2-10-1
頭部を横に向けたときのHRTF*☆松永悟行，平原達也（富山県立大学）

1

はじめに頭部伝達関数（HRTF：Head-related TransferFunction）は頭部や耳介の形状だけではなく胴体の影響も受ける。実頭の HRTF スペクトルには音源と同側で 1.2 kHz 付近に肩からの反射に起因するスペクトルノッチが認められるが、胴体のないダミーヘッドの実測 HRTF
スペクトル[1]や頭部形状から算出した HRTF
スペクトル[2]にはそのようなスペクトルノッチはない。
頭部運動は音像定位を容易にする。動的バ
イノーラル信号を用いた音像定位実験では正面を向いた状態で計測・計算した HRTF を用いて頭部運動をシミュレーションしているが、実頭を運動させた場合と比較すると上述したような HRTF スペクトルを正確に再現していない。なぜならば、被験者に頭部を横に向けた状態を長時間保持させることは極めて困難なために、計測に長い時間を要する従来のHRTF 計測法では頭部を横に目桁状態でのHRTF 計測がされていないからである。しかし、短時間で HRTF が計測できる相反原理を用いた HRTF 計測法を利用することにより、これまで困難であった頭部を横に向けた状態の HRTF が計測できる。本報告では、我々が構築した 36 チャンネルの高速 HRTF 計測シス
テ ム [3]を 用 い て 頭 部 を 横 に 向 け た 状 態 のHRTF を計測した結果について述べる。

2計測は内寸 3.24×3.54×2.30 m、暗騒音レベル 16.5 dB、室温 28℃の防音室で行った。
インパルス応答計測用の TSP 信号は OATSP信号を使用した。サンプリング周波数は 48kHz、信号長は 65,536 点、加算平均回数は 20回とした。
被験者の頭部を正面、左右それぞれ 20、40、60 度に向けたときの HRTF を計測した。頭部の向きを合わせる際はレーザー墨だし器を使用した。垂直方向のレーザーを鼻梁に合わせることで頭部の向きを、水平方向のレーザーを外耳道入口に合わせることで頭部の高さを調整した。

3HRTF の計測結果

頭部を左 60 度から 20 度ずつ右 60 度まで向けたときの実頭左耳の HRTF のコンター図をFig. 2 に示す。方位角は頭部を正面に向けたときのものを基準として、正面を 0 度、左側を負、右側を正の角度としたものである。
頭部を横に向けると HRTF スペクトルは頭部の旋回角度だけ方位角方向へシフトした。
頭部を横に向けても 5 kHz 以上の HRTF スペクトルに変化は見られなかった。
一方、5 kHz 以下では、頭部を正面に向けたときの方位角 0～-90 度、1.3 kHz 付近に生じるスペクトルノッチ NS は頭部を右に向けると低域側へ、頭部を左に向けると高域側へシフトした。方位角 0 度の HRTF に注目する(a)

計測システム(b)

計測システムは、円周状のマイクロフォンアレイの中心に、耳栓スピーカを挿入した被験者を背もたれのない椅子に座らせたもので(c)ある（Fig. 1(a)）。マイクロフォンアレイは、
マ イ ク ロ フ ォ ン ソ ケ ッ ト に ECM （ Primo,EM133）を装着したものを 10 度間隔で配置したものである（Fig. 1(b)）。耳栓スピーカはイ
Fig. 1: Reciprocalsystemfor
HRTF
ヤフォン用のドライバとして使用される小型
measurement (a) Overview of system, (b) Close
スピーカ（Knowles, DTEC-30008）をシリコン
up of microphone, and (c) earplug speaker.
印象材に埋め込んだものである（Fig.1 (c)）[4]。
*

Horizontal head-related transfer function when a head turned away, by MATSUNAGA, Noriyuki andHIRAHARA, Tatsuya (Toyama Prefectural University).

日本音響学会講演論文集- 565 -

2010年9月

180L60 deg.

90L40 deg.

ND

L20 deg.

ND0 deg.

20-180180NSNSNSR20 deg.

R40 deg.

R60 deg.

NS10ND

ND-9000 deg.

90-100-90-1800.5

NSNS
1510 0.5

1ND

ND

ND

ND

NS

NS
5 10 0.5 1
Frequency [kHz]5HRTF spectrum [dB]Azimuth [deg.]

010 0.5 1-20510HRTF contour patterns when subject’s head turned from -60 degrees to 60 degrees.
も同様に NS の生じる周波数の波長と外耳道
2.2
入口から肩までの距離に関係性があり、その2.01.8距離が小さくなると NS の生じる周波数は高1.6くなり、大きくなると NS の生じる周波数は低1.4くなる。このように、NS は肩からの反射波に1.21.0よって生じていることがわかる。
0.8-60-40-200204060
また、頭部を回転させることにより 5 kHz
Head rotation angle [deg.]
付近のスペクトルノッチ ND も変化するが、Fig. 3: Relationship between head rotation
その成因は定かではない。
angle and frequency of HRTF spectral notch NS at
5 まとめ
azimuth 0 degree.
頭部を横に向けたときの実頭の HRTF を相と、NS の生じる周波数は、頭部回転角が 40反法によって計測した。その結果、頭部を横度までは緩やかに高域にシフトするが、頭部に向けることで外耳道入口から肩までの距離回転角が 40 度以上となるとその変化は大きが変化し、5 kHz 以下の HRTF スペクトルがくなり、急に高域へシフトする。右を向く場変化することがわかった。このスペクトルの合、頭部回転角が 20 度までは NS の生じる周変化の知覚的効果が合成バイノーラル音の音
波数は大きく低域にシフトするが、20 度以上像定位に及ぼす影響については今後の課題で頭部を回転させるとその変化は小さくなり緩ある。
やかに低域へシフトした（Fig. 3）。また、NSの深さは頭部回転角が -60 度のとき最も深く、参考文献60 度のとき最も浅くなった。
[1] 平原達也 他, 頭部伝達関数の計測とバ頭部が正面を向いているときの方位角-120
イノーラル再生にかかわる諸問題,～-180 度、5 kHz 付近のスペクトルノッチ ND
Fundamentals Review, 2(4), 68-85, 2009.
は頭部を右に向けると、方位角の正の方向に[2] 大谷真 他, 水平面上の頭部伝達関数の2.5 kHz まで伸びた。しかし、頭部を左に向け距離依存性の数値的検討, 音響誌, 63(11),ても ND は変化しなかった。
646-657, 2007.
[3] 松永悟行 他, 相反法による近接場 HRTF
4 考察の計測, 音講論(春), 1-5-2, 2010.
胴体が存在する場合、1.3 kHz 付近にスペク[4] 松永悟行 他, 相反法による HRTF 計測のトルノッチ NS が生じる。1.3 kHz の波長は約問題点, 信学技法(EA),109(240) , 107-112,27 cm で、この半波長は外耳道入口から肩ま2009.
での距離に相当する。頭部を横に向けたとき
Frequency [kHz]Fig. 2:

日本音響学会講演論文集- 566 -2010年9月