JPH03214894A - 音響信号再生システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ　産業上の利用分野 本発明は、音響信号をヘッドホン装置により再生する音
響信号再生システムに関する．Ｂ　発明の概要 本発明は、音響信号をヘッドホン装置により再生する音
響信号再生システムにおいて、聴取者の頭部位置検出用
の基準信号を送信する送信手段と音響信号を受信してヘ
ッドホンユニットに供給する受信手段をヘッドホン装置
側に設け、音源装置側に上記ヘッドホン装置側の送信手
段から送信される頭部位置検出用の基準信号を受信する
受信手段と、この受信手段による受信出力に基づいて伝
達特性を演算し、この伝達特性に基づいて左右チャンネ
ルの音響信号をそれぞれ処理する音響信号処理手段と、
この音響信号処理手段により処理された左右チャンネル
の音響信号を上記ヘッドホン装置側の受信手段に送信す
る送信手段とを設けることにより、ワイヤレスによるパ
イノーラル再生を可能にしたものである。

Ｃ　従来の技術 従来、音響信号をへ・ンドホンユニソトにより再生する
ヘソドホン装置のように、聴取者の頭部に装着されるこ
とにより両耳介近傍の対応して支持される一対のヘッド
ホンユニットにょりを用いて音響信号の再生を行う場合
に、音像の方向感や頭外定位感等を良好なものとする方
法として、パイノーラル方式が知られている． このパイノーラル方式を採用した音響再生システムは、
例えば、特公昭５３−２８３号公報に記載されているよ
うに、ヘッドホン装１により再生される音響信号に対し
て、予め所定の信号処理を施すものである。

ここで、音像の方向感や頭外定位感等は、左耳及び右耳
の聴取する音の音量差や時間差、位相差等により決定さ
れる． 上記信号処理とは、例えば聴取者から離間させて配置さ
れたスビーカ装置により音響再生を行う場合に、音源す
なわちスビーカ装置から聴取者の左右の耳までの距離を
差異及び聴取者の頭部近傍での反射や回折等により生ず
る音響効果と等化な音響効果が、ヘッドホン装置により
再生される音響出力において生ずるようにする信号処理
である．このような信号処理は、例えば、左耳用及び右
耳用の音響信号に上記音響効果に対応するインパルスレ
スポンスを畳込み積分する処理により行われる． ところで、聴取者から離間させて配置されたスピ一カ装
置により音響再生を行う場合には、聴取者が移動したり
頭部の方向を回転させても音像の絶対的な位１は変化し
ないので、聴取者の感じる音像の相対的な方向及び位置
が変化する．これに対し、ヘッドホン装置を用いてパイ
ノーラル方式により音響再生を行う場合には、聴取者が
頭部の方向を回転させるとヘッドホン装置も該頭部とと
もに回転させられるので、聴取者の感じる音像の相対的
な方向及び位置は変化しない。

このようにヘッドホン装置を用いてバイノーラル再生を
行う場合には、聴取者の頭部の方向変化に対する音像の
変位状態の差異によって、音場が聴取者の頭部内に形成
されてしまい、音像を聴取者の前方に定位させることが
困難であり、しかも、その前方の音像は上昇してしまう
偵向がある。

そこで、従来、特開昭４２−２２７号公報や特公昭５４
−１９２４２号公報に記載されているように、聴取者の
頭部の方向変化を検出し、この検出結果に基づいて上記
信号処理の状態を変化させることにより、ヘッドホン装
置において良好な前方定位感が得られるようにした音響
信号再生システムが捷案されている。このような音響信
号再生システムにおいては、聴取者の頭部に所謂ジャイ
ロコンパスや磁針等の方向検出装置が配設されている。

そして、上記方向検出装置による検出結果に基づき、音
響信号を処理する上記レベル調整回路や遅延回路等を制
御するようにして、聴取者から離間されて配置されたス
ビ一カ装置による音響再生と同様の音場感を得ようとす
るものである・Ｄ　発明が解決しようとする課題 ところで、上述の如きジャイロコンパス等による方向検
出装置をヘッドホン装置に設けた従来のパイノーラル再
生システムでは、聴取者の頭部の方向変化に応じて音響
信号に施す信号処理の内容を制御することにより、良好
な音像定位感を得ることができるのであるが、上記聴取
者の方向変化を検出するための位置検出装置が大型で重
量も大きなものとなるために、聴取位置を固定した据え
置き型の構成を採用せざるを得ないでいた。

すなわち、上記ジャイロコンパス等による方向検出装置
は自由に動き回る聴取者の頭部にヘッドホン装置ととも
に装着して使用するには大型で重量の大き過ぎるとうい
問題点があり、携帯型のヘッドホン装置には実用に適さ
ない． ま大、従来のパイノーラル再生システムでは、聴取者は
音源装置から信号ケーブルを介して音響信号が供給され
るヘッドホン装置を頭部に装着しなければならないので
、聴取者が移動可能な構成とする場合に、上記信号ケー
ブルによって聴取者の動きが規制されてしまうことにな
る。

そこで、本発明は、上述の如き従来の実情に鑑み、自由
に動き回る聴取者の頭部にヘッドホン装置を装着して、
安定したパイノーラル再生を行うことができるようにす
ることを目的とし、ヘッドホン装置による音響信号のパ
イノーラル再生をワイヤレスで行うことのできる音響信
号再生システムを提供するものである． Ｅ！ｌｌｌ題を解決するための手段 本発明に係る音響信号再生システムは、上述の目的を達
成するために、聴取者の頭部位置検出用の基準信号を送
信する送信手段と、音響信号を受信してヘッドホンユニ
ットに供給する受信手段とを設けたヘッドホン装置と、
上記ヘッドホン装置側の送信手段から送信される頭部位
置検出用の基準信号を受信する受信手段と、この受信手
段による受信出力に基づいて伝達特性を演算し、この伝
達特性に基づいて左右チャンネルの音響信号をそれぞれ
処理する音響信号処理手段と、この音響信号処理手段に
より処理された左右チャンネルの音響信号を上記ヘッド
ホン装置側の受信手段に送信する送信手段とを設けた音
源装置とを備えてなることを特徴とする． Ｆ　作用 本発明に係る音響信号再生システムにおいて、音源装置
は、ヘッドホン装置側の送信手段から送信される頭部位
置検出用の基準信号を受信手段により受信し、この受信
手段による受信出力に基づいて、音響信号処理手段によ
り伝達特性を演算して左右チャンネルの音響信号にそれ
ぞれ処理を施す．そして、この音響信号処理手段により
処理された左右チャンネルの音響信号を送信手段により
上記ヘッドホン装置側の受信手段に送信する。また、上
記ヘッドホン装置側では、聴取者の頭部位置検出用の基
準信号を送信手段により上記音源装置側の受信手段に送
信するとともに、上記音源装置側の送信手段から送信さ
れる音響信号を受信手段により受信してヘッドホンユニ
ットに供給する。

Ｇ　実施例 以下、本発明に係る音響信号再生システムの一実施例に
ついて、図面に従い詳細に説明する．本発明に係る音響
信号再生システムは、第１図に示すように、ワイヤレス
で信号の授受を行うヘソドホン装１（１０）と音源装置
（２０）とにより構成される。

上記ヘッドホン装置（１０）は、上記音源装ｉＦ　（２
０）から例えば光送信されるステレオ音響信号を受信す
る受信部（ｌ１）を備える．この受信部（ｌ１）による
受信出力は、検波回路（１２）により検波されてマルチ
プレクサ（１３）に供給される．このマルチブレクサ（
ｌ３）は、上記検波回路（ｌ２）による検波出力から左
右チャンネルの音響信号Ｓ　Ｌ’　＋　Ｓ　ＩＩ’　を
形成する．上記マルチプレクサ（１３）により得られる
左右チャンネルの音響信号Ｓ　Ｌ　’　＋　Ｓ　Ｉ１′
　は、上記増幅器（１４Ｌ）　．　（１４Ｒ）を介して
ヘノドホンユニット（１５Ｌ）（１５Ｒ）に供給される
。また、上記ヘッドホン装置（１０）は、聴取者の頭部
位置検出用の基準信号Ｓ，Ｓ！を形成する第１及び第２
の基準信号発振器（１６Ｌ）　．　（１６Ｒ）を備える
．これら基準信号発振器（１６Ｌ）　．　（１６Ｒ）に
より形成される基準信号Ｓ＋，Ｓｉは、同期調整部（ｌ
７）を介して互いに同期がとられた状態で第１及び第２
の送信部（１７Ｌ）　，　（１７Ｒ）に供給される．上
記第１及び第２の送信部（１７Ｌ）　，　（１７Ｒ）は
、上記聴取者の頭部位置検出用の基準信号Ｓ１，Ｓ，を
送信する． ここで、上記第１及び第２の送信部（１７Ｌ）　．　（
１７Ｒ）は、それぞれれ超音波スピーカにより構成され
、上記位置検出用の基準信号Ｓ．，Ｓ．とじて、第２図
のＡ及びＢに示すように、所定の時間毎に所定レベルの
超音波が間歇的に送出されるバースト波や、あるいは、
所定周期でレベルが所定の変動をするようになされた所
謂レベル変調波等のように、位相検出が可能になされた
超音波を送信する。

この実施例において、上記ヘッドホン装置（１０）は、
第３図に示すように、聴取者の左右両耳介の近傍に対応
して一対のヘソドホンユニット（１５Ｌ），（１５Ｒ）
を支持するヘッドバンド（１）により聴取者の頭部（Ｍ
）に装着される。また、上記へ冫ドバンド（１）には、
支持アーム（３Ｌ）　，　（３１１）を突出形成した２
個のスライダ（４Ｌ）　．　（４Ｒ）が摺動自在に装着
されており、上記第１及び第２の送信部（１８Ｌ）　，
　（１８Ｒ）が上記支持アーム（３Ｌ）　．　（３Ｒ）
の先端部分に設けられている。すなわち、上記第１及び
第２の送信部（１８Ｌ）　．　（１８Ｒ）は、上記ヘッ
ドバンド（１）に摺動自在に装着されたスライダ（４Ｌ
）　．　（４ｔｌ）に突出形成された支持アーム（３Ｌ
）　，　（３Ｒ）の先端部分に設けられることにより、
上記ヘッドバンド（１）及び一対のヘッドホンユニット
（１５Ｌ）　．　（１５１？）から離隔した位置に上記
支持アーム（３Ｌ）　．　（３Ｒ）により支持されてい
る。さらに、上記ヘッドバンド（１）の登頂部には、上
記受信部（１１）を先端部分に設けた支持アーム（３）
が立設されている。

上記受信部（ｌ１）や第１及び第２の送信部（１８Ｌ）
　，（１８Ｒ）は、ヘッドホン本体から離隔した位置に
上記支持アーム（３）　，　（３Ｌ）　，　（３Ｒ）に
より支持されるので、聴取者が移動したり、頭部を回転
させた場合にも、聴取者の頭部の陰になることなく、上
記音源装置（２０）から送信される音響信号を上記受信
部（ｌ１）によって安定に且つ確実に受信することがで
き、また、上記第１及び第２の送信部（１８Ｌ）　，　
（１８Ｒ）から位置検出用の基準信号Ｓｔ，Ｓｔを安定
に且つ正確に送信することができる。

なお、上記第１及び第２の送信部（１８Ｌ）　．　（１
８Ｒ）は、上記ヘッドバンド（１）に沿って上記スライ
ダ＜４Ｌ）　，　（４１１）を摺動させて、上記位置検
出用の基準信号の検出に最適な位置に調整することがで
きる。

例えば上記ヘッドバンド（１）により聴取者の頭部（Ｍ
）に装着され該聴取者の左右両耳介の近傍に対応して支
持される上記ヘッドホンユニソト（１５Ｉ、），（１５
Ｒ）の位置は、聴取者の頭部（Ｍ）の形状や大きさに依
存し、個人差があるので、上記ヘッドホンユニット（１
５Ｌ）　，　（１５Ｒ）の位置に対応するように上記第
１及び第２の送信部（１８Ｌ）　．　（１８Ｒ）の位置
を調整する。

また、上記音源装置（２０）は、第１図に示すように、
上記ヘッドホン装置（１０）側の上記第１及び第２の送
信部（１８Ｌ）　．　（１８Ｒ）から送信される上記位
置検出用の基準信号Ｓｔ　，Ｓｚを受信する受信部（２
１）を備える。この受信部（２１）による受信出力は、
検波回路（２２）により検波されて位置検出回路（２３
）に供給される。

ここで、上記受信部（２１）による上記位置検出用の基
準信号Ｓｌ，Ｓｔの受信出力＄１゜．Ｓ２　は、第２図
のＢ及びＣに示すように、該受信部（２１）と上記へッ
ドンホン装置（ＩＯ）側の上記第１及び第２の送信部（
ｌ８１、），　（１８Ｒ）との相対位置関係すなわち聴
取者の頭部（Ｍ）の回転角度位置に応じた時間遅れΔＴ
を有するものとなる。

上記位置検出回路（２３）は、上記時間遅れΔＴの情報
から、上記頭部（ＩＩ）の回転角度θを算出して、所望
の仮想音源位置に対する上記頭部（Ｍ）の現在の位置情
報を求める。

上記位置検出回路（２３）により得られる聴取者の頭部
（門）の現在の位置情報は、制１１回路（２１）に供給
される。

この実施例の音響信号再生装置は、仮想音源から聴取者
の両耳に至る伝達特性を示す所定角度毎の伝達特性情報
を記憶した記憶回路（２５）を備えている。

そして、上記制御回路（２１）は、上記角度算出回路（
２０）で算出された現在の位置情報に基づき、現在位置
に対応する伝達特性情報を上記記憶回路（２５）から読
み出し、この伝達特性情報を音響信号処理回路（２６）
に供給する。

上記音響信号処理回路（２６）には、音響信号供給ｓ　
（２７）から出力される左チャンネル及び右チャンネル
音響信号ＳＬ．ＳＲが供給される。

なお、上記音響信号供給源（２７）は、所定の左チャン
ネル及び右チャンネル音響信号ＳＬ，ＳＲを出力する装
置であって、例えば、各種の記録ディスク再生装置、記
録テープ再生装置、又は、電波受信装置等である。

上記音響信号処理回路（２６）は、上記音響信号供給源
（２７）から送られる上記左チャンネル及び右チャンネ
ル音響信号ＳＬ，ＳＲに仮想音源から聴取者の両耳に至
る所定の伝達特性を与える信号処理を行う回路であり、
上記制御回路（２４）により得られる伝達特性情報が供
給される第１乃至第４の信号処理部（２８ａ）　，　（
２８ｂ）　．　（２８ｃ）　，　（２８ｄ）を備えてな
る．これら各信号処理部（２８ａ）　，　（２８ｂ）　
．　（２８ｃ）　，　（２８ｄ）では、上記制御回路（
２４）から供給される伝達特性情報に基づいて、聴取者
に対向して耐間されて設置された左チャンネル用及び右
チャンネル用の一対のスビーカ装置を仮想音源として左
チャンネル及び右チャンネル音響信号ＳＬ，Ｓ．を再生
する場合の該聴取者の各耳に対する伝達特性を表現する
インパルスレスポンスが設定サレル。

すなわち、上記第１の信号処理部（２８ａ）は、右チャ
ンネル音響信号ＳＲが再生された音響の右耳に対する伝
達特性を表現するインパルスレスポンス（ｈ＋＋＋＋（
ｔ．θ）｝を設定する。上記第２の信号処理部（２８ｂ
）は、右チャンネル音響信号Ｓ，が再生された音響の左
耳に対する伝達特性を表現するインパルスレスポンス［
ｈ＊Ｌ（ｔ，　　θ）｝ヲ設定する。上記第３の信号処
理部（２８Ｃ）は、左チャンネル音響信号一ＳＬが再生
された音響の右耳に対する伝達特性を表現するインパル
スレスポンス（ｈｔい←１　θ）｝を設定する。上記第
４の信号処理部（２８ｄ）は、左チャンネル音響信号Ｓ
Ｌが再生された音響の左耳に対する伝達特性を表現する
インパルスレスポンス｛ｈＬＬ（ｔ，　　θ）｝を設定
する。

そして、上記右チャンネル音響信号Ｓ，は、上記第１及
び第２の信号処理部（２８ａ）　．　（２８ｂ）に送ら
れる．上記第１の信号処理部（２８ａ）では、上記イン
パルスレスポンス（ｈＢ（Ｌ，θ）｝の畳み込み積分よ
る信号処理を上記右チャンネル音響信号Ｓ寓に施す．ま
た、上記第２の信号処理部（２８ｂ）では、上記インパ
ルスレスポンス（ｈｘｔ（ｔ，θ））の畳み込み積分よ
る信号処理を上記右チャンネル音響信号Ｓ８に施す。

さらに、上記左チャンネル音響信号Ｓ，は、上記第３及
び第４の信号処理部（２８ｃ）　，　（２８ｄ）に送ら
れる。上記第３の信号処理部（２８ｃ）では、上記イン
パルスレスポンス｛ｈｃｉ（ｔ．θ）｝の畳み込み積分
よる信号処理を上記左チャンネル音響信号ＳＬに施す。

また、上記第２の信号処理部（２８ｄ）では、上記イン
パルスレスポンス［ｈｔＬ（ｔ，θ）｝の畳み込み積分
よる信号処理を上記左チャンネル音響信号ＳＬに施す． そして、上記１の信号処理部（２８ａ）及び第３の信号
処理部（２８ｃ）の出力信号は、右側用加算器（２９Ｒ
）に供給され互いに加算される。この右側用加算器（２
９Ｒ）の出力信号は、右チャンネルの補正回路（３０Ｒ
）を介してミキサ回路（３１）に供給される。

また、上記２の信号処理部（２８ｂ）及び第４のの信号
処理部（２８ｄ）の出力信号は、左側用加算器（２９Ｌ
）に供給され互いに加算される．この左側用加算器（２
９Ｌ）の出力信号は、左チャンネルの補正回路（３０Ｌ
）を介して上記ミキサ回路（３ｌ）に供給される．上記
ミキサ回路（３１）は、上記各チャンネルの補正回路（
３０Ｌ）　，　（３０Ｒ）を介して上記音響信号処理回
路（２６）から供給される伝達特性の処理済の音響信号
ＳＬ’＋ＳＲ′　を混合して、送信部（３２）に供給す
る．この送信部（３２）は、例えば赤外線を搬送波とす
る光送信器であって、上記混合回路（３１）による左右
チャンネルの音響信号Ｓ．，Ｓ．の混合信号で赤外線を
変調して光送信する． すなわち、上記音源装置（２０）は、上記ヘッドホン装
置（ｌＯ）側の送信部（１８Ｌ）　，　（１８Ｒ）から
送信される頭部位置検出用の基準信号Ｓ，，Ｓ．を上記
受信部（２１）により受信し、この受信部（２）による
受信出力に基づいて、上記音響信号処理回路（２６）に
より伝達特性を演算して聴取者の移動及び頭部（Ｍ）の
回転に伴う伝達特性の変化に実時間で対応させる信号処
理を左チャンネル及び右チャンネルの音響信号ＳＬ，Ｓ
ｌに施す。そして、この音響信号処理回路（２６）によ
り処理された左右チャンネルの音響信号Ｓ　Ｌ’　＋　
Ｓ　ｌ’　を上記送信部（３２）により上記ヘッドホン
装置（１０）側の受信部（１１）に向けて光送信する． そして、上記へソドホン装置（１０）は、聴取者の頭部
位置検出用の基準信号Ｓｔ，Ｓｔを上記送信部（１８Ｌ
）　，　（１８Ｒ）から上記音源装置（２０）側の受信
部（２１）に送信して、上記音源装置（２０）側の送信
部（３２）から送信される音響信号ＳＬ″．ｓ．’　を
受信部（１１）により受信して左右チャンネルのヘソド
ホンユニット（１５Ｌ）　，　（１５Ｒ）に供給する。

上記ヘッドホン装置（１０）側の上記受信部（ｌ１）が
受信する左右チャンネルの音響信号ＳＬＺＳＲ′は、上
記音源装置（２０）側の上記音響信号処理回路（２６）
により聴取者の移動及び頭部（Ｍ）の回転に伴う伝達特
性の変化に実時間で対応させる信号処理が施されたもの
であるから、上記ヘッドホンユニット（１５Ｌ）　，　
（１５Ｒ）によりパイノーラル再生することができ、例
えば、第４図のＡ，Ｂ，Ｃに仮想音源と聴取者との相対
位置関係を示すように、聴取者（Ｐ）に対向するように
離間して前方に設置された一対のスビーカ装ｙｌ（ＳＬ
）　．　（ＳＲ）により音響信号を再生する場合と同様
に仮想音源が移動することのない良好な頭外定位感及び
前方定位感や後方定位感が得られる。

ここで、第４図には、聴取者（Ｐ）が一対のスビー力装
置（ＳＬ）　．　（ＳＲ）すなわち仮想音源に対してＡ
に示すように位置している状態から仮想音源に近づいた
状態をＢに示し、さらに、聴取者（Ｐ）が頭部（門）を
右スビーカ装置（ＳＲ）側に回転した状態をＣに示して
ある．本発明に係る音響信号再生システムでは、上述の
ように聴取者の移動及び頭部（Ｍ）の回転に伴う伝達特
性の変化に実時間で対応させる信号処理を上記音源装置
（２０）側の音響信号処理回路（２６）で行うことによ
り、仮想音源が移動することのない良好な頭外定位感及
び前方定位感が得られ、上記第４図のＡ，Ｂ，Ｃのいず
れの状態にも対応するパイノーラル再生をワイヤレスで
行うことができる． Ｈ　発明の効果 上述のように、本発明に係る音響信号再生システムでは
、ヘッドホン装置に設けた送信手段により聴取者の頭部
位置検出用の基準信号を送信するので、音源装置側で上
記ヘッドホン装置側の送信手段から送信される頭部位置
検出用の基準信号を受信手段により受信し、この受信手
段による受信出力に基づいて、音響信号処理手段により
伝達特性を演真して左右チャンネルの音響信号にそれぞ
れ処理を施すことができる。そして、上記音源装置は上
記音響信号処理手段により処理された左右チャンネルの
音響信号を送信手段により上記ヘッドホン装置側の受信
手段に送信するので、上記ヘッドホン装置側では、上記
音源装置側の送信手段から送信される音響信号を受信手
段により受信して・＼ツドホンユニットに供給すること
により、聴取者が移動した場合にも仮想音源位置が移動
することのない極めて自然な音像定位感の得られる適正
なパイノーラル再生をワイヤレスで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る音響信号再生システムの横成を模
式的に示すブロンク図、第２図は上記音響信号再生シス
テムにおけるヘッドホン装置に設けた送信部から出力す
る位置検出用の基準信号を除隊を示すタイムチャート、
第３図は上記音響信号再生システムにおけるヘッドホン
装置を聴取者が頭部に装着した状態を示す外観斜視図、
第４図は上記音響信号再生装１によるパイノーラル再生
の動作を説明するための仮想音源と聴取者との相対位置
関係を示す平面図である． １０）・・・・・・・・・・・ １１）　　・・・・・・・・・・・ １５Ｌ）　．　（１５Ｒ）　　・・・・１８Ｌ）　，　
（１８Ｒ）　　・・・・２０）・・・・・・・・・・・ ２１）・・・・・・・・・・・ ２３）・・・・・・・・・・・ （２４）・・・・・・・・・・・ （２５）・・・・・・・・・・・ （２６）・・・・・・・・・・・ （２７）・・・・・・・・・・・ （３２）・・・・・・・・・・・ ヘッドホン装置 ヘッドホン装置側の受信部 ヘッドホンユニット ヘッドホン装置側の送信部 音源装置 音源装置側の受信部 位置検出回路 制１ｎ回路 記憶回路 音響信号処理回路 音響信号供給源 音源装置側の送信部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 聴取者の頭部位置検出用の基準信号を送信する送信手段
   と、音響信号を受信してヘッドホンユニットに供給する
   受信手段とを設けたヘッドホン装置と、 上記ヘッドホン装置側の送信手段から送信される頭部位
   置検出用の基準信号を受信する受信手段と、この受信手
   段による受信出力に基づいて伝達特性を演算し、この伝
   達特性に基づいて左右チャンネルの音響信号をそれぞれ
   処理する音響信号処理手段と、この音響信号処理手段に
   より処理された左右チャンネルの音響信号を上記ヘッド
   ホン装置側の受信手段に送信する送信手段とを設けた音
   源装置とを備えてなることを特徴とする音響再生信号シ
   ステム。