特開 2024-97515 フィルタ生成装置、フィルタ生成方法、及び頭外定位処理装置

(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】P2024097515

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】フィルタ生成装置、フィルタ生成方法、及び頭外定位処理装置

(51)【国際特許分類】

   H04S 7/00 20060101AFI20240711BHJP

   G10K 15/00 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

H04S7/00 300

G10K15/00 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001006

(22)【出願日】2023-01-06

(71)【出願人】

【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】叶 和樹

(72)【発明者】

【氏名】村田 寿子

【テーマコード（参考）】

5D162

【Ｆターム（参考）】

5D162AA07

5D162CA01

5D162CA11

5D162CA26

5D162CD03

5D162CD07

5D162CD26

5D162DA22

5D162EG02

(57)【要約】

【課題】適切なフィルタを生成することができるフィルタ生成装置、頭外定位処理装置及びフィルタ生成方法を提供する。
【解決手段】フィルタ生成装置は、音源の上下方向位置に応じて空間音響伝達特性を補正するための補正データを格納する補正データ格納部であって、音源の上下方向位置を変えて測定された空間音響伝達特性の周波数特性から得られた補正データを格納する補正データ格納部１１３と、音源の上下方向の位置情報を取得する取得部１１１と、補正データを用いて、位置情報に応じて周波数特性のピーク及びノッチを補正する補正部１１２と、補正された空間音響伝達特性に基づいて、補正フィルタを生成するフィルタ生成部１１４と、を備えている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

音源から被測定者の耳までの空間音響伝達特性に応じたプリセットデータを格納するプリセットデータ格納部であって、複数の被測定者に対する測定で得られた空間音響伝達特性に応じたプリセットデータを格納するプリセットデータ格納部と、
前記プリセットデータ格納部の中から空間音響伝達特性を抽出する伝達特性抽出部と、
音源の上下方向位置に応じて前記空間音響伝達特性を補正するための補正データを格納する補正データ格納部であって、前記被測定者に対する前記音源の上下方向位置を変えて測定された空間音響伝達特性の周波数特性から得られた補正データを、前記被測定者毎に格納する補正データ格納部と、
音源の上下方向の位置情報を取得する取得部と、
前記補正データを用いて前記空間音響伝達特性を補正する補正部であって、前記位置情報に応じて前記空間音響伝達特性の周波数特性のピーク及びノッチを補正する補正部と、
補正された空間音響伝達特性に基づいて、補正フィルタを生成するフィルタ生成部と、を備えたフィルタ生成装置。

【請求項2】

前記補正データは前記プリセットデータの周波数特性のノッチの周波数及び振幅に関するデータを含み、
前記補正部は、前記補正データに応じて、前記空間音響伝達特性のノッチを補正する請求項１に記載のフィルタ生成装置。

【請求項3】

前記補正データ格納部は、
補正データとして、ノッチ又はピークを示すテーブルから得られた算出式を格納しており、
前記補正部は、
前記上下方向の位置情報を前記算出式に入力することでシフト量を算出し、
前記シフト量だけ前記ピーク及びノッチをシフトすることで補正を行う請求項２に記載のフィルタ生成装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のフィルタ生成装置と、
再生信号に対して、前記補正フィルタを畳み込む畳み込み処理部と、
前記補正フィルタが畳み込まれた再生信号に対して、ヘッドホン又はイヤホンの特性をキャンセルする逆フィルタを畳み込む逆フィルタ部と、
前記逆フィルタが畳み込まれた再生信号を出力する出力部と、を備えた頭外定位処理装置。

【請求項5】

音源から被測定者の耳までの空間音響伝達特性に関するプリセットデータを格納するプリセットデータ格納部であって、複数の被測定者に対する測定で得られたプリセットデータを格納するプリセットデータ格納部と、
音源の上下方向位置に応じて空間音響伝達特性を補正するための補正データを格納する補正データ格納部であって、前記被測定者に対する前記音源の上下方向位置を変えて測定された空間音響伝達特性の周波数特性から得られた補正データを、前記被測定者毎に格納する補正データ格納部と、を備えたシステムにおけるフィルタ生成方法であって、
前記プリセットデータ格納部の中から選択された選択データに基づいて、空間音響伝達特性を抽出するステップと、
受聴する音源の上下方向の位置情報を取得するステップと、
前記補正データを用いて前記空間音響伝達特性を補正するステップであって、前記位置情報に応じて前記空間音響伝達特性の周波数特性のピーク及びノッチを補正するステップと、
補正された空間音響伝達特性に基づいて、補正フィルタを生成するステップと、を備えたフィルタ生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、フィルタ生成装置、フィルタ生成方法、及び頭外定位処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

音像定位技術として、ヘッドホンを用いて受聴者の頭部の外側に音像を定位させる頭外定位技術がある。頭外定位技術では、ヘッドホンから耳までの特性をキャンセルし、ステレオスピーカから耳までの４本の特性を与えることにより、音像を頭外に定位させている。

【0003】

頭外定位再生においては、２チャンネル（以下、ｃｈと記載）のスピーカから発した測定信号（インパルス音等）を聴取者本人（ユーザ）の耳に設置したマイクロフォン（以下、マイクとする）で録音する。そして、インパルス応答で得られた収音信号に基づいて、処理装置がフィルタを作成する。これにより、スピーカから外耳道のマイク位置までの空間音響伝達特性に応じたフィルタが作成される。作成したフィルタを２ｃｈのオーディオ信号に畳み込むことにより、頭外定位再生を実現することができる。

【0004】

さらに、ヘッドホンから耳までの特性をキャンセルするためのフィルタを生成するために、ヘッドホンから耳元乃至鼓膜までの特性（外耳道伝達関数ＥＣＴＦ、外耳道伝達特性とも言う）を聴取者本人の耳に設置したマイクで測定する。

【0005】

特許文献１には、仮想音源の方向及び大きさに応じた頭部伝達関数を生成する信号処理装置が開示されている。この信号処理装置では、仮想音源に対応する上昇角の範囲を特定して、その範囲に対応する頭部伝達関数を取得する。そして、取得した情報が表す頭部伝達関数の周波数スペクトルのノッチが変更される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－８８６３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

音源の方向を変えた場合、音源から耳までの空間音響伝達特性が変化する。したがって、仮想音源の方向を変えた場合、測定により得られたデータをより適切に補正することが望まれる。特許文献１の方法では、ノッチの幅を調整しているため、特性が大きく変わってしまうおそれがある。よって、適切な定位効果を得ることができない場合がある。

【0008】

本開示は上記の点に鑑みなされたものであり、音源の位置を変更した場合でも、適切なフィルタを用いることができるフィルタ生成装置、フィルタ生成方法、及び頭外定位処理装置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】

【0009】

本実施の形態にかかるフィルタ生成装置は、音源から被測定者の耳までの空間音響伝達特性に応じたプリセットデータを格納するプリセットデータ格納部であって、複数の被測定者に対する測定で得られた空間音響伝達特性に応じたプリセットデータを格納するプリセットデータ格納部と、前記プリセットデータ格納部の中から空間音響伝達特性を抽出する伝達特性抽出部と、音源の上下方向位置に応じて前記空間音響伝達特性を補正するための補正データを格納する補正データ格納部であって、前記被測定者に対する前記音源の上下方向位置を変えて測定された空間音響伝達特性の周波数特性から得られた補正データを、前記被測定者毎に格納する補正データ格納部と、音源の上下方向の位置情報を取得する取得部と、前記補正データを用いて前記空間音響伝達特性を補正する補正部であって、前記位置情報に応じて前記空間音響伝達特性の周波数特性のピーク及びノッチを補正する補正部と、補正された空間音響伝達特性に基づいて、補正フィルタを生成するフィルタ生成部と、を備えている。

【0010】

本実施の形態にかかるフィルタ生成方法は、音源から被測定者の耳までの空間音響伝達特性に関するプリセットデータを格納するプリセットデータ格納部であって、複数の被測定者に対する測定で得られたプリセットデータを格納するプリセットデータ格納部と、音源の上下方向位置に応じて空間音響伝達特性を補正するための補正データを格納する補正データ格納部であって、前記被測定者に対する前記音源の上下方向位置を変えて測定された空間音響伝達特性の周波数特性から得られた補正データを、前記被測定者毎に格納する補正データ格納部と、を備えたシステムにおけるフィルタ生成方法であって、前記プリセットデータ格納部の中から選択された選択データに基づいて、空間音響伝達特性を抽出するステップと、受聴する音源の上下方向の位置情報を取得するステップと、前記補正データを用いて前記空間音響伝達特性を補正するステップであって、前記位置情報に応じて前記空間音響伝達特性の周波数特性のピーク及びノッチを補正するステップと、補正された空間音響伝達特性に基づいて、補正フィルタを生成するステップと、を備えている。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、適切にフィルタを決定することができるフィルタ生成装置、フィルタ生成方法、及び頭外定位処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態に係る頭外定位処理装置を示すブロック図である。

【図2】空間音響伝達特性を測定する測定装置の構成を示す図である。

【図3】補正した空間音響伝達特性を用いる頭外定位処理装置の構成を示すブロック図である。

【図4】仮想音源の位置を調整するためのＧＵＩを示す図である。

【図5】音源を基準位置から上昇させた場合の周波数振幅特性を示すグラフである。

【図6】音源を基準位置から上昇させた場合の周波数振幅特性を示すグラフである。

【図7】音源を基準位置から上昇させた場合の周波数振幅特性を示すグラフである。

【図8】音源を基準位置から上昇させた場合の周波数振幅特性を示すグラフである。

【図9】音源を基準位置から下降させた場合の周波数振幅特性を示すグラフである。

【図10】音源を基準位置から下降させた場合の周波数振幅特性を示すグラフである。

【図11】音源を基準位置から下降させた場合の周波数振幅特性を示すグラフである。

【図12】音源を基準位置から下降させた場合の周波数振幅特性を示すグラフである。

【図13】１つの音源位置で得られるピーク及びノッチの周波数を示すピークノッチテーブルを示す図である。

【図14】音源の位置を変えた場合のピーク及びノッチの振幅レベルの変化を示すグラフである。

【図15】音源の位置を変えた場合のピーク及びノッチの周波数の変化を示すグラフである。

【図16】補正部においてノッチをシフトする処理を説明するための図である。

【図17】頭外定位処理装置において、フィルタを生成する方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本実施の形態にかかる音像定位処理の概要について説明する。本実施の形態にかかる頭外定位処理は、空間音響伝達特性と外耳道伝達特性を用いて頭外定位処理を行うものである。空間音響伝達特性は、スピーカなどの音源から外耳道までの伝達特性である。外耳道伝達特性は、ヘッドホン又はイヤホンのスピーカユニットから鼓膜までの伝達特性である。本実施の形態では、ヘッドホン又はイヤホンを装着していない状態での空間音響伝達特性を測定し、かつ、ヘッドホン又はイヤホンを装着した状態での外耳道伝達特性を測定し、それらの測定データを用いて頭外定位処理を実現している。本実施の形態は、空間音響伝達特性、又は外耳道伝達特性を測定するためのマイクシステムに特徴を有している。

【0014】

本実施の形態にかかる頭外定位処理は、パーソナルコンピュータ、スマートホン、タブレットＰＣなどのユーザ端末で実行される。ユーザ端末は、プロセッサ等の処理手段、メモリやハードディスクなどの記憶手段、液晶モニタ等の表示手段、タッチパネル、ボタン、キーボード、マウスなどの入力手段を有する情報処理装置である。ユーザ端末は、データを送受信する通信機能を有していてもよい。さらに、ユーザ端末には、ヘッドホン又はイヤホンを有する出力手段（出力ユニット）が接続される。ユーザ端末と出力手段との接続は、有線接続でも無線接続でもよい。

【0015】

（頭外定位処理装置）
本実施の形態にかかる音場再生装置の一例である、頭外定位処理装置１００のブロック図を図１に示す。頭外定位処理装置１００は、ヘッドホン４３を装着するユーザＵに対して音場を再生する。そのため、頭外定位処理装置１００は、ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲについて、音像定位処理を行う。ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲは、ＣＤ（Compact Disc）プレイヤーなどから出力されるアナログのオーディオ再生信号、又は、mp3(MPEG Audio Layer-3)等のデジタルオーディオデータである。なお、オーディオ再生信号、又はデジタルオーディオデータをまとめて再生信号と称する。すなわち、ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲが再生信号となっている。

【0016】

本実施の形態では、頭外定位処理装置１００が、フィルタを適切に生成するための演算処理を行っている。頭外定位処理装置１００の演算処理部は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末、スマートホン等であり、メモリ、及びプロセッサを備えている。メモリは、処理プログラムや各種パラメータや測定データなどを記憶している。プロセッサは、メモリに格納された処理プログラムを実行する。プロセッサが処理プログラムを実行することで、各処理が実行される。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor），ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又は、GPU(Graphics Processing Unit)等であってもよい。

【0017】

なお、頭外定位処理装置１００は、物理的に単一な装置に限られるものではなく、一部の処理が異なる装置で行われてもよい。例えば、一部の処理がスマートホンなどにより行われ、残りの処理がヘッドホン４３に内蔵されたＤＳＰ(Digital Signal Processor)などにより行われてもよい。

【0018】

頭外定位処理装置１００は、頭外定位処理部１０、逆フィルタＬｉｎｖを格納する逆フィルタ部４１、逆フィルタＲｉｎｖを格納する逆フィルタ部４２、及びヘッドホン４３を備えている。頭外定位処理部１０、逆フィルタ部４１、及び逆フィルタ部４２は、具体的にはプロセッサ等により実現可能である。

【0019】

頭外定位処理部１０は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを格納する畳み込み演算部１１～１２、２１～２２、及び加算器２４、２５を備えている。畳み込み演算部１１～１２、２１～２２は、空間音響伝達特性を用いた畳み込み処理を行う。頭外定位処理部１０には、ＣＤプレイヤーなどからのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲが入力される。頭外定位処理部１０には、空間音響伝達特性が設定されている。頭外定位処理部１０は、各ｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲに対し、空間音響伝達特性のフィルタ（以下、空間音響フィルタとも称する）を畳み込む。空間音響伝達特性は被測定者の頭部や耳介で測定した頭部伝達関数ＨＲＴＦでもよいし、ダミーヘッドまたは第三者の頭部伝達関数であってもよい。

【0020】

４つの空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを１セットとしたものを空間音響伝達関数とする。畳み込み演算部１１、１２、２１、２２で畳み込みに用いられるデータが空間音響フィルタとなる。空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを所定のフィルタ長で切り出すことで、空間音響フィルタが生成される。

【0021】

空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓのそれぞれは、インパルス応答測定などにより、事前に取得されている。例えば、ユーザＵが左右の耳にマイクをそれぞれ装着する。ユーザＵの前方に配置された左右のスピーカが、インパルス応答測定を行うための、インパルス音をそれぞれ出力する。そして、スピーカから出力されたインパルス音等の測定信号をマイクで収音する。マイクでの収音信号に基づいて、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓが取得される。左スピーカと左マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、左スピーカと右マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｏ、右スピーカと左マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｏ、右スピーカと右マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｓが測定される。

【0022】

そして、畳み込み演算部１１は、Ｌｃｈのステレオ入力信号ＸＬに対して空間音響伝達特性Ｈｌｓに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部１１は、畳み込み演算データを加算器２４に出力する。畳み込み演算部２１は、Ｒｃｈのステレオ入力信号ＸＲに対して空間音響伝達特性Ｈｒｏに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部２１は、畳み込み演算データを加算器２４に出力する。加算器２４は２つの畳み込み演算データを加算して、逆フィルタ部４１に出力する。

【0023】

畳み込み演算部１２は、Ｌｃｈのステレオ入力信号ＸＬに対して空間音響伝達特性Ｈｌｏに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部１２は、畳み込み演算データを、加算器２５に出力する。畳み込み演算部２２は、Ｒｃｈのステレオ入力信号ＸＲに対して空間音響伝達特性Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部２２は、畳み込み演算データを、加算器２５に出力する。加算器２５は２つの畳み込み演算データを加算して、逆フィルタ部４２に出力する。

【0024】

逆フィルタ部４１、４２にはヘッドホン特性（ヘッドホンの再生ユニットとマイク間の特性）をキャンセルする逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖが設定されている。そして、頭外定位処理部１０での処理が施された再生信号（畳み込み演算信号）に逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを畳み込む。逆フィルタ部４１で加算器２４からのＬｃｈ信号に対して、Ｌｃｈ側のヘッドホン特性の逆フィルタＬｉｎｖを畳み込む。同様に、逆フィルタ部４２は加算器２５からのＲｃｈ信号に対して、Ｒｃｈ側のヘッドホン特性の逆フィルタＲｉｎｖを畳み込む。逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖは、ヘッドホン４３を装着した場合に、ヘッドホンユニットからマイクまでの特性をキャンセルする。マイクは、外耳道入口から鼓膜までの間ならばどこに配置してもよい。

【0025】

逆フィルタ部４１は、処理されたＬｃｈ信号ＹＬをヘッドホン４３の左ユニット４３Ｌに出力する。逆フィルタ部４２は、処理されたＲｃｈ信号ＹＲをヘッドホン４３の右ユニット４３Ｒに出力する。ユーザＵは、ヘッドホン４３を装着している。ヘッドホン４３は、Ｌｃｈ信号ＹＬとＲｃｈ信号ＹＲ（以下、Ｌｃｈ信号ＹＬとＲｃｈ信号ＹＲをまとめてステレオ信号とも称する）をユーザＵに向けて出力する。これにより、ユーザＵの頭外に定位された音像を再生することができる。

【0026】

このように、頭外定位処理装置１００は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタと、ヘッドホン特性の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖを用いて、頭外定位処理を行っている。以下の説明において、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタと、ヘッドホン特性の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖとをまとめて頭外定位処理フィルタとする。２ｃｈのステレオ再生信号の場合、頭外定位フィルタは、４つの空間音響フィルタと、２つの逆フィルタとから構成されている。そして、頭外定位処理装置１００は、ステレオ再生信号に対して合計６個の頭外定位フィルタを用いて畳み込み演算処理を行うことで、頭外定位処理を実行する。頭外定位フィルタは、ユーザＵ個人の測定に基づくものであることが好ましい。例えば，ユーザＵの耳に装着されたマイクが収音した収音信号に基づいて、頭外定位フィルタが設定されている。

【0027】

このように空間音響フィルタと、ヘッドホン特性の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖはオーディオ信号用のフィルタである。これらのフィルタが再生信号（ステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲ）に畳み込まれることで、頭外定位処理装置１００が、頭外定位処理を実行する。本実施の形態では、空間音響フィルタを生成する処理が技術的特徴の一つとなっている。具体的には、空間音響フィルタを生成する処理において、周波数特性のレベルレンジ圧縮が施されている。

【0028】

（空間音響伝達特性の測定装置）
図２を用いて、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを測定する測定装置２００について説明する。図２は、被測定者１に対して測定を行うための測定構成を模式的に示す図である。なお、ここでは、被測定者１は、図１のユーザＵと異なる人物となっている。

【0029】

図２に示すように、測定装置２００は、ステレオスピーカ５とマイクユニット２を有している。ステレオスピーカ５が測定環境に設置されている。測定環境は、ユーザＵの自宅の部屋やオーディオシステムの販売店舗やショールーム等でもよい。測定環境は、スピーカや音響の整ったリスニングルームであることが好ましい。

【0030】

本実施の形態では、測定装置２００の測定処理装置２０１が、空間音響フィルタを適切に生成するための演算処理を行っている。測定処理装置２０１は、例えば、ＣＤプレイヤー等の音楽プレイヤーなどを有している。測定処理装置２０１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末、スマートホン等であってもよい。また、測定処理装置２０１は、サーバ装置自体であってもよい。

【0031】

ステレオスピーカ５は、左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒを備えている。例えば、被測定者１の前方に左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒが設置されている。左スピーカ５Ｌと右スピーカ５Ｒは、インパルス応答測定を行うためのインパルス音等を出力する。以下、本実施の形態では、音源となるスピーカの数を２（ステレオスピーカ）として説明するが、測定に用いる音源の数は２に限らず、１以上であればよい。すなわち、1chのモノラル、または、5.1ch、7.1ch等の、いわゆるマルチチャンネル環境においても同様に、本実施の形態を適用することができる。

【0032】

マイクユニット２は、左のマイク２Ｌと右のマイク２Ｒを有するステレオマイクである。左のマイク２Ｌは、被測定者１の左耳９Ｌに設置され、右のマイク２Ｒは、被測定者１の右耳９Ｒに設置されている。具体的には、左耳９Ｌ、右耳９Ｒの外耳道入口から鼓膜までの位置にマイク２Ｌ、２Ｒを設置することが好ましい。マイク２Ｌ、２Ｒは、ステレオスピーカ５から出力された測定信号を収音して、収音信号を取得する。マイク２Ｌ、２Ｒは収音信号を測定処理装置２０１に出力する。被測定者１は、人でもよく、ダミーヘッドでもよい。すなわち、本実施形態において、被測定者１は人だけでなく、ダミーヘッドを含む概念である。

【0033】

上記のように、左スピーカ５Ｌ、右スピーカ５Ｒで出力されたインパルス音をマイク２Ｌ、２Ｒで測定することでインパルス応答が測定される。測定処理装置２０１は、インパルス応答測定により取得した収音信号をメモリなどに記憶する。これにより、左スピーカ５Ｌと左マイク２Ｌとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、左スピーカ５Ｌと右マイク２Ｒとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｏ、右スピーカ５Ｒと左マイク２Ｌとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｏ、右スピーカ５Ｒと右マイク２Ｒとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｓが測定される。すなわち、左スピーカ５Ｌから出力された測定信号を左マイク２Ｌが収音することで、空間音響伝達特性Ｈｌｓが取得される。左スピーカ５Ｌから出力された測定信号を右マイク２Ｒが収音することで、空間音響伝達特性Ｈｌｏが取得される。右スピーカ５Ｒから出力された測定信号を左マイク２Ｌが収音することで、空間音響伝達特性Ｈｒｏが取得される。右スピーカ５Ｒから出力された測定信号を右マイク２Ｒが収音することで、空間音響伝達特性Ｈｒｓが取得される。

【0034】

また、測定装置２００は、収音信号に基づいて、左右のスピーカ５Ｌ、５Ｒから左右のマイク２Ｌ、２Ｒまでの空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタを生成してもよい。例えば、測定処理装置２０１は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを所定のフィルタ長で切り出す。測定処理装置２０１は、測定した空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを補正してもよい。

【0035】

このようにすることで、測定処理装置２０１は、頭外定位処理装置１００の畳み込み演算に用いられる空間音響フィルタを生成する。図１で示したように、頭外定位処理装置１００が、左右のスピーカ５Ｌ、５Ｒと左右のマイク２Ｌ、２Ｒとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタを用いて頭外定位処理を行う。すなわち、空間音響フィルタをオーディオ再生信号に畳み込むことにより、頭外定位処理を行う。

【0036】

測定処理装置２０１は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓのそれぞれに対応する収音信号に対して同様の処理を実施している。すなわち、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに対応する４つの収音信号に対して、それぞれ同様の処理が実施される。これにより、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに対応する空間音響フィルタをそれぞれ生成することができる。

【0037】

なお、測定処理装置２０１は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓのデータをそれぞれ記憶してもよい。ここで、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓのデータは時間領域のデータであってもよく、周波数領域のデータであってもよい。例えば、測定処理装置２０１が時間領域の空間音響伝達特性に対して離散フーリエ変換を行うことで、周波数振幅特性（振幅スペクトル）及び周波数位相特性（位相スペクトル）を算出する。また、離散フーリエ変換に限らず、離散コサイン変換などの離散信号を周波数領域に変換する手段により、周波数振幅特性及び周波数位相特性を算出してもよい。周波数振幅特性の代わりに、周波数パワー特性が用いられていてもよい。

【0038】

高い定位効果を得るには、ユーザ本人の特性を測定して頭外定位フィルタを生成することが好ましい。ユーザ個人の空間音響伝達特性は、スピーカ等の音響機材や室内の音響特性が整えられたリスニングルームで行われることが一般的である。すなわち、ユーザがリスニングルームに行くか、ユーザの自宅などにリスニングルームを準備する必要がある。このため、ユーザ個人の空間音響伝達特性を適切に測定することができない場合がある。

【0039】

また、ユーザの自宅などにスピーカを設置してリスニングルームを準備した場合でも、左右非対称にスピーカが設置されている場合や、部屋の音響環境が音楽聴取に最適でない場合がある。このような場合、自宅で適切な空間音響伝達特性を測定することは大変困難である。

【0040】

一方、ユーザ個人の外耳道伝達特性の測定は、マイクユニット、及びヘッドホンを装着した状態で行われる。すなわち、ユーザがマイクユニット、及びヘッドホンを装着していれば、外耳道伝達特性を測定することができる。ユーザがリスニングルームに行く必要や、ユーザの家に大がかりなリスニングルームを準備する必要がない。また、外耳道伝達特性を測定するための測定信号の発生や、収音信号の記録などはスマートホンやＰＣなどのユーザ端末を用いて、行うことができる。

【0041】

このように、ユーザ個人に対して、空間音響伝達特性の測定を実施することが困難である場合がある。そこで、本実施の形態にかかる頭外定位処理システムは、外耳道伝達特性の測定結果に基づいて、ユーザと類似する被測定者の空間音響伝達特性を選択している。すなわち、頭外定位処理システムは、ユーザ個人の外耳道伝達特性の測定結果に基づいて、ユーザに適した空間音響伝達特性を決定している。この点については、特開２０１８－１９１２０８等に記載された公知のマッチング手法を用いることができるため、説明を省略する。

【0042】

例えば、複数の被測定者に対してインパルス応答測定を行うことで、複数のプリセットデータを取得することができる。そして、複数のプリセットデータの中からユーザに適した１つのプリセットデータを選択する。そして、選択されたプリセットデータ（選択データともいう）に基づいて、空間音響フィルタが生成される。このように、外耳伝達特性がユーザと類似する被測定者を抽出して、抽出した被測定者の空間音響伝達特性を示す空間音響フィルタを生成する。

【0043】

さらに、被測定者１に対するスピーカ５Ｌ、５Ｒの相対位置を変えて、測定を行っている。ここでは、スピーカ５Ｌ、５Ｒの上下方向の位置を変えて、測定を行っている。例えば、被測定者１の耳の高さと水平な方向を基準位置とする。基準位置を０°として示し、＋３０°～－３０°までの範囲で、スピーカ５Ｌ、５Ｒの仰俯角を変えている。具体的には、被測定者１からスピーカまでの方向が５°毎に変化するように、スピーカ５Ｌ、５Ｒの高さを変えて、測定を行っている。なお、水平方向を０°として、上方向が正、下方向が負の角度で示される。

【0044】

一人の被測定者１に対して複数回のインパルス応答測定が行われている。後述するように、音源（スピーカ５Ｌ、５Ｒの位置）の位置を基準位置から変えた測定で得られた空間音響伝達特性に関するデータが補正データとして格納されている。ここで、基準位置における空間音響伝達特性を示すスペクトルを基準スペクトルとする。基準スペクトルは振幅スペクトルと位相スペクトルを含んでいる。基準スペクトルは、収音信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）することで得られる。また、基準スペクトルは、ＦＦＴにより得られた振幅スペクトルを平滑化したものであってもよい。

【0045】

（音源位置の調整）
さらに、本実施の形態では、ユーザが仮想音源の位置を変えて頭外定位受聴することができる。例えば、ユーザは、仮想音源の位置を上下方向に変えるために、受聴したい仮想音源の上下方向の位置や角度を入力する。処理装置が、音源の位置に基づいて、データベースに保存された空間音響伝達特性を補正する。そして、頭外定位処理装置１００が、補正後の空間音響伝達特性を示す空間音響フィルタを用いて、畳み込み処理を行う。

【0046】

以下、頭外定位処理において、音源位置を変えるための処理について説明する。図３は、頭外定位処理装置１００において、音源位置を変えるための処理を行うための構成を示すブロック図である。なお、図１で示したように、頭外定位処理ではＬｃｈ，Ｒｃｈの信号について同様の処理を行っているが、図３では、説明の簡略化のため、Ｌｃｈ、Ｒｃｈの処理をまとめて示している。例えば、逆フィルタ部１２３は図１の逆フィルタ部４１、４２に対応する。また、畳み込み処理部１２１は、図１の頭外定位処理部１０に対応する。

【0047】

頭外定位処理装置１００は、フィルタ生成装置１１０と、テスト音源１２５、畳み込み処理部１２１、逆フィルタ部１２３を備えている。フィルタ生成装置１１０は、入力部１０１、抽出部１０２、データベース１０３、取得部１１１、補正部１１２、補正データ格納部１１３、フィルタ生成部１１４を備えている。フィルタ生成装置１１０は頭外定位処理装置１００の一部として示されているが、フィルタ生成装置１１０は頭外定位処理装置１００と物理的に異なる装置であってもよい。

【0048】

データベース１０３は、予め測定された音源（スピーカ５Ｌ、５Ｒ）からユーザの耳９Ｌ、９Ｒまでの空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを格納する。上記のように、被測定者１が耳にマイクを装着した状態で、インパルス応答測定を行うことで、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓが測定される。予め測定された空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに関するデータが、データベース１０３に格納されている。

【0049】

データベース１０３は、複数の被測定者１に対する測定で得られた空間音響伝達特性をプリセットデータとして格納している。データベース１０３は、プリセットデータを格納するプリセットデータ格納部として機能する。データベース１０３は、被測定者１毎に空間音響伝達特性のデータを格納している。ここでは、データベース１０３は、基準角度０°における空間音響伝達特性を格納している。データベース１０３は一人の被測定者に対して、基準位置（０°）での４つの空間音響伝達特性を格納している。データベース１０３は、空間音響伝達特性として、時間領域の空間音響フィルタ自体を格納していても良く、周波数領域の振幅スペクトルや位相スペクトルを格納していてもよい。

【0050】

抽出部１０２は、データベース１０３から空間音響伝達特性を抽出する。抽出部１０２は、複数のプリセットデータの中から、ユーザの各耳に適した１セットのプリセットデータを選択する。左耳に適した１セットのプリセットデータは、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｒｏを含む。右耳に適した１セットのプリセットデータは、空間音響伝達特性Ｈｌｏ、Ｈｒｓを含む。抽出部１０２は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを含むプリセットデータを抽出する。空間音響伝達特性の抽出は、例えば、外耳道伝達特性のマッチングによる手法を用いることができる。

【0051】

入力部１０１は、タッチパネル、キーボード、マウスなどの入力デバイスを有している。ユーザＵが入力部１０１を操作することで、データを入力することができる。たとえば、ユーザＵは音源の位置を変更するための入力を行う。図４は、頭外定位処理装置１００の表示画面上に表示された入力ウィンドウのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を示す図である。

【0052】

図４に示すように、音源の位置を左右、前後、上下に変更するための位置調整バーがそれぞれ示されている。また、音量調整バーが示されている。さらに、位置調整バー、音量調整バーは、Ｌｃｈ、Ｒｃｈのそれぞれに示されている。ユーザＵは入力部１０１によって位置調整バーの位置を変更することで、音源の位置を調整することができる。左右のスピーカで独立して、位置調整が可能になっている。また、位置調整ＯＮのチェックボックスを外すと、位置調整が終了する。

【0053】

ユーザが入力部１０１を用いて音源の位置変更を入力すると、取得部１１１が音源位置を示す位置情報を取得する。ここでは、音源の上方方向の位置を調整する処理について説明する。例えば、ユーザＵが上下方向の位置調整バーを操作すると、取得部１１１が、その上下方向位置を示す位置情報を取得する。上下方向の位置情報は、仰俯角で示されてもよい。あるいは、上下方向の位置情報は、高さで示されてもよく、基準高さに対する相対位置であってもよい。

【0054】

補正部１１２は、補正データを用いて空間音響伝達特性を補正する。補正部１１２は、位置情報に応じて空間音響伝達特性の周波数特性のピーク及びノッチを補正する。

【0055】

具体的には、補正部１１２は、上下方向の位置情報に基づいて、空間音響伝達特性を補正する。これにより、抽出部１０２で抽出された空間音響伝達特性が補正される。さらに、補正部１１２は、補正データ格納部１１３に格納されている補正データを参照して、空間音響伝達特性を補正する。例えば、補正データは、周波数振幅特性のピークの周波数と振幅、並びに、ノッチの周波数と振幅を含んでいる。

【0056】

なお、本実施の形態では、ピーク及びノッチの周波数振幅特性がＦＦＴ解析幅におけるＩｎｄｅｘ値により示されている。サンプリング周波数をＦｓとすると、周波数［Ｈｚ］＝Ｉｎｄｅｘ値＊Ｆｓ／（ＦＦＴ解析幅）となる。例えば、サンプリング周波数４８ｋＨｚでＦＦＴ解析幅（Ｌｅｎｇｔｈ）２０４８点をＦＦＴした場合、Ｉｎｄｅｘ値が１増えるごとに、約２３．４４Ｈｚ増加する。Ｉｎｄｅｘ値が１１１の場合、周波数は２６０１．１Ｈｚとなる。なお、周波数振幅特性は、Ｉｎｄｅｘ値ではなく、周波数［Ｈｚ］により示されていてもよい。

【0057】

補正データ格納部１１３は、補正のために用いられる補正データを格納する。補正データ格納部１１３は、上下方向の位置を変えて測定された空間音響伝達特性のピークとノッチのデータを格納する。さらに、補正データは、それぞれの被測定者１について、ピークとノッチに関するデータを含んでいる。補正データを用いた補正については、後述する。補正部１１２は補正後の空間音響伝達特性をフィルタ生成部１１４に出力する。

【0058】

フィルタ生成部１１４は、補正された空間音響伝達特性に基づいて、空間音響フィルタを生成する。補正後の空間音響伝達特性は、変更された上下方向位置の仮想音源から耳までの空間音響伝達特性に基づくものとなる。よって、補正後の空間音響フィルタ（補正フィルタ）を用いることで、上下方向位置に定位された音像を形成することができる。フィルタ生成部１１４は、補正された空間音響伝達特性に応じた空間音響フィルタを補正フィルタとして生成する。

【0059】

テスト音源１２５は、試聴用の再生信号（テスト信号ともいう）を格納している。したがって、ユーザＵは、テスト信号を試聴しながら、仮想音源の位置を調整することができる。つまり、音源の位置を調整しながら、ユーザＵがテスト音源１２５の再生信号を受聴する。ユーザＵは、定位効果が高い位置に仮想音源の位置を調整することができる。このように、ユーザＵの好みに応じて、音像の定位位置を調整することができる。

【0060】

畳み込み処理部１２１は、補正フィルタをテスト音源１２５の再生信号に畳み込む。畳み込み処理部１２１は、図１の頭外定位処理部１０に対応しており、４つの畳み込み演算部と、２つの加算器を備えている。畳み込み処理部１２１は、Ｌｃｈ，Ｒｃｈの入力信号に対して補正フィルタを畳み込む。図１で示したように、畳み込み処理部１２１には、位置調整後の音源から耳までの空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを示す空間音響フィルタが設定されている。そして、畳み込み処理部１２１は、２つの信号を加算して、逆フィルタ部１２３に出力する。

【0061】

逆フィルタ部１２３は、補正フィルタが畳み込まれた信号に逆フィルタを畳み込む。逆フィルタ部１２３は、図１の逆フィルタ部４１、４２に対応している。したがって、逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖが畳み込まれた信号がヘッドホン４３から出力される。畳み込み処理部１２１と、逆フィルタ部１２３の処理は、図１と同様であるため説明を省略する。

【0062】

図５～図１２は、一人の被測定者１に対する測定データに基づく周波数振幅特性（振幅スペクトル）を示すグラフである。横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸は振幅［ｄＢ］を示す。図５～図８は、０°～＋３０°までの範囲で５°毎に音源位置を上昇させた場合の振幅スペクトルを示すグラフである。図９～図１２は、－３０°～０°までの範囲で５°毎に音源位置を下降させた場合の振幅スペクトルを示すググラフである。

【0063】

図５、図９は、空間音響伝達特性Ｈｌｓの振幅スペクトルを示す。図６、図１０は、空間音響伝達特性Ｈｌｏの振幅スペクトルを示す。図７、図１１は、空間音響伝達特性Ｈｒｏの振幅スペクトルを示す。図８、図１２は、空間音響伝達特性Ｈｒｓの振幅スペクトルを示す

【0064】

図５～図１２に示すように、振幅スペクトルは複数のピークと、複数のノッチを有している。図５～図１２に示されるように、音源位置に応じて、ピーク及びノッチがシフトしている。頭外定位処理装置１００、又は測定装置２００が振幅スペクトルのピークとノッチを抽出する。そして、補正データ格納部１１３は、ピークとノッチを補正するための補正データを格納する。補正データについては後述する。

【0065】

ここで、複数のノッチを区別するため、低周波数側から順にＮ１、Ｎ２、Ｎ３等として特定する。同様に、複数のピークを区別するため、低周波数側から順にＰ１、Ｐ２、Ｐ３等として特定する。なお、図５～図１２において、ピーク及びノッチを抽出する周波数帯は、振幅スペクトルの一部の帯域となっている。つまり、補正が必要な帯域のみ、ピークとノッチが抽出されていればよい。例えば、図５等では、ノッチＮ１～Ｎ３と、ピークＰ２、Ｐ３のみが抽出されている。従って、ピークＰ１は、補正する帯域外にあるため、図５に明示されていない。

【0066】

ここで、周波数振幅特性のピークとノッチを抽出する場合、ＦＦＴにより得られた振幅スペクトルの概形を用いることが好ましい。例えば、測定装置２００は、振幅スペクトルをスプライン補間や移動平均などにより平滑化することで、振幅スペクトルの概形（概形スペクトル）を求める。そして、測定装置２００は、概形スペクトルの極大値をピークとして検出し、極小値をノッチとして検出する。

【0067】

図１３は、複数の被測定者１に対する測定で得られたピークノッチテーブルを示す。図１３は、ピークＰ１～Ｐ４、及びノッチＮ１～Ｎ３の周波数を示すピークノッチテーブル（周波数テーブルともいう）である。具体的には、図１３は、ピークＰ１～Ｐ４、及びノッチＮ１～Ｎ３の周波数に対応するＩｎｄｅｘ値を示す。

【0068】

図１３は、音源の位置が基準位置、つまり、０°となっている時の測定データを示す。図１３において、００１Ｌ、００１Ｒは第１の被測定者１の左耳及び右耳に関するデータを示す。左耳に関しては、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｒｏのピーク及びノッチが含まれ、右耳に関しては、空間音響伝達特性Ｈｒｓ、Ｈｌｏのピーク及びノッチが含まれている。

【0069】

同様に、図１３の００２Ｌ、００２Ｒは第２の被測定者１の左耳及び右耳に関するデータを示し、００３Ｌ、００３Ｒは第３の被測定者１の左耳及び右耳に関するデータを示す。被測定者１のそれぞれについて、ピーク及びノッチの周波数のデータが格納されている。さらに、ピーク及びノッチの振幅値（振幅レベル）を示すピークノッチテーブル（振幅テーブルともいう）が得られる。つまり、１つの音源位置に対して、周波数テーブルと、振幅テーブルの２つのテーブルが得られる。また、音源位置毎に、周波数テーブルと、振幅テーブルが得られる。

【0070】

図１４は、ピーク毎、及びノッチ毎の振幅レベルの推移を示すグラフである。図１４は、横軸が音源の角度（上下方向位置）を示し、縦軸が、ピーク又はノッチの振幅レベルを示している。上記のように、－３０°～＋３０°までの範囲で５°毎に上下方向位置を変えた場合のデータが得られている。上下方向に音源の位置が変わることで、ピーク及びノッチの振幅レベルが変化している。

【0071】

図１４には、ピーク毎、及びノッチ毎に、振幅レベルのデータを近似した多項式が示されている。ここでは、２次の多項式で振幅レベルを近似している。例えば、ノッチＮ１について、上下方向位置を変えた時の振幅レベルを多項式近似している。同様に、ノッチＮ２を近似した多項式と、ノッチＮ３の振幅レベルを近似した多項式がそれぞれ示されている。ピークＰ２の振幅レベルを近似した多項式と、ピークＰ３の振幅レベルを近似した多項式と、ピークＰ４の振幅レベルを近似した多項式がそれぞれ示されている。

【0072】

図１５は、ピーク毎、及びノッチ毎の周波数の推移を示すグラフである。図１３は、横軸が上下方向位置を示し、縦軸が、ピーク又はノッチの周波数を示している。上記のように、－３０°～＋３０°までの範囲で５°毎に上下方向位置を変えた場合のデータが得られている。上下方向に音源の位置が変わることで、ピーク及びノッチの周波数が変化している。

【0073】

図１５には、ピーク毎、及びノッチ毎に、周波数のデータを近似した多項式が示されている。ここでは、１次の多項式で周波数を近似している。例えば、ノッチＮ３について、上下方向位置を変えた時の周波数を線形近似している。同様に、ピークＰ３の周波数を線形近似した式と、ピークＰ４の周波数を線形近似した式がそれぞれ示されている。

【0074】

補正データは、図１３に示すようなピークノッチテーブルであってもよい。あるいは、補正データは、振幅及び周波数を近似した多項式のデータを含む。例えば、補正データ格納部１１３は、多項式の係数を補正データとしてもよい。したがって、補正データ格納部１１３は、ノッチ毎、及びピーク毎に、多項式の係数をそれぞれ格納する。もちろん、線形近似又は２次の多項式近似に限らず、種々の近似式を用いることができる。

【0075】

補正データは、シフト量を求める算出式となっていることが好ましい。例えば、被測定者のピークノッチテーブルから得られた算出式とすることができる。補正データ格納部１１３は、ピーク毎の算出式と、ノッチ毎の算出式のデータを格納する。補正部１１２は、上下方向の位置情報（角度）を算出式に入力することでシフト量を算出する。そして、補正部１１２は、シフト量だけピーク又はノッチをシフトする。

【0076】

補正部１１２は、補正データ格納部１１３に格納された補正データを参照して、空間音響伝達特性のピーク及びノッチを補正する。つまり、補正部１１２は、調整後の位置に応じて、振幅スペクトルにおけるピークとノッチを移動させる。これにより、音源の位置を所望の位置に変更することができる。例えば、ユーザＵが入力部１０１を操作して、仮想音源の位置を変化させる。ここでは、ユーザＵが仮想音源の位置を＋１０°に変更する例を説明するが、位置は＋１０に限られるものではない。

【0077】

補正部１１２は、基準位置（０°）における振幅スペクトル（基準スペクトル）と＋１０°の振幅スペクトルとの間でピーク及びノッチのシフト量を求める。シフト量は、２つのスペクトルの間での差分に対応する。例えば、補正部１１２は、補正データの近似式を参照して、基準位置におけるピーク及びノッチの周波数と振幅を算出する。補正部１１２は、補正データの近似式を参照して、＋１０°におけるピーク及びノッチの周波数と振幅を算出する。補正部１１２は、ピーク毎、及びノッチ毎に、周波数と振幅を算出する。

【0078】

２つのスペクトルとの間で、それぞれのノッチについて、振幅の差分と周波数の差分を求める。補正部１１２は、この差分に応じて、基準スペクトルのノッチをシフトする。具体的には、補正部１１２は、基準スペクトルのノッチＮ２と、＋１０°のスペクトルのノッチＮ２との間の周波数差分値と振幅差分値を算出する。同様に、補正部１１２は、ノッチＮ１、Ｎ３及びピークＰ２等についても周波数差分値と振幅差分値を算出する。

【0079】

補正部１１２は、補正データを参照して、ノッチ毎に周波数と振幅をそれぞれシフトする。これにより、基準スペクトルにおけるノッチがシフトする。補正データを参照して、補正部１１２は、ピーク毎に周波数と振幅をそれぞれシフトする。これにより、基準スペクトルにおけるピークがシフトする。これにより、ピーク及びノッチをシフトすることで、補正スペクトルが得られる。

【0080】

補正部１１２における処理について、図１６を用いて説明する。図１６は、ノッチＮ２を補正する処理を説明するための図であり、振幅スペクトル(基準スペクトル)を模式的に示している。まず、補正部１１２は、基準スペクトルにおいて、ノッチＮ２のシフト領域Ｓ１を設定する。シフト領域Ｓ１はノッチＮ２を含む領域である。具体的には、シフト領域Ｓ１は、ノッチＮ２の周波数よりも低い下限周波数と、高い上限周波数で規定される周波数範囲(帯域)である。例えば、補正部１１２には、シフト領域Ｓ１となるデータ数（Ｉｎｄｅｘ数）が予め定められていてもよい。あるいは、シフト量Ｄ等に応じて、補正部１１２がシフト領域Ｓ１を設定してもよい。

【0081】

補正部１１２は、シフト領域Ｓ１に含まれるデータをシフト量Ｄだけシフトする。シフト量Ｄは、周波数差分値と、振幅差分値を含む。補正部１１２は、横軸に沿って、周波数差分値だけシフト領域Ｓ１のデータを移動させる。同様に、補正部１１２は、縦軸に沿って振幅差分値だけ、シフト領域Ｓ１のデータを移動させる。ここでは、シフト領域Ｓ１のデータが、高周波数側（図１６中の右側）、かつ低レベル側（図１６中の下側）に平行移動している。

【0082】

シフト後のデータをシフトデータＳ２とする。シフト領域Ｓ１を設定しているため、ノッチＮ２の近傍のスペクトル波形がそのまま平行移動する。シフトデータＳ２におけるスペクトル波形と、シフト領域Ｓ１のスペクトル波形は一致している。ノッチの近傍の形状を維持したままノッチを移動することができる。このように補正部１１２は、ノッチを含むシフト領域Ｓ１を設定している。そして、シフト領域Ｓ１に含まれるデータをシフト量Ｄだけシフトしている。このようにすることで、補正部１１２は、基準スペクトルのノッチ周辺における波形形状（振幅スペクトルの形状）を維持したまま、補正することができる。よって、仮想音源を所望の位置とした場合であっても、空間音響フィルタを適切に補正することができる。これにより、適切に頭外定位処理を行うことができる。

【0083】

さらに、補正部１１２は、補正範囲Ｃを設定している。補正範囲Ｃは、シフト領域Ｓ１よりも広い周波数範囲である。補正範囲Ｃは、シフト領域Ｓ１とシフトデータＳ２を含む範囲である。補正範囲Ｃにおいて、シフトデータＳ２の範囲の外側を補間範囲Ａ、Ｂとする。ここでは、補正範囲Ｃの下限周波数からシフトデータＳ２の下限周波数までの範囲が補間範囲Ａとなる。補正範囲Ｃの上限周波数からシフトデータＳ２の上限周波数までの範囲が補間範囲Ｂとなる。補正部１１２には、補正範囲Ｃとなるデータ数（Ｉｎｄｅｘ数）が予め設定されていてもよい。あるいは、シフト量Ｄに応じて、補正部１１２が補正範囲Ｃを設定してもよい。

【0084】

補正部１１２は、補間範囲Ａ、及び補間範囲Ｂにおけるデータをデータ補間により生成する。具体的には、例えば、線形補間や多項式補間などを用いて、補間範囲Ａ、Ｂの振幅レベルを算出する。補正部１１２は、スプライン補間等の多項式補間を用いることが好ましい。補正部１１２は、データ補間を行うことで、補間範囲Ａ，Ｂにおける振幅値を算出する。

【0085】

このように、補正部１１２は、シフトデータＳ２の周辺において、補間範囲Ａ、Ｂを設定している。そして、補間範囲Ａは基準スペクトルの振幅レベルと、シフトデータＳ２の振幅レベルとを繋げるように、データ補間を行っている。このようにすることで、補正部１１２が、補間範囲Ａ、Ｂにおいて、振幅レベルが滑らかになるよう補正を行うことができる。

【0086】

このように、補正部１１２は、補正データを参照して、補正範囲Ｃにおける振幅のデータを生成する。補正部１１２は、それぞれのノッチに対して、上記の処理を行う。補正部１１２は、それぞれのピークについて、同様の処理を行う。このようにすることで、補正部１１２は、補正スペクトルを算出することができる。よって、補正範囲Ｃにおいて、補正スペクトルに新たな極値が発生してしまうことを防ぐことができる。つまり、補正により空間音響伝達特性の極値の数が増加しないように、補正部１１２がシフトしたピーク及びノッチの周辺のデータを補間する。ノッチの周辺に新たな極大値が形成されないようにすることができる。よって、元の波形を維持することができ、適切に補正を行うことができる。

【0087】

フィルタ生成部１１４は、補正後の周波数振幅特性（補正スペクトル）を用いて、空間音響フィルタを生成する。例えば、フィルタ生成部１１４は、逆フーリエ変換などにより、時間領域の空間音響伝達特性を生成する。なお、逆変換における周波数位相特性は、基準位置での周波数位相特性を用いることができる。フィルタ生成部１１４は、時間領域の空間音響伝達特性を所定のフィルタ長で切り出すことで、空間音響フィルタを生成する。

【0088】

なお、図１６では、補正部１１２が周波数差分値と振幅差分値に基づいて、ノッチの周波数と振幅を補正したが、振幅のみを補正するようにしてもよい。つまり、補正部１１２は、周波数差分値だけ振幅を上下にシフトするようにしてもよい。さらに、補正部１１２は、ノッチＮ１～Ｎ３及びピークＰ１～Ｐ４の全てを補正しなくても良い。例えば、ピークＰ１については、補正しなくても良い。また、補正部１１２は、周波数と振幅の一方のみを補正しても良い。補正部１１２がノッチＮ１～Ｎ３の一部のノッチについては、周波数と振幅の両方を補正し、残りのノッチについては、振幅のみを補正するようにしてもよい。補正部１１２は、ピークの周波数は補正せずに、ピークの振幅のみを補正してもよい。

【0089】

次に、フィルタ生成方法について、図１７を用いて説明する。図１７は、フィルタ生成方法を示すフローチャートである。

【0090】

まず、抽出部１０２が、データベース１０３のプリセットデータの中から、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｒｏを抽出する（Ｓ１０１）。抽出部１０２は、ユーザの左耳に外耳道伝達特性と類似する外耳道伝達特性を有する被測定者１の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｒｏを抽出する。

【0091】

同様に、抽出部１０２が、データベース１０３のプリセットデータの中から、空間音響伝達特性Ｈｌｏ、Ｈｒｓを抽出する（Ｓ１０２）。抽出部１０２は、ユーザの右耳に外耳道伝達特性と類似する外耳道伝達特性を有する被測定者１の空間音響伝達特性Ｈｌｏ、Ｈｒｓを抽出する。

【0092】

次に、頭外定位処理装置１００が、テスト音源１２５のテスト信号を再生する（Ｓ１０３）。ここでは、頭外定位処理装置１００が、頭外定位処理された再生信号をヘッドホン４３から出力する。つまり、畳み込み処理部１２１が、再生信号に、抽出された空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｒｏ、Ｈｌｏ、Ｈｒｓを示す空間音響フィルタを畳み込む。さらに、逆フィルタ部１２３が、逆フィルタを再生信号にテスト信号に畳み込む。これにより、ユーザが頭外定位処理された再生信号を受聴することができる。

【0093】

次に、取得部１１１が、位置調整があるか否かを判定する（Ｓ１０４）。例えば、ユーザＵが位置調整バー（図４参照）を移動した場合、取得部１１１は、位置調整有りと判定する（Ｓ１０４のＹＥＳ）。ユーザＵが位置調整バーを移動していない場合、取得部１１１は、位置調整なしと判定する（Ｓ１０４のＮＯ）。位置調整がない場合（Ｓ１０４のＮＯ）、ステップＳ１０８に移行する。

【0094】

位置調整がある場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、取得部１１１が位置情報を取得する（Ｓ１０５）。つまり、取得部１１１が、仮想音源の変更後の角度を取得する。

【0095】

補正部１１２は、位置情報に基づいて、ピーク及びノッチを補正する（Ｓ１０６）。補正部１１２は、補正データを参照してピーク及びノッチを補正する。上記のように、補正部１１２は、補正データを参照して、ピーク及びノッチをシフトする。補正部１１２は、低周波数側に位置するピーク及びノッチのいずれかから適宜補正する。これにより、振幅スペクトルを補正した補正スペクトルが得られる。また、補正部１１２は、一部の帯域に含まれるピーク及びノッチを補正してもよい。なお、補正部１１２は、低周波数側からピーク及びノッチを順に補正してもよい。あるいは、補正部１１２は、高周波数側からピーク及びノッチを順に補正してもよい。もちろん、ピーク及びノッチを補正する順番は特に限定されるものではない。予め定められた順番で、ピーク及びノッチを補正してもよい。

【0096】

フィルタ生成部１１４は、補正スペクトルを用いて、補正フィルタを生成する（Ｓ１０７）。つまり、フィルタ生成部１１４は、補正スペクトルを逆フーリエ変換することで、空間音響伝達特性を示す補正フィルタを生成する。補正フィルタは、上下方向に位置が変化した音源から耳までの空間音響伝達特性を示す。

【0097】

取得部１１１が、位置調整が終了したか否かを判定する（Ｓ１０８）。例えば、ユーザＵが図４の位置調整ＯＮのチェックボックスを外すと、位置調整が終了する（Ｓ１０８のＹＥＳ）。これにより、処理が終了する。

【0098】

位置調整が終了していない場合（Ｓ１０８のＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。したがって、ユーザＵが引き続き頭外定位処理されたテスト信号を受聴する。ユーザＵはテスト信号を頭外定位受聴した結果に応じて、位置調整を行うことができる。これにより、ユーザＵの好む仮想音源位置での空間音響伝達特性を示す空間音響フィルタが生成される。よって、頭外定位処理装置１００は、適切なフィルタを生成することができるため、効果的な頭外定位処理を行うことができる。

【0099】

なお、頭外定位処理装置１００の処理の少なくも一部は、他の装置で行ってもよい。つまり、上記の処理は複数の装置によって分散処理してもよい。例えば、フィルタ生成装置１１０と、頭外定位処理装置１００は、物理的に異なる装置となっていてもよい。この場合、フィルタ生成装置１１０が生成した空間音響フィルタを頭外定位処理装置１００に送信すればよい。あるいは、補正部１１２が補正した空間音響伝達特性を頭外定位処理装置１００に送信して、頭外定位処理装置１００が逆フィルタを生成してもよい。

【0100】

プリセットデータからユーザに適した空間音響伝達特性を選択する処理は、頭外定位処理装置１００とは異なるサーバ装置などが行ってもよい。また、データベース１０３や補正データ格納部１１３はネットワークに接続されたサーバ装置等に搭載されていてよい。

【0101】

上記処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、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。

【0102】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0103】

Ｕ ユーザ
１ 被測定者
２Ｌ 左マイク
２Ｒ 右マイク
５Ｌ 左スピーカ
５Ｒ 右スピーカ
９Ｌ 左耳
９Ｒ 右耳
１０ 頭外定位処理部
１１ 畳み込み演算部
１２ 畳み込み演算部
２１ 畳み込み演算部
２２ 畳み込み演算部
２４ 加算器
２５ 加算器
４１ 逆フィルタ部
４２ 逆フィルタ部
４３ ヘッドホン
１００ 頭外定位処理装置
１０１ 入力部
１０２ 抽出部
１０３ データベース
１１０ フィルタ生成装置
１１１ 取得部
１１２ 補正部
１１３ 補正データ格納部
１１４ フィルタ生成部
１２１ 畳み込み処理部
１２３ 逆フィルタ部
１２５ テスト音源
２００ 測定装置
２０１ 測定処理装置
Ｃ 補正範囲
Ｓ１ シフト領域
Ｓ２ シフトデータ
Ａ 補間範囲
Ｂ 補間範囲
Ｎ２ ノッチ

【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】