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特開2023-121015頭部伝達関数生成装置、プログラム及び頭部伝達関数生成方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023121015
(43)【公開日】2023-08-30
(54)【発明の名称】頭部伝達関数生成装置、プログラム及び頭部伝達関数生成方法
(51)【国際特許分類】
H04S 7/00 20060101AFI20230823BHJP
【ＦＩ】
H04S7/00 340
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022024205
(22)【出願日】2022-02-18
(71)【出願人】
【識別番号】598163064
【氏名又は名称】学校法人千葉工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100181722
【弁理士】
【氏名又は名称】春田 洋孝
(72)【発明者】
【氏名】飯田 一博
(72)【発明者】
【氏名】中村 風香
【テーマコード（参考）】
5D162
【Ｆターム（参考）】
5D162AA07
5D162CA26
5D162CD07
(57)【要約】
【課題】全天空三次元空間の任意の方向の頭部伝達関数を生成する。
【解決手段】頭部伝達関数生成装置は、受聴者の正中面内の受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得する頭部伝達関数取得部と、取得した頭部伝達関数のノッチ及びピークのパラメータ情報に基づいて、受聴者の正中面内の角度ごとの頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定する推定部と、受聴者の両耳間差情報を取得する両耳間差情報取得部と、推定部が推定した正中面内の角度ごとのノッチ及びピークの推定結果と、両耳間差情報取得部が取得した両耳間差情報とに基づいて、受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する頭部インパルス応答生成部と、頭部インパルス応答生成部が生成した頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、受聴者の三次元頭部伝達関数を生成する三次元頭部伝達関数生成部とを備える。
【選択図】図６
【解決手段】頭部伝達関数生成装置は、受聴者の正中面内の受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得する頭部伝達関数取得部と、取得した頭部伝達関数のノッチ及びピークのパラメータ情報に基づいて、受聴者の正中面内の角度ごとの頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定する推定部と、受聴者の両耳間差情報を取得する両耳間差情報取得部と、推定部が推定した正中面内の角度ごとのノッチ及びピークの推定結果と、両耳間差情報取得部が取得した両耳間差情報とに基づいて、受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する頭部インパルス応答生成部と、頭部インパルス応答生成部が生成した頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、受聴者の三次元頭部伝達関数を生成する三次元頭部伝達関数生成部とを備える。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
受聴者の正中面内の前記受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得する頭部伝達関数取得部と、
前記頭部伝達関数取得部が取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークのパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定する推定部と、
前記受聴者の両耳間差情報を取得する両耳間差情報取得部と、
前記推定部が推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、前記両耳間差情報取得部が取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する頭部インパルス応答生成部と、
前記頭部インパルス応答生成部が生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成する三次元頭部伝達関数生成部と、
を備える頭部伝達関数生成装置。
前記頭部伝達関数取得部が取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークのパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定する推定部と、
前記受聴者の両耳間差情報を取得する両耳間差情報取得部と、
前記推定部が推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、前記両耳間差情報取得部が取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する頭部インパルス応答生成部と、
前記頭部インパルス応答生成部が生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成する三次元頭部伝達関数生成部と、
を備える頭部伝達関数生成装置。
【請求項2】
前記三方向とは、前記受聴者の正面方向、真後ろ方向及び天頂方向である
請求項１に記載の頭部伝達関数生成装置。
請求項１に記載の頭部伝達関数生成装置。
【請求項3】
前記推定部は、
前記受聴者の正中面内の上昇角を独立変数とする前記ノッチ及びピークのパラメータの回帰式を求め、
上昇角ごとの前記ノッチ及びピークのパラメータを前記回帰式に基づいて算出することにより、前記受聴者の正中面内の前記ノッチ及びピークを推定し、
前記頭部インパルス応答生成部は、
前記推定部が算出した前記受聴者の正中面内の前記ノッチ及びピークのパラメータに基づいて、前記受聴者の正中面内の頭部インパルス応答を算出し、
算出した前記受聴者の正中面内の頭部インパルス応答と、前記両耳間差情報と、に基づいて、前記受聴者の側方角ごとの両耳間時間差及び両耳間レベル差の少なくとも一方を付加することにより、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する
請求項１または請求項２に記載の頭部伝達関数生成装置。
前記受聴者の正中面内の上昇角を独立変数とする前記ノッチ及びピークのパラメータの回帰式を求め、
上昇角ごとの前記ノッチ及びピークのパラメータを前記回帰式に基づいて算出することにより、前記受聴者の正中面内の前記ノッチ及びピークを推定し、
前記頭部インパルス応答生成部は、
前記推定部が算出した前記受聴者の正中面内の前記ノッチ及びピークのパラメータに基づいて、前記受聴者の正中面内の頭部インパルス応答を算出し、
算出した前記受聴者の正中面内の頭部インパルス応答と、前記両耳間差情報と、に基づいて、前記受聴者の側方角ごとの両耳間時間差及び両耳間レベル差の少なくとも一方を付加することにより、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する
請求項１または請求項２に記載の頭部伝達関数生成装置。
【請求項4】
前記頭部インパルス応答生成部が生成した前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答に、前記受聴者が利用する受聴装置の逆伝達関数の畳み込み演算を行う受聴装置逆伝達関数畳込部
をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の頭部伝達関数生成装置。
をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の頭部伝達関数生成装置。
【請求項5】
前記受聴装置逆伝達関数畳込部による畳み込み演算結果に、音源信号の畳み込み演算を行う音源信号畳込部
をさらに備える請求項４に記載の頭部伝達関数生成装置。
をさらに備える請求項４に記載の頭部伝達関数生成装置。
【請求項6】
コンピュータに、
受聴者の正中面内の前記受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得することと、
取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを示すパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定することと、
前記受聴者の両耳間差情報を取得することと、
推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成することと、
生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成することと、
を実行させるためのプログラム。
受聴者の正中面内の前記受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得することと、
取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを示すパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定することと、
前記受聴者の両耳間差情報を取得することと、
推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成することと、
生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成することと、
を実行させるためのプログラム。
【請求項7】
受聴者の正中面内の前記受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得することと、
取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを示すパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定することと、
前記受聴者の両耳間差情報を取得することと、
推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成することと、
生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成することと、
を有する頭部伝達関数生成方法。
取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを示すパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定することと、
前記受聴者の両耳間差情報を取得することと、
推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成することと、
生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成することと、
を有する頭部伝達関数生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、頭部伝達関数生成装置、プログラム及び頭部伝達関数生成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から三次元音響システム、音のバーチャルリアリティ（ＶＲ：Virtual Reality）等の実用化を目指した研究開発が進められている。これらの技術の実用化を実現する上では、受聴者ごとに頭部伝達関数を再現することが必要である。受聴者ごとに頭部伝達関数を再現する技術の一例として、特許文献１に開示されている頭部伝達関数選択装置が挙げられる。
この頭部伝達関数選択装置は、測定部と、特徴量抽出部と、特性選択部とを備える。測定部は、スピーカから測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、ユーザの頭部インパルス応答を取得する。特徴量抽出部は、頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出する。特性選択部は、抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択する。
この頭部伝達関数選択装置は、測定部と、特徴量抽出部と、特性選択部とを備える。測定部は、スピーカから測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、ユーザの頭部インパルス応答を取得する。特徴量抽出部は、頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出する。特性選択部は、抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１６－２０１７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した頭部伝達関数選択装置によると、全天空三次元空間の任意の方向の頭部伝達関数までは生成することができない。
【0005】
本発明は、上述した問題点に鑑み、全天空三次元空間の任意の方向の頭部伝達関数を生成することができる頭部伝達関数生成装置、プログラム及び頭部伝達関数生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態は、受聴者の正中面内の前記受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得する頭部伝達関数取得部と、前記頭部伝達関数取得部が取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークのパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定する推定部と、前記受聴者の両耳間差情報を取得する両耳間差情報取得部と、前記推定部が推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、前記両耳間差情報取得部が取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する頭部インパルス応答生成部と、前記頭部インパルス応答生成部が生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成する三次元頭部伝達関数生成部と、を備える頭部伝達関数生成装置である。
【0007】
また、本発明の一実施形態は、上述の頭部伝達関数生成装置において、前記三方向とは、前記受聴者の正面方向、真後ろ方向及び天頂方向である。
【0008】
また、本発明の一実施形態は、上述の頭部伝達関数生成装置において、前記推定部は、前記受聴者の正中面内の上昇角を独立変数とする前記ノッチ及びピークのパラメータの回帰式を求め、上昇角ごとの前記ノッチ及びピークのパラメータを前記回帰式に基づいて算出することにより、前記受聴者の正中面内の前記ノッチ及びピークを推定し、前記頭部インパルス応答生成部は、前記推定部が算出した前記受聴者の正中面内の前記ノッチ及びピークのパラメータに基づいて、前記受聴者の正中面内の頭部インパルス応答を算出し、算出した前記受聴者の正中面内の頭部インパルス応答と、前記両耳間差情報と、に基づいて、前記受聴者の側方角ごとの両耳間時間差及び両耳間レベル差の少なくとも一方を付加することにより、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する。
【0009】
また、本発明の一実施形態は、上述の頭部伝達関数生成装置において、前記頭部インパルス応答生成部が生成した前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答に、前記受聴者が利用する受聴装置の逆伝達関数の畳み込み演算を行う受聴装置逆伝達関数畳込部をさらに備える。
【0010】
また、本発明の一実施形態は、上述の頭部伝達関数生成装置において、前記受聴装置逆伝達関数畳込部による畳み込み演算結果に、音源信号の畳み込み演算を行う音源信号畳込部をさらに備える。
【0011】
また、本発明の一実施形態は、コンピュータに、受聴者の正中面内の前記受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得することと、取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを示すパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定することと、前記受聴者の両耳間差情報を取得することと、推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成することと、生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成することと、を実行させるためのプログラムである。
【0012】
また、本発明の一実施形態は、受聴者の正中面内の前記受聴者を中心とする少なくとも三方向の頭部伝達関数をそれぞれ取得することと、取得した前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを示すパラメータ情報に基づいて、前記受聴者の正中面内の角度ごとの前記頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定することと、前記受聴者の両耳間差情報を取得することと、推定した前記正中面内の角度ごとの前記ノッチ及びピークの推定結果と、取得した前記両耳間差情報とに基づいて、前記受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成することと、生成した前記頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、前記受聴者の三次元頭部伝達関数を生成することと、を有する頭部伝達関数生成方法である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、全天空三次元空間の任意の方向の頭部伝達関数を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態に係る受聴者と、受聴者を基準とした水平面、正中面、矢状面、耳軸、側方角及び上昇角を示す図である。
【図2】パラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルの生成アルゴリズムの一例を示す図である。
【図3】ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアのユーザインタフェイスの一例を示す図である。
【図4】ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアの処理の流れの一例を示す図である。
【図5】実施形態に係る頭部伝達関数生成装置を構成しているハードウエアの一例を示す図である。
【図6】実施形態に係る頭部伝達関数生成装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図7】ＰＮＰモデルを用いて聴取者自身が試聴しながらＨＲＴＦの個人化を行えるソフトウエアの画面の一例を示す図である。
【図8】正中面のＮ１周波数の分布の一例を示す図である。
【図9】ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（Ｎ／Ｐの周波数）の一例を示す図である。
【図10】ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（レベル）の一例を示す図である。
【図11】ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（Ｑ）の一例を示す図である。
【図12】実際の頭部形状によるＩＴＤの分布の一例を示す図である。
【図13】本実施形態の個人化頭部インパルス応答の生成処理の手順の一例を示す図である。
【図14】本実施形態の３Ｄレンダリングツールキットの設定画面の一例を示す図である。
【図15】方位角についての各被験者の回答の一例を示す図である。
【図16】仰角についての各被験者の回答の一例を示す図である。
【図17】左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。
【図18】前後方向の音像定位精度を評価するため前後誤判定率の一例を示す図である。
【図19】上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。
【図20】頭内定位率の一例を示す図である。
【図21】被験者が回答した方位角を側方角に変換した結果の一例を示す図である。
【図22】被験者が回答した仰角を上昇に変換した結果の一例を示す図である。
【図23】左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。
【図24】前後方向の音像定位精度を評価するための前後誤判定率の一例を示す図である。
【図25】上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。
【図26】頭内定位率の一例を示す図である。
【図27】被験者が回答した方位角を側方角に変換した結果の一例を示す図である。
【図28】被験者が回答した仰角を上昇に変換した結果の一例を示す図である。
【図29】左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。
【図30】上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。
【図31】ヘッドホン伝達関数の補正を行った場合の被験者本人の個人化ＨＲＴＦによる定位精度の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
［実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【0016】
［頭部伝達関数生成装置の概要］
まず、図１を参照しながら実施形態に係る頭部伝達関数生成装置１を説明する上で使用する耳軸座標系について説明する。
まず、図１を参照しながら実施形態に係る頭部伝達関数生成装置１を説明する上で使用する耳軸座標系について説明する。
【0017】
図１は、本実施形態に係る受聴者と、受聴者を基準とした水平面、正中面、矢状面、耳軸、側方角及び上昇角を示す図である。
図１に示した耳軸座標系は、次のように定義される。耳軸Ａは、受聴者Ｐの左右の外耳道入口を結ぶ直線である。原点は、受聴者Ｐの左右の外耳道入口を結んでおり、耳軸Ａ上に位置する線分の中点である。水平面Ｈは、右眼窩点と左右の耳珠を結ぶ平面である。正中面Ｍは、水平面と直交し、受聴者Ｐを左右に二等分する面である。矢状面Ｓは、正中面Ｍと平行な任意の平面である。また、耳軸座標系は、音源が位置する方向を側方角α及び上昇角βにより表す。側方角αは、音源が位置する点と原点とを結ぶ直線が耳軸Ａとなす角の余角である。また、側方角αは、水平面Ｈ内において受聴者Ｐの正面となる方向で０度となり、水平面Ｈ内において受聴者Ｐの後方となる方向で１８０度となる。上昇角βは、音源が位置する点を通る矢状面Ｓ内における仰角である。
図１に示した耳軸座標系は、次のように定義される。耳軸Ａは、受聴者Ｐの左右の外耳道入口を結ぶ直線である。原点は、受聴者Ｐの左右の外耳道入口を結んでおり、耳軸Ａ上に位置する線分の中点である。水平面Ｈは、右眼窩点と左右の耳珠を結ぶ平面である。正中面Ｍは、水平面と直交し、受聴者Ｐを左右に二等分する面である。矢状面Ｓは、正中面Ｍと平行な任意の平面である。また、耳軸座標系は、音源が位置する方向を側方角α及び上昇角βにより表す。側方角αは、音源が位置する点と原点とを結ぶ直線が耳軸Ａとなす角の余角である。また、側方角αは、水平面Ｈ内において受聴者Ｐの正面となる方向で０度となり、水平面Ｈ内において受聴者Ｐの後方となる方向で１８０度となる。上昇角βは、音源が位置する点を通る矢状面Ｓ内における仰角である。
【0018】
本実施形態の頭部伝達関数生成装置１は、個人化された頭部伝達関数（ＨＲＴＦ：Head-Related Transfer Function）を生成する。ＨＲＴＦとは、音源から受聴者の外耳道入口に到達する音波が受聴者の頭部及びその周辺の影響を受けることによる物理特性の変化を周波数領域で表現したものであり、ピーク及びノッチを含む。ピークは、頭部伝達関数のうち上に凸となっている部分を指す。ノッチは、頭部伝達関数のうち下に凸となっている部分を指す。また、実測頭部伝達関数は、実際に音波を測定することにより生成された頭部伝達関数である。また、上述した所定の方向は、例えば、各受聴者の正面である。
【0019】
図２は、パラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルの生成アルゴリズムの一例を示す図である。
各ノッチ・ピークを、１）周波数、２）レベル、３）先鋭度、の３つのパラメータで表現し、図２に示すアルゴリズムによって、パラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルを生成する。以下の説明において、あるノッチ又はピークを表現する周波数（Freqency）、レベル(Level)、先鋭度（Q）の３つのパラメータのことを、ノッチ・ピークのＦＬＱパラメータ（又は、単にノッチ・ピークのパラメータ）とも記載する。
各ノッチ・ピークを、１）周波数、２）レベル、３）先鋭度、の３つのパラメータで表現し、図２に示すアルゴリズムによって、パラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルを生成する。以下の説明において、あるノッチ又はピークを表現する周波数（Freqency）、レベル(Level)、先鋭度（Q）の３つのパラメータのことを、ノッチ・ピークのＦＬＱパラメータ（又は、単にノッチ・ピークのパラメータ）とも記載する。
【0020】
（ステップＳ１～Ｓ３）多数のＨＲＴＦを用いてノッチ・ピークのパラメータを得る。
（ステップＳ４）得られたパラメータを用いて、各ノッチ・ピークの周波数について、特定のノッチもしくはピーク（例えば、第１ノッチ）の周波数における回帰式を求める。
（ステップＳ５～Ｓ６）特定のノッチもしくはピーク（例えば、第１ノッチ）の周波数をパラメータとしたパラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルを得る。
（ステップＳ４）得られたパラメータを用いて、各ノッチ・ピークの周波数について、特定のノッチもしくはピーク（例えば、第１ノッチ）の周波数における回帰式を求める。
（ステップＳ５～Ｓ６）特定のノッチもしくはピーク（例えば、第１ノッチ）の周波数をパラメータとしたパラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルを得る。
【0021】
三次元音像定位を実現するには、聴取者本人の、もしくは聴取者に適合するＨＲＴＦを提供する必要がある。このようなプロセスをＨＲＴＦの個人化という。また、このようなプロセスによって個人化されたHRTFを個人化ＨＲＴＦという。
【0022】
図３は、ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアのユーザインタフェイスの一例を示す図である。
図４は、ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアの処理の流れの一例を示す図である。
ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアは、頭部伝達関数生成装置１によって提供される。
図４は、ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアの処理の流れの一例を示す図である。
ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアは、頭部伝達関数生成装置１によって提供される。
【0023】
ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアは、パラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルと音源信号とから、ＨＲＴＦを畳み込んだ音を生成して、生成した音をヘッドホン（不図示）を介して聴取者に提示する。
聴取者は、パラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルのパラメータ（例えば、第１ノッチ周波数）を、図３に示すユーザインタフェイスのスライダＳＬを用いて変化させ、目標方向に聞こえるパラメータ設定を探索する。聴取者は、ヘッドホンが提示する音が目標方向に聞こえたら、保存ボタンＳＶを操作する。ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアは、保存ボタンＳＶが操作されると、設定されたパラメータを用いて個人化ＨＲＴＦを生成し、生成した個人化ＨＲＴＦを記憶部（不図示）に記憶させる。
聴取者は、パラメトリック・ノッチ・ピークＨＲＴＦモデルのパラメータ（例えば、第１ノッチ周波数）を、図３に示すユーザインタフェイスのスライダＳＬを用いて変化させ、目標方向に聞こえるパラメータ設定を探索する。聴取者は、ヘッドホンが提示する音が目標方向に聞こえたら、保存ボタンＳＶを操作する。ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアは、保存ボタンＳＶが操作されると、設定されたパラメータを用いて個人化ＨＲＴＦを生成し、生成した個人化ＨＲＴＦを記憶部（不図示）に記憶させる。
【0024】
本実施形態の頭部伝達関数生成装置１は、前方（正面）と後方（真後ろ）に加えて、上方（天頂）でのＨＲＴＦを生成する。この３方向で生成したＨＲＴＦのノッチとピークのパラメータ情報から、正中面なんの任意の方向のＨＲＴＦのノッチとピークのパラメータ情報を推定し、それらに両耳間差情報を付加することにより、全天空の三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する。頭部伝達関数生成装置１は、生成した頭部インパルス応答をフーリエ変換することにより、頭部伝達関数に変換する。
【0025】
［頭部伝達関数生成装置のハードウエア構成］
次に図５を参照しながら実施形態に係る頭部伝達関数生成装置１を構成しているハードウエアについて説明する。
次に図５を参照しながら実施形態に係る頭部伝達関数生成装置１を構成しているハードウエアについて説明する。
【0026】
図５は、実施形態に係る頭部伝達関数生成装置１を構成しているハードウエアの一例を示す図である。図５に示すように、頭部伝達関数生成装置１は、プロセッサ１１と、主記憶装置１２と、通信インターフェース１３と、補助記憶装置１４と、入出力装置１５と、バス１６とを備える。
【0027】
プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、ＨＲＴＦ個人適応ソフトウエア（以下の説明においてプログラムともいう。）を読み出して実行し、頭部伝達関数生成装置１が有する各機能を実現させる。
【0028】
主記憶装置１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）であり、プロセッサ１１により読み出されて実行されるプログラムを予め記憶している。
【0029】
通信インターフェース１３は、ネットワークを介して他の機器と通信を実行するためのインターフェース回路である。ネットワークは、例えば、インターネット、イントラネット、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）である。
【0030】
補助記憶装置１４は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：Solid State Drive）、フラッシュメモリ（Flash Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）である。
【0031】
入出力装置１５は、例えば、入出力ポート（Input/Output Port）である。入出力装置１５は、例えば、図５に示したマウス１５１、キーボード１５２及びディスプレイ１５３が接続される。マウス１５１及びキーボード１５２は、例えば、頭部伝達関数生成装置１を操作するために必要なデータを入力する作業に使用される。ディスプレイ１５３は、例えば、液晶ディスプレイである。ディスプレイ１５３は、例えば、頭部伝達関数生成装置１のユーザにより使用されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ：Graphical User Interface）を表示する。グラフィカルユーザインターフェースの詳細は、後述する。
【0032】
バス１６は、プロセッサ１１、主記憶装置１２、通信インターフェース１３、補助記憶装置１４及び入出力装置１５を互いにデータの送受信が可能なように接続している。
【0033】
［頭部伝達関数生成装置の機能構成］
次に、図６を参照しながら実施形態に係る頭部伝達関数生成装置１の機能的な構成について説明する。
次に、図６を参照しながら実施形態に係る頭部伝達関数生成装置１の機能的な構成について説明する。
【0034】
図６は、実施形態に係る頭部伝達関数生成装置１の機能的な構成の一例を示す図である。
頭部伝達関数生成装置１は、頭部伝達関数取得部１１１と、推定部１１２と、両耳間差情報取得部１１３と、頭部インパルス応答生成部１１４と、三次元頭部伝達関数生成部１１５と、受聴装置逆伝達関数取得部１１６と、受聴装置逆伝達関数畳込部１１７と、音源信号取得部１１８と、音源信号畳込部１１９とを、プロセッサ１１のソフトウエア機能部またはハードウエア機能部として備える。
頭部伝達関数生成装置１は、頭部伝達関数取得部１１１と、推定部１１２と、両耳間差情報取得部１１３と、頭部インパルス応答生成部１１４と、三次元頭部伝達関数生成部１１５と、受聴装置逆伝達関数取得部１１６と、受聴装置逆伝達関数畳込部１１７と、音源信号取得部１１８と、音源信号畳込部１１９とを、プロセッサ１１のソフトウエア機能部またはハードウエア機能部として備える。
【0035】
頭部伝達関数取得部１１１は、受聴者の個人化ＨＲＴＦを取得する。このＨＲＴＦには、受聴者の正中面内における、受聴者の正面方向（図１の方向Ｄ１。単に正面ともいう。）のＨＲＴＦ、受聴者の真後ろ方向（図１の方向Ｄ２。単に後方ともいう。）のＨＲＴＦ、及び受聴者の天頂方向（図１の方向Ｄ３。単に天頂方向あるいは天頂ともいう。）のＨＲＴＦの３種類が含まれる。すなわち、頭部伝達関数取得部１１１が取得するにはＨＲＴＦには、受聴者の正中面内における、受聴者を中心とした少なくとも三方向の頭部伝達関数が含まれる。
【0036】
なお、この一例では頭部伝達関数取得部１１１が取得するＨＲＴＦが、受聴者の正面方向、真後ろ方向及び天頂方向のＨＲＴＦであるとして説明するが、これに限られない。頭部伝達関数取得部１１１が取得するＨＲＴＦは、受聴者の正中面内の、受聴者を中心として互いに異なる少なくとも三方向のＨＲＴＦであればよい。例えば、受聴者の正面方向（図１の方向Ｄ１）のＨＲＴＦとは、上昇角が０度付近であればよい。同様に、受聴者の真後ろ方向（図１の方向Ｄ２）のＨＲＴＦとは、上昇角が１８０度付近であればよい。受聴者の天頂方向（図１の方向Ｄ３）のＨＲＴＦとは、上昇角が９０度付近であればよい。
すなわち、頭部伝達関数取得部１１１は、受聴者の正中面内の受聴者を中心とする少なくとも三方向のＨＲＴＦをそれぞれ取得する。
すなわち、頭部伝達関数取得部１１１は、受聴者の正中面内の受聴者を中心とする少なくとも三方向のＨＲＴＦをそれぞれ取得する。
【0037】
推定部１１２は、頭部伝達関数取得部１１１が取得した頭部伝達関数のノッチ及びピークのパラメータ情報に基づいて、受聴者の正中面内の角度ごとの頭部伝達関数のノッチ及びピークを推定する。
【0038】
両耳間差情報取得部１１３は、受聴者の両耳間差情報を取得する。
【0039】
頭部インパルス応答生成部１１４は、推定部１１２が推定した正中面内の角度ごとのノッチ及びピークの推定結果と、両耳間差情報取得部１１３が取得した両耳間差情報とに基づいて、受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する。
【0040】
より具体的には、推定部１１２は、受聴者の正中面内の上昇角を独立変数とするノッチ及びピークのパラメータの回帰式を求め、上昇角ごとのノッチ及びピークのパラメータを回帰式に基づいて算出することにより、受聴者の正中面内のノッチ及びピークを推定する。
頭部インパルス応答生成部１１４は、推定部１１２が算出した受聴者の正中面内のノッチ及びピークのパラメータに基づいて、受聴者の正中面内の頭部インパルス応答を算出する。頭部インパルス応答生成部１１４は、算出した受聴者の正中面内の頭部インパルス応答と、両耳間差情報と、に基づいて、受聴者の側方角ごとの両耳間時間差及び両耳間レベル差の少なくとも一方を付加することにより、受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する。
頭部インパルス応答生成部１１４は、推定部１１２が算出した受聴者の正中面内のノッチ及びピークのパラメータに基づいて、受聴者の正中面内の頭部インパルス応答を算出する。頭部インパルス応答生成部１１４は、算出した受聴者の正中面内の頭部インパルス応答と、両耳間差情報と、に基づいて、受聴者の側方角ごとの両耳間時間差及び両耳間レベル差の少なくとも一方を付加することにより、受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答を生成する。
【0041】
三次元頭部伝達関数生成部１１５は、頭部インパルス応答生成部１１４が生成した頭部インパルス応答に対して時間周波数変換を施すことにより、受聴者の三次元頭部伝達関数を生成する。
【0042】
受聴装置逆伝達関数取得部１１６は、受聴者が利用する受聴装置の逆伝達関数を取得する。
受聴装置逆伝達関数畳込部１１７は、頭部インパルス応答生成部１１４が生成した受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答に、受聴装置逆伝達関数取得部１１６が取得した、受聴者が利用する受聴装置の逆伝達関数の畳み込み演算を行う。
受聴装置逆伝達関数畳込部１１７は、頭部インパルス応答生成部１１４が生成した受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の頭部インパルス応答に、受聴装置逆伝達関数取得部１１６が取得した、受聴者が利用する受聴装置の逆伝達関数の畳み込み演算を行う。
【0043】
音源信号取得部１１８は、音源信号を取得する。
音源信号畳込部１１９は、受聴装置逆伝達関数畳込部１１７による畳み込み演算結果に、音源信号取得部１１８が取得した音源信号の畳み込み演算を行う。
音源信号畳込部１１９は、音源信号の畳み込み演算後の信号（すなわち、音像定位後音源信号）を出力する。
音源信号畳込部１１９は、受聴装置逆伝達関数畳込部１１７による畳み込み演算結果に、音源信号取得部１１８が取得した音源信号の畳み込み演算を行う。
音源信号畳込部１１９は、音源信号の畳み込み演算後の信号（すなわち、音像定位後音源信号）を出力する。
【0044】
【0045】
（アルゴリズムの概要）
前述のように正中面においては、ＨＲＴＦに含まれるＮ（ノッチ。以下の説明において同じ。）／Ｐ（ピーク。以下の説明において同じ。）のうち、Ｎ１、Ｎ２、Ｐ１、Ｐ２のみを再現することで実測ＨＲＴＦと同等の音像定位精度が得られる．また、正中面のＨＲＴＦに両耳間差情報（ＩＴＤ、ＩＬＤ）を加えることで任意の３次元方向に音像を制御できる。以下のアルゴリズムで全天空の任意の方向の個人化ＨＲＴＦの生成を試みた。
前述のように正中面においては、ＨＲＴＦに含まれるＮ（ノッチ。以下の説明において同じ。）／Ｐ（ピーク。以下の説明において同じ。）のうち、Ｎ１、Ｎ２、Ｐ１、Ｐ２のみを再現することで実測ＨＲＴＦと同等の音像定位精度が得られる．また、正中面のＨＲＴＦに両耳間差情報（ＩＴＤ、ＩＬＤ）を加えることで任意の３次元方向に音像を制御できる。以下のアルゴリズムで全天空の任意の方向の個人化ＨＲＴＦの生成を試みた。
【0046】
１）正中面の上昇角０°（正面）、９０°（天頂）、１８０°（後方）の個人化ＨＲＴＦをＰＮＰモデルにより生成する。
２）正中面の任意の方向のＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータを正面、天頂、後方の個人化ＨＲＴＦのパラメータの線形回帰により推定する。
３）２）の推定値を用いて生成したＨＲＴＦに側方角に応じたＩＴＤ、ＩＬＤを付加して、全天空の任意の方向の個人化ＨＲＴＦを生成する。
以下にアルゴリズムの詳細を述べる。
２）正中面の任意の方向のＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータを正面、天頂、後方の個人化ＨＲＴＦのパラメータの線形回帰により推定する。
３）２）の推定値を用いて生成したＨＲＴＦに側方角に応じたＩＴＤ、ＩＬＤを付加して、全天空の任意の方向の個人化ＨＲＴＦを生成する。
以下にアルゴリズムの詳細を述べる。
【0047】
（正面・天頂・後方の個人化ＨＲＴＦの生成）
ＰＮＰモデルはＮ２周波数を独立変数として他のＮ／Ｐパラメータを従属的に表現するＨＲＴＦモデルである。Ｎ／Ｐパラメータのうち、周波数は回帰式で求め、レベルとＱは定数として扱う。
正面のＰＮＰモデルおよび後方のＰＮＰモデルは、既知の従来手法によって求められている。これらに加えて天頂方向のＰＮＰモデルを構築する。
さらに、ＰＮＰモデルを用いて聴取者自身が試聴しながらＨＲＴＦの個人化を行えるソフトウエアを開発した（図７）。
図７は、ＰＮＰモデルを用いて聴取者自身が試聴しながらＨＲＴＦの個人化を行えるソフトウエアの画面の一例を示す図である。
ＰＮＰモデルはＮ２周波数を独立変数として他のＮ／Ｐパラメータを従属的に表現するＨＲＴＦモデルである。Ｎ／Ｐパラメータのうち、周波数は回帰式で求め、レベルとＱは定数として扱う。
正面のＰＮＰモデルおよび後方のＰＮＰモデルは、既知の従来手法によって求められている。これらに加えて天頂方向のＰＮＰモデルを構築する。
さらに、ＰＮＰモデルを用いて聴取者自身が試聴しながらＨＲＴＦの個人化を行えるソフトウエアを開発した（図７）。
図７は、ＰＮＰモデルを用いて聴取者自身が試聴しながらＨＲＴＦの個人化を行えるソフトウエアの画面の一例を示す図である。
【0048】
（正中面の任意方向の個人化ＨＲＴＦの生成）
図８は、正中面のＮ１周波数の分布の一例を示す図である。
正面、天頂、後方の個人化ＨＲＴＦを用いて、上半球正中面の任意の方向の個人化ＨＲＴＦを生成する。正中面のＮ１周波数は音源が前方から上方に向かうにつれて高くなり、上方から後方に向かって低くなる。一方、Ｎ２周波数は音源が前方から上方に向かうにつれて高くなるが、上方から後方の間の変化は小さい（図８）。
これらの関係より、上半球正中面の前半分（すなわち、上昇角０度から９０度の間）の任意の方向のＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータは、正面と天頂の個人化ＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータを用いて、上昇角を説明変数とした線形回帰により求める。正中面の後半分（すなわち、上昇角９０度から１８０度の間）については、天頂と後方の個人化ＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータを用いて同様に求めた。ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐの周波数、レベル、Ｑを求めた例を図９から図１１に示す。
図９は、ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（Ｎ／Ｐの周波数）の一例を示す図である。
図１０は、ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（レベル）の一例を示す図である。
図１１は、ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（Ｑ）の一例を示す図である。
図８は、正中面のＮ１周波数の分布の一例を示す図である。
正面、天頂、後方の個人化ＨＲＴＦを用いて、上半球正中面の任意の方向の個人化ＨＲＴＦを生成する。正中面のＮ１周波数は音源が前方から上方に向かうにつれて高くなり、上方から後方に向かって低くなる。一方、Ｎ２周波数は音源が前方から上方に向かうにつれて高くなるが、上方から後方の間の変化は小さい（図８）。
これらの関係より、上半球正中面の前半分（すなわち、上昇角０度から９０度の間）の任意の方向のＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータは、正面と天頂の個人化ＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータを用いて、上昇角を説明変数とした線形回帰により求める。正中面の後半分（すなわち、上昇角９０度から１８０度の間）については、天頂と後方の個人化ＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータを用いて同様に求めた。ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐの周波数、レベル、Ｑを求めた例を図９から図１１に示す。
図９は、ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（Ｎ／Ｐの周波数）の一例を示す図である。
図１０は、ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（レベル）の一例を示す図である。
図１１は、ある被験者の上半球正中面の任意の上昇角におけるＮ／Ｐパラメータ（Ｑ）の一例を示す図である。
【0049】
（全天空の任意方向の個人化ＨＲＴＦの生成）
上半球正中面の個人化ＨＲＴＦに両耳間差情報を加えることによって全天空の任意の方向の個人化ＨＲＴＦを生成する。
上半球正中面の個人化ＨＲＴＦに両耳間差情報を加えることによって全天空の任意の方向の個人化ＨＲＴＦを生成する。
【0050】
ＩＴＤについては頭部を球体とみなすと幾何学的に式（１）で表される。
【0051】
【数1】
【0052】
ここで、φは方位角［ｒａｄ］、Ｄは両耳間距離［ｍ］である。
実際の頭部形状によるＩＴＤを反映させるため、１８人の日本人成人の被験者の実測ＨＲＩＲから前半分の水平面４方向（側方角α：０、３０、６０、９０°）のＩＴＤを求めた（図１２）。
実際の頭部形状によるＩＴＤを反映させるため、１８人の日本人成人の被験者の実測ＨＲＩＲから前半分の水平面４方向（側方角α：０、３０、６０、９０°）のＩＴＤを求めた（図１２）。
【0053】
図１２は、実際の頭部形状によるＩＴＤの分布の一例を示す図である。
ＩＴＤは側方角に対してほぼ線形に増加した。そこで式（２）によりＩＴＤを付加する。
ＩＴＤは側方角に対してほぼ線形に増加した。そこで式（２）によりＩＴＤを付加する。
【0054】
【数2】
【0055】
ＩＬＤは側方角が同一でも周波数によって異なる。音源が広帯域白色雑音の場合の音像方向は、ＩＬＤが０ｄＢで正面、±１０ｄＢで側方となり、その間はほぼ線形な関係で推移する。式（３）によりＩＬＤを付加する。ただし、予備実験によりＩＬＤの最大値は９ｄＢとする。
【0056】
【数3】
【0057】
［３Ｄレンダリングツールキット］
図１３は、本実施形態の個人化頭部インパルス応答の生成処理の手順の一例を示す図である。以下の説明において、本実施形態のプロセッサ１１が実行するＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアのことを、３Ｄレンダリングツールキットとも記載する。
３Ｄレンダリングツールキットは、全天空の任意の方向の個人化頭部インパルス応答（ＨＲＩＲ）を生成し、最大４８個の音源信号との畳み込み処理を行う。処理の手順を以下に示す。
図１３は、本実施形態の個人化頭部インパルス応答の生成処理の手順の一例を示す図である。以下の説明において、本実施形態のプロセッサ１１が実行するＨＲＴＦ個人適応ソフトウエアのことを、３Ｄレンダリングツールキットとも記載する。
３Ｄレンダリングツールキットは、全天空の任意の方向の個人化頭部インパルス応答（ＨＲＩＲ）を生成し、最大４８個の音源信号との畳み込み処理を行う。処理の手順を以下に示す。
【0058】
（ステップＳ１０１） ＰＮＰモデルを用いて正面、天頂、後方の個人化ＨＲＴＦを生成する。プロセッサ１１は、正面、天頂、後方の個人化ＨＲＴＦの各パラメータを取得する。
【0059】
（ステップＳ１０２～ステップＳ１０５） プロセッサ１１は、生成した３方向の個人化ＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータ情報から、正中面の上昇角を説明変数としたＮ／Ｐパラメータの回帰式を生成する。
【0060】
（ステップＳ１０６） プロセッサ１１は、各音源の目標方向（方位角φ、仰角θ）、相対レベルを取得する。プロセッサ１１は、方位角φ、仰角θを式（４）、（５）により側方角α、上昇角βに変換する。
【0061】
【数4】
【0062】
【数5】
【0063】
プロセッサ１１は、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５で求めた回帰式を用いて目標上昇角におけるＮ／Ｐパラメータを算出する。
【0064】
（ステップＳ１０７） プロセッサ１１は、算出した目標上昇角におけるＮ／Ｐパラメータをピーキングフィルタに設定して目標上昇角のＨＲＩＲを生成する。
【0065】
（ステップＳ１０８） プロセッサ１１は、目標側方角に対応したＩＴＤ、ＩＬＤを付加して、受聴者を中心とする三次元空間の任意の方向の個人化ＨＲＩＲを生成する。
【0066】
（ステップＳ１０９） プロセッサ１１は、受聴者が利用する受聴装置（例えば、ヘッドホン）の逆伝達関数を取得する。プロセッサ１１は、ステップＳ１０８で生成した頭部インパルス応答に受聴装置の逆伝達関数の逆フィルタ畳み込み演算を行って、個人化ＨＲＩＲを生成する。
【0067】
（ステップＳ１１０） プロセッサ１１は、音源信号を取得する。プロセッサ１１は、取得した音源信号と、ステップＳ１０９で生成した個人化ＨＲＩＲとを畳み込んで、音像定位後音源信号を生成する。プロセッサ１１は、生成した音像定位後音源信号を（例えば、ヘッドホンに）出力して、音像定位後音源信号を再生する。
【0068】
図１４は、本実施形態の３Ｄレンダリングツールキットの設定画面の一例を示す図である。上述した機能の他に、３Ｄレンダリングツールキットは以下の機能を有する。
・音源信号と個人化ＨＲＩＲが畳み込まれた信号のファイル出力。
・各音源方向の個人化ＨＲＩＲのファイル出力。
・正面、天頂、後方の個人化ＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータや音源情報などのプロジェクト情報のファイル出力。
・音源位置のグラフィック表示。
・音源信号と個人化ＨＲＩＲが畳み込まれた信号のファイル出力。
・各音源方向の個人化ＨＲＩＲのファイル出力。
・正面、天頂、後方の個人化ＨＲＴＦのＮ／Ｐパラメータや音源情報などのプロジェクト情報のファイル出力。
・音源位置のグラフィック表示。
【0069】
［個人化ＨＲＴＦの音像定位精度の検証］
３Ｄレンダリングツールキットにより生成した水平面、正中面、横断面の個人化ＨＲＴＦの音像定位精度を検証した。
３Ｄレンダリングツールキットにより生成した水平面、正中面、横断面の個人化ＨＲＴＦの音像定位精度を検証した。
【0070】
（水平面内の音像定位）
実験は防音室で実施した。ＰＮＰモデルで被験者自身が個人化したＨＲＴＦと被験者本人のＨＲＴＦを用いた。目標方向は右半分の水平面内（方位角：０－１８０°、３０°間隔）の７方向である。音源信号は広帯域白色雑音（２００Ｈｚ－１７ｋＨｚ）で、提示時間は１.２ｓ（立上り、立下り各０.１ｓを含む）である。
音源信号にＨＲＩＲを畳み込んだ刺激をFEC(Free air Equivalent Coupling to the ear)ヘッドホンにより被験者に提示した。ヘッドホン伝達関数は補正していない。提示音圧は６３ｄＢで、各刺激はランダムな順に１０回提示した。被験者は正常な聴力をもつ２０代男性２名で、音像の方位角と仰角をマッピング法で回答した。
実験は防音室で実施した。ＰＮＰモデルで被験者自身が個人化したＨＲＴＦと被験者本人のＨＲＴＦを用いた。目標方向は右半分の水平面内（方位角：０－１８０°、３０°間隔）の７方向である。音源信号は広帯域白色雑音（２００Ｈｚ－１７ｋＨｚ）で、提示時間は１.２ｓ（立上り、立下り各０.１ｓを含む）である。
音源信号にＨＲＩＲを畳み込んだ刺激をFEC(Free air Equivalent Coupling to the ear)ヘッドホンにより被験者に提示した。ヘッドホン伝達関数は補正していない。提示音圧は６３ｄＢで、各刺激はランダムな順に１０回提示した。被験者は正常な聴力をもつ２０代男性２名で、音像の方位角と仰角をマッピング法で回答した。
【0071】
（１）回答分布
図１５は、方位角についての各被験者の回答の一例を示す図である。
図１６は、仰角についての各被験者の回答の一例を示す図である。
方位角については、被験者１は本人ＨＲＴＦでは概ね目標方向付近に回答したが、目標方位角６０°においては９０－１２０°付近に回答した。個人化ＨＲＴＦの回答は本人ＨＲＴＦの回答とほぼ同様であったが、０°で１回、３０°で２回の前後誤判定が生じた。被験者２は、本人ＨＲＴＦでは逆Ｓ字カーブを描き、目標方位角６０、９０、１２０°の回答が９０°付近に分布した。個人化ＨＲＴＦでは本人ＨＲＴＦよりも概ね目標方向に近い方向に回答した。ただし、３０°では目標方向付近に回答する場合と側方に回答する場合があった。
仰角については、被験者１は本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦともにいずれの目標方位角においても０°付近、すなわち水平面付近に回答した。被験者２では、本人ＨＲＴＦではいずれの目標方位角においても０°付近に回答したが、個人化ＨＲＴＦでは０、３０°において若干音像が上昇した。
図１５は、方位角についての各被験者の回答の一例を示す図である。
図１６は、仰角についての各被験者の回答の一例を示す図である。
方位角については、被験者１は本人ＨＲＴＦでは概ね目標方向付近に回答したが、目標方位角６０°においては９０－１２０°付近に回答した。個人化ＨＲＴＦの回答は本人ＨＲＴＦの回答とほぼ同様であったが、０°で１回、３０°で２回の前後誤判定が生じた。被験者２は、本人ＨＲＴＦでは逆Ｓ字カーブを描き、目標方位角６０、９０、１２０°の回答が９０°付近に分布した。個人化ＨＲＴＦでは本人ＨＲＴＦよりも概ね目標方向に近い方向に回答した。ただし、３０°では目標方向付近に回答する場合と側方に回答する場合があった。
仰角については、被験者１は本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦともにいずれの目標方位角においても０°付近、すなわち水平面付近に回答した。被験者２では、本人ＨＲＴＦではいずれの目標方位角においても０°付近に回答したが、個人化ＨＲＴＦでは０、３０°において若干音像が上昇した。
【0072】
（２）平均側方角誤差
図１７は、左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。側方角は式（４）により求めた。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは７．９°、個人化ＨＲＴＦでは１０．２°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは１７．６°、個人化ＨＲＴＦでは１２．４°であった。被験者１、２ともに本人ＨＲＴＦと個人化ＨＲＴＦの間に顕著な差はみられなかった。
図１７は、左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。側方角は式（４）により求めた。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは７．９°、個人化ＨＲＴＦでは１０．２°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは１７．６°、個人化ＨＲＴＦでは１２．４°であった。被験者１、２ともに本人ＨＲＴＦと個人化ＨＲＴＦの間に顕著な差はみられなかった。
【0073】
（３）前後誤判定率
図１８は、前後方向の音像定位精度を評価するため前後誤判定率の一例を示す図である。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦと個人化ＨＲＴＦはともに０．０８であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは０．２３、個人化ＨＲＴＦでは０．０５であった。個人化ＨＲＴＦの前後誤判定率は本人ＨＲＴＦ同等以下であった。
図１８は、前後方向の音像定位精度を評価するため前後誤判定率の一例を示す図である。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦと個人化ＨＲＴＦはともに０．０８であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは０．２３、個人化ＨＲＴＦでは０．０５であった。個人化ＨＲＴＦの前後誤判定率は本人ＨＲＴＦ同等以下であった。
【0074】
（４）平均仰角誤差
図１９は、上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。個人化ＨＲＴＦの７方向の平均値は本人ＨＲＴＦと比較すると大きいが、被験者１では１．２°、被験者２では３．２°であった。ただし被験者２の個人化ＨＲＴＦの方位角０、３０°においては、他の方向よりも誤差が大きく、それぞれ９．５°と８．０°であった。
図１９は、上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。個人化ＨＲＴＦの７方向の平均値は本人ＨＲＴＦと比較すると大きいが、被験者１では１．２°、被験者２では３．２°であった。ただし被験者２の個人化ＨＲＴＦの方位角０、３０°においては、他の方向よりも誤差が大きく、それぞれ９．５°と８．０°であった。
【0075】
（５）頭内定位率
図２０は、頭内定位率の一例を示す図である。被験者１では本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦともにいずれの目標方位角においても頭内定位は生じなかった。被験者２では本人ＨＲＴＦでは目標方位角１８０°において０．２０であった。個人化ＨＲＴＦでは目標方位角０、３０、１８０°でそれぞれ０．１０、０．２０、０．３０であった。
図２０は、頭内定位率の一例を示す図である。被験者１では本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦともにいずれの目標方位角においても頭内定位は生じなかった。被験者２では本人ＨＲＴＦでは目標方位角１８０°において０．２０であった。個人化ＨＲＴＦでは目標方位角０、３０、１８０°でそれぞれ０．１０、０．２０、０．３０であった。
【0076】
（正中面内の音像定位）
実験方法は水平面内の場合と同様である。ただし、目標方向は上半球正中面内（上昇角： ０－１８０°、３０°間隔）の７方向である。
実験方法は水平面内の場合と同様である。ただし、目標方向は上半球正中面内（上昇角： ０－１８０°、３０°間隔）の７方向である。
【0077】
（１）回答分布
図２１は、被験者が回答した方位角を側方角に変換した結果の一例を示す図である。
図２２は、被験者が回答した仰角を上昇に変換した結果の一例を示す図である。
側方角については、被験者およびＨＲＴＦの種類に関わらず、いずれの上昇角においても目標側方角０°付近、すなわち正中面付近に回答した。
上昇角については、被験者１は本人ＨＲＴＦでは目標上昇角０、３０、１８０°においては目標方向付近に回答したが、６０、１５０°では９０°付近に回答した。９０、１２０°では９０－１５０°に回答した。個人化ＨＲＴＦでは０、１８０°においては目標方向付近に回答した。被験者２は本人ＨＲＴＦでは目標上昇角６０、１８０°においては目標方向付近に回答した。個人化ＨＲＴＦでは全体的に回答のばらつきがあるものの、概ね目標方向付近に回答した。
図２１は、被験者が回答した方位角を側方角に変換した結果の一例を示す図である。
図２２は、被験者が回答した仰角を上昇に変換した結果の一例を示す図である。
側方角については、被験者およびＨＲＴＦの種類に関わらず、いずれの上昇角においても目標側方角０°付近、すなわち正中面付近に回答した。
上昇角については、被験者１は本人ＨＲＴＦでは目標上昇角０、３０、１８０°においては目標方向付近に回答したが、６０、１５０°では９０°付近に回答した。９０、１２０°では９０－１５０°に回答した。個人化ＨＲＴＦでは０、１８０°においては目標方向付近に回答した。被験者２は本人ＨＲＴＦでは目標上昇角６０、１８０°においては目標方向付近に回答した。個人化ＨＲＴＦでは全体的に回答のばらつきがあるものの、概ね目標方向付近に回答した。
【0078】
（２）平均側方角誤差
図２３は、左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦともに０．１°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは０．７°、個人化ＨＲＴＦでは０．６°であった。被験者１、２ともにほぼ正中面内に定位していた。
図２３は、左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦともに０．１°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは０．７°、個人化ＨＲＴＦでは０．６°であった。被験者１、２ともにほぼ正中面内に定位していた。
【0079】
（３）前後誤判定率
図２４は、前後方向の音像定位精度を評価するための前後誤判定率の一例を示す図である。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは０．０８、個人化ＨＲＴＦでは０．０３であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは０．１８、個人化ＨＲＴＦでは０．１７であった。被験者１、２ともに本人ＨＲＴＦと個人化ＨＲＴＦの間には顕著な差はみられなかった。ただし、被験者の間には０．１程度の差がみられた。
図２４は、前後方向の音像定位精度を評価するための前後誤判定率の一例を示す図である。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは０．０８、個人化ＨＲＴＦでは０．０３であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは０．１８、個人化ＨＲＴＦでは０．１７であった。被験者１、２ともに本人ＨＲＴＦと個人化ＨＲＴＦの間には顕著な差はみられなかった。ただし、被験者の間には０．１程度の差がみられた。
【0080】
（４）平均仰角誤差
図２５は、上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは２１．０°、個人化ＨＲＴＦでは２６．０°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは２３．５°、個人化ＨＲＴＦでは２２．３°であった。被験者１、２ともに本人ＨＲＴＦと個人化ＨＲＴＦの間には顕著な差はみられなかった。方向ごとにみると、上方では他の方向よりも誤差が大きくなる傾向があった。
図２５は、上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。７方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは２１．０°、個人化ＨＲＴＦでは２６．０°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは２３．５°、個人化ＨＲＴＦでは２２．３°であった。被験者１、２ともに本人ＨＲＴＦと個人化ＨＲＴＦの間には顕著な差はみられなかった。方向ごとにみると、上方では他の方向よりも誤差が大きくなる傾向があった。
【0081】
（５）頭内定位率
図２６は、頭内定位率の一例を示す図である。被験者１では本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦともにいずれの目標上昇角においても頭内定位は生じなかった。被験者２では本人ＨＲＴＦでは頭内定位は生じなかったが、個人化ＨＲＴＦの頭内定位率は目標方位角０、１２０、１５０、１８０°でそれぞれ０．１０、０．１０、０．４０、０．５０であった。
図２６は、頭内定位率の一例を示す図である。被験者１では本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦともにいずれの目標上昇角においても頭内定位は生じなかった。被験者２では本人ＨＲＴＦでは頭内定位は生じなかったが、個人化ＨＲＴＦの頭内定位率は目標方位角０、１２０、１５０、１８０°でそれぞれ０．１０、０．１０、０．４０、０．５０であった。
【0082】
（横断面内の音像定位）
実験方法は水平面内の場合と同様である。ただし、目標方向は上半球横断面内（側方角：－９０－＋９０°、３０°間隔）の７方向である。ただし、本人ＨＲＴＦは３方向（側方角：－９０、０、９０°）のみである。
実験方法は水平面内の場合と同様である。ただし、目標方向は上半球横断面内（側方角：－９０－＋９０°、３０°間隔）の７方向である。ただし、本人ＨＲＴＦは３方向（側方角：－９０、０、９０°）のみである。
【0083】
（１）回答分布
図２７は、被験者が回答した方位角を側方角に変換した結果の一例を示す図である。
図２８は、被験者が回答した仰角を上昇に変換した結果の一例を示す図である。
側方角については、被験者１、２とも本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦのいずれの側方角においても目標方向付近に知覚した。ただし、被験者２の個人化ＨＲＴＦの回答のばらつきは本人ＨＲＴＦより大きい。
上昇角については、目標側方角が±９０°に対しては定義できないため、本人ＨＲＴＦでは０°、個人化ＨＲＴＦでは０、±３０、±６０°の結果を示す。目標側方角０°の刺激に対して、本人ＨＲＴＦでは被験者１は１３５－１６５°に回答した。被験者２は９０°付近と１６０－１８０°に回答した。個人化ＨＲＴＦの回答分布は被験者１、２ともに本人ＨＲＴＦとほぼ同様であった。
図２７は、被験者が回答した方位角を側方角に変換した結果の一例を示す図である。
図２８は、被験者が回答した仰角を上昇に変換した結果の一例を示す図である。
側方角については、被験者１、２とも本人ＨＲＴＦ、個人化ＨＲＴＦのいずれの側方角においても目標方向付近に知覚した。ただし、被験者２の個人化ＨＲＴＦの回答のばらつきは本人ＨＲＴＦより大きい。
上昇角については、目標側方角が±９０°に対しては定義できないため、本人ＨＲＴＦでは０°、個人化ＨＲＴＦでは０、±３０、±６０°の結果を示す。目標側方角０°の刺激に対して、本人ＨＲＴＦでは被験者１は１３５－１６５°に回答した。被験者２は９０°付近と１６０－１８０°に回答した。個人化ＨＲＴＦの回答分布は被験者１、２ともに本人ＨＲＴＦとほぼ同様であった。
【0084】
（２）平均側方角誤差
図２９は、左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。３方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは６．３°、個人化ＨＲＴＦでは１２．０°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは５．８°、個人化ＨＲＴＦでは１７．０°であった。被験者１、２ともに個人化ＨＲＴＦの平均側方角誤差は本人ＨＲＴＦより大きい。個人化ＨＲＴＦの７方向の平均側方角誤差は、被験者１、２でそれぞれ１５．８、１７．２°であった。
図２９は、左右方向の音像定位精度を評価するための平均側方角誤差の一例を示す図である。３方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは６．３°、個人化ＨＲＴＦでは１２．０°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは５．８°、個人化ＨＲＴＦでは１７．０°であった。被験者１、２ともに個人化ＨＲＴＦの平均側方角誤差は本人ＨＲＴＦより大きい。個人化ＨＲＴＦの７方向の平均側方角誤差は、被験者１、２でそれぞれ１５．８、１７．２°であった。
【0085】
（３）平均仰角誤差
図３０は、上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。３方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは２５．６°、個人化ＨＲＴＦでは３３．６°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは１４．４°、個人化ＨＲＴＦでは２２．７°であった。被験者１、２ともに個人化ＨＲＴＦの平均仰角誤差は本人ＨＲＴＦと比較して８°程度大きかった。個人化ＨＲＴＦの７方向の平均仰角誤差は、被験者１、２でそれぞれ２８．５、３５．３°であった。
図３０は、上下方向の音像定位精度を評価するための平均仰角誤差の一例を示す図である。３方向の平均値は、被験者１の本人ＨＲＴＦでは２５．６°、個人化ＨＲＴＦでは３３．６°であり、被験者２の本人ＨＲＴＦは１４．４°、個人化ＨＲＴＦでは２２．７°であった。被験者１、２ともに個人化ＨＲＴＦの平均仰角誤差は本人ＨＲＴＦと比較して８°程度大きかった。個人化ＨＲＴＦの７方向の平均仰角誤差は、被験者１、２でそれぞれ２８．５、３５．３°であった。
【0086】
（４）頭内定位率
いずれの場合も頭内定位は生じなかった。
いずれの場合も頭内定位は生じなかった。
【0087】
ここまで、ヘッドホン伝達関数の補正を行っていない被験者本人の個人化ＨＲＴＦによる定位精度について説明した。次に、ヘッドホン伝達関数の補正を行った場合の被験者本人の個人化ＨＲＴＦによる定位精度について説明する。
【0088】
図３１は、ヘッドホン伝達関数の補正を行った場合の被験者本人の個人化ＨＲＴＦによる定位精度の一例を示す図である。
同図に示すように、ヘッドホン伝達関数の補正を行った場合、横断面の上昇角について被験者２で定位精度の向上効果が見られた。
同図に示すように、ヘッドホン伝達関数の補正を行った場合、横断面の上昇角について被験者２で定位精度の向上効果が見られた。
【0089】
本実施形態の頭部伝達関数生成装置１は、正面と後方に加えて天頂方向のＰＮＰモデルを構築し、正中面の任意の方向の個人化ＨＲＴＦを生成する。頭部伝達関数生成装置１が生成した個人化ＨＲＴＦの音像定位実験を行った結果、水平面内の任意の方向への精度よい音像定位が可能であることを示した。本実施形態の頭部伝達関数生成装置１によれば、全天空三次元空間の任意の方向の頭部伝達関数を精度よく生成することができる。
【0090】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。
【0091】
なお、上記の実施形態における頭部伝達関数生成装置１が備える各部は、専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【0092】
なお、頭部伝達関数生成装置１が備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、頭部伝達関数生成装置１が備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【0093】
また、頭部伝達関数生成装置１が備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部が備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウエアを含むものとする。
【0094】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【符号の説明】
【0095】
１…頭部伝達関数生成装置、１１１…頭部伝達関数取得部、１１２…推定部、１１３…両耳間差情報取得部、１１４…頭部インパルス応答生成部、１１５…三次元頭部伝達関数生成部、１１６…受聴装置逆伝達関数取得部、１１７…受聴装置逆伝達関数畳込部、１１８…音源信号取得部、１１９…音源信号畳込部
【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】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】