【発明の詳細な説明】Ａ、産業上の利用分野本発明は、いわゆるヘッドホン装置のように頭部に装着
されて用いられる電気−音響変換器ユニットにより、音
響信号を再生する音響信号再生方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Industrial Application Field The present invention relates to an acoustic signal reproducing method for reproducing acoustic signals using an electro-acoustic transducer unit worn on the head, such as a so-called headphone device. .
Ｂ９発明の概要本発明は、いわゆるヘッドホン装置等を用いて音響信号
を再生するにあたって、検出用音源装置から同期して発
せられる検出用電磁波信号と検出用音響信号とを、受信
装置と聴取者の頭部上の二箇所に配設される一対のマイ
クロホンとによりそれぞれ検出し、これら受信装置の出
力信号とマイクロホンの出力信号間の位相差とに基づい
て聴取者の頭部の方向変化を算出し、この算出結果に基
づいた伝達特性により音響信号を処理するようにしたこ
とにより、簡素な構成の装置を用いて安定した聴取者の
頭部の方向の検出ができ、良好な頭外定位感及び前方定
位感が得られるようにしたものである。B9 Summary of the Invention The present invention provides a method for reproducing an acoustic signal using a so-called headphone device or the like, by transmitting a detection electromagnetic wave signal and a detection acoustic signal synchronously emitted from a detection sound source device to a receiver and a listener. A pair of microphones placed at two locations on the head are used to detect the change in direction of the listener's head, and the change in direction of the listener's head is calculated based on the phase difference between the output signals of these receivers and the output signals of the microphones. By processing the acoustic signal using the transfer characteristics based on the calculation results, it is possible to stably detect the direction of the listener's head using a device with a simple configuration, and it is possible to achieve a good sense of localization outside the head. This allows a sense of forward localization to be obtained.
Ｃ８従来の技術従来、いわゆるヘッ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に対応して支持され
る一対の電気−音響変換器ユニットを用いて音響信号の
再生を行う場合に、音像の方向感、頭外定位感等を良好
なものとする音響信号再生方法として、いわゆるパイノ
ーラル方式を採用したものが提案されている。C8 Prior Art Conventionally, so-called headphone devices have reproduced acoustic signals using a pair of electro-acoustic transducer units that are mounted on the listener's head and supported near the pinnae of both ears. In this case, a so-called pinaural method has been proposed as an acoustic signal reproduction method that improves the sense of direction of the sound image, the sense of localization outside the head, and the like.
このパイノーラル方式を採用した音響信号再生方法は、
例えば、特公昭５３−２８３号公報に記載されているよ
うに、ヘッドホン装置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行うものである。すなわち、
音像の方向感及び定位感は、左耳及び右耳の聴取する音
の音量差、時間で、位相差等により決定される。したが
って、上記所定の信号処理とは、聴取者より離間させて
配置されたスピーカ装置により音響再生を行う場合に音
源より聴取者の左右の耳までの距離の差異及び聴取者の
頭部近傍での反射や回折等により生ずる音響効果と等湯
部な音響効果が、ヘッドホン装置により再生される音響
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をそ
れぞれレベル調整回路及び遅延回路等を介してヘッドホ
ン装置に供給することにより行うことができる。The acoustic signal reproduction method that uses this pinaural method is
For example, as described in Japanese Patent Publication No. 53-283, predetermined signal processing is performed in advance on an acoustic signal reproduced by a headphone device. That is,
The sense of direction and localization of a sound image is determined by the volume difference, time, phase difference, etc. between the sounds heard by the left ear and the right ear. Therefore, the above-mentioned predetermined signal processing refers to the difference in distance between the sound source and the listener's left and right ears and the distance near the listener's head when sound is reproduced using a speaker device placed at a distance from the listener. This is signal processing that causes acoustic effects similar to those caused by reflection, diffraction, etc. to occur in the sound reproduced by a headphone device. Such signal processing can be performed, for example, by supplying left ear and right ear audio signals to the headphone device via a level adjustment circuit, a delay circuit, etc., respectively.
ところで、聴取者より離間させて配置されたスピーカ装
置により音響再生を行う場合には、聴取者が頭部の方向
を回転させても音像の絶対的な方向及び位置は変化しな
いので、聴取者の怒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。By the way, when sound is reproduced using a speaker device placed at a distance from the listener, the absolute direction and position of the sound image do not change even if the listener rotates the direction of the head. The relative direction and position of the angry sound image changes. On the other hand, when playing back sound using a pinaural method using a headphone device, when the listener rotates the direction of the head, the headphone device also rotates with the head, so the relative sound image perceived by the listener is The direction and position of the object do not change.
このような、聴取者の頭部の方向変化に対する音像の変
位状態の差異から、へシトボン装置を用いたパイノーラ
ル方式による音響再生においては、音場は聴取者の頭部
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、前方の音像は上昇してし
まう傾向がある。Due to these differences in the displacement state of the sound image with respect to changes in the direction of the listener's head, in sound reproduction using the pinaural method using the Hesitobon device, the sound field is formed inside the listener's head. It is difficult to localize the sound image in front of the listener, and moreover, the sound image in front tends to rise.
そこで、従来、特公昭４２−２２７号公報及び特公昭５
４−１９２４２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
響信号再生方法が提案されている。このような音響信号
再生方法においては、聴取者の頭部にいわゆるジャイロ
スコープや磁針等の方向検出装置や、ギヤやリンク装置
等からなる移動検出装置を配設し、該聴取者の頭部の方
向を検出するようにしている。そして、この検出結果に
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、聴取者より離間されて配
置されたスピー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。Therefore, conventionally, Japanese Patent Publication No. 42-227 and Japanese Patent Publication No. 5
As described in Publication No. 4-19242, by detecting changes in the direction of the listener's head and changing the state of the signal processing described above based on the detection result, a headphone device can achieve a good sense of forward localization. An acoustic signal reproducing method has been proposed that allows the following to be obtained. In such an acoustic signal reproduction method, a direction detecting device such as a so-called gyroscope or a magnetic needle, or a movement detecting device consisting of gears, link devices, etc. is arranged on the listener's head, and the head of the listener is I am trying to detect the direction. Based on this detection result, the level adjustment circuit, delay circuit, etc. that process the acoustic signal are controlled to obtain a sound field feeling similar to that produced by sound reproduction by a speaker device placed at a distance from the listener. This is what we are trying to do.
Ｄ５発明が解決しようとする課題ところで、上述のような音響信号再生方法を行うために
は、聴取者の頭部の方向を検出する装置として、ジャイ
ロスコープや磁針、あるいはギヤ、リンク等を用いてな
る装置を用いる必要がある。D5 Problems to be Solved by the Invention By the way, in order to carry out the acoustic signal reproduction method as described above, it is necessary to use a gyroscope, a magnetic needle, a gear, a link, etc. as a device for detecting the direction of the listener's head. It is necessary to use a device that
しかしながら、ジャイロスコープを用いてなる装置にお
いては、ジャ・イロスコーブ自体が極めて高価であるば
かりでなく、大きさ及び重量が大きく、さらに、動作さ
せるために大型の電源を必要とする。そのため、この装
置は、自由に動き回る聴取者の頭部に配設し該頭部の方
向変化を検出する装置としては不適当なものである。However, in a device using a gyroscope, the gyroscope itself is not only extremely expensive, but also large in size and weight, and further requires a large power source to operate. Therefore, this device is unsuitable as a device to be placed on the head of a freely moving listener and to detect changes in the direction of the head.
そして、磁針を用いてなる装置は、地磁気の水平分力の
方向を基準として聴取者の頭部の方向を検出するもので
あり、比較的廉価に、かつ、小型、軽量に構成すること
ができるものである。しかしながら、方向検出の応答性
が遅く、また、安定性に乏しいので、聴取者の頭部の方
向変化を迅速に高精度で検出することができない。A device using a magnetic needle detects the direction of the listener's head based on the direction of the horizontal component of the earth's magnetism, and can be constructed at relatively low cost, small size, and light weight. It is something. However, since the responsiveness of direction detection is slow and stability is poor, changes in the direction of the listener's head cannot be detected quickly and with high precision.
さらに、ギヤやリンク装置等を用いてなる装置は、例え
ば聴取者の体部を基準として、ギヤの回転やリンクの伸
縮等により該聴取者の頭部の移動を検出する装置であり
、聴取者の頭部の自由な動きを■害するため不快感があ
るばかりか、体部と頭部の距離の個人差等のため、高精
度な検出をすることができない。Furthermore, a device using gears, link devices, etc. is a device that detects movement of the listener's head by rotation of gears, expansion and contraction of links, etc., with the listener's body as a reference. Not only is it uncomfortable because it impairs the free movement of the patient's head, but it is also impossible to perform highly accurate detection due to individual differences in the distance between the body and the head.
したがって、これらの検出装置を用いる音響信号再生方
法においては、実用上問題のない構成の装置を用いて聴
取者の頭部の方向変化を迅速、高精度に、かつ、安定し
て検出することができないため、良好な音像定位感を得
ることが困難である。Therefore, in acoustic signal reproduction methods using these detection devices, changes in the direction of the listener's head can be detected quickly, accurately, and stably using a device with a configuration that poses no practical problems. Therefore, it is difficult to obtain a good sound image localization feeling.
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるもの
であって、ヘッドホン装置等を用いて音響再生を行うに
あたり、簡素な構成の装置により聴取者の頭部の方向変
化の迅速、高精度、かつ、安定した検出が行えるように
して、前方定位についても良好な頭外定位感が得られる
音響信号再生方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is proposed in view of the above-mentioned circumstances, and is a device with a simple configuration that enables rapid and high-level changes in the direction of the listener's head when reproducing sound using a headphone device or the like. It is an object of the present invention to provide an acoustic signal reproduction method that enables accurate and stable detection and provides a good sense of external localization even in forward localization.
巳０課題を解決するための手段上述の課題を解決し上記目的を達成するため、本発明に
係る音響信号再生方法は、検出用音源装置により非可聴
帯域の検出用音響信号及び検出用電磁波信号を同期して
発生させ、上記検出用電磁波信号を受信する受信装置の
出力信号と聴取者の頭部上の二箇所に配設され上記検出
用音響信号を感受する一対のマイクロホンの出力信号の
位相差とに基づいて上記頭部の方向変化を演算手段によ
り算出し、算出された該頭部の方向に対応する伝達特性
に基づいて左チャンネル及び右チャンネルの音響信号を
それぞれ処理して上記聴取者の頭部に装着されて支持さ
れる一対の電気−音響変換器ユニットにより再生するこ
とを特徴とする。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems and achieve the above objects, an acoustic signal reproducing method according to the present invention provides a method for reproducing a detection acoustic signal and a detection electromagnetic wave signal in an inaudible band using a detection sound source device. The output signal of a receiving device which generates synchronously and receives the detection electromagnetic wave signal, and the output signal of a pair of microphones arranged at two places on the listener's head and which sense the detection acoustic signal. A calculation means calculates a change in the direction of the head based on the phase difference, and processes the acoustic signals of the left channel and right channel, respectively, based on the calculated transfer characteristics corresponding to the direction of the head, thereby transmitting the sound to the listener. It is characterized by being reproduced by a pair of electro-acoustic transducer units that are mounted and supported on the head of the user.
Ｆ６作用本発明に係る音響信号再生方法においては、聴取者の頭
部の方向変化が、検出用音源装置より発せられる検出用
電磁波信号を受信する受信装置の出力信号と、検出用音
響信号を感受する該頭部の二箇所に配設される一対のマ
イクロホンの出力信号間の位相差とに基づいて算出され
、この算出結果に応じて左チャンネル及び右チャンネル
の音響信号をそれぞれ信号処理するので、常に、聴取者
の頭部の方向に応じた信号処理が施された音響信号が再
生される。F6 Effect In the acoustic signal reproducing method according to the present invention, a change in the direction of the listener's head causes the sensor to sense the output signal of the receiving device that receives the detection electromagnetic wave signal emitted from the detection sound source device and the detection acoustic signal. It is calculated based on the phase difference between the output signals of a pair of microphones disposed at two places on the head, and the left channel and right channel acoustic signals are processed respectively according to the calculation results. An acoustic signal that has been subjected to signal processing according to the direction of the listener's head is always reproduced.
Ｇ、実施例以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照しながら説
明する。G. Examples Specific examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明に係る音響信号再生方法を行うには、第１図に示
すように、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左側及び右側の一対の
電気−音響変換器ユニットＩｔ、１ｍを備えてなるヘッ
ドホン装置２を用いる。上記一対の電気−音響変換器ユ
ニット１．。In order to carry out the acoustic signal reproduction method according to the present invention, as shown in FIG. A headphone device 2 comprising a pair of electro-acoustic transducer units It, 1 m is used. Said pair of electro-acoustic transducer units 1. .
１８は、それぞれ、送られる音響信号を音響に変換して
再生するユニットである。18 is a unit that converts the sent acoustic signal into sound and reproduces it.
また、上記ヘッドホン装置２には、例えば左側と右側の
ように互いに離間した二箇所に第１及び第２のマイクロ
ホン３，４を配設する。これらマイクロホン３，４は、
主に、非可聴帯域の音響、例えばいわゆる超音波を感受
するように構成されたマイクロホンである。Further, the headphone device 2 is provided with first and second microphones 3 and 4 at two locations spaced apart from each other, for example, on the left and right sides. These microphones 3 and 4 are
It is a microphone configured to mainly sense sound in the inaudible band, for example, so-called ultrasonic waves.
そして、上記聴取者より離間した位置には、検出用音源
装置５を設置する。この検出用音源装置５は、検出用音
響信号を発生ずるスピーカ６と、検出用電磁波信号を発
生する発信機７とを有して構成されている。A detection sound source device 5 is installed at a position spaced apart from the listener. The detection sound source device 5 includes a speaker 6 that generates a detection acoustic signal and a transmitter 7 that generates a detection electromagnetic wave signal.
上記スピーカ６は、超音波発振源８より第１の変調装置
９を介して、所定周波数（例えば２０にセ）の非可聴帯
域の音響信号である超音波信号が供給され、検出用音響
信号となる超音波を発するゆ上記第１の変調袋２９には
、変調信号供給ＳＸＯより、所定周波数（例えばＩＫＨ
ｚ）の変調信号が供給されている。上記超音波信号は、
上記第１の変調装置９において上記変調信号に基づいて
変調される。すなわち、上記スピーカ６より発せられる
超音波は、例えば、第２図中にＡで示すように、所定の
時間毎に所定レベルの音波が間歇的に発せられるような
、いわゆるバースト波や、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、いわゆるレベル変
調波等となされ、位相検出が可能なようになされている
。The speaker 6 is supplied with an ultrasonic signal, which is an acoustic signal in an inaudible band at a predetermined frequency (for example, 20°C), from an ultrasonic oscillation source 8 via a first modulator 9, and is used as a detection acoustic signal. The first modulation bag 29, which emits ultrasonic waves, is supplied with a predetermined frequency (for example, IKH) from a modulation signal supply SXO.
z) is supplied. The above ultrasonic signal is
The first modulation device 9 modulates the signal based on the modulation signal. That is, the ultrasonic waves emitted from the speaker 6 are, for example, so-called burst waves in which sound waves of a predetermined level are intermittently emitted at predetermined time intervals, as shown by A in FIG. 2, or, The wave is made into a so-called level modulated wave whose level fluctuates in a predetermined manner at a predetermined period, so that phase detection is possible.
上記発信機７は、電磁波信号発振ａ１１より第２の変調
装置１２を介して、所定周波数（例えば８０ＭＨｚ）の
信号を供給され、検出用電磁波信号を発する。上記第２
の変調装置１２には、上記第１の変調装置９と同様に、
上記変調信号供給源１０より所定周波数（例えばＩＫＨ
ｚ）の変調信号が供給されている。上記電磁波信号発振
源１１より供給される信号は、上記第２の変調装置ｔ１
２において上記変調信号に基づいて変調される。すなわ
ち、上記発信機７より発せられる検出用７４磁波信号は
、例えば、第２図中にＢで示すように、上記超音波と同
様に、いわゆるバースト波や、あるいは、いわゆるレベ
ル変調波等となされ、位相検出が可能なようになされて
いる。The transmitter 7 is supplied with a signal of a predetermined frequency (for example, 80 MHz) from the electromagnetic wave signal oscillation a11 via the second modulation device 12, and emits a detection electromagnetic wave signal. 2nd above
Similar to the first modulation device 9, the modulation device 12 includes:
A predetermined frequency (for example, IKH) is supplied from the modulation signal supply source 10.
z) is supplied. The signal supplied from the electromagnetic wave signal oscillation source 11 is transmitted to the second modulation device t1.
2, the signal is modulated based on the modulation signal. That is, the detection magnetic wave signal 74 emitted from the transmitter 7 is, for example, a so-called burst wave, a so-called level modulated wave, etc., as shown by B in FIG. 2, similar to the ultrasonic wave. , phase detection is possible.
上記第１及び第２のマイクロホン３．４の出力信号は、
上記スピーカ６より発せられる超音波を感受した信号で
あり、第２図中にＣ及びＤで示すように、上記スピーカ
６より超音波が発せられて後、上記検出用音源装置５と
上記聴取者との距離及び音速に応じた所定時間を隔てて
上記超音波に対応する信号が出力される。そして、これ
ら第１及び第２のマイクロホン３，４の出力信号を、演
算手段となる演算装置１３に送る。The output signals of the first and second microphones 3.4 are:
This is a signal obtained by sensing the ultrasonic waves emitted from the speaker 6, and as shown by C and D in FIG. 2, after the ultrasonic waves are emitted from the speaker 6, the detection sound source device 5 and the listener A signal corresponding to the ultrasonic wave is output at a predetermined time interval depending on the distance from the ultrasonic wave and the speed of sound. Then, the output signals of these first and second microphones 3 and 4 are sent to a calculation device 13 serving as a calculation means.
この演算装置１３においては、上記第１のマイクロホン
３の出力信号は、第１の前置アンプ１４ａ、第１のバン
ドパスフィルタ１５ａ、第１のゲインコントロール回路
１６ａ、第１の検波素子１７ａ、第１のローパスフィル
タ１８ａを介して、第１及び第２の位相差検出回路１９
．２０に送られる。また、上記第２のマイクロホン４の
出力信号は、第２の前置アンプ１４ｂ、第２のバンドパ
スフィルタ１５ｂ１第２のゲインコントロール回路１６
ｂ、第２の検波素子１７ｂ、第２のローパスフィルタ１
８ｂを介して、上記第１の位相差検出回路１９に送られ
る。In this arithmetic device 13, the output signal of the first microphone 3 is transmitted through a first preamplifier 14a, a first bandpass filter 15a, a first gain control circuit 16a, a first detection element 17a, a first The first and second phase difference detection circuits 19
．． Sent to 20. Further, the output signal of the second microphone 4 is transmitted to the second preamplifier 14b, the second bandpass filter 15b1, and the second gain control circuit 16.
b, second detection element 17b, second low-pass filter 1
The signal is sent to the first phase difference detection circuit 19 via 8b.
上記第１及び第２のバンドパスフィルタ１５ａ。the first and second bandpass filters 15a;
ｉ ５ ｂは、カットオフ周波数が上記超音波の周波数
に対応するようになされている。そして、上記第１及び
第２のローパスフィルタ１８ａ、１８ｂは、カットオフ
周波数が上記変調信号の周波数に対応するようになされ
ている。したがって、上記第１及び第２のローパスフィ
ルタ１８ａ、１８ｂより出力される信号は、第２図中に
Ｅ及びＦで示すように、上記第１及び第２のマイクロホ
ン３゜４の出力信号における変調信号周波数に対応した
矩形波となっている。The cutoff frequency of i 5 b corresponds to the frequency of the ultrasonic wave. The first and second low-pass filters 18a and 18b have cutoff frequencies corresponding to the frequency of the modulation signal. Therefore, the signals output from the first and second low-pass filters 18a and 18b are modulated by the output signals of the first and second microphones 3.4, as shown by E and F in FIG. It is a rectangular wave that corresponds to the signal frequency.
そして、上記発信機７より発せられる検出用電磁波信号
は、発せられると略同時に受信機２１により受信され、
第３の検波素子２２、第３のローパスフィルタ２３を介
して、上記第２の位相検出回路２０に送られる。上記第
３のローパスフィルタ２３は、上記第１及び第２のロー
パスフィルタ１８ａ、１８ｂと同様に構成されてなるも
のであり、この第３のローパスフィルタ２３の出力信号
は、第２図中にＧで示すように、上記受信機２１の出力
信号における変調信号周波数に対応した矩形波となって
いる。The detection electromagnetic wave signal emitted from the transmitter 7 is received by the receiver 21 almost at the same time as it is emitted,
The signal is sent to the second phase detection circuit 20 via the third detection element 22 and the third low-pass filter 23. The third low-pass filter 23 is configured similarly to the first and second low-pass filters 18a and 18b, and the output signal of the third low-pass filter 23 is indicated by G in FIG. As shown, it is a rectangular wave corresponding to the modulation signal frequency in the output signal of the receiver 21.
なお、上記受信機２１には、受信アンテナを設ける必要
があるが、上記第１または第２のマイクロホン３．４の
出力信号を上記演算装置１３に送るためのケーブルを受
信アンテナとして用いるようにしてもよい。Note that the receiver 21 needs to be provided with a receiving antenna, but a cable for sending the output signal of the first or second microphone 3.4 to the arithmetic unit 13 is used as the receiving antenna. Good too.
上記第１の位相差検出回路１９は、第２図中にΔＴ、で
示す上記第１のローパスフィルタ１８ａの出力信号と上
記第２のローパスフィルタ１８ｂの出力信号との対応す
る例えば信号立上がり部間の時間差し、に基づき、これ
ら信号間の位相差を検出する。そして、検出された位相
差を示す信月を角度算出回路２４に送る。The first phase difference detection circuit 19 detects a signal between the corresponding rising portions of the output signal of the first low-pass filter 18a and the output signal of the second low-pass filter 18b, indicated by ΔT in FIG. The phase difference between these signals is detected based on the time difference. Then, a signal indicating the detected phase difference is sent to the angle calculation circuit 24.
また、上記第２の位相差検出回路２０は、第２図中にΔ
Ｔ、で示す上記第３のローパスフィルタ２３の出力信号
と上記第１のローパスフィルタ１８ａの出力信号におけ
る対応する例えば信号立上がり部間の時間差ｔ２に基づ
き、これら信号間の位相差を検出する。そして、検出さ
れた位相差を示す信号を角度算出回路２４に送る。In addition, the second phase difference detection circuit 20 has a Δ
Based on the time difference t2 between the output signal of the third low-pass filter 23 and the output signal of the first low-pass filter 18a, indicated by T, for example, between the corresponding signal rising portions, the phase difference between these signals is detected. Then, a signal indicating the detected phase difference is sent to the angle calculation circuit 24.
、Ｅ記角度算出回路２４においては、上記各時間差１．
．１．により示される位相差と、音速■及び上記頭部Ｍ
の半径ｒとに基づき、第３図中に矢印２で示す、上記ス
ピーカ６と上記聴取者の頭部Ｍの中心との距離ｌを算出
する。さらに、この距離！、上記位相差、上記音速■及
び上記半径ｒとに基づき、第３図中に矢印θで示す、該
頭部Ｍの方向を示す角度θを算出する。この角度θは、
例えば、θ″１Ｓｉｎ −’ （Ｖ” Ｌ、（ｔ＋ ＋２ ｔ
ｚ）／４ ｒ ４２）により求めることができる。, E angle calculation circuit 24 calculates each of the above-mentioned time differences 1.
．． 1. The phase difference shown by, the sound velocity ■ and the head M
The distance l between the speaker 6 and the center of the listener's head M, shown by arrow 2 in FIG. 3, is calculated based on the radius r. Moreover, this distance! , the angle θ indicating the direction of the head M, indicated by the arrow θ in FIG. This angle θ is
For example, θ″1Sin −’ (V” L, (t+ +2 t
z)/4 r 42).
なお、上記音速■は、予めこの角度算出回路２４におい
て定数として設定しておいてもよ（、また、気温、湿度
、気圧等の変動に伴って変更されるようにしておいても
よい。また、上記距、ｆｉ１１２の算出に際しては、上
記第１及び第２のマイクロホン３，４と上記頭部Ｍの中
心との位置関係や、上記頭部Ｍの形状や大きさに基づく
補正を行うようにしてもよい。そして、上記角度θを示
す信号を、Ｉ１０ボート２５を介して、信号処理回路２
６に供給する。Note that the sound speed (2) may be set in advance as a constant in the angle calculation circuit 24 (or may be changed in accordance with changes in temperature, humidity, atmospheric pressure, etc.). , the distance, and fi112 are calculated based on the positional relationship between the first and second microphones 3 and 4 and the center of the head M, and the shape and size of the head M. Then, the signal indicating the angle θ is sent to the signal processing circuit 2 via the I10 boat 25.
Supply to 6.
上記一対の電気−音響変換器ユニッ）ＩＬ、ｌＲには、
音響信号供給源２７より出力される左チャンネル及び右
チヤンネル音響信号ＳＬ ＋ Ｓ Ｒを、上記信号処
理回路２６を介して供給する。The above-mentioned pair of electro-acoustic transducer units) IL and IR include:
The left channel and right channel audio signals SL + SR output from the audio signal supply source 27 are supplied via the signal processing circuit 26 .
上記音響信号供給源２７は、所定の左チャンネル及び右
チヤンネル音響信号Ｓ Ｌ ＋ Ｓ Ｒ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、または、電波受信装置等である。The audio signal supply source 27 is a device that outputs predetermined left channel and right channel audio signals S L + S R, and includes, for example, various recording disk playback devices, recording tape playback devices, or radio wave receiving devices. It is.
上記信号処理回路２６は、送られる上記左チャンネル及
び右チヤンネル音響信号ＳＬ、Ｓ、に所定の信号処理を
行う回路であり、上記角度算出回路２４より上記Ｉ１０
ポート２５を介して上記角度θを示す（３号が供給され
る第１乃至第４の信号処理部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、
２８６を備えてなる。これら各信号処理部２８ａ、２８
ｂ、２８ｃ、２８ｄにおいては、上記角度θに基づいて
、聴取者に対向して離間されて設置された左チヤンネル
用及び右チヤンネル用の一対のスピーカ装置により左チ
ャンネル及び右チヤンネル音響信号Ｓｔ。The signal processing circuit 26 is a circuit that performs predetermined signal processing on the sent left channel and right channel acoustic signals SL, S, and the angle calculation circuit 24
The angle θ is shown through the port 25 (the first to fourth signal processing units 28a, 28b, 28c, to which No. 3 is supplied)
It is equipped with 286. Each of these signal processing units 28a, 28
b, 28c, and 28d, based on the angle θ, left channel and right channel acoustic signals St are produced by a pair of left channel and right channel speaker devices installed spaced apart from each other facing the listener.
ＳＲを対応して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される
。Impulse responses are set that express transfer characteristics to each ear of the listener when SR is reproduced in a corresponding manner.
すなわち、上記第１の信号処理部２８ａは、右チヤンネ
ル音響信号Ｓ１．ｌ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□（１，θ
））を設定する。上記第２の信号処理部２８ｂは、右チ
ヤンネル音響信号Ｓｔ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））を設定する。上記第３の信号処理部２８ｃは、
左チヤンネル音響信号Ｓ、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＋、
＋＋（１，０））を設定する。上記第４の信号処理部２
８ｄは、左チヤンネル音響信号Ｓｔ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
（ｈｔｔＤ、 θ））を設定する。That is, the first signal processing section 28a processes the right channel acoustic signal S1. Impulse response (h □ (1, θ
)). The second signal processing unit 28b generates an impulse response (h*L(t
-θ)). The third signal processing section 28c is
An impulse response (h+,
++(1,0)). The fourth signal processing section 2
8d sets an impulse response (httD, θ)) that expresses the transfer characteristic to the left ear of the sound reproduced by the left channel sound signal St.
なお、これら各インパルスレスポンスは、予め上記角度
θに対応させて設定し、メモリ装置（ＲＯＭ）等に記憶
させておき、上記角度θにより続出しアドレスを決定し
て読出ずようにしてもよい。It should be noted that each of these impulse responses may be set in advance in correspondence with the angle θ and stored in a memory device (ROM) or the like, and the successive addresses may be determined based on the angle θ so as not to be read.
この信号処理回路２６においては、上記右チヤンネル音
響信号Ｓ、を上記第１及び第２の信号処理部２８ａ、２
８ｂに送る。上記第１の信号処理部２８ａにおいては上
記インパルスレスポンス（ｈ＊＊（ｔ、θ））を用いて
畳み込み積分処理を行い、上記第２の（ａ号処理部２８
ｂにおいては上記インパルスレスポンス（ｈ＊ｔ（ｔ、
θ））ヲ用いて畳み込み積分処理を行う。In this signal processing circuit 26, the right channel acoustic signal S is transmitted to the first and second signal processing sections 28a and 2.
Send to 8b. The first signal processing unit 28a performs convolution and integral processing using the impulse response (h**(t, θ)), and the second signal processing unit 28a
In b, the above impulse response (h*t(t,
Perform convolution integral processing using θ)).
また、上記左チヤンネル音響信号Ｓ、を、上記第３及び
第４の信号処理部２８ｃ、２８ｄに送る。Further, the left channel acoustic signal S is sent to the third and fourth signal processing sections 28c and 28d.
上記第３の信号処理部２８ｃにおいては上記インパルス
レスポンス（ｈＬ＋＋（ｔ、 θ））を用いて畳み込
み積分処理を行い、上記第４の信号処理部２８ｄにおい
ては上記インパルスレスポンス（ｈｒｔ（１，θ））を
用いて畳み込み積分処理を行う。The third signal processing unit 28c performs convolution and integral processing using the impulse response (hL++(t, θ)), and the fourth signal processing unit 28d performs convolution processing using the impulse response (hrt(1, θ)). ) to perform convolution integral processing.
そして、上記第１及び第３の信号処理部２８ａ２８ｃの
出力信号を、右側用加算器２９えにより互いに加算する
。この右側用加算器２９．の出力信号を、右側増幅器３
０．を介して右耳用音響信号Ｅ７として上記右側電気−
音響変換器ユニット１Ｒに送って再生する。Then, the output signals of the first and third signal processing sections 28a28c are added together by the adder 29 for the right side. This adder 29 for the right side. The output signal of right amplifier 3
0. The above-mentioned right side electric signal is transmitted as the right ear acoustic signal E7 through the
The signal is sent to the acoustic transducer unit 1R for reproduction.
また、上記第２及び第４の信号処理部２日す。In addition, the second and fourth signal processing sections are two days old.
２８ｄの出力信号を、左側用加算器２９．により互いに
加算する。、：の左側用加算器２９Ｌの出力信号を、左
側増幅器３０．を介して左耳用音響信号ＥＬとして上記
左側電気−音響変換器ユニットＩｔ、に送って再生する
。The output signal of 28d is sent to the left side adder 29. add each other. The output signal of the left side adder 29L of , : is sent to the left side amplifier 30 . The signal is sent to the left electro-acoustic transducer unit It as a left ear acoustic signal EL for reproduction.
上述のようにして行う本発明に係る音響信号再生方法に
おいては、聴取者の頭部Ｍの方向を示す角度θが変化し
ても、この角度θを瞬時にして検出し、検出した角度θ
に基づいて左チャンネル及び右チャンネルの各音響信号
ＳＬ、ＳＲをそれぞれ処理する。したがって、聴取者に
対向するように離間して前方に設置された一対のスピー
カ装置により音響信号を再生する場合と同様の良好な頭
外定位感及び前方定位感を得ることができる。In the acoustic signal reproduction method according to the present invention performed as described above, even if the angle θ indicating the direction of the listener's head M changes, this angle θ is detected instantaneously, and the detected angle θ
The left channel and right channel audio signals SL and SR are respectively processed based on the following. Therefore, it is possible to obtain a good sense of outside-of-head localization and a good sense of forward localization, similar to when an acoustic signal is reproduced by a pair of speaker devices placed in front of the listener and separated from each other so as to face the listener.
また、上述の実施例において、上記信号処理回路２６に
より行う信号処理は、インパルスレスポンスを用いた畳
み込み積分処理に限定されることなく、聴取者の各耳に
伝達される音響の振幅周波数特性や位相周波数特性を決
定する伝達関数と、該音響の各耳に到達する時間差とに
基づき、信号レベル調整回路と信号遅延回路とにより行
われる信号処理としてもよい。さらに、本発明に係る音
響信号再生方法を行うために用いるヘッドホン装置２は
、いわゆる耳介挿入型のものでもよい。Furthermore, in the above-described embodiment, the signal processing performed by the signal processing circuit 26 is not limited to the convolution integral processing using impulse responses, but also the amplitude frequency characteristics and phase of the sound transmitted to each ear of the listener. The signal processing may be performed by a signal level adjustment circuit and a signal delay circuit based on a transfer function that determines the frequency characteristics and a time difference in which the sound reaches each ear. Furthermore, the headphone device 2 used to perform the acoustic signal reproducing method according to the present invention may be of a so-called pinna insertion type.
そして、本発明に係る音響信号再生方法においては、複
数人で１台の上記検出用音源装Ｗ５を用いて、各人にお
いて良好な頭外定位感及び前方定位感が得られる音響信
号再生を行うことができる。In the acoustic signal reproducing method according to the present invention, a plurality of people use one detection sound source device W5 to reproduce an acoustic signal so that each person can obtain a good sense of outside-of-head localization and a good sense of forward localization. be able to.
すなわち、第４図に示すように、各聴取者の頭部Ｍ＋、
Ｍｚ・、Ｍ、、Ｍ、に、それぞれ上記ヘッドホン装置２
を装着する。そして、これら各ヘッドホン装置２に対応
して、上記演算装置１３、上記音響信号供給源２７及び
上記信号処理回路２６を設ける。これら各ヘッドホン装
置２は、第１及び第２のマイクロホン３．４の出力信号
をそれぞれ個別的に演算装置１３に送り、それぞれ個別
的に上記音響信号供給源２７より信号処理回路２６を介
して音響信号が供給される。したがって、各聴取者は、
それぞれ別個の音響信号を聴取することもできる。That is, as shown in FIG. 4, each listener's head M+,
The headphone device 2 is attached to Mz・, M, , M, respectively.
Attach. The arithmetic unit 13, the acoustic signal supply source 27, and the signal processing circuit 26 are provided corresponding to each of these headphone devices 2. Each of these headphone devices 2 individually sends the output signals of the first and second microphones 3.4 to the arithmetic unit 13, and individually sends the output signals of the first and second microphones 3.4 to the arithmetic unit 13, and individually sends the output signals from the acoustic signal supply source 27 to the signal processing circuit 26. A signal is provided. Therefore, each listener
It is also possible to listen to separate acoustic signals.
そして、各聴取者の前方に１台の検出用音源装置５を設
置する。すると、各聴取者に対応して設けられた各演算
装置１３は、上記検出用音源装置５の方向を基準とした
それぞれの聴取者の頭部Ｍ、。Then, one detection sound source device 5 is installed in front of each listener. Then, each arithmetic device 13 provided corresponding to each listener calculates the head M of each listener with the direction of the detection sound source device 5 as a reference.
Ｍ、、Ｍ、、Ｍ、の方向を示す角度θ１．θ２θ１．θ
４を算出する。各聴取者に対応する信号処理回路２６は
、上記各角度θ７．θ２．θ、。The angle θ1. which indicates the direction of M, ,M, ,M,. θ2θ1. θ
Calculate 4. The signal processing circuit 26 corresponding to each listener processes each of the above angles θ7. θ2. θ,.
θ４に基づいて信号処理を行う。したがって、各聴取者
は、それぞれ、第４図中に矢印Ｄ＋ 、Ｄｚ 。Signal processing is performed based on θ4. Therefore, each listener is indicated by the arrows D+ and Dz in FIG. 4, respectively.
Ｄｔ、Ｄ−で示す上記検出用音源装置５の方向の音像定
位感を得ることとなる。A sound image localization feeling in the direction of the detection sound source device 5 indicated by Dt and D- is obtained.
Ｈ，発明の効果上述のように、本発明に係る音響信号再生方法において
は、聴取者の頭部の方向変化を、検出用音源装置より発
せられる検出用電磁波信号を受信する受信装置の出力信
号と、検出用音響信号を感受する該頭部の二箇所に配設
される一対のマイクロホンの出力信号間の位相差とに基
づいて演算手段により算出し、この算出結果に応じて左
チャンネル及び右チャンネルの音響信号をそれぞれ信号
処理する。H. Effects of the Invention As described above, in the acoustic signal reproduction method according to the present invention, changes in the direction of the listener's head are detected by the output signal of the receiving device that receives the detection electromagnetic wave signal emitted from the detection sound source device. and the phase difference between the output signals of a pair of microphones arranged at two places on the head that sense the detection acoustic signal, and the left channel and right channel are calculated based on the calculation result. Signal processing is performed on the acoustic signals of each channel.
このようにして方向変化の検出を行うための装置は、迅
速、かつ、高精度な検出ができるため、常に、聴取者の
頭部の方向に応じた信号処理を施した音響信号を再生す
ることを可能となすともに、簡素に構成でき、小型化、
軽量化が容易である。Devices that detect changes in direction in this way can detect changes quickly and with high precision, so they always play back acoustic signals that have undergone signal processing according to the direction of the listener's head. It also enables simple configuration, miniaturization,
Easy to reduce weight.
すなわち、本発明は、ヘッドホン装置等を用いて音響再
生を行うにあたり、簡素な構成の装置により聴取者の頭
部の方向変化の迅速、高精度、かつ、安定した検出が行
えるようにして、前方定位についても良好な頭外定位感
が得られる音響信号再生方法を提供することができるも
のである。That is, the present invention enables rapid, highly accurate, and stable detection of changes in the direction of the listener's head using a device with a simple configuration when reproducing sound using a headphone device or the like. Regarding localization, it is possible to provide an acoustic signal reproduction method that provides a good sense of localization outside the head.
第１図は本発明に係る音響信号再生方法を行うための装
置の構成を模式的に示すブロック図であり、第２図は上
記装置の演算装置に供給される信号の状態を概略的に示
すタイムチャートであり、第３図は上記装置の演算装置
により算出される距離及び角度を示す模式図である。第４図は上記音響信号再生方法を行うための装置の構成
の他の例を示す模式図である。ＩＬ・・・・・・・・左側電気−音響変換器ユニットＩ
Ｒ・・・・・・・・右側電気−音響変換器ユニット２・
・・・・・・・・・ヘンドホン装置３・・・・・・・・
・・第１のマイクロホン４・・・・・・・・・・第２の
マイクロホン５・・・・・・・・・・検出用音源装置６
・・・・・・・・・・スピーカ７・・・・・・・・・・発信機１３・・・・・・・・・・演算装置２６・・・・・・・・・・信号処理回路Ｍ・・・・・・
・・・・聴取者の頭部FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a device for carrying out the acoustic signal reproduction method according to the present invention, and FIG. 2 schematically shows the state of the signal supplied to the arithmetic unit of the device. This is a time chart, and FIG. 3 is a schematic diagram showing distances and angles calculated by the arithmetic unit of the above device. FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of the configuration of an apparatus for carrying out the above acoustic signal reproduction method. IL・・・・・・Left side electro-acoustic transducer unit I
R・・・・・・Right side electric-acoustic transducer unit 2・
・・・・・・・・・Hand phone device 3・・・・・・・・・
...First microphone 4...Second microphone 5...Detection sound source device 6
・・・・・・・・・Speaker 7・・・・・・・Transmitter 13・・・・・・・Computation device 26・・・・・・・Signal processing Circuit M...
...listener's head
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225319AJP2629296B2 (en) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | Sound signal reproduction method |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225319AJP2629296B2 (en) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | Sound signal reproduction method |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272800Atrue JPH0272800A (en) | 1990-03-13 |
| JP2629296B2 JP2629296B2 (en) | 1997-07-09 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63225319AExpired - Fee RelatedJP2629296B2 (en) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | Sound signal reproduction method |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629296B2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5181248A (en)* | 1990-01-19 | 1993-01-19 | Sony Corporation | Acoustic signal reproducing apparatus |
| JPH0795698A (en)* | 1993-09-21 | 1995-04-07 | Sony Corp | Audio reproducing device |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5181248A (en)* | 1990-01-19 | 1993-01-19 | Sony Corporation | Acoustic signal reproducing apparatus |
| JPH0795698A (en)* | 1993-09-21 | 1995-04-07 | Sony Corp | Audio reproducing device |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2629296B2 (en) | 1997-07-09 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |