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公開番号2025038778
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-19
出願番号2023145590
出願日2023-09-07
発明の名称バイノーラル再生装置及びプログラム
出願人日本放送協会
代理人個人
主分類H04S 1/00 20060101AFI20250312BHJP(電気通信技術)
要約【課題】音源オブジェクトが放射特性を有する場合、聴取位置に到来する各方向の音波の音響伝播を考慮することで、より臨場感及び実物感の高い音像を提示する。
【解決手段】バイノーラル再生装置1の調和展開部10は、予め測定された両耳の頭部伝達関数を円調和展開し、展開係数A_n ^(L)(ω),A_n ^(R)(ω)を求める。調和展開部11は、収音された放射特性を有する音源オブジェクト100の音声信号を円調和展開し、展開係数A_n ⁽¹⁾(ω)を求める。変換部12は、ベッセル関数の加法定理により、展開係数A_n ⁽¹⁾(ω)を聴取位置の展開係数A_n ⁽²⁾(ω)に変換する。バイノーラル信号算出部13は、展開係数A_n ^(L)(ω),A_n ^(R)(ω),A_n ⁽²⁾(ω)等を用いて、キルヒホッフ-ヘルムホルツ積分方程式により、バイノーラル信号を算出する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
音源オブジェクトが放射特性を有する場合の音声信号を、バイノーラル信号として算出するバイノーラル再生装置において、
予め測定された聴取者の両耳の頭部伝達関数を入力し、前記頭部伝達関数を円調和展開または球面調和展開することで、前記頭部伝達関数の展開係数を求める第１調和展開部と、
予め測定された前記音源オブジェクトの放射する音波の展開係数を入力し、ベッセル関数の加法定理により、前記音源オブジェクトの放射する音波の展開係数を前記聴取者の聴取位置へ到来する音波の展開係数に変換する変換部と、
キルヒホッフ－ヘルムホルツ積分方程式に基づき、前記第１調和展開部により求めた前記頭部伝達関数の展開係数、及び前記変換部により変換された前記聴取者の聴取位置へ到来する音波の展開係数を用いて、前記バイノーラル信号を算出するバイノーラル信号算出部と、
を備えたことを特徴とするバイノーラル再生装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載のバイノーラル再生装置において、
さらに、収音された前記音源オブジェクトの放射する音波の音声信号を入力し、前記音声信号を円調和展開または球面調和展開することで、前記音源オブジェクトの放射する音波の展開係数を求める第２調和展開部を備え、
前記変換部は、
前記ベッセル関数の加法定理を用いて、前記第２調和展開部により求めた前記音源オブジェクトの放射する音波の展開係数を、前記聴取者の聴取位置へ到来する音波の展開係数に変換する、ことを特徴とするバイノーラル再生装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバイノーラル再生装置において、
前記バイノーラル信号算出部は、
前記頭部伝達関数の展開係数及び当該展開係数の勾配、並びに前記聴取者の聴取位置へ到来する音波の展開係数から得られた前記聴取者の頭部を中心とする円状境界上の音圧及び音圧勾配を前記キルヒホッフ－ヘルムホルツ積分方程式に代入することで導出された所定式により、前記バイノーラル信号を算出する、ことを特徴とするバイノーラル再生装置。
【請求項４】
請求項２に記載のバイノーラル再生装置において、
前記バイノーラル信号算出部は、
前記第１調和展開部及び前記第２調和展開部により前記円調和展開が行われる場合に、ωを角周波数、
TIFF
2025038778000027.tif
6
170
を前記聴取者の頭部を中心とする位置、ｒを前記頭部の中心からの距離、ｐ
(L)
（ω,ｒ）を左耳へ提示する信号、ｐ
(R)
（ω,ｒ）を右耳へ提示する信号、ｋを波数、Ｎを前記円調和展開における有限の展開次数、Ａ
n
(2)
（ω）を前記聴取者の聴取位置へ到来する音波の展開係数、Ａ
n
(L)
（ω）を左耳の前記頭部伝達関数の展開係数、Ａ
n
(R)
（ω）を右耳の前記頭部伝達関数の展開係数、Ｈ
n
(2)
を第２種ハンケル関数、Ｊ
n
をベッセル関数として、
以下の式：
TIFF
2025038778000028.tif
34
170
TIFF
2025038778000029.tif
34
170
により、前記バイノーラル信号を算出する、ことを特徴とするバイノーラル再生装置。
【請求項５】
コンピュータを、請求項１に記載のバイノーラル再生装置として機能させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、音源オブジェクトが放射特性を有する場合の音声信号を、ヘッドホンを用いて提示する再生技術に関し、特に、頭部伝達関数を用いた立体的な音響のバイノーラル再生装置及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、オーディオ・ヴィジュアルコンテンツにおいて、音源は、ある位置に存在するオブジェクト（音源オブジェクト）として扱われる場合がある。この音源オブジェクトの発する音をヘッドホンにて立体的に再生する方法として、頭部伝達関数を用いたバイノーラル再生法がある（例えば特許文献１、非特許文献１を参照）。
【０００３】
図１２は、バイノーラル再生法の概要を説明する図である。音源オブジェクト１００の音源位置１０１から聴取者１０２の頭部位置１０３への伝播路において、音源位置１０１から聴取者１０２の左耳１０４までの矢印は、左耳１０４の頭部伝達関数を示している。また、音源位置１０１から聴取者１０２の右耳１０５までの矢印は、右耳１０５の頭部伝達関数を示している。
【０００４】
頭部伝達関数とは、音源位置１０１から左耳１０４及び右耳１０５の鼓膜位置までの音響伝播特性を表す。音声信号のスペクトルにこの頭部伝達関数を乗算する、または音声信号の時間領域表現に頭部伝達関数の時間領域表現である頭部インパルス応答を畳み込むことで、その結果となる音声信号を得る。そして、聴取者１０２に対し、その音声信号をヘッドホンまたはイヤホンを用いて左耳１０４及び右耳１０５へ提示することにより、音源位置１０１に音像を定位して知覚させることができる。
【０００５】
このようなバイノーラル再生法では、音源オブジェクト１００の放射する音波が方向によって変わらない全指向特性を仮定している。そのため、音源オブジェクト１００の位置を点として与え、その点の音源位置１０１から左耳１０４及び右耳１０５の聴取位置までの頭部伝達関数のみが音声信号に乗算されることで、左耳１０４及び右耳１０５へ提示する信号、いわゆるバイノーラル信号が生成される。
【０００６】
つまり、音源オブジェクト１００が全指向特性を有する場合、音源位置１０１から左耳１０４及び右耳１０５の聴取位置までの音響伝播を考慮して、左耳１０４及び右耳１０５へ提示するバイノーラル信号が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２２－９０５４６号公報
【非特許文献】
【０００８】
大賀、山崎、金田、“音響システムとディジタル処理”、電子情報通信学会、1995
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、音源オブジェクト１００の放射する音波が方向によって変化する場合、すなわち音源オブジェクト１００が放射特性を有する場合には、音源オブジェクト１００が全指向特性を有する場合のバイノーラル再生法をそのまま適用することができない。
【００１０】
なぜならば、音源位置１０１から左耳１０４及び右耳１０５の聴取位置までの音響伝播だけでなく、放射特性に基づいて空間に放射され聴取位置へ到来する各方向の音波の音響伝播を考慮して、バイノーラル信号を算出する必要があるからである。
（【００１１】以降は省略されています）

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