1-4P-9
音源近傍の反射壁による反射波が音像定位に与える影響*○森川大輔，△河内悠希（富山県立大）
はじめに正中面を壁と平行に座り、壁に向かって直線移動する音を受聴した場合、音源が反射壁に近づくと音像は頭部に沿って曲がって知覚される[1]。倉地らはこの現象の移動音像の軌跡を測定し、音源が反射壁近傍にある場合、音像は音源方向より後ろに知覚されること、低い帯域雑音ほど音像方向のずれが生じやすいことを明らかにした[2]。また、静止時にも音像が音源方向とずれることを確認した[3]。
そして、両耳に届く直接波と反射波の組み合わせで「計算」される各両耳間時間差(ITD)と、反射波による両耳間音圧差(ILD)の変化から、反射壁側の耳に届く直接波と対側の耳に届く反射波による「長い」ITD が、この現象に重要な役割を果たしていることを示唆した[2]。
本稿では、反射壁と対側の耳に届く反射波が、音像がずれて知覚される現象に寄与しているかを検証するために、反射波の有無を変更した合成バイノーラル信号を用いて、音像定位実験を行った結果について述べる。

2

反射壁は厚さ 2 mm の塩化ビニル板(W 1822mm, H: 912 mm)である。測定したインパルス応答を図 2 に示す。

実験方法

3

健聴な受聴者 10 名が実験に参加した。
刺激音は 100 Hz から 15 kHz で帯域制限した 2 秒間の白色雑音に、計測したインパルス応答を畳み込んで合成したバイノーラル信号
で、反射を含まないS o (IR left とIR right で合成)、r
両 チ ャ ン ネ ル に 反 射 を 含 む Sbi( IRrleft とIRrright で合成)、片チャンネルのみ反射を含む
r
r
Sleft(IR left とIRrright で合成)とSright(IRrleft とIR right で合成)の計 4 種である。通常、バイノーラル信号は、周波数領域でIR left , IR right をIR cで除算し、音響系と電気系の特性を補正した頭部インパルスレスポンス(HRIR)を畳み込んで合成する。しかし、本実験では音源が近傍で ILD が過大になるため[4] 、IR cの周波防音室

0 150650 mm
Micro Satellite
Anthony Gallo
250 mm

インパルス応答の計測

バイノーラル信号を合成するために、反射壁近傍の音源からダミーヘッドまでのインパルス応答を測定した。測定系を図 1 に示す。
測定は、反射壁から 150 mm の位置に配置した ラ ウ ド ス ピ ー カ (Micro Satellite, AnthonyGallo)から Log-TSP 信号を再生し、ラウドスピーカの正面方向に 250 mm、反射壁から 650mm の位置に配置したダミーヘッドに装着したマイクロホン(EM-158, Primo)を用いて収音することで行った。測定には受聴者とは別人のダミーヘッドを用いた。測定は音源近傍に反射板がない条件とある条件で行い、直接波のみのインパルス応答IR left , IR right 、反射波を含んだインパルス応答IRrleft , IRrright を得た。
また、反射壁とダミーヘッドがない状態の頭部中心位置のインパルス応答IR c も測定した。

Primo
EM-158

ONKYO
反射壁
CR-N755

AD/DA
変換器

RME
Fireface UCX

audio-technica
AT-MA2PC

Fig. 1 インパルス応答計測系

0.06
Amplitude1

左0-0.06

3右0-3
8

10
12Time[ms]14Fig. 2 インパルス応答*Effect of reflected waves from a reflective wall near a sound source for sound localization, by
MORIKAWA, Daisuke, KAWACHI, Yuki (Toyama Prefectural University).
日本音響学会講演論文集- 719 -2021年9月

数特性から逆フィルタを作成して補正した。
刺激音の音圧レベルは、IR left を畳み込んだ信号で 70 dB とし、他の音圧レベルは畳み込むIR によって変化している。
実験系を図 3 に示す。合成バイノーラル信号は、DA 変換器(Fireface UCX, RME)で出力し 、 ヘ ッ ド ホ ン ア ン プ (AT-HA21, audiotechnica) を 通 し て 、 ヘ ッ ド ホ ン (HDA 200,Sennheiser)で再生した。また、ヘッドホンの周波数特性は逆フィルタで補正した。
受聴者には 2 つの刺激音を対にして 0.5 秒間隔で呈示し、先に呈示した基準音に対して後に呈示した比較音が、前方、後方、同じのいずれの方向にあるかを回答させた。4 種の刺激音をそれぞれ基準音と比較音とした 4×4の 16 組のランダム呈示を 1 セッションとし、1 名の受聴者が 4 セッションを行った。

4

結果

同じ刺激音を連続で呈示する 4 組で、方向を同じと回答した割合は全体で 92%であった。
同じ刺激音を連続で呈示する 4 組を除いた12 組について、シェッフェの一対比較の浦の変法を用いて分析した結果を図 4 に示す。S orrrとSleftに対してSbiとSrightは有意に後方で、S orrrとSleft、SbiとSrightの方向に有意差はなかった。

5考察

同じ刺激音を同じ方向と回答した割合が高いことから、受聴者の回答精度は信頼できるrと考えられる。また、S o よりSbiが後方に知覚される結果は、倉地らによる実音源の知覚[2]と一致している。
r
S o と比べSbiから得られる方向情報には、反射壁側の耳に届く直接波と対側の耳に届く反射波による「長い」ITD が加わり、両耳間音圧差(ILD) は小さくなる。
「長い」ITD は音像が後方であること、小さい ILD は音像が前方であることを主張する[2]。
rr
対側の耳に届く反射波を含むSbiとSrightのo音像方向が近く、S より後方であったことから、「長い」ITD が音像方向がずれる現象に重要な役割を果たすという仮説のとおりである。
rrSrightでは ILD はSbiよりさらに小さくなり音像が前方であることを主張する。しかし、
rr
SrightとSbiの音像方向が近く、S o より後方であrrった。一方、Sleft
では ILD はSbiよりさらに大きくなり音像が後方であることを主張する。

日本音響学会講演論文集

rr
しかし、SleftとS o の音像方向は近く、Sbiより前方であった。したがって、ILD は音像方向がずれる現象に寄与していないと考えられる。

6

結論

本稿では、音源近傍の壁からの反射波によって音像方向がずれて知覚される現象の成因を明らかにするために、反射波の有無を変更したバイノーラル信号を用いて音像定位実験を行った。その結果、音源近傍の反射板から対側の耳に届く反射波が、音像方向がずれる現象に寄与していることがわかった。
謝辞
本研究の一部は科研費(20K19828)の助成を受けた。
参考文献[1] Kurachi et al., “Measuring sound-image
trajectory of a moving sound source
approaching a reflective wall in steps,”
Acoust. Sci. Tech., 40(4), 273-275, 2019.
[2] 倉地 他, “室内壁に接近する直線移動音の音像軌跡,” 音響誌, 76(3), 136-145, 2020.
[3] Kurachi et al., “The effect of head orientationon the sound-image localization of soundsource near a reflective wall,” Acoust. Sci.
Tech., 41(1), 428-429, 2020.
[4] 寺島 他, “水平面上の頭部伝達関数および 両耳聴手がかりの音源距離依存性,”
信学技報, 119(306), 23-30, 2019.
[5] 高木, “使える!統計検定・機械学習-III,”
システム/制御/情報, 58(12), 514-520,
2014.

防音室

Display

Audio-technica
AT-HA21Sennheiser
HDA 200

AD/DA
RME 変換器PC

Fireface UCX

Fig. 3 実験系
Y(0.01)=0.666
Y(0.05)=0.544

後方向- 720 --1-0.5

00.5

1

前方向

Fig. 4 各刺激音の方向の関係

2021年9月