中心周波数Ｆ２に基づいて第１ノッチの中心周波数ＮＦ１を推定する第４推定部、および
前記第１ノッチの中心周波数ＮＦ１とその帯域幅ＮＢ１に基づいて第４伝達関数を計算する第４計算部をさらに備え、
前記頭部伝達関数計算部は、前記第１伝達関数、前記第２伝達関数、前記第３伝達関数および前記第４伝達関数に従って前記頭部伝達関数を計算する、請求項３記載の立体音再生装置。
【請求項５】
ヘッドホンで立体音を再生する立体音再生装置のプロセッサによって実行されるプログラムであって、前記プロセッサを、
耳介の複数の部位の寸法に基づいて、複数のピークの中心周波数を推定するピーク推定部、
前記複数のピークの中心周波数とそれらの帯域幅に基づいて複数のピーク伝達関数を計算するピーク伝達関数計算部、
前記複数のピーク伝達関数から、全体の頭部伝達関数を計算する頭部伝達関数計算部、および
前記全体の頭部伝達関数に基づくフィルタで音源信号を畳み込み演算してバイノーラル信号を生成する生成部として機能させる、立体音再生装置のプログラム。