2-2-2
イヤホン呈示刺激による音像定位 *◎青山裕樹，大谷真，平原達也（富山県立大学・工学部）

1

はじめに

これまでバイノーラル信号の再生にはヘッドホンが用いられてきており、バイノーラル再生に適したヘッドホンに必要な条件なども明らかにされている[1]。
一方、ポータブルオーディオプレーヤーの普及に伴ってさまざまなイヤホンが市場を賑わせているが、これらのイヤホンを用いた場合のバイノーラル信号の再生の適否については報告が少ない[2],[3]。
そこで本報告では、イヤホンのバイノーラル信号の再生性能を明らかにすることを目的として、HRTF を畳み込んで作成した合成バイノーラル信号に対する音像定位実験結果について述べる。

2

実験方法

2.1 比較対象のイヤホン実験で用いたイヤホンは、挿入型イヤホン(MDR-EX90SL)と２種類のイントラコンカ型イヤホン(MX500、DNC2007)である[4],[5]。また、音像定位実験でよく用いられる密閉型ヘッドホン(HDA200)も比較のため用いた。
2.2 実験システム
実験には我々が開発した動的聴覚ディスプ
レイシステム [6] を用いた。このシステムはPC(WindowsXP) 上で動作し、USBオーディオデバ
イ ス(Roland UA-101) 、 角 度 セ ン サ(NEC/TOKIN MDP-A3U9S)、イヤホンにより構成される。頭部に装着した角度センサが取得する頭部の方位情報に基づいて選択したHRTFを白色雑音に畳み込み、バイノーラル信号を合成する。HRTFは被験者の実頭について水平面で10 度毎に計測し、1 度毎に線形補間したものである。頭部運動が音響信号に反映されるまでの遅延は 50-60msである。
2.3 実験方法
実験条件は各イヤホン毎に頭部静止条件と頭部運動条件の 2 条件とした。頭部静止条件で*は、水平面を 12 等分した 30 度毎の方向を呈示位置とした。頭部運動条件では、被験者が正面を向いたときに水平面を 12 等分した 30 度毎の方向を呈示位置とし、被験者の頭部運動によって刺激音の相対的な呈示位置を連続的に変化させた。
刺激音は白色ガウス雑音に HRTF を畳みこんだもので、持続時間は 3 秒、刺激間隔は 5 秒とした。刺激音圧は正面方向で 80 dB SPL とした。
1 セッションの実験では各方向から 5 回ずつランダムな順序で刺激音を呈示した。また、セッション毎にランダムな順序は変えた。各被験者は、各実験条件について、それぞれ 4 セッシ
ョンの実験を行った。被験者は呈示された刺激音を聴き、音像の方位を頭内定位か頭外定位かを区別して、回答用紙に 30 度毎に記入した。
頭部静止条件では、なるべく頭部を動かさないように指示した。一方、頭部運動条件では、自由に頭部を動かすことを許した。
被験者は成人男性 2 名である。HRTF は各被験者の実耳で、外耳道を閉鎖した状態で、1.2m の距離で実測したものである。

3結果

Fig.1 に音像定位実験結果を示す。各図とも
左図は頭部静止条件(still)、右図は頭部運動条件(move)の結果である。横軸は刺激音の呈示角度、縦軸は被験者の回答角度で、0 度が正面である。
描かれた円の面積は回答数に比例し、赤色は頭外定位した回答数を、青は頭内定位した回答数を表す。Table 1 は、各イヤホンの実験結果について、定位正解率(方位を正しく回答した率)、頭外定位率(頭外に音像が定位すると回答した率)、頭外定位正解率(頭外音像定位し、かつ方位を正しく回答した率)をまとめたものである。
・MDR-EX-90SL: 頭部静止条件では、前方と真後の刺激が頭内定位している。さらに、前後誤りもある。頭部運動条件では、定位正解率は静止条件と大差ないが、前後誤りは無くなり、頭Sound localization with insert and intra-concha earphones,by AOYAMA Hiroki, OTANI Makoto, HIRAHARA Tatsuya (Toyama Prefectural University).

日本音響学会講演論文集- 515 -2007年9月

360

外定位率と頭外定位正解率はいずれも頭部静止条件よりも大幅に向上している。
・MX500: 頭部静止条件では、前方と真後の刺激が頭内定位している。前後誤りもある。頭部運動条件では、前後誤りは無くなり、頭外定位率と頭外定位正解率は大幅に向上している。
・DNC2007: 頭部静止条件では、前方の刺激が頭内定位している。前後誤りもある。頭部運動条件では、頭外定位率と頭外定位正解率は大幅に向上している。
・HDA200: 頭部静止状態では、前方の刺激が頭内定位しており、前後誤りもある。頭部運動条件では前後誤りは無くなり、頭外定位率と頭外定位正解率は大幅に向上している。
被験者の内観報告では、MX500 は頭外定位し難く、MDR-EX90SL と HDA200 は頭外定位し易かった。また、いずれのイヤホンも HDA200と比べると音像が水平面より上方に定位した。

300
240
180120600060 120 180 240 300 360

360
300

stillmove240
180
120600060 120 180 240 300 360 060 120 180 240 300 360(b) MX500
360

まとめ

stillmove

240

参考文献
[1] H. Møller et al，”Transfer Characteristics ofHeadphones Measured on Human Ears,” J.
Audio Eng. Soc. , 43(4) , 203-217, 1995．
[2] S. Yano et al, “Study on personal difference inthe transfer functions of sound localization
using stereo earphones,” IEICE Trans.
FUNDAMENTALS, E83-A(5), 2000．
[3] 村井 他, “イヤホン再生時における頭外定位 感 と 外 耳 道 閉 塞 効 果 と の 関 係 ,”EA2003-82, 31-36, 2003．
[4] 平原 他, “聴覚実験に用いるイヤホンの諸特性,” 音講論(秋), 2-2-1, 2007．
[5] 青山 他, “聴覚実験用イヤホンの諸特性,”
信学技報, SP2007-28, 25-30, 2007．
[6] M. Otani, T. Hirahara, “A dynamic virtual
auditory display: its design, performance, andProc.
problems in HRTF switching ,”Japan-China Joint Conf. of Acoust., ss-1-3,
2007．

180120600060 120 180 240 300 360 060 120 180 240 300 360(c) DNC2007
360
Judgment angle [deg.]

頭部運動条件に関わらず、挿入型イヤホン・イントラコンカ型イヤホンともに、HDA200 と同程度のバイノーラル信号の再生性能を有することが分かった。Møller が示した FEC 特性を満たさないイヤホンを外耳道の周波数特性を補正せずに用いても、頭部運動を許すことによって、頭外定位率が 20%以上向上することが分かった。

日本音響学会講演論文集

60 120 180 240 300 360 0(a) MDR-EX90SL300

4move

still300

still

move

240
180120600060 120 180 240 300 360 060 120 180 240 300 360

Target angle [deg.]

Target angle [deg.](d) HDA200

Fig. 1 Sound localization results
Table 1 Comparison of sound localization performance
イヤホン
MDREX90SL
MX500
DNC2007- 516 -HDA200

still
move
still
move
still
move
stillmove

定位正解率[%]
87.989.285.8
91.7
84.0
87.9
86.5
88.8

頭外定位率
[%]
75.2
99.8
71.0
93.1
76.5
97.5
79.8
98.3

頭外定位
正解率
[%]
65.8
89.0
61.0
85.2
63.1
85.8
68.8
87.3

2007年9月