情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

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2023/3/1

ヒアラブルデバイスでの情報提示が特定周波数の主観的音量に与える影響調査とその回復手法の提案
金本颯太1,a)渡邉拓貴2,b)

寺田 努1,c)

塚本昌彦1,d)

概要：ヒアラブルデバイスの普及に伴い，ユーザの聴覚に常に情報が提示できる環境が整えられつつあるが，聴覚への常時情報提示はユーザの聴覚特性へ影響を与える可能性がある．例えば，ある周波数帯域の常時情報提示によって該当する周波数帯域の聴覚レベルの低下が生じるのであれば，自動車の接近音など
人への危険を表わす環境音への反応が鈍り，思わぬ危険に繋がる可能性が考えられ，早急に聴覚レベルの低下より回復させる必要がある．そこで本研究では，ユーザのヒアラブルデバイスの常時装着を想定し，デバイスによる特定周波数の音の提示が，ユーザが知覚する環境音の音量 (主観的音量) に与える影響と主観的音量の低下の回復に有効な刺激音の調査を行った．調査では，環境音聴取を模すためスピーカにて特定周波数の音を提示し，イヤホンからスピーカ音の周波数を基準とする特定周波数の刺激音を提示する．
提示されたスピーカ音について定期的に感じた音量を数値化し，その変化より特定周波数の刺激音をイヤホンにて聴取することが主観的音量へ与える影響を調査した．検証の結果，イヤホンでの全ての刺激音聴取において，スピーカ音聴取における主観的音量は 10.0%以上低下し，スピーカ音とイヤホン音の周波数が近似するほど低下量が大きくなる傾向がみられた．また，低下した主観的音量の回復に関して，特定の回復用刺激音の提示が有効であるという仮説をたて，主観的音量を低下させた後に，複数のエフェクトをかけた回復用刺激音を提示し，音の提示前後での主観的音量を比較することで回復に与える影響を調査した．検証の結果，特にホワイトノイズの特定周波数にバンドストップフィルタを適用し，フェードアウト
エフェクトをかけた音の聴取が主観的音量の低下の回復に有効である可能性を確認した．

1. はじめに
近年，イヤホンやヘッドホン等のヒアラブルデバイスのが見込まれる．これらの背景より，今後の社会ではユーザがヒアラブルデバイスを常時装着するヒアラブル環境の浸透が予想される．

需要が高まりつつある．ヒアラブルデバイスとはイヤホン

本研究では，人の五感の中でも重要な知覚機能の一つであ型のウェアラブルデバイスのことを指し，スマートフォン

る聴覚に注目する．五感による知覚の割合として，11.0 ％等のネットワーク接続デバイスと接続することで音声でのの情報は聴覚情報によるものとされている [3]．音楽やアナ

デバイス操作や，音声による情報取得を可能にする．現在，ウンスを聞くだけでなく，音によって危険を把握できるな

内蔵されたマイクを用いることで周囲の音を聞き取りやす

ど，聴覚情報は私たちに必要不可欠な感覚情報である．こくする外部音取り込みや雑音を低減させるノイズキャンセ

こで，聴覚情報は聴覚末梢系における外耳から中耳，内耳リング等の機能の搭載が一般化されつつあり，今後においへと伝達され，内耳において電気信号に変換されて得られても人本来の聴力では聞き取ることができない音を聴き取ることが明らかにされており，音の方向の知覚に関して頭り可能にする機能 [1] やユーザの生体情報取得 [2] 等の実現

部伝達関数と呼ばれる耳介によって音の周波数特性が変化が考えられ，さらなるヒアラブルデバイスの利便性の向上

する特性が物理量として表わされることが明らかになっている [4], [5]．このように様々な聴覚特性が明らかにされて

1

2

a)
b)
c)
d)

神戸大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering，Kobe University
北海道大学大学院情報科学研究院
Graduate School of Information Science，Hokkaido University
sota-kanemoto@stu.kobe-u.ac.jp
hiroki.watanabe@ist.hokudai.ac.jp
tsutomu@eedept.kobe-u.ac.jp
tuka@kobe-u.ac.jp© 2023 Information Processing Society of Japan

いるが，本研究では聴覚の慣れによる人の知覚する音量 (主観的音量) の変化に着目する．例えば，大音量の音楽を聞いた後の音は，音楽を聞く前よりも小さく聞こえるといった現象は主観的音量変化の一例である [6]．人の聴神経は周波数毎に反応する箇所が異なる特性をもつため，特定の周波数を聞くことで特定周波数の音における主観的音量変化

51

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2023/3/1が生じる可能性がある [4]．この現象が生じるのであれば，たイヤホンを販売している [12]．江波戸は，耳栓型のイヤ

例えば，人への危険を表わす環境音であるクラクションやホン使用時に発生する外耳道内の共鳴音を抑えることで，警告音と同じ周波数帯域の音をヒアラブルデバイスにより音質を向上させる音響補正技術を提案した [13]．Wei らは，聴取すると，これらの周波数帯域の音への反応が鈍くなり

一般的なイヤホンよりも 10000Hz 以下の周波数帯におい思わぬ危険に繋がる．前述した，ヒアラブルデバイスによて周波数特性が優れたイヤホンを，電気伝導性に優れた素り音声を常時提示される環境が浸透した場合，ヒアラブル材であるグラフェンを用いて開発した [14]．Hoshina らは，

デバイス装着ユーザは自覚せずに主観的音量が低下してい騒音下でのイヤホンからの出力レベルに対するアクティブる可能性がある．主観的音量の変化に関して，変化後に無ノイズコントロール (ANC: Active Noise Control) 機能の音状態を一定時間維持することで正常に戻ることが確認さ効果を検証し，ANC 機能によって難聴リスクを回避できれている [7]．しかし，ヒアラブル環境において無音状態をることを確認した [15]．Ruiz らは，3 種類のヘッドホンを維持することは望ましくなく，情報提示が行われている中用いてピンクノイズを聞いた際の脳内神経活動を分析し，での回復が望ましい．鳥の鳴き声などの特定の自然音は注

ヘッドホンの周波数特性によって神経活動に変化が生じる

意力の回復やストレスの回復に寄与することが示唆されてことを確認した [16]．

いることから，主観的音量の低下の回復に有効な音が存在すると考えられる [8]．
従って，本研究ではヒアラブルデバイスでの特定周波数の音の聴取が環境音の聴取時における主観的音量に与える

これらの製品，研究はヒアラブルデバイス使用における快適性や音の質を高めるものであり，ヒアラブルデバイスが発する特定周波数の音による聴覚への影響を考慮したものは我々の知る限りない．

影響の調査と，主観的音量の低下の回復を促進させる提示音が存在するかどうかの調査を行う．外部音取り込み機能

2.2 主観的音量の変化を有効にしたイヤホンを装着し，連続して提示される環境

主観的音量の変化に関する研究は，特にイヤホン音のみの音に模したスピーカ音の音量を特定のタイミング毎に数聴取による変化を検証した研究が行われている．Carterette

値化する評価実験を行う．その間にイヤホンにて特定周波は，1500Hz を中心とする複数の周波数帯域幅をもつノイズ

数の音を一定時間提示することで，イヤホン音の聴取がスの刺激音と 1500Hz の比較音の双方をイヤホンにて提示し，ピーカ音の主観的音量へ与える影響を調査する．また，特1 分毎に比較音の音量を調整させることでノイズが比較音

定周波数の音の提示による主観的音量の低下後に回復用刺聴取における主観的音量へ与える影響の調査を行った．結激音を提示し，主観的音量の低下回復に有効な提示音を調果として，刺激音が比較音と同一である場合に主観的音量査する．

の低下量が最大となり，ノイズが広い帯域をもつ場合に低本論文は以下のように構成されている．2 章では本研究

下量が減少することを確認した [17]．Wagner らは，イヤホに関連する研究について述べる．3 章ではヒアラブルデバ

ンにて片耳に 500Hz から 8000Hz までの 6 つの特定周波数

イスでの特定周波数の音の聴取による主観的音量変化の評の刺激音を 80dB SPL で提示し，その後いずれかの片耳に

価実験について述べる．4 章では主観的音量低下の回復に

70dB SPL の同一周波数で提示される比較音の聴取に与え有効な提示音の評価実験について説明し，5 章で本論文のる影響をマグニチュード推定法を用いて検証した．結果とまとめを述べる．

2. 関連研究2.1 ヒアラブルデバイスによる聴力補助・拡張

して，28%から 40%主観的音量が低下し，低周波数音になるほど低下量が増加することを確認した [18]．Hellman らは，イヤホンにて右耳に 5dB SL から 40dB SL の 4 つの音
量の音を提示し続け，それらの音の主観的音量の変化をマ

ヒアラブルデバイスによるユーザの聴覚を補助・拡張す

グニチュード推定法を用いて検証した．結果として，40dBる製品や研究は多数存在する．Nuraloop はワイヤレスヘッ

SL の音にて約 20%，5dB SL の音にて 70%から 100%主観

ドホンであり，様々な音を耳に再生し生成される耳音響放的音量が低下することを確認した [19]．Botte らは，イヤ射音を測定することで聴覚感度を計算し，ユーザの耳の特ホンにて片耳に断続音を，対側耳に連続的比較音を提示し，性に合わせて音を自動調整する [9]．LinkBuds は，耳栓型

断続音刺激下における断続速度を変化させたときの比較音のような耳穴を塞ぐパーツが存在せず，周囲の状況や会話聴取における主観的音量の変化について検証し，断続速度を聞くことができる常時装着スタイルを提案するイヤホンが速くなるほど主観的音量の低下量が増加する傾向にあるである [10]．オムロンは，波形信号の逆の波形を作ること

ことを確認した [20]．Charron らは，イヤホンにて片耳にで相殺させる逆位相方式と，周波数の移動によって音の増

断続的刺激音と連続的比較音の双方を提示し，1 つの特定幅を防ぐ周波数シフト方式を掛け合わせることでハウリン

周波数の断続音刺激に対して，21 種類の特定周波数の比較

グ音を抑制する補聴器を販売している [11]．Jabra は，周音聴取時における主観的音量の変化について検証した．結囲のノイズによって通話の音量を最適化する機能を搭載し果として，刺激音と比較音が同一周波数の場合に主観的音© 2023 Information Processing Society of Japan52

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量が最も低下し，刺激音とテスト音の周波数差が大きくな

値の測定を行うと無音状態の後に測定を行った場合よりもるほど低下量が減少することを確認した [21]．これらはイ回復が遅れることを確認した [28]．Arieh らは，80dB SPL

ヤホン音聴取時における主観的音量の変化に関する研究でのバースト音を複数回提示した後に，標的音と比較音の音あり，環境音の聴取によって生じる主観的音量の変化に関量を比較し大きい方を選択させることで回復に要する時間

しても以下の研究が行われている．大和田らは，スピーカを検証した．結果として，5 回提示した際に回復に要するにて提示する連続音を聞き続けることによるスピーカ音聴

時間は 70.5 秒であり，40 回提示した際は 129 秒と，刺激取における最小可聴閾値の変化を検証し，特に高周波数の音の提示回数とともに回復時間が単調に増加することを確音において可聴閾値に近い弱い音が聞こえなくなる現象が認した [29]．Scharf らは，60dB SPL の片耳への 160 秒間発生することを確認した [22]．矢高らは，スピーカによるの断続音刺激によって引き起こされる主観的音量の低下か

刺激音提示がイヤホン音聴取時の主観的音量へ与える影響らの回復を検証し，30 秒以上の無音状態にて回復することを検証し，主観的音量はスピーカの音量によって上下するを確認した [30]．

ことを確認した [23]．

このように聴力レベルの回復に関する研究は行われていこのように主観的音量の変化に関する研究は行われているが，主観的音量が低下した後に音を提示しない無音状態

るが，ヒアラブルデバイスの音刺激による環境音の聴取へに晒し，その状態時における回復推移を検証している．常与える影響は我々の知る限り行われていない．ヒアラブル

時情報提示されるヒアラブル環境において，一定時間の無デバイスの常時装着環境を想定すると，ヒアラブルデバイ

音状態での聴力レベルの回復は望ましくなく，情報を受けスから常時情報を受け取りながら，環境音も聴取する環境

取りながらでの聴力の回復が最も理想的な解決策であるとが想定される．したがって，ヒアラブルデバイスによる特考える．主観的音量は聴取した音によって変化することか

定周波数の音刺激による環境音聴取時の主観的音量へ与えら，聴取する音によっては主観的音量を上昇させることもる影響の調査を行う．

可能であるといえ，無音状態に晒すことなく主観的音量を回復させられる音が存在する可能性がある．したがって，

2.3 聴力レベルの回復
聴力レベルの回復に関する研究は，主に無音状態による回復時間や傾向を検証した研究が行われている．Hirsh ら
は，120dB SPL で低周波数の連続音を 3 分間提示し，そのヒアラブルデバイスによって提示する主観的音量の低下の回復に有効な音の調査を行う．

3. 特定周波数音による主観的音量変化の調査

後定期的に聴覚閾値の変化を調査した．結果として，連続ヒアラブルデバイスによって与える特定周波数の音刺激

音提示後 1 分程度で一時的に正常値に戻る，もしくは正常が，環境音に模したスピーカ音聴取時の主観的音量へ与え値よりも回復することを確認し，さらに 500Hz の音を用いる影響について調査する．具体的には，提示されたスピー

た場合では正常値に戻った閾値が再び上昇することを確認

カ音について感じた音量を数値化させ，主観的音量の変化

した [24]．Ward らは，105dB SPL でオクターブバンドノを評価する実験を行う．

イズ (1200-2400Hz) を 30 分間提示し，その後 95dB SPLの同音で 180 分間提示した場合の聴覚閾値と，95dB SPL

3.1 実験

の同音で 210 分間提示した際の聴覚閾値の変化の差から，

図 1，2 に示す環境・音提示時間で実験を行った．被験

14.0dB の聴覚閾値損失の回復にかかる時間は約 16 時間で者は外部音取り込み機能を有効にしたイヤホン (Anker

あることを示した [25]．また，同音を用いて約 50dB の聴

Liberty Air 2 pro) を両耳に装着し，正面に配置されたス

覚閾値損失を与えた後，定期的に聴力閾値を測定すること

ピーカ (Fostex PM0.4C) から 60dB SPL で 84 秒間連続しで聴力の回復傾向を調査した．結果として，刺激後 200 分て正弦波で作成された特定周波数のスピーカ音を聞く．そから 500 分までは時間の対数の関数として回復するものの際，被験者の手元に置かれたノートパソコンによって通の，その後時間に線形な関数として回復することを確認し知される特定のタイミングで，感じたスピーカ音の音量をた [26]．Mills らは，低周波数帯のオクターブバンドノイズ

正の整数で数値化し，キーボードを用いて入力する．音量を 84dB SPL で 24 時間，もしくは 90dB SPL で 8 時間提の数値化は図 2 に示す黒丸のタイミングで行う．スピーカ

示する 2 つの条件にて，その後の聴覚閾値の変化を定期的音開始から 5 秒後に 1 度目，15 秒後に 2 度目，22 秒後に 3に検証を行うことで回復時間を調査した．結果として，前度目の音量の数値化を行い，以降 8 秒毎に計 10 回の数値者の条件での回復に約 48 時間かかり，後者の条件での回化を行う．

復に約 12 時間かかることを確認した [27]．Bell らは，刺イヤホン音は，70dB SPL でスピーカ音再生開始から 20

激音の周波数，音量，閾値検証までの無音時間の 3 つの変

秒後に 24 秒間再生した．用いたスピーカ音，イヤホン音の数が閾値低下と回復に及ぼす影響について調査し，聴覚閾

周波数を表 1 に示す．用いたスピーカ音の周波数は 500Hz，

値は刺激音の音量の大きさに比例して上昇し，連続して閾

1000Hz，3000Hz の 3 種類であり，イヤホン音は各スピー© 2023 Information Processing Society of Japan53

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2023/3/1ओΠϠϗϯԻͷ

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図 3
図 1

実験中の被験者の様子

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500Hz のスピーカ音における主観的音量の低下量ΠϠϗϯԻͷ
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図 2

音の再生時間と音量の推定タイミング (黒丸)

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表 1

図 4

用いたスピーカ音とイヤホン音の周波数

500

1000

3000

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None

None

250

500

1500

ओ
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1000Hz のスピーカ音における主観的音量の低下量ΠϠϗϯԻͷ
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1000

3000

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図 5

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スピーカ音 (Hz)

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3000Hz のスピーカ音における主観的音量の低下量

カ音の周波数を基準とする 7 種類である．人の聴神経は周波数毎に反応する箇所が異なる特性をもち，場所毎に中心をとり，値が大きくなるほど被験者がスピーカ音を聞き取

周波数と帯域幅の異なる聴覚フィルタが多数並んでいるとりにくく感じていることを表し，主観的音量の低下量を考えられている [4]．そのため，スピーカ音の周波数に対示す．

する聴覚フィルタの帯域幅を考慮し，帯域内の 5 種類の特図 3，4，5 に，実験によって得られた各スピーカ音 (500Hz，

定周波数の音と帯域外の 2 種類の特定周波数の音について

1000Hz，3000Hz) の聴取時における主観的音量の低下量の検証を行うこととした．また，イヤホン音を再生しない対結果を示す．横軸はスピーカ音提示開始からの時間を，縦照実験を行うため，被験者は 21 回 (3 スピーカ音 × 7 イ

軸は主観的音量の低下量を，図中の薄茶色の範囲はイヤホ

ヤホン音) に加え，3 回 (3 スピーカ音 × 刺激音なし) の計

ン音の提示区間を示している．なお，イヤホン音を提示す

24 回試行した．聴覚への影響を考慮し，各試行間で 90 秒

る 24 秒間のスピーカ音の知覚音量値は，被験者がイヤホン間のインターバルをとった．被験者は 20 代男性 10 名であ音とスピーカ音の両方を聴取しており，スピーカ音のみのる．なお，本実験は神戸大学の研究倫理審査委員会の承認

評価が困難であったため除外した．図 3 より，500Hz のスを得て行った (審査番号 04-41)．

ピーカ音において最も主観的音量が低下したイヤホン音はスピーカ音の周波数と同一である 500Hz の刺激音であり，3.2 結果E6 時に 50.6%の最大低下量を示した. また，イヤホン音を

主観的音量の変化の指標は，次式によって求められる値

提示する場合における主観的音量の最小低下量は 1000Hz

ACt [%] とする．この値は，実験によって得られた初期知覚の音による刺激であり，E10 時の 17.4%であった. 図 4 よ音量値 E1 と，t 度目の知覚音量値 Et の差を初期知覚音量

り，1000Hz のスピーカ音において最も主観的音量が低下

値で除算し，100 を積算することで得られる変化量である．

したイヤホン音は 1000Hz の刺激音であり，E6 時に 56.1%

ACt = 100(E1 − Et )/E1

(1)

変化量 ACt は，0%(Et =E1 ) から 100%(Et =0) までの値

© 2023 Information Processing Society of Japanの最大低下量であった. また，イヤホン音を提示する場合
における主観的音量の最小低下量は 2000Hz の音による刺激であり，E10 時の 16.7%であった. 図 5 より，3000Hz の54

情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023ओ‫ ؍‬
త
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図 6る傾向にあることを確認できる．また，主観的音量の低下量に関して対数周波数軸上で概ね対称的な結果を示した．
スピーカ音とイヤホン音の周波数が同一である場合の主観的音量の低下量を比較すると，スピーカ音が 500Hz の場合に 45.6%，1000Hz の場合に 48.9%，3000Hz の場合に55.8%と周波数が大きくなるほど低下量が大きくなる結果  ΠϠϗϯԻͷप೾਺<)[>

を示した．また，全てのスピーカ音においてイヤホン音の周波数がスピーカ音の周波数の 2 倍である場合に主観的音量が最も低下しない結果となった．

3.3 考察
本論文では，イヤホンにて提示する特定周波数の音の刺激によって主観的音量が変化し，音の周波数毎に変化量に差が生じると仮定して実験を行った．仮説通り，イヤホン
音の刺激によってスピーカ音聴取時の主観的音量が低下することに加え，イヤホン音とスピーカ音の周波数が近似す

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ΠϠϗϯԻͷप೾਺<)[>

1000Hz のスピーカ音における E10 時の主観的音量の低下量

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図 8の周波数差が大きくなるほど主観的音量の低下量が減少す

500Hz のスピーカ音における E10 時の主観的音量の低下量ओ‫ ؍‬
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図 7

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るほど主観的音量の低下量が大きくなる結果が得られた．
このことから，イヤホン音の聴取においても前述した特性は有効に働いており，ヒアラブルデバイスが発する音によって外部音取り込み機能を用いて得られる環境音聴取時の主観的音量は低下するといえる．
イヤホンによる全ての刺激音において主観的音量は 10.0%以上低下した．これは，イヤホン音をスピーカ音よりも10dB SPL 大きい音量で提示したことによる影響だと考えられる．また，高周波数の音ほど主観的音量が低下する結果が得られた．24 秒間という短い刺激音提示時間であったが，イヤホン音の刺激は環境音聴取における高周波帯域の

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  ΠϠϗϯԻͷप೾਺<)[>

3000Hz のスピーカ音における E10 時の主観的音量の低下量

主観的音量へより影響を与えることが考えられる．これらのことから，イヤホンにてさらに大音量，長時間の刺激音を提示することでさらなる主観的音量の低下が生じると考えられる．結果には個人差が確認でき，90%以上の主観的スピーカ音において最も主観的音量が低下したイヤホン音

音量の低下が見られた被験者もいる一方で，最大低下量がは 3000Hz の刺激音であり，E6 時に 62.1%の最大低下量で約 15 ％となる被験者もいた．しかし，全体としてイヤホあった. また，イヤホン音を提示する場合における主観的

ン音とスピーカ音の周波数が近似するほど主観的音量の低音量の最小低下量は 6000Hz の音による刺激であり，E10

下量が大きくなることを確認できたことから，特定周波数時の 28.8%であった. 全てのスピーカ音について，イヤホの音による刺激はヒアラブルデバイス装着ユーザの聴覚にン音を提示しない場合，主観的音量は約 3%の低下とほと対して影響を与えているといえる．

んど変化しなかった．一方で，イヤホン音を提示する場合，主観的音量の低下後，40 秒間主観的音量低下からの回復

主観的音量はイヤホン音提示後急激に低下する結果となっが見られなかった．テスト音以外の音を聴取しないことがた．低下量に関して，スピーカ音とイヤホン音の周波数が原因であると考えられる他に，90 秒間という短いインター同一である場合に最も低下し，主観的音量が低下した後のバルが関与している可能性がある．90 秒間のインターバ

40 秒間でほとんど回復しないことが確認できる.

ルによって主観的音量は正常に戻ると仮定し本実験を行っ

図 6，7，8 に，E10 時の各スピーカ音 (500Hz，1000Hz，

たが，主観的音量が正常に戻ったとしても，試行を重ねる

3000Hz) における主観的音量の低下量の結果を示す．横軸毎に音に対する聴覚の抵抗力が低下し，本来の聴覚特性とはイヤホン音の周波数を，縦軸は主観的音量の低下量を示は異なる性質を示した可能性がある．そのことが影響し，している．スピーカ音とイヤホン音の周波数が同一である

主観的音量の低下後回復が見られなかったことや，3000Hz

場合に主観的音量は最も低下し，スピーカ音とイヤホン音のスピーカ音における E10 時の主観的音量の低下量に関し© 2023 Information Processing Society of Japan55

情報処理学会 インタラクション 2023
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2023/3/1て，対数周波数軸上で対称にならなかった可能性がある．
そのため，試行間のインターバルに関して今後聴覚への影
響をより考慮する必要があると考える．
本実験では，刺激音に特定周波数の音を用いた場合の主観的音量変化について調査を行った．実環境にてヒアラブ

図 9

音の再生時間と音量の推定タイミング (黒丸)ルデバイスによって提示される音は，複数の周波数帯域を含んだ音声や音楽であることが想定される．そのため，そイズと，ホワイトノイズにバンドストップフィルタ (BSF:

れらの音による主観的音量の変化について今後調査する必Band Stop Filter)(840-1160Hz) を適用した音と，各音源に要があると考える．また，音量についてイヤホン音が環境

4 種類のエフェクト (10 秒のフェードイン，10 秒のフェー

音よりも大きい環境を想定とした実験を行った．環境音のドアウト，各 5 秒のフェードイン/アウト，0.5 秒ごとの断音量がイヤホン音の音量と同等，または大きい環境での主続音) をかけた音と，スイープ音 (20Hz-20000Hz，1 秒毎に観的音量変化についても調査する必要があると考える．

計 10 回) の合計 11 種類である．これらのイヤホン音に関4. 主観的音量の回復に有効な刺激音の調査

して，ピンクノイズは，1/ｆゆらぎをもった音であることからリラックス効果を見込め，且つ全周波数成分を含んだ

前章のように主観的音量を低下させる音がある一方で，音であることから，BSF 適用音は，1 度目の刺激音に含ま耳全体の活性化を見込める全周波数帯域成分を含む音や，れない全周波数成分を含んでいることから，スイープ音は，

耳への物理的側面でなく心理的側面へ影響を与える音の提内耳に存在する音を電気信号に変換する機能をもつ有毛細示によって，低下した主観的音量変化を回復させられる可胞全体を活性化させることができると仮定し選定した．ま能性がある．そのため本章では，低下した主観的音量の回た，エフェクトに関して，エフェクトによって刺激音の音復に有効である刺激音について調査する．具体的には，前量を変化させることでスピーカ音の聴取に影響を与えると章と同様の手順を用いて主観的音量を低下させ，その後に仮定し選定した．回復用刺激音を再生しない対照実験を行

再度回復用刺激音を提示することで主観的音量低下の回復うため，被験者は計 12 回試行した．聴覚への影響を考慮に有効であるかどうか調査する．

し，各試行間で 90 秒間のインターバルをとった．被験者
は 20 代男性 20 名であり，その内 8 名は前章の実験に参加

4.1 実験
3.1 節と同様の図 1 に示す環境で実験を行った．また，した被験者である．なお，本実験は神戸大学の研究倫理審査委員会の承認を得て行った (審査番号 04-42)．

スピーカ音とイヤホン音の提示時間を図 9 に示す．被験者は外部音取り込み機能を有効にしたイヤホンを両耳に装着

4.2 結果し，正面に配置されたスピーカから 60dB SPL で 110 秒

主観的音量の低下からの回復の指標は，次式によって求間連続して正弦波で作成された特定周波数のスピーカ音をめられる値 Rect [%] とする．この値は，前章と同様の方法

聞く．その際，被験者の手元に置かれたノートパソコンにで t(t ≧ 7) 度目の知覚音量値と初期知覚音量値を用いて主よって通知される特定のタイミングで，感じたスピーカ音

観的音量の変化量 ACt を求め，2 度目のイヤホン音聴取直の音量を正の整数で数値化し，キーボードを用いて入力す

前の変化量 AC7 から 2 度目のイヤホン音聴取後の t 度目

る．音量の数値化は図 9 に示す黒丸のタイミングで行う．

における変化量 ACt を減算することで得られる回復量でスピーカ音開始から 5 秒後に 1 度目，15 秒後に 2 度目，22

ある．

秒後に 3 度目の音量の数値化を行い，以降 8 度目まで 8 秒毎に数値化を行う．さらに，スピーカ音開始から 72 秒後Rect = AC7 − ACt (t ≥ 7)(2)に 9 度目の数値化を行い，以降 8 秒毎に合計 13 回の数値

図 10 に，実験によって得られた各刺激音を聴取するこ化を行う．主観的音量低下を生じさせるため，前章と同様とによる主観的音量の回復量の結果を示す．横軸は音量の

1 度目のイヤホン音は，70dB SPL でスピーカ音再生開始

推定回数を，縦軸は主観的音量の回復量を，図中の薄水色

から 20 秒後に 24 秒間再生した．また，2 度目のイヤホンの範囲は 2 度目のイヤホン音の提示区間を示している．な音は，主観的音量低下を回復させることを想定とした刺激

お，8 回目の評価値タイミングではイヤホン音とスピーカ音であり，60dB SPL でスピーカ音再生開始から 60 秒後

音を同時に聞くことになり，スピーカ音のみの評価が困難に 10 秒間再生した．

であったため除外した．図 10 より，2 度目の刺激音の提示用いたスピーカ音の周波数は 1000Hz であり，1 度目にによって主観的音量がさらに低下した音はなく，9 回目の再生するイヤホン音は，前章で最も主観的音量を低下させ評価から 13 回目の評価において急激に主観的音量が回復

たスピーカ音の周波数と同一である 1000Hz の音を用いた．

する刺激音もなく，主観的音量は徐々に回復する傾向にあ

イヤホンにて 2 度目に再生する回復用刺激音は，ピンクノ

ることがみてとれる．また，刺激音を提示しない場合と比© 2023 Information Processing Society of Japan56

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IPSJ Interaction 2023

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2023/3/1

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1JOLOPJTF@JOUFSNJUUFOU





図 10

各刺激音毎の回復量

表 2

回復量の算出結果

2 度目の刺激音

None

エフェクト

None

None

Fade-In

Fade-Out

In & Out

断続

None

Fade-In

Fade-Out

In & Out

断続

None

Rec9

4.7

10.3

7.4

9.0

8.8

5.6

8.5

9.3

11.5

9.0

8.5

5.2

Rec10

5.0

13.0

9.0

10.5

9.8

7.6

10.3

14.0

12.9

11.4

10.9

8.3

Rec11

5.9

13.8

10.9

12.3

11.5

11.6

12.3

15.8

15.3

11.8

12.6

11.0

Rec12

8.7

15.2

12.8

15.3

15.0

12.1

14.0

17.1

15.6

12.3

13.0

13.7

Rec13

9.9

15.4

13.1

15.0

15.0

15.1

14.1

17.3

16.9

13.4

12.3

14.1

回復量

Rect [%]

ピンクノイズ

4XFFQ#4'#4'@GBEFJO#4'@GBEFPVU#4'@GBEFJOPVU#4'@JOUFSNJUUFOU

BSF 適用音

スイープ音

較して，全ての刺激音・評価タイミングで回復量が大きくことが示されている [23]．本実験では，スピーカ音と 2 度なったことが確認できる．9 回目の評価において，BSF 適

目の刺激音の音量は統一している．そのため，2 度目の刺用音にフェードアウトをかけた音が最も回復量が大きくな

激音の音量による影響とは考えにくく，1 度目の刺激音とり，スイープ音が最も回復量が小さくなる結果を示した．

は異なる周波数成分を含んだ音を聴取した影響によって回

13 回目の評価においては，BSF 適用音にフェードインを復した可能性が高い．回復量は 100%に到達しない結果でかけた音が僅差であるが最も回復量が大きくなり，BSF 適あったが，この原因として，今回用いたイヤホン音 (70dB

用音に断続エフェクトをかけた音が最も回復量が小さくな

SPL) がスピーカ音 (60dB SPL) よりも大きいために生じる結果を示した．

た主観的音量の低下による影響だと考えられる．2 度目の

表 2 に，各刺激音における回復量を算出しまとめた結果

刺激音の提示により，周波数間で生じる主観的音量の低下を示す．9 回目の評価から 13 回目の評価までの回復量には改善されたが，イヤホン音とスピーカ音の音量差自体で着目すると，刺激音を提示しない場合約 5 ％の回復量が確生じた主観的音量の低下を改善することは難しかったとい認できる．一方，刺激音を提示した場合，5 ％以上回復すえる．しかし，図 10 より，11 回目から 13 回目の評価間のる刺激音は 11 種類中 9 種類であった．刺激音直後の 9 回

回復量については，刺激音の有無で大きな変化はないが，目の評価では，刺激音を提示しない場合に比べて，1.5 倍

刺激音提示直後の 9 回目, 10 回目の評価では刺激音無しの以上の回復量を示す刺激音が 9 種類あった．刺激音を提示

場合よりも回復量が大きくなることを確認できる．実際に，しない場合の 13 回目の回復量と，刺激音を提示した場合

全刺激音の 9 回目の評価における回復量の平均は 8.5 ％での 9 回目の回復量を比較すると，2 種類の刺激音（ピンクあり，これは刺激音提示なしの場合の回復量 4.7 ％よりもノイズと BSF+フェードアウト）で 9 回目の評価値の方が大きい．このことから，2 度目の刺激音の提示は，特に主高いことが確認でき，刺激音による回復が確認できる．ま

観的音量の低下直後の回復に有効であり，提示しない場合

た，9 回目の評価では，ピンクノイズに断続的エフェクト

よりも速く正常に戻ることが考えられる．一方で，本実験をかけた音とスイープ音に関して刺激音を提示しない場合

では被験者に刺激音提示後の 5 回，スピーカ音の音量を推とほとんど同じ回復量を示したが，13 回目の評価ではどち定してもらうよう設定したが，主観的音量が正常に戻るまらも約 4 ％高い回復量を示した．

で推定してもらう必要があった可能性がある．刺激音直後において，BSF 適用音にフェードアウトをかけた音が最も

4.3 考察回復量が大きくなったものの，9 回目から 13 回目の評価間

実験結果の 9 回目の評価より，全ての刺激音において刺ではスイープ音が最も回復量が大きい結果を示した．その激音を提示しない場合よりも回復量が大きいことが示されため，13 回目以降も音量の推定を行っていた場合，スイー

た．これは，2 度目の刺激音を与えることによって 1 度目のプ音の回復量が最も大きくなり最短で正常に戻る可能性が刺激音による音への慣れを取り除いたことが原因だと考えある．より長時間での回復量と刺激音との関係の調査は今る．同音量での刺激では主観的音量はほとんど低下しない

後の課題である．

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被験者から，フェードインやフェードアウトのような音

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2023/3/1に有効な音の提示タイミングについて調査を行っていく予量が徐々に変化していく刺激音において，つられてスピー定である．

カ音の知覚音量が変化したとの意見が得られた．また，ノ謝辞

本研究の一部は，JST CREST(JPMJCR18A3)

イズ音が音のイメージ的にスピーカ音の聴き取りを邪魔と，JST さきがけ (JPMJPR2138)，および JSPS 科研費

しているように感じたとの意見があり，心理的影響が加味(21K11973) の支援によるものである．ここに記して謝意される可能性がある．このことから，ピンクノイズではみを表す．

られなかったが，刺激音が徐々に消えることで相対的にス
ピーカ音を聴取しやすくなるフェードアウトをかけた音

参考文献

や，徐々に音量が大きくなる刺激音が急に消えることでス[1]

ピーカ音を聴取しやすくなるフェードインをかけた音において原音よりも回復量が大きくなる結果を示した可能性がある．これらのことから，聴覚への疲労や心理的影響を含
め，2 度目の刺激音の周波数特性や音量や提示方法について再考の余地があると考える．
本研究では，特定周波数の主観的音量の変化および主観的音量の回復の基礎的な調査を行うため，純音を用いた．
しかし，実際のヒアラブルデバイスでの情報提示を想定す
ると，音声や音楽といった複数の周波数が含まれた音の提示が考えられる．また，主観的音量回復のための刺激音についても，ノイズではなくユーザに情報を与えながら回復
できる刺激音が望ましい．今後は複数周波数を含んだ主観的音量の低下および回復について調査を行う必要がある．

5. まとめ本研究ではヒアラブルデバイスでの特定周波数の音の聴取が環境音の聴取時における主観的音量に与える影響と，
主観的音量の低下の回復に有効な音について調査を行った．
本論文では，外部音取り込み機能を有効にしたイヤホンを両耳に装着し，連続して提示される環境音に模したスピー
カ音の音量を特定のタイミング毎に数値化させる評価実験を行うことで，イヤホンから提示する音がスピーカ音聴取
時の主観的音量へ与える影響を調査した．ヒアラブルデバ
イスでの音刺激が環境音聴取時の主観的音量へ与える影響を調査した結果，全てのイヤホン音による刺激後に 10%以上の主観的音量が低下することが確認された．また，ス
ピーカ音とイヤホン音の周波数が近似するほど，主観的音量が低下することが確認され，特定周波数の音の提示が環境音聴取時の特定周波数の主観的音量に影響を与えることが確認された．主観的音量が低下した後に再度イヤホンにて刺激音を提示し，提示した刺激音が低下した主観的音量
へ与える影響を調査した結果，概ね全ての音が主観的音量の回復に有効であることが確認された．特に，BSF 適用音にフェードアウトエフェクトをかけた音の提示直後の回復
量は刺激音を提示しない場合よりも約 7 ％大きいことが確認された．
今後の展望としては，特定の周波数帯域を強調/減衰した音声や音楽による主観的音量の変化に関して調査を行う
こと，また，主観的音量の低下をより回復させる音や回復© 2023 Information Processing Society of Japan

渡邉拓貴, 寺田 努: ウェアラブルコンピューティングにおける周波数操作による聴力自在化技術の提案, 情報処理学
会論文誌, Vol. 62, No. 2, pp. 617–630 (Feb. 2021).
[2]
C. Athavipach, S. Pan-ngum, and P. Israsena: A Wearable In-Ear EEG Device for Emotion Monitoring, Sensors of MDPI 2019, Vol. 19, No. 18 (Sep. 2019).
[3]
教育機器編集委員会: 産業教育機器システム便覧, 日科技連出版社 (1972)[4]
大串健吾: 音響聴覚心理学, 誠信書房 (2019)[5]太田信夫, 行場次郎：シリーズ心理学と仕事 1 感覚・知覚
心理学, 北大路書房 (2018).
[6]
C. G. L. Prell, S. Dell, B. Hensley, J. W. Hall, K. C.
M. Campbell, P. J. Antonelli, G. E. Green, J. M. Miller,
and K. Guire: Digital Music Exposure Reliably Induces
Temporary Threshold Shift in Normal-Hearing Human
Subjects, Article of EAR and HEARING, Vol. 33, No.
6, pp. 44–58 (Dec. 2012).
[7]
藤原 敏修: 聴覚疲労の回復過程に関する研究, 日本耳鼻咽喉科学会会報, Vol. 71, No. 9, pp. 1306–1325 (1968).
[8]
T. O. Lyendo: Exploring the Eﬀect of Sound and Music on Health in Hospital Settings: A Narrative Review,
International Journal of Nursing Studies, Vol. 63, pp.
82–100 (Nov. 2016).
[9]
PRiNCETON:
Nuraloop(2021),
入 手 先⟨https://www.princeton.co.jp/product/multimedia/nrlp.html⟩（参照 2022-09-27）．
[10] SONY:
LinkBuds(2022),
入 手 先⟨https://www.sony.jp/headphone/products/LinkBuds/⟩（参照 2022-09-27）．
[11] omuron:
AK-15(2016),
入 手 先⟨https://www.healthcare.omron.co.jp/product/etc/ak/ak15.html⟩ （参照 2022-09-27）．
[12] Jabra:
Jabra
Eclipse(2016),
入 手 先⟨https://www.jabra.jp/bluetooth-headsets/jabraeclipse⟩ （参照 2022-09-27）．
[13] 江波戸明彦, 蛭間貴博: イヤホン再生時の外耳道音響特性に関する研究 (伝達行列法を用いた共鳴補正フィルタの導出) , 日本機械学会論文集, Vol. 78, No. 789, pp. 979–983(May. 2012).
[14] Y. Wei, G. Yu, X. Li, H. Shuai, W. Ye, Y. Qiao, H.
Tian, Y. Yang, and K. Ma: High Performance andWireless Graphene Earphone towards Practical Applications, Conference on 2020 4th IEEE Electron Devices
Technology and Manufacturing (EDTM), pp. 1–4 (Apr.
2020).
[15] T. Hoshina, D. Fujiyama, T. Koike, K. Ikeda, and K. Ma:
Eﬀects of an Active Noise Control Technology Applied
to Earphones on Preferred Listening Levels in Noisy Environments, Journal of Audiology and Otology, Vol. 26,
No. 3, pp. 122–129 (Mar. 2022).
[16] N. E. Naal-Ruiz, L. M. Alonso-Valerdi, and D. I. IbarraZarate: Frequency Responses of Headphones Modulate
Alpha Brain Oscillations Related to Auditory Processing, Article of Applied Acoustics, Vol. 185, (Jan. 2022).

58

情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

INT23007
2023/3/1

E. C. Carterette: Loudness Adaptation for Bands ofNoise, Journal of the Acoustical Society of America,
Vol. 28, No. 5, pp. 865–871 (Sep. 1956).
E. Wagner and B. Scharf: Induced Loudness Reduction
as a Function of Exposure Time and Signal Frequency,
Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 119,No. 2, pp. 1012–1020 (Feb. 2006).
R. Hellman, A. Miśkiewicz, and B. Scharf: Loudness
Adaptation and Excitation Patterns: Eﬀects of Frequency and Level, Journal of the Acoustical Society ofAmerica, Vol. 101, No. 4, pp. 2176–2185 (Apr. 1997).
B. Scharf and E. Wagner: Loudness Adaptation Induced
by an Intermittent Tone, Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 72, No. 3, pp. 727–739 (Sep. 1982).
S. Charron and M. C. Botte: Frequency Selectivity in
Loudness Adaptation and Auditory Fatigue, Journal of
the Acoustical Society of America, Vol. 83, No. 1, pp.
178–187 (Jan. 1998).
大和田健次郎, 古賀慶次郎: 高音域にみられる正常者の聴覚順応, 日本音響学会誌, Vol. 17, No. 2, pp. 103–108(June. 1961).
矢高真一, 寺田 努, 塚本昌彦: ウェアラブルコンピュー
ティングのための主観的音量に基づく音声情報提示手法,
研究報告モバイルコンピューティングとユビキタス通信,
Vol. 57, No. 38, pp. 1–8 (Feb. 2011).
I. J. Hirsh and W. D. Ward: Recovery of the Auditory
Threshold after Strong Acoustic Stimulation, Journal of
the Acoustical Society of America, Vol. 24, No. 2, pp.
131–141 (Dec. 1951).
W. D. Ward, A. Glorig, and W. Selters: TemporaryThreshold Shift in a Changing Noise Level, Journal of
the Acoustical Society of America, Vol. 32, No. 2, pp.
235–237 (Feb. 1960).
W. D. Ward: Recovery from High Values of TemporaryThreshold Shift, Journal of the Acoustical Society ofAmerica, Vol. 32, No. 4, pp. 497–500 (Apr. 1960).
J. H. Mills, J. D. Osguthorpe, C. K. Burdick, J. H. Patterson, and B. Mozo: Temporary Threshold Shifts Produced by Exposure to Low ‐ Frequency Noises, Journalof the Acoustical Society of America, Vol. 73, No. 3, pp.
918–923 (Mar. 1983).
D. W. Bell and G. Fairbanks: TTS Produced by Low‐ Level Tones and the Eﬀects of Testing on Recovery,
Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 35,
No. 11, pp. 1725–1731 (Nov. 1963).
Y. Arieh, K. Kelly and L. E. Marks: Tracking theTime to Recovery after Induced Loudness Reduction (L),Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 117,
No. 6, pp. 3381–3384 (June. 2005).
B. Scharf, M. C. Botte, and G. Canévet: Récupération
Après Adaptation Induite de Sonie, Article of L’Année
Psychologique, Vol. 83, No. 1, pp. 9–24 (1983).

© 2023 Information Processing Society of Japan

59