特許 6171926 頭外音像定位装置、頭外音像定位方法、及び、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6171926

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】頭外音像定位装置、頭外音像定位方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04S 1/00 20060101AFI20170724BHJP

   H04S 7/00 20060101ALI20170724BHJP

【ＦＩ】

   H04S1/00 500

   H04S7/00 300

   H04S7/00 310

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-267536(P2013-267536)

(22)【出願日】2013年12月25日

(65)【公開番号】特開2015-126268(P2015-126268A)

(43)【公開日】2015年7月6日

【審査請求日】2016年3月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】308036402

【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】安良 定浩

(72)【発明者】

【氏名】村田 寿子

(72)【発明者】

【氏名】藤井 優美

(72)【発明者】

【氏名】小西 正也

(72)【発明者】

【氏名】下条 敬洋

【審査官】 下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５１２０１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｓ １／００ − ７／００

Ｈ０４Ｒ ５／００ − ５／０４

Ｈ０４Ｒ １／１０

Ｈ０４Ｒ ２５／００ − ２５／０４

Ｈ０４Ｒ ３／００ − ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受聴者の外耳道における外耳道伝達関数を取得する伝達関数取得手段と、
前記外耳道伝達関数の振幅成分を取得する振幅位相取得手段と、
有効周波数帯域及び基準ゲイン値に基づいて、前記振幅成分を補正する平滑化手段と、
前記平滑化手段により補正された前記振幅成分に基づいて、補正後の外耳道伝達関数を生成する伝達関数生成手段と、
前記補正後の外耳道伝達関数に基づいて、逆フィルタを生成する逆フィルタ生成手段と、
前記逆フィルタと音源信号とを畳み込む畳み込み手段と、を備え、
前記有効周波数帯域及び前記基準ゲイン値は、左右チャンネル共通のパラメータであり、
前記平滑化手段は、左右チャンネルの前記振幅成分の前記有効周波数帯域外のゲイン値を、前記基準ゲイン値に置き換える頭外音像定位装置。

【請求項2】

前記逆フィルタ生成手段は、
左チャンネルの前記補正後の外耳道伝達関数の逆フィルタの生成に用いられる第１の遅延サンプル数を算出し、
右チャンネルの前記補正後の外耳道伝達関数の逆フィルタの生成に用いられる第２の遅延サンプル数を算出し、
前記第１の遅延サンプル数及び前記第２の遅延サンプル数に基づいて、共通の遅延サンプル数を算出し、当該共通の遅延サンプル数を用いて、左チャンネルの逆フィルタ及び右チャンネルの逆フィルタを生成する請求項１に記載の頭外音像定位装置。

【請求項3】

前記有効周波数帯域外において前記振幅成分のゲイン値が０［ｄＢ］を超える帯域が存在する場合、左右チャンネルの共通の補正量を算出する全体ゲイン調整手段をさらに備え、
前記平滑化手段は、前記全体ゲイン調整手段により算出された前記補正量を前記基準ゲイン値として、左右チャンネルの前記振幅成分を補正する請求項１または２に記載の頭外音像定位装置。

【請求項4】

前記有効周波数帯域内において、前記振幅成分のゲイン値が第１のゲイン閾値及び前記第１のゲイン閾値よりも小さい第２のゲイン閾値を下回る場合、前記第１のゲイン閾値を下回る帯域のゲイン値が前記第１のゲイン閾値以上のゲイン値となるように、前記振幅成分のゲイン値を補正するノッチ調整手段をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の頭外音像定位装置。

【請求項5】

前記補正後の外耳道伝達関数を時間成分に変換して補正後の外耳道インパルス応答信号を取得するインパルス応答取得手段と、
前記補正後の外耳道インパルス応答信号の波形の時間軸の中心時間を基準に、前記中心時間よりも前の波形と、前記中心時間よりも後の波形と、を入れ替え、入れ替えた後の前記補正後の外耳道インパルス応答信号を前記逆フィルタ生成手段に出力する入替手段をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭外音像定位装置。

【請求項6】

受聴者の外耳道における外耳道伝達関数を取得するステップと、
前記外耳道伝達関数の振幅成分を取得するステップと、
有効周波数帯域及び基準ゲイン値に基づいて、前記振幅成分を補正するステップと、
補正した前記振幅成分に基づいて、補正後の外耳道伝達関数を生成するステップと、
前記補正後の外耳道伝達関数に基づいて、逆フィルタを生成するステップと、
前記逆フィルタと音源信号とを畳み込むステップと、を備え、
前記有効周波数帯域及び前記基準ゲイン値は、左右チャンネル共通のパラメータであり、
前記振幅成分を補正するステップは、左右チャンネルの前記振幅成分の前記有効周波数帯域外のゲイン値を、前記基準ゲイン値に置き換える頭外音像定位方法。

【請求項7】

コンピュータに、
受聴者の外耳道における外耳道伝達関数を取得するステップと、
前記外耳道伝達関数の振幅成分を取得するステップと、
有効周波数帯域及び基準ゲイン値に基づいて、前記振幅成分を補正するステップと、
補正した前記振幅成分に基づいて、補正後の外耳道伝達関数を生成するステップと、
前記補正後の外耳道伝達関数に基づいて、逆フィルタを生成するステップと、
前記逆フィルタと音源信号とを畳み込むステップと、を実行させ、
前記有効周波数帯域及び前記基準ゲイン値は、左右チャンネル共通のパラメータであり、
前記振幅成分を補正するステップは、左右チャンネルの前記振幅成分の前記有効周波数帯域外のゲイン値を、前記基準ゲイン値に置き換えるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は頭外音像定位装置、頭外音像定位方法、及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

頭外に音像を定位させる方法として、受聴者の外耳道（例えば、イヤホンやヘッドホンから鼓膜までの空間）の伝達関数を用いる方法が知られている。具体的には、予め外耳道におけるインパルス応答信号の逆特性を有するフィルタ（逆フィルタ）を生成し、生成した逆フィルタ及び頭部伝達関数（例えば、外部スピーカから耳までの空間における伝達関数）を音源信号に畳み込む。これにより、外耳道の特性の影響をキャンセルしつつ、頭部伝達関数に基づいた音像を定位させることができる。

【0003】

例えば、特許文献１には、頭外音像定位インパルス応答信号の演算時に、外耳道インパルス応答信号の周波数特性に修正を加える技術が開示されている。具体的には、外耳道インパルス応答信号の周波数特性（外耳道伝達関数）における有効音源帯域外のゲイン値を、空間インパルス応答信号の周波数特性（頭部伝達関数）における有効音源帯域の境と同じ値に設定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第２８７３９８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、左右チャンネルを有するステレオ音声に特許文献１の技術を適用することを考える。外耳道伝達関数の有効音源帯域は、左右チャンネルで一致することは少なく、左チャンネルの有効音源帯域と、右チャンネルの有効音源帯域とが異なる場合が生じる。また、有効音源帯域が異なっていると、頭部伝達関数の有効音源帯域の境のゲイン値等のパラメータも左右チャンネルで異なってくる。つまり、左右のチャンネル間において、有効音源帯域の差やゲイン値の差が生じる。その結果、左右チャンネルの音の帯域バランスが崩れ、音像の偏りが生じてしまうという問題がある。

【0006】

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、音像の偏りを抑制することができる頭外音像定位装置、頭外音像定位方法、及び、プログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様にかかる頭外音像定位装置は、受聴者の外耳道における外耳道伝達関数を取得する伝達関数取得手段と、前記外耳道伝達関数の振幅成分を取得する振幅位相取得手段と、有効周波数帯域及び基準ゲイン値に基づいて、前記振幅成分を補正する平滑化手段と、前記平滑化手段により補正された前記振幅成分に基づいて、補正後の外耳道伝達関数を生成する伝達関数生成手段と、前記補正後の外耳道伝達関数に基づいて、逆フィルタを生成する逆フィルタ生成手段と、前記逆フィルタと音源信号とを畳み込む畳み込み手段と、を備え、前記有効周波数帯域及び前記基準ゲイン値は、左右チャンネル共通のパラメータであり、前記平滑化手段は、左右チャンネルの前記振幅成分の前記有効周波数帯域外のゲイン値を、前記基準ゲイン値に置き換えるものである。

【0008】

本発明の一態様にかかる頭外音像定位方法は、前記外耳道伝達関数の振幅成分を取得するステップと、有効周波数帯域及び基準ゲイン値に基づいて、前記振幅成分を補正するステップと、補正した前記振幅成分に基づいて、補正後の外耳道伝達関数を生成するステップと、前記補正後の外耳道伝達関数に基づいて、逆フィルタを生成するステップと、前記逆フィルタと音源信号とを畳み込むステップと、を備え、前記有効周波数帯域及び前記基準ゲイン値は、左右チャンネル共通のパラメータであり、前記振幅成分を補正するステップは、左右チャンネルの前記振幅成分の前記有効周波数帯域外のゲイン値を、前記基準ゲイン値に置き換えるものである。

【0009】

本発明の一態様にかかるプログラムは、コンピュータに、受聴者の外耳道における外耳道伝達関数を取得するステップと、前記外耳道伝達関数の振幅成分を取得するステップと、有効周波数帯域及び基準ゲイン値に基づいて、前記振幅成分を補正するステップと、補正した前記振幅成分に基づいて、補正後の外耳道伝達関数を生成するステップと、前記補正後の外耳道伝達関数に基づいて、逆フィルタを生成するステップと、前記逆フィルタと音源信号とを畳み込むステップと、を実行させ、前記有効周波数帯域及び前記基準ゲイン値は、左右チャンネル共通のパラメータであり、前記振幅成分を補正するステップは、左右チャンネルの前記振幅成分の前記有効周波数帯域外のゲイン値を、前記基準ゲイン値に置き換えるものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、音像の偏りを抑制することができる頭外音像定位装置、頭外音像定位方法、及び、プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１にかかる頭外音像定位装置のブロック図である。

【図2】実施の形態１にかかる頭外音像定位装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。

【図3】実施の形態１にかかる平滑化手段の動作を説明するためのフローチャートである。

【図4】実施の形態１にかかる平滑化手段の動作を説明するためのグラフである。

【図5】実施の形態１にかかる平滑化手段の動作を説明するためのグラフである。

【図6】実施の形態１にかかる平滑化手段の動作を説明するためのグラフである。

【図7】実施の形態２にかかる頭外音像定位装置のブロック図である。

【図8】実施の形態２にかかる入替手段の動作を説明するための図である。

【図9】実施の形態３にかかる頭外音像定位装置のブロック図である。

【図10】実施の形態３にかかるノッチ調整手段の動作を説明するためのフローチャートである。

【図11】実施の形態３にかかるノッチ調整手段の動作を説明するためのグラフである。

【図12】実施の形態４にかかる頭外音像定位装置のブロック図である。

【図13】実施の形態４にかかる全体ゲイン調整手段の動作を説明するためのフローチャートである。

【図14】実施の形態４にかかる全体ゲイン調整手段の動作を説明するためのグラフである。

【図15】実施の形態４にかかる全体ゲイン調整手段の動作を説明するためのグラフである。

【図16】実施の形態４にかかる全体ゲイン調整手段の動作を説明するためのグラフである。

【図17】実施の形態４にかかる全体ゲイン調整手段の動作を説明するためのグラフである。

【図18】実施の形態４にかかる全体ゲイン調整手段の動作を説明するためのグラフである。

【図19】実施の形態５にかかる頭外音像定位装置のブロック図である。

【図20】実施の形態５にかかる逆フィルタ生成手段のブロック図である。

【図21】比較例にかかる逆フィルタ生成手段のブロック図である。

【図22】実施の形態６にかかる頭外音像定位装置のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる頭外音像定位装置１のブロック図を図１に示す。頭外音像定位装置１は、時間−周波数変換手段１１と、極座標変換手段１２と、平滑化手段１３と、直交座標変換手段１４と、周波数−時間変換手段１５と、パラメータ設定手段１６と、逆フィルタ生成手段１７と、畳み込み手段１８、１９と、を備える。

【0013】

初めに、頭外音像定位装置１の全体的な流れを簡単に説明する。頭外音像定位装置１は、外耳道インパルス応答補正手段を用いて、外耳道インパルス応答信号を補正し、補正外耳道インパルス応答信号を生成する。そして、頭外音像定位装置１は、補正外耳道インパルス応答信号に基づいて、逆フィルタを生成する。最後に、頭外音像定位装置１は、空間インパルス応答信号と、音源信号と、逆フィルタと、を畳み込み、再生出力信号を生成する。

【0014】

頭外音像定位装置１は、イヤホンやヘッドホン等の受聴者の両耳に装着可能なスピーカ機器に適用することを想定している。そのため、受聴者の左耳に出力されるＬチャンネル（左チャンネル）の信号と、右耳に出力されるＲチャンネル（右チャンネル）の信号と、の２つのチャンネルの信号に対して処理を行う。なお、説明の便宜のために、図１においては、Ｌチャンネルの信号を処理するブロック図のみを図示しているが、Ｒチャンネルについても同様の構成のブロック図が存在する。

【0015】

＜頭外音像定位装置１の構成＞
時間−周波数変換手段１１（伝達関数取得手段）は、外耳道インパルス応答信号を取得し、複素周波数成分に変換する。例えば、時間−周波数変換手段１１は、時間成分である外耳道インパルス応答信号に対してフーリエ変換を行い、周波数成分の外耳道伝達関数（ECTF : Ear Canal Transfer Function）を生成する。つまり、外耳道伝達関数は、外耳道インパルス応答信号の周波数特性を示している。なお、外耳道インパルス応答信号とは、イヤホン等から受聴者の外耳道に出力したインパルス信号に対する応答信号（受信信号）を意味する。

【0016】

極座標変換手段１２（振幅位相取得手段）は、直交座標の外耳道伝達関数の実数部と虚数部を、極座標に変換し、振幅成分及び位相成分を取得する。

【0017】

平滑化手段１３は、パラメータ設定手段１６から取得した境界周波数及び平滑化ゲイン値（基準ゲイン値）に基づいて、外耳道伝達関数の振幅成分を補正する。境界周波数とは、有効周波数帯域を規定するための情報であり、例えば、有効周波数帯域の高域側の境界周波数と低域側の境界周波数である。平滑化手段１３は、取得した高域側の境界周波数からナイキスト周波数までの帯域の振幅成分のゲイン値を、取得した平滑化ゲイン値に置き換える。低域側も同様に、平滑化手段１３は、ＤＣ成分から取得した低域側の境界周波数までの帯域の振幅成分のゲイン値を、取得した平滑化ゲイン値に置き換える。これらの置換処理により、平滑化手段１３は、補正後の振幅成分を生成する。

【0018】

直交座標変換手段１４（伝達関数生成手段）は、極座標の位相成分及び補正後の振幅成分を、直交座標に変換し、複素周波数成分である外耳道伝達関数を生成する。なお、直交座標変換手段１４により生成される外耳道伝達関数は、時間−周波数変換手段１１により生成された外耳道伝達関数とは振幅成分が異なっている。以下では、直交座標変換手段１４により生成された外耳道伝達関数を、補正外耳道伝達関数と称す。

【0019】

周波数−時間変換手段１５は、補正外耳道伝達関数を取得し、時間成分に変換する。例えば、周波数−時間変換手段１５は、周波数成分である補正外耳道伝達関数に対して逆フーリエ変換を行い、時間成分の外耳道インパルス応答信号を生成する。以下では、補正外耳道伝達関数に基づいて生成される外耳道インパルス応答信号を、補正外耳道インパルス応答信号と称す。

【0020】

パラメータ設定手段１６は、平滑化手段１３に対して境界周波数及び平滑化ゲイン値を供給する。このとき、境界周波数及び平滑化ゲイン値は、ユーザにより適宜設定される。パラメータ設定手段１６は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有し、当該メモリに境界周波数及び平滑化ゲイン値等のパラメータを格納する。なお、図１に示すように、パラメータ設定手段１６は、Ｌチャンネル及びＲチャンネルに対して共通の境界周波数及び平滑化ゲイン値を供給している。つまり、パラメータ設定手段１６は、Ｌチャンネルの平滑化手段１３に供給した境界周波数及び平滑化ゲイン値と同じ値の境界周波数及び平滑化ゲイン値を、Ｒチャンネルの平滑化手段（図示省略）に対して供給する。

【0021】

逆フィルタ生成手段１７は、補正外耳道インパルス応答信号に基づいて、逆フィルタを生成する。つまり、逆フィルタ生成手段１７は、補正外耳道インパルス応答信号の周波数特性を打ち消すような特性を有する逆フィルタを生成する。なお、外耳道インパルス応答信号から逆フィルタを生成する方法については、既存の種々の方法を用いることができるため、ここでは、詳細な説明を省略する。

【0022】

畳み込み手段１８は、逆フィルタ生成手段により生成された外耳道インパルス応答逆フィルタと、空間インパルス応答信号と、を畳み込み、頭外音像定位インパルス応答信号を生成する。

【0023】

畳み込み手段１９は、畳み込み手段１８により生成された頭外音像定位インパルス応答信号と、音源信号と、を畳み込み、再生出力信号を生成する。当該再生出力信号は、イヤホンやヘッドホンのスピーカから出力される信号である。

【0024】

＜頭外音像定位装置１の動作＞
続いて、本実施の形態にかかる頭外音像定位装置１の動作について説明する。図２は、頭外音像定位装置１の全体動作を説明するためのフローチャートである。

【0025】

まず、時間−周波数変換手段１１が、外耳道インパルス応答信号を取得する（ステップＳ１０１）。そして、時間−周波数変換手段１１は、外耳道インパルス応答信号を用いて、外耳道伝達関数を生成する（ステップＳ１０２）。

【0026】

次に、極座標変換手段１２が、時間−周波数変換手段１１により生成された外耳道伝達関数の極座標変換を行い、振幅成分及び位相成分を算出する（ステップＳ１０３）。

【0027】

平滑化手段１３は、パラメータ設定手段１６から供給された境界周波数及び平滑化ゲイン値を用いて、極座標変換手段１２により算出された振幅成分のゲイン値を補正する（ステップＳ１０４）。なお、補正処理の詳細については後述する。

【0028】

直交座標変換手段１４は、ステップＳ１０３において算出された位相成分と、ステップＳ１０４において補正された振幅成分と、を用いて、補正外耳道伝達関数を算出する（ステップＳ１０５）。このとき用いられる位相成分は、ステップＳ１０３において、極座標変換手段１２により算出された位相成分であり、補正処理は行われていない。言い換えると、外耳道伝達関数の補正の前後において、位相成分は保持されている。

【0029】

周波数−時間変換手段１５は、直交座標変換手段１４により算出された補正外耳道伝達関数に逆フーリエ変換を行い、時間成分に変換した補正外耳道インパルス応答信号を算出する（ステップＳ１０６）。

【0030】

逆フィルタ生成手段１７は、周波数−時間変換手段１５により算出された補正外耳道インパルス応答信号に基づいて、逆フィルタを生成する（ステップＳ１０７）。

【0031】

畳み込み手段１８は、逆フィルタ生成手段１７により生成された逆フィルタと、空間インパルス応答信号と、を畳み込み、頭外音像定位インパルス応答信号を生成する（ステップＳ１０８）。

【0032】

畳み込み手段１９は、畳み込み手段１８により生成された頭外音像定位インパルス応答信号と、音源信号と、を畳み込み、再生出力信号を生成する（ステップＳ１０９）。

【0033】

＜平滑化手段１３の動作の詳細＞
続いて、図２のステップＳ１０４における平滑化手段１３の補正処理について詳細に説明する。図３は、平滑化手段１３の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。まず、平滑化手段１３に、外耳道伝達関数の振幅成分が入力される（ステップＳ２０１）。

【0034】

平滑化手段１３は、取得した振幅成分を対数変換する（ステップＳ２０２）。具体的には、平滑化手段１３は、以下の式（１）を用いて、対数変換を行う。なお、Amp_dB[w]が対数変換後の振幅成分を示し、wは周波数を示す。

【0035】

【数1】

【0036】

平滑化手段１３は、パラメータ設定手段１６から低域境界周波数及び低域平滑化ゲイン値を取得する（ステップＳ２０３）。このとき、低域境界周波数とは、有効音源周波数帯域の下限を示す周波数である。また、低域平滑化ゲイン値とは、低域境界周波数を含む低域側のゲイン値の置き換えに用いられるゲイン値である。

【0037】

平滑化手段１３は、ＤＣ成分から低域境界周波数までの振幅成分のゲイン値を低域平滑化ゲイン値に置き換える（ステップＳ２０４）。つまり、外耳道伝達関数の振幅成分において、ＤＣ成分から低域境界周波数までの帯域のゲイン値は、全て低域平滑化ゲイン値になる。これにより、ＤＣ成分から低域境界周波数までの帯域の平滑化が行われる。

【0038】

同様に、平滑化手段１３は、高域側の平滑化を行う。平滑化手段１３は、パラメータ設定手段１６から高域境界周波数及び高域平滑化ゲイン値を取得する（ステップＳ２０５）。このとき、高域境界周波数とは、有効音源周波数帯域の上限を示す周波数である。また、高域平滑化ゲイン値とは、高域境界周波数を含む高域側のゲイン値の置き換えに用いられるゲイン値である。

【0039】

平滑化手段１３は、高域境界周波数からナイキスト周波数までの帯域における振幅成分のゲイン値を高域平滑化ゲイン値に置き換える（ステップＳ２０６）。つまり、外耳道伝達関数の振幅成分において、高域境界周波数からナイキスト周波数までのナイキスト周波数を含まない帯域のゲイン値は、全て高域平滑化ゲイン値になる。これにより、高域境界周波数からナイキスト周波数までのナイキスト周波数を含まない帯域の平滑化が行われる。

【0040】

平滑化手段１３は、平滑化後の振幅成分の逆対数変換を行う（ステップＳ２０７）。これにより、対数の振幅成分が、ステップＳ２０１の入力時と同じ線形成分に戻る。

【0041】

ここで、図４〜図６を参照して、平滑化処理の作用について具体的に説明する。図４は、ステップＳ２０６において平滑化が行われた振幅成分を示すグラフである。図５は、逆フィルタと外耳道伝達関数（ＥＣＴＦ）の畳み込みを示すグラフである。図６は、逆フィルタと外耳道伝達関数とが畳み込まれた特性を示すグラフである。図４〜図６のグラフにおいて、縦軸は対数変換後のゲイン値を示し、横軸は周波数を示す。なお、図４〜図６に示した例においては、高域平滑化ゲイン値として０［ｄＢ］が設定されているものとする。

【0042】

図４に示すように、高域境界周波数よりも高域側においては、補正前の振幅成分（破線）が高域平滑化ゲイン値（太線）に置き換えられている。太線で示す特性が、補正外耳道伝達関数の特性である。つまり、補正外耳道伝達関数は、補正前の外耳道伝達関数の特性に関わらず、高域境界周波数からナイキスト周波数までのゲイン値が高域平滑化ゲイン値（０［ｄＢ］）になる。

【0043】

次に、図５を参照して、逆フィルタについて説明する。図５の太線で示したグラフが逆フィルタの特性を示す。細線で示したグラフが外耳道内で畳み込まれる外耳道伝達関数（ＥＣＴＦ）の特性を示す。外耳道内では、図５に示した逆フィルタと外耳道伝達関数とが畳み込まれる。逆フィルタは、外耳道伝達関数の特性を打ち消すためのフィルタであるため、図４に示した補正外耳道伝達関数の振幅成分に対して、０［ｄＢ］を基準に線対称となる特性を有する。高域境界周波数からナイキスト周波数までの帯域においては、補正外耳道伝達関数の振幅成分が０［ｄＢ］の一定値であるため、逆フィルタも０［ｄＢ］の一定値になる。つまり、高域境界周波数からナイキスト周波数までの帯域においては、逆フィルタは、外耳道伝達関数の振幅成分に対して、０［ｄＢ］を基準に線対称にはならない。

【0044】

最後に、図６を参照して、畳み込み後の振幅成分の特性について説明する。図６は、逆フィルタと外耳道伝達関数との畳み込み後の特性を示しているが、逆フィルタと外耳道伝達関数とが畳み込まれる場合とは、逆フィルタと音源信号とを畳み込んだ再生出力信号がイヤホン等のスピーカから出力されてから鼓膜に届くまでの間に、再生出力信号と外耳道伝達関数とが畳み込まれるときである。つまり、図６に示したグラフは、イヤホンなどから出力された再生出力信号が鼓膜に届いたときに逆フィルタと外耳道伝達関数の畳み込みの結果として発生する特性である。

【0045】

図６に示すように、高域境界周波数よりも低域側の帯域においては、外耳道伝達関数と逆フィルタとが相殺され、畳み込み後の特性は０［ｄＢ］となる。つまり、鼓膜に届いた音声信号の有効周波数帯域には、外耳道伝達関数の特性は含まれていない。

【0046】

一方、高域境界周波数からナイキスト周波数までの帯域においては、逆フィルタの振幅成分は０［ｄＢ］の一定値であるため、外耳道伝達関数は畳み込み後も打ち消されない。その結果、鼓膜に届いた音声信号の高域境界周波数からナイキスト周波数までの帯域には、外耳道伝達関数の特性が残っている。

【0047】

以上のように、本実施の形態にかかる頭外音像定位装置１の構成によれば、平滑化手段１３は、Ｌチャンネルの振幅成分及びＲチャンネルの振幅成分を補正するパラメータとしてＬＲチャンネル共通の有効周波数帯域及び平滑化ゲイン値を使用している。具体的には、平滑化手段１３は、ＬＲチャンネルの振幅成分の有効周波数帯域外のゲイン値を、平滑化ゲイン値に置き換える。これにより、ＬＲチャンネルの振幅成分のうち同じ帯域が補正される。また、有効周波数帯域外における補正後のゲイン値もＬＲチャンネルで同じ値である。そのため、ＬＲチャンネルにおいて、有効周波数帯域の幅や、有効周波数帯域外のゲイン値が同じとなり、ＬＲチャンネル間で差が生じない。その結果、ＬＲチャンネル間の音像の偏りを抑制することができる。

【0048】

また、逆フィルタと外耳道伝達関数とが畳み込まれた後においても、有効周波数帯域外の外耳道伝達関数の特性は残ったままである。このため、有効周波数帯域外においては、音源信号が受聴者の外耳道に応じた特性で減衰する。したがって、受聴者が聞き慣れた特性で音源信号が減衰するため、受聴者に補正の違和感を与えることを抑制することができる。

【0049】

さらに、高域境界周波数よりも高域側において、外耳道伝達関数の振幅成分にノッチ等が生じ、振幅成分のゲイン値が大きくマイナスに振れている場合を考える。この場合、そのまま逆フィルタを生成してしまうと、ノッチを打ち消すために、逆フィルタのノッチに対応する帯域のゲイン値が急峻な立ち上がり波形となってしまう。そのため、高域境界周波数よりも高域側において音源が増幅されてしまい、高音のノイズが発生してしまう恐れがある。

【0050】

これに対して、本実施の形態にかかる頭外音像定位装置１は、高域境界周波数よりも高域側においては、外耳道伝達関数の振幅成分にかかわらず、逆フィルタの振幅成分は、一定値（平滑化ゲイン値）となる。その結果、外耳道伝達関数のノッチに起因する高音ノイズの発生を防止することができる。

【0051】

＜実施の形態２＞
本発明にかかる実施の形態２について説明する。本実施の形態にかかる頭外音像定位装置２のブロック図を図７に示す。頭外音像定位装置２は、図１に示した頭外音像定位装置１の構成に加えて、入替手段２１を備える。なお、その他の構成については、頭外音像定位装置１の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。

【0052】

入替手段２１は、周波数−時間変換手段１５により生成される補正外耳道インパルス応答信号の波形を入れ替えて、逆フィルタ生成手段１７に供給する。具体的には、補正外耳道インパルス応答信号の時間軸の中心時間を基準に、中心時間よりも前の波形と、中心時間よりも後の波形と、を入れ替える。そして、入替手段２１は、入れ替えた後の補正外耳道インパルス応答信号（以下では、入替後の補正外耳道インパルス応答信号を修正外耳道インパルス応答信号と称す。）を逆フィルタ生成手段１７に出力する。

【0053】

図８を参照して、入替手段２１の入れ替え動作について説明する。図８（ａ）は、入れ替え前の補正外耳道インパルス応答信号の波形を示す。図８（ｂ）は、入れ替え後の補正外耳道インパルス応答信号（修正外耳道インパルス応答信号）の波形を示す。図８において、横軸は時間を示し、縦軸は振幅の相対値である。入替手段２１は、補正外耳道インパルス応答信号の波形の最大時間Ｎ−１の半分（中心時間）である時刻（Ｎ／２）−１と、時刻Ｎ／２と、の間を基準として、補正外耳道インパルス応答信号の前後を入れ替える。これにより、入替手段２１は、図８（ｂ）に示すように、連続的な修正外耳道インパルス応答信号を生成する。なお、図８（ａ）に示すように、演算結果の波形が切れて現れてしまうのは、逆フーリエ変換の特性上、時間軸がインパルス応答長の半分だけシフトしたような波形が生じるためである。なお、中心時間とは、補正外耳道インパルス応答信号の時間軸の丁度中間の時間だけでなく、時間軸の中心付近であり、補正外耳道インパルス応答信号の波形を含まない時間も含まれる。

【0054】

以上のように、本実施の形態にかかる頭外音像定位装置２の構成によれば、入替手段２１が補正外耳道インパルス応答信号の時間軸における中心時間を基準に、波形の前後を入れ替える。これにより、入替手段２１は、連続的な修正外耳道インパルス応答信号を生成する。その結果、逆フィルタ生成手段１７は、連続的な修正外耳道インパルス応答信号に基づいて、逆フィルタを生成することができるため、安定した逆フィルタ生成を実現することができる。

【0055】

＜実施の形態３＞
本発明にかかる実施の形態３について説明する。本実施の形態にかかる頭外音像定位装置３のブロック図を図９に示す。頭外音像定位装置３は、図７に示した頭外音像定位装置２の構成に加えて、ノッチ調整手段３１を備える。なお、その他の構成については、頭外音像定位装置２の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。

【0056】

ノッチ調整手段３１は、パラメータ設定手段１６から、ノッチ探索周波数、ノッチ制限値（第１のゲイン閾値）、及びノッチ判定値（第２のゲイン閾値）を取得する。ノッチ調整手段３１は、取得したノッチ探索周波数に基づいて、ノッチを探索する。そして、ノッチ調整手段３１は、ノッチを発見した場合、ノッチ制限値及びノッチ判定値を用いて、当該ノッチを平滑化または補間する。

【0057】

続いて、ノッチ調整手段３１の具体的な動作について図１０に示すフローチャートを参照して説明する。まず、図３に示したフローチャートと同様に、平滑化手段１３に、極座標変換手段１２から外耳道伝達関数の振幅成分が入力される（ステップＳ３０１）。次に、平滑化手段１３は、上述した式（１）を用いて、外耳道伝達関数の振幅成分を対数変換する（ステップＳ３０２）。そして、パラメータ設定手段１６から平滑化手段１３に、高域境界周波数及び高域平滑化ゲイン値が入力される（ステップＳ３０３）。平滑化手段１３は、高域境界周波数からナイキスト周波数までのナイキスト周波数を含まない帯域における振幅成分のゲイン値を高域平滑化ゲイン値に置き換える（ステップＳ３０４）。

【0058】

次に、パラメータ設定手段１６からノッチ調整手段３１に、ノッチ探索周波数、ノッチ制限値、及び、ノッチ判定値が入力される（ステップＳ３０５）。なお、ノッチ探索周波数には、ノッチ開始周波数と、ノッチ終了周波数が含まれる。

【0059】

次に、ノッチ調整手段３１は、ノッチ探索開始周波数からノッチの探索を開始し、ノッチ制限値を下回る帯域を検出する。そして、ノッチ制限値を下回る帯域が存在する場合、ノッチ調整手段３１は、その帯域の開始周波数と終了周波数とを取得する（ステップＳ３０６）。

【0060】

ノッチ調整手段３１は、取得した開始周波数から終了周波数までの範囲内において、最小のゲイン値を検出する（ステップＳ３０７）。そして、ノッチ調整手段３１は、検出した最小ゲイン値が、ノッチ判定を行うための閾値であるノッチ判定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。なお、ノッチ判定値は、ノッチ制限値よりも小さい値である。

【0061】

最小ゲイン値がノッチ判定値以下である場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、ノッチ調整手段３１は、当該波形の凹部をノッチと判定する。そして、ノッチ調整手段３１は、ノッチ情報として、ノッチの開始周波数、ノッチの終了周波数、及び、ノッチの調整に必要なノッチ制限値を保存する（ステップＳ３０９）。そして、ノッチ調整手段３１は、ノッチ個数をカウントアップする（ステップＳ３１０）。ノッチ個数とは、検出されたノッチの個数を示す情報である。

【0062】

一方、最小ゲイン値がノッチ判定値よりも大きい場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、ノッチ調整手段は、当該波形の凹部をノッチと判定しない。そして、ノッチ調整手段３１は、ノッチ探索終了周波数までの全ての範囲を探索したか否かを判定する（ステップＳ３１１）。

【0063】

ノッチ探索終了周波数までの全ての範囲の探索が完了していない場合（ステップＳ３１１：Ｎｏ）、ノッチ調整手段３１は、ステップＳ３０６に戻り、ノッチの探索を再開する。

【0064】

一方、ノッチ探索周波数の全範囲の探索が完了した場合（ステップＳ３１１：Ｙｅｓ）、ノッチ調整手段３１は、保存したノッチ情報を参照し、各ノッチに対して、ノッチの開始周波数から終了周波数までの帯域の振幅成分を、ノッチ制限値を用いて平滑化または補間する（ステップＳ３１２）。

【0065】

ノッチ調整手段３１は、ステップＳ３１０においてカウントしたノッチ個数を参照して、検出したノッチ個数分の平滑化または補間を実行したか否かを判定する（ステップＳ３１３）。

【0066】

ノッチ個数分の平滑化または補間を実行した場合（ステップＳ３１３：Ｙｅｓ）、ノッチ調整手段３１は、平滑化または補間を行った振幅成分の逆対数変換を行う（ステップＳ３１４）。

【0067】

一方、ノッチ個数分の平滑化または補間を実行していない場合（ステップＳ３１３：Ｎｏ）、ノッチ調整手段３１は、ステップＳ３１２に戻り、残りのノッチの平滑化または補間を実行する。

【0068】

ここで、図１１を参照して、ノッチ調整手段３１の動作について説明する。図１１は、平滑化手段１３の平滑化処理後の振幅成分を示している。図１１（ａ）は、ノッチ調整手段３１がノッチと判定した場合を示している。図１１（ｂ）は、ノッチ調整手段３１がノッチと判定しなかった場合を示している。

【0069】

図１１（ａ）に示すように、ノッチ調整手段３１は、平滑化手段１３による平滑化実施領域と被らない帯域をノッチ探索周波数としてノッチの探索を行う。そして、ノッチ調整手段３１は、ノッチ制限値を下回る帯域を検出した場合、ノッチ制限値を下回る帯域の開始周波数（ノッチ開始周波数）と、終了周波数（ノッチ終了周波数）と、を取得する。そして、ノッチ調整手段３１は、ノッチ開始周波数からノッチ終了周波数までの帯域内で、最小ゲイン値を検出する。そして、ノッチ調整手段３１は、最小ゲイン値がノッチ判定値を下回っている場合には、その帯域をノッチと見なす。ノッチ調整手段３１は、ノッチと見なした帯域（ノッチ開始周波数からノッチ終了周波数までの帯域）の平滑化を実行する（図１１（ａ）の太線部分）。つまり、ノッチ調整手段３１は、ノッチ開始周波数からノッチ終了周波数までの帯域を、ノッチ制限値の一定値に置き換える。なお、ノッチ調整手段３１は、平滑化処理ではなく、ノッチ開始周波数からノッチ終了周波数までを曲線で補間する補間処理を行ってもよい。

【0070】

一方、図１１（ｂ）に示すように、最小ゲイン値がノッチ判定値を上回っている場合、ノッチ調整手段３１は、その帯域をノッチと見なさない。

【0071】

以上のように、本実施の形態にかかる頭外音像定位装置３の構成によれば、ノッチ調整手段３１が、外耳道伝達関数の振幅成分のノッチを検出し、ノッチの平滑化または補間を行う。そのため、ノッチを打ち消すための逆フィルタが急峻に立ち上がりを持った特性となることを抑制することができる。したがって、ノッチの帯域が不自然に強調されることを抑制でき、安定した頭外音像定位を実現することができる。

【0072】

＜実施の形態４＞
本発明にかかる実施の形態４について説明する。本実施の形態にかかる頭外音像定位装置４のブロック図を図１２に示す。頭外音像定位装置４は、図９に示した頭外音像定位装置３の構成に加えて、全体ゲイン調整手段４１を備える。なお、その他の構成については、頭外音像定位装置３の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。

【0073】

全体ゲイン調整手段４１は、パラメータ設定手段１６からの境界周波数に基づく高域境界周波数より高域の帯域において、逆フィルタと外耳道伝達関数が畳み込まれた後の有効周波数帯域外の外耳道伝達関数の振幅のゲイン値が０［ｄＢ］を下回るように、補正量を平滑化手段１３に送る。

【0074】

図１２に示したＬチャンネルの全体ゲイン調整手段４１は、Ｒチャンネルの全体調整手段（図示省略）と接続されている。全体ゲイン調整手段４１は、Ｌチャンネルにおける補正量とＲチャンネルにおける補正量のうち、大きい方を補正量としてＬチャンネル側の平滑化手段１３に送る。Ｌチャンネル側の平滑化手段１３では、得られた補正量が０［ｄＢ］でない場合には、平滑化ゲイン値を補正量で置換して、平滑化を行う。Ｒチャンネル側の全体ゲイン調整手段４１も同様に、同一の補正量をＲチャンネル側の平滑化手段１３に送り、補正量が０［ｄＢ］でない場合には、平滑化ゲイン値を補正量で置換して、平滑化を行う。

【0075】

続いて、全体ゲイン調整手段４１の具体的な動作について図１３に示すフローチャートを参照して説明する。まず、パラメータ設定手段１６からＬチャンネルの全体ゲイン調整手段４１及びＲチャンネルの全体ゲイン調整手段に、高域境界周波数が入力される（ステップＳ４０１）。

【0076】

次に、Ｌチャンネルの外耳道伝達関数の振幅成分が極座標変換手段１２から全体ゲイン調整手段４１に入力される（ステップＳ４０２）。全体ゲイン調整手段４１は、Ｌチャンネルの外耳道伝達関数の振幅成分を対数変換する（ステップＳ４０３）。

【0077】

全体ゲイン調整手段４１は、ナイキスト周波数から高域境界周波数までの範囲において、０［ｄＢ］を超える最大ゲイン値（ＭａｘＧａｉｎＬ）を探索する（ステップＳ４０４）。

【0078】

次に、Ｒチャンネルの全体ゲイン調整手段も同様の動作を行う。具体的には、Ｒチャンネルの外耳道伝達関数の振幅成分が極座標変換手段１２から全体ゲイン調整手段に入力される（ステップＳ４０５）。全体ゲイン調整手段は、Ｒチャンネルの外耳道伝達関数の振幅成分を対数変換する（ステップＳ４０６）。

【0079】

全体ゲイン調整手段は、ナイキスト周波数から高域境界周波数までの範囲において、０［ｄＢ］を超える最大ゲイン値（ＭａｘＧａｉｎＲ）を探索する（ステップＳ４０７）。

【0080】

Ｌチャンネルの全体ゲイン調整手段４１は、Ｒチャンネルの全体ゲイン調整手段から最大ゲイン値（ＭａｘＧａｉｎＲ）を取得し、ＭａｘＧａｉｎＬとＭａｘＧａｉｎＲとを比較する。

【0081】

そして、全体ゲイン調整手段４１は、ＭａｘＧａｉｎＬとＭａｘＧａｉｎＲのうち、大きい値を補正量（ＣＧａｉｎ）として設定する（ステップＳ４０８）。

【0082】

ここで、図１４〜図１８を参照して、全体ゲイン調整手段４１の動作について説明する。なお、図１４〜図１８のグラフにおいて、縦軸は対数変換後のゲイン値を示し、横軸は周波数を示す。全体ゲイン調整手段４１は、ナイキスト周波数から高域境界周波数までの範囲において、０［ｄＢ］を超える最大ゲイン値を探索する。つまり、全体ゲイン調整手段４１は、平滑化手段１３により平滑化が行われる帯域において、最大ゲイン値を探索する。図１４において、点Ｐをピークとすると、全体ゲイン調整手段４１は、点Ｐのゲイン値を最大ゲイン値（ＭａｘＧａｉｎＬ）として検出する。

【0083】

全体ゲイン調整手段４１は、最大ゲイン値（ＭａｘＧａｉｎＬ）と最大ゲイン値（ＭａｘＧａｉｎＲ）とを比較し、大きい値を補正量（ＣＧａｉｎ）として設定して、Ｌチャンネルの平滑化手段１３、Ｒチャンネルの平滑化手段に送る。そして、平滑化手段１３では、送られてきた補正量が０［ｄＢ］でない場合には、高域平滑化ゲインの値を補正量に置き換えて使用する。この結果、平滑化手段１３は、図１５に示すように、高域平滑化ゲインが正の値を有することなるため、平滑化帯域が正の値となるように平滑化が行われる。このような平滑化がなされた後、図１６に示すように、逆フィルタ生成手段１７が、平滑化が行われた振幅成分に基づいて、平滑化帯域が負の値を有するような逆フィルタを生成する。その後、図１７に示すように、太線で示した逆フィルタと、細線で示した外耳道伝達関数と、が外耳道内で畳み込まれる。その結果、図１８に示すように、有効周波数帯域においては、外耳道伝達関数の周波数特性が打ち消される。一方、有効周波数帯域外（平滑化帯域）においては、受聴者の外耳道伝達関数の特性を残したまま、ゲイン値が０［ｄＢ］を下回る。なお、図１８に示したグラフは、イヤホンなどから出力された再生出力信号が鼓膜に届いたときに逆フィルタと外耳道伝達関数の畳み込みの結果として発生する特性である。

【0084】

実施の形態１において説明した通り、平滑化が実施された帯域においては、外耳道伝達関数（ＥＣＴＦ）の周波数特性が残る。その際に、外耳道伝達関数の周波数特性において、平滑化の実施された帯域内に、０［ｄＢ］を超える帯域が存在した場合、当該周波数特性はそのまま再現される。このため、外耳道において再生出力信号と外耳道伝達関数と畳み込まれた際に、０［ｄＢ］を超える帯域においては、ゲイン強調が発生することになる。しかしながら、本実施の形態にかかる頭外音像定位装置４の構成によれば、全体ゲイン調整手段４１が、平滑化の実施される帯域において、０［ｄＢ］を超える帯域が存在するかを確認し、補正量を平滑化手段１３に送る。平滑化手段１３では、送られてきた補正量が０［ｄＢ］でない場合には、高域平滑化ゲインの値を補正量に置き換えて使用することで、平滑化帯域は正の値に平滑化が行われ、逆フィルタ生成手段１７では、平滑化帯域が負の値を有するような逆フィルタが生成される。このため、外耳道において再生出力信号と外耳道伝達関数と畳み込まれた際に、平滑化の実施帯域において０［ｄＢ］を超えることを防止できる。その結果、平滑化が実施される帯域におけるゲイン強調を抑制することができる。

【0085】

＜実施の形態５＞
本発明にかかる実施の形態５について説明する。本実施の形態にかかる頭外音像定位装置５のブロック図を図１９に示す。頭外音像定位装置５は、図１２に示した頭外音像定位装置４の構成に比べて、逆フィルタ生成手段１７の構成が異なる。なお、その他の構成については、頭外音像定位装置４の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。

【0086】

図１９に示すように、本実施の形態にかかる逆フィルタ生成手段１７は、Ｌチャンネルの入替手段２１ＬからＬチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号の供給を受ける。また、逆フィルタ生成手段１７は、Ｒチャンネルの入替手段２１ＲからＲチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号の供給を受ける。そして、逆フィルタ生成手段１７は、Ｌチャンネル用の逆フィルタ（外耳道インパルス応答逆フィルタ）を、Ｌチャンネルの畳み込み手段１８Ｌに供給する。また、逆フィルタ生成手段１７は、Ｒチャンネル用の逆フィルタを、Ｒチャンネルの畳み込み手段１８Ｒに供給する。

【0087】

次に、本実施の形態にかかる逆フィルタ生成手段１７の具体的なブロック図を図２０に示す。逆フィルタ生成手段１７は、左チャンネル用の第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌと、右チャンネル用の第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｒと、遅延サンプル数決定手段１７２と、Ｌチャンネル用の第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｌと、Ｒチャンネル用の第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｒと、を備える。

【0088】

第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌは、Ｌチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号を取得し、当該修正外耳道インパルス応答信号に基づいて、逆フィルタを生成する。第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌは、逆フィルタの生成の際に算出された遅延サンプル数を遅延サンプル数決定手段１７２に供給する。一方、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌは、生成した逆フィルタを出力しない。つまり、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌにより生成された逆フィルタは使用されない。なお、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｒの構成及び動作も第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌと同様であるため、説明を省略する。また、Ｌチャンネルの遅延サンプル数とＲチャンネルの遅延サンプル数とは、異なる値になる。

【0089】

遅延サンプル数決定手段１７２は、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌ及び第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｒから遅延サンプル数を取得する。そして、遅延サンプル数決定手段１７２は、Ｌチャンネルの遅延サンプル数（第１の遅延サンプル数）と、Ｒチャンネルの遅延サンプル数（第２の遅延サンプル数）と、に基づいて、共通遅延サンプル数を算出する。例えば、遅延サンプル数決定手段１７２は、Ｌチャンネルの遅延サンプル数とＲチャンネルの遅延サンプル数との平均値を、共通遅延サンプル数として算出する。なお、共通遅延サンプル数の算出方法は平均値の算出に限られない。

【0090】

そして、遅延サンプル数決定手段１７２は、共通遅延サンプル数を、第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｌと第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｒに供給する。つまり、第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｌ及び第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｒには、同じ遅延サンプル数が供給される。

【0091】

第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｌは、Ｌチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号と共通遅延サンプル数を用いてスパイクポイント位置を固定した逆フィルタの生成を行う。つまり、第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｌは、Ｌチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号とその逆フィルタを畳み込んだ際に、共通遅延サンプル数を伴ったスパイクポイント位置に、インパルス信号が生成されるように、逆フィルタを生成する。これにより、Ｌチャンネルの外耳道インパルス応答逆フィルタが生成される。なお、第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｒの構成及び動作も第２の逆フィルタ生成手段１７３Ｌと同様であるため、説明を省略する。

【0092】

以上のように、本実施の形態にかかる頭外音像定位装置５の構成によれば、逆フィルタ生成手段１７が、Ｌチャンネル及びＲチャンネルで共通の遅延サンプル数を用いて、逆フィルタを生成する。このため、Ｌチャンネルの逆フィルタのスパイクポイント位置と、Ｒチャンネルの逆フィルタのスパイクポイント位置と、が同じ位置になる。したがって、逆フィルタにより外耳道特性が打ち消されるまでにかかる時間が同じ時間となる。その結果、ＬチャンネルとＲチャンネルとの間で、頭外定位音像の偏りが生じることを抑制することができる。

【0093】

なお、本実施の形態にかかる逆フィルタ生成手段１７の構成は、平滑化手段１３とは独立した構成であり、ＬＲチャンネルの外耳道インパルス応答信号が取得できれば、逆フィルタを生成できる。そのため、逆フィルタ生成手段１７は、平滑化手段１３が存在しない構成であっても、ＬチャンネルとＲチャンネルとの間における頭外定位音像の偏りを防止するという課題を解決することができる。

【0094】

また、遅延サンプル数決定手段１７２は、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌにより算出された遅延サンプル数と、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｒにより算出された遅延サンプル数と、を用いて、共通遅延サンプル数を算出する。そのため、逆フィルタ生成手段１７は、Ｌチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号とＲチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号の両方に適した逆フィルタを生成することができる。

【0095】

ここで、比較例にかかる逆フィルタ生成手段の構成を図２１に示す。比較例にかかる逆フィルタ生成手段は、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌ及び第２の逆フィルタ生成手段１７１Ｒのみを備え、ＬＲチャンネルが完全に独立した処理をする。第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌは、Ｌチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号に基づいて、Ｌチャンネル用の逆フィルタ（外耳道インパルス応答逆フィルタ）を生成し、その際に考慮された遅延サンプル数を出力する。第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｒは、Ｒチャンネルの修正外耳道インパルス応答信号に基づいて、Ｒチャンネル用の逆フィルタ（外耳道インパルス応答逆フィルタ）を生成し、その際に考慮された遅延サンプル数を出力する。

【0096】

逆フィルタ生成の際には、遅延サンプル数を伴ったスパイクポイント位置に、インパルス信号が生成される。スパイクポイントの位置決定においては、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌは、修正外耳道インパルス応答信号とその逆フィルタを畳み込んで得られるインパルス信号と、理想インパルス信号と、の二乗誤差の和が最小になるようなスパイクポイントを選択する。つまり、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌでは、スパイクポイントを１サンプルずつずらしながら最小二乗誤差が得られるポイントを探す処理が行われる。しかし、このようにＬＲチャンネルで独立して逆フィルタを生成した場合、第１の逆フィルタ生成手段１７１Ｌ、１７１Ｒにおいてスパイクポイント位置が異なる逆フィルタが生成される。したがって、外耳道特性が打ち消されるまでにかかる時間がＬチャンネルとＲチャンネルで異なってしまう。その結果、頭外定位音像のどちらかのチャンネルへの偏りが発生してしまう。

【0097】

＜実施の形態６＞
本発明にかかる実施の形態６について説明する。本実施の形態にかかる頭外音像定位装置６のブロック図を図２２に示す。頭外音像定位装置６は、図１９に示した頭外音像定位装置５の構成に比べて、畳み込み手段１９Ｌ、１９Ｒが、外耳道インパルス応答逆フィルタとバイノーラル音源信号とを畳み込む点が異なる。また、頭外音像定位装置６においては、畳み込み手段１８Ｌ、１８Ｒが除かれている。なお、その他の構成については、頭外音像定位装置５の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。

【0098】

バイノーラル音源信号とは、音源の方向感や、上下感、距離感等の音場情報を持った信号である。言い換えると、バイノーラル音源信号は、音源信号に空間インパルス応答信号（ＨＲＴＦ）が畳み込まれた信号である。バイノーラル音源信号は、例えば、ダミーヘッドまたは人の頭の外耳道にイヤホンマイクを設置して録音することにより生成することができる。

【0099】

以上のように、本実施の形態にかかる頭外音像定位装置６の構成によれば、畳み込み手段１９Ｌ、１９Ｒが逆フィルタとバイノーラル音源信号とを畳み込んで、再生出力信号を生成する。このため、空間インパルス応答信号の畳み込みをする必要がなくなる。

【0100】

なお、上述の頭外音像定位装置の任意の処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0101】

また、コンピュータが上述の実施の形態の機能を実現するプログラムを実行することにより、上述の実施の形態の機能が実現される場合だけでなく、このプログラムが、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（Operating System）もしくはアプリケーションソフトウェアと共同して、上述の実施の形態の機能を実現する場合も、本発明の実施の形態に含まれる。さらに、このプログラムの処理の全てもしくは一部がコンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットによって行われて、上述の実施の形態の機能が実現される場合も、本発明の実施の形態に含まれる。

【0102】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。

【符号の説明】

【0103】

１〜６ 頭外音像定位装置
１１ 時間−周波数変換手段
１２ 極座標変換手段
１３ 平滑化手段
１４ 直交座標変換手段
１５ 周波数−時間変換手段
１６ パラメータ設定手段
１７ 逆フィルタ生成手段
１８、１９ 畳み込み手段
２１ 入替手段
３１ ノッチ調整手段
４１ 全体ゲイン調整手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】