JP2671327B2

JP2671327B2 - Audio player

Info

Publication number: JP2671327B2
Application number: JP62278867A
Authority: JP
Inventors: 潔文稲永; 博行寒川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-11-04
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH01120999A

Description

【発明の詳細な説明】以下の順序でこの発明を説明する。Ａ産業上の利用分野Ｂ発明の概要Ｃ従来の技術Ｄ発明が解決しようとする問題点Ｅ問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ作用Ｇ実施例 G₁ 第１の実施例（第１図〜第４図） G₂ 他の実施例（第５図〜第11図）Ｈ発明の効果Ａ産業上の利用分野この発明はオーディオ再生装置に関する。Ｂ発明の概要この発明は、ヘッドホン（イヤホンを含む）によりバ
イノーラル再生を行うときに、リスナの頭の向きにした
がって左及び右チャンネルのオーディオ信号の特性を変
更する場合において、リスナの体を基準にして頭の向き
を検出することにより、安定な再生特性が得られるよう
にしたものである。Ｃ従来の技術ヘッドホンによるバイノーラル再生は、音像の方向
感、定位感及び臨場感などに優れた方法である。しかし、スピーカによるステレオ再生の場合には、リ
スナが頭（顔）の向きを変えても、音像の絶対的な方向
及び位置は変化せず、リスナの感じる音像の相対的な方
向及び位置が変化するのに対し、ヘッドホンによるバイ
ノーラル再生の場合には、リスナが頭の向きを変えて
も、リスナの感じる音像の相対的な方向及び位置は変化
しない。このため、ヘッドホンによるバイノーラル再生
では、音場はリスナの頭の中に形成されてしまい、音像
をリスナの前方に定位させることが難しく、しかも、音
像が上昇しがちであった。そこで、「特公昭42−227号公報」によれば、次のよ
うなヘッドホンによるバイノーラル再生方法が考えられ
ている。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、時間差、位相差などにより決定
されるので、上記公報のシステムにおいては、左及び右
チャンネルのオーディオ信号ラインに、レベル制御回路
及び可変遅延回路をそれぞれ設けるとともに、リスナの
頭の向きを検出し、その検出信号により各チャンネルの
オーディオ信号のレベル制御回路及び可変遅延回路を制
御してスピーカによるステレオ再生に匹敵するステレオ
音場感を得るようにしたものである。Ｄ発明が解決しようとする問題点ところで、上述のシステムにおいては、リスナの頭の
向きを検出する必要があり、このためには、何らかの検
出手段をリスナの頭に付ける必要がある。そして、その
ような検出手段として、ジャイロスコープを使用する手
段や磁針を利用する手段などである。しかし、ジャイロスコープによる検出手段は、ジャイ
ロスコープ自体が極めて高価である。しかも、ジャイロ
スコープは大きさ及び重畳も大きく、さらに、動作用に
大型の電源を必要とするので、自由に動きまわるリスナ
の頭の向きを検出する手段としては不適当である。また、磁気による検出手段は、地磁気の水平分力の方
向を基準としてリスナの頭の向きを検出するものであ
り、比較的安価ではあるが、一般の磁石からも分かるよ
うに、応答が遅く、かつ、安定性も悪いので、十分な特
性の検出信号を得ることができない。したがって、どちらの検出手段もシステムの商品化と
いう点からは、実現が極めて困難であった。この発明は、このような問題点を解決しようとするも
のである。Ｅ問題点を解決するための手段このため、この発明の発明者は、各種の実験を行った
ところ、地磁気の水平分力、あるいは壁や床などリスナ
から見て絶対的な位置（方向）を基準として頭の向きを
検出しなくても、一定の条件下においては、リスナの体
の向きを基準にして頭の向きを検出しても、十分実用に
なることが判明した。すなわち、リスナが着席し、スピーカによりステレオ
再生を行っているような場合には、リスナが頭の向きを
変えてもその範囲は小さく、しかも、そのときのリスナ
の体の向きはほとんど変化していない。そこで、この発
明においては、このような点に着目し、リスナの例えば
肩の向きを基準として頭の向きを検出し、この検出信号
によりヘッドホンに供給されるステレオオーディオ信号
の特性を制御するようにしたものである。Ｆ使用簡単な構成にもかかわらず、リスナの頭の向きが確実
に、かつ、安定に検出される。Ｇ実施例 G₁ 第１の実施例第１図において、（１）はステレオ信号源を示し、こ
の信号源（１）からステレオの左及び右チャンネルのオ
ーディオ信号L,Rが取り出される。そして、これらの信号L,Rが、可変遅延回路（11），
（41）→レベル制御回路（12），（42）→加算回路（1
3），（43）→音量調整用の可変抵抗器（14），（44）
→出力アンプ（15），（45）の各信号ラインを通じてヘ
ッドホン（６）の左及び右の発音ユニット（電気−音響
変換素子）（6L），（6R）にそれぞれメインのオーディ
オ信号として供給される。この場合、可変遅延回路（11），（41）及びレベル制
御回路（12），（42）は、いずれも制御信号に対して純
電子的に遅延時間及び利得（レベル）が変化する構成と
される。また、レベル制御回路（12），（42）は、例え
ば、オーディオ帯域を５分割し、その各分割された帯域
ごとにその利得を任意に制御できるグラフィックイコラ
イザにより構成される。さらに、ヘッドホン（６）は、その発音ユニット（6
L），（6R）が逆Ｕ字状のバンド（6B）により結合さ
れ、リスナの頭にセットできるようにされている。また、スピーカによるステレオ再生の場合には、左チ
ャンネルのスピーカの再生音が、リスナの右耳にも到達
するとういように、左右のチャンネル間に、音響的なク
ロストークを生じている。そこで、これをシミュレート
するため、信号源（１）からの信号L,Rが、可変遅延回
路（21），（51）→レベル制御回路（22），（52）→加
算回路（43），（13）の各信号ラインを通じて反対チャ
ンネルの発音ユニット（6R），（6L）にそれぞれクロス
トーク成分として供給される。なお、回路（21），（5
1）及び（22），（52）も回路（11），（41）及び（1
2），（42）と同様に構成される。さらに、リスニングルームやコンサートホールなどに
おけるような音場の広がり感あるいは臨場感を拡大する
ため、信号源（１）からの信号L,Rが、残響回路（2
5），（55）に供給されて残響信号が形成され、これら
信号が加算回路（13），（43）を通じて発音ユニット
（6L），（6R）に供給される。さらに、ヘッドホン（６）のバンド（6B）には、リス
ナの水平面内における頭の向きを検出する検出手段（7
1）が設けられる。第２図は、その検出手段（71）の一例を示す。すなわ
ち（7L），（7R）は、リスナの左肩及び右肩に装着され
る逆Ｕ字状の肩乗せ部で、これら肩乗せ部（7L），（7
R）の背中側の端部は、補強部（7B）により結合されて
いる。また、肩乗せ部（7L），（7R）の頂上には、逆コ
字状のフレーム（7F）の両端が結合されているととも
に、フレーム（7F）の頂部中央にロータリエンコーダ
（7E）が、一端に地磁気方向を示す回転軸が下方に向い
て設けられその回転軸がヘッドホン（６）のバンド（6
B）の中央頂点に結合されている。そして、ヘッドホン（６）の使用時には、第１図に示
すように、肩乗せ部（7L），（7R）がリスナの両肩に装
着され、ヘッドホン（６）がリスナの頭に装着される。
したがって、リスナが頭の向きを変えたとき、上記のよ
うに、リスナの体の向きはほとんど変わらずに頭の向き
だけが変わるので、部材（7L），（7R），（7B），（7
F）の向きは変わらずにヘッドホン（６）の向きだけが
変わることになり、ロータリーエンコーダ（7E）から
は、リスナの体の向きを基準とし、リスナの頭の向きを
示す出力が取り出される。そして、このエンコーダ（7E）の出力が検出回路（7
2），（73）に供給され、検出回路（72）からは、リス
ナが頭を時計方向にまわしたときと、反時計方向にまわ
したときとで“0"または“1"に変化する方向信号Sdが取
り出され、検出回路（73）からは、リスナが頭の向きを
変えたとき、その変えた角度に比例した数のパルスPa、
例えば２゜変えるごとに１つのパルスPaが取り出され
る。そして、信号Sdが、アップダウンカウンタ（74）のカ
ウント方向入力/Dに供給されるとともに、パルスPaが
カウンタ（74）のクロック入力（カウント入力）CKに供
給され、そのカウント出力が、アドレスデコーダ（75）
を通じてメモリ（77）にアドレス信号として供給されて
メモリ（77）内のテーブルの該当するアドレスから制御
データが読み出され、このデータが回路（11），（1
2），（21），（22），（41），（42），（51），（5
2）にそれぞれ制御信号として供給される。第３図は、メモリ（77）内のテーブルのデータの一例
を示す。ただし、このテーブルにおいては、簡単のた
め、そのデータを、回路（11），（12），（21），（2
2），（41），（42），（51），（52）における伝達特
性に変換して示す。すなわち、今、第４図に示すように、リスナ（８）の
前方に左及び右チャンネルのスピーカ（9L），（9R）が
配置されている場合、スピーカ（9L），（9R）とリスナ
（８）との間における伝達特性として、Ｈ（ω，θ）mn＝Ａ（ω，θ）mn・exp｛ｊφ（ω，
θ）mn｝ τ（θ）mn:スピーカ（9m）からリスナ（８）の一方の
耳（8n）に到る遅延時間を考えたとき、角度θを単位角度ずつ、例えば２゜ずつ
変化させたときの伝達関数Ｈ（ω，θ）mn及び遅延時間
τ（ω，θ）mnの値（１つの角度につき８個の値）が、
テーブルの１番地ごとに書き込まれている。また、このテーブルは、メモリ（77）に対して例えば
３組設けられるとともに、その組ごとに、リスナの頭部
及び耳介の形状に対応してデータの値が異ならされてい
る。そして、その３組のテーブルのうちの１つが、デコ
ーダ（75）のスイッチ（76）の切り換えにしたがって選
択される。なお、第１図において、（79）はリセットスイッチで
あり、これをオンしたとき、カウンタ（74）のカウント
値は“オール0"にリセットされ、メモリ（77）のテーブ
ルはθ＝０のアドレスが選択される。このような構成によれば、信号源（１）からのオーデ
ィオ信号L,Rが、回路（11）〜（15），（41）〜（45）
を通じてヘッドホン（６）にメインのオーディオ信号と
して供給されるとともに、回路（21），（22），（5
1），（52）を通じてヘッドホン（６）にクロストーク
成分として供給される。そして、この場合、リスナが頭を動かすと、その向き
にしたがった信号Sd,Paが得られ、これによりカウンタ
（74）のカウント値はリスナの頭の向きにしたがった値
となり、このカウント値がデコーダ（75）を通じてメモ
リ（77）にアドレス信号として供給されているので、メ
モリ（77）からは、第３図のテーブルに対応したデータ
のうち、リスナの頭の向きに対応したデータが取り出さ
れ、このデータが回路（11），（12），（21），（2
2），（41），（42），（51），（52）に供給される。したがって、ヘッドホン（６）に供給されるオーディ
オ信号L,Rは、リスナの頭の向きにしたがった伝達関数
Ｈ（ω，θ）mn及び遅延時間τ（θ）mnを有するメイン
のオーディオ信号及びクロストーク成分となるので、ス
ピーカによるステレオ再生に匹敵するステレオ音場感を
得ることができる。なお、このとき、残響回路（25），（55）による残響
信号もヘッドホン（６）に供給されてリスニングルーム
やコンサートホールにおける広がり感が付加される。こうして、この発明によれば、ヘッドホン（６）によ
るステレオ再生時に、スピーカによるステレオ再生に匹
敵するステレオ音場感を得ることができるが、この場
合、特にこの発明によれば、リスナの体の向きを基準と
して頭の向きを検出しているので、リスナの体に対する
音像の方向及び位置は、リスナの向きにかかわらず一定
となり、戸外、例えば列車の中で音楽などを聴いている
とき、列車の進行につれてその向きが変わっていって
も、音像の方向や位置が変わることがない。また、検出手段（71）は簡単な安価であるとともに、
リスナの頭の向きを確実に、かつ、安定に検出できる。さらに、リスナの頭の向きにしたがってヘッドホン
（６）に供給されるオーディオ信号の特性を変更すると
き、これをメモリ（77）のテーブルを使用して行ってい
るので、リスナの頭の向きに対してきめ細かく変更で
き、最適な特性とすることができる。しかも、クロストーク成分を付加するとともに、その
クロストーク成分の特性も制御しているので、より優れ
たステレオ音場感を得ることができる。また、メモリ（77）のテーブルにしたがって回路（1
1），（12），（21），（22），（41），（42），（5
1），（52）の特性を純電子的に制御しているので、リ
スナの頭の動きに対するオーディオ信号の特性の変化に
遅れを生じることがなく、従来のシステムにおけるよう
な不自然さを生じることがない。さらに、メモリ（77）には複数のテーブルを用意して
おき、これをリスナがスイッチ（76）により任意に選択
できるようにしているので、リスナの頭部や耳介の形状
などが違っていても、最適な特性を得ることができる。さらに、角度θの変化に対する伝達関数及び遅延時間
の変化量を、テーブルによって標準値よりも大きく、あ
るいは小さくなるようにしておくことにより、リスナの
頭の向きに対する音像の位置の変化量が異なるので、こ
れによりリスナから音像までの距離感などを変更するこ
とができる。また、残響回路（25），（25）により残響信号を付加
しているとともに、この残響信号はホールの壁などによ
る反射音や残響音のように聴こえるので、あたかも有名
なコンサートホールで音楽を聴いているかのような臨場
感を得ることができる。 G₂ 他の実施例第５図は、検出手段（71）の他の例を示す。すなわ
ち、（7D）は検出バンドで、これはＵ字状に構成される
とともに、全体がリスナの頭の後方においてほぼ水平面
内に位置するように、両端が発音ユニット（6L），（6
R）に固定される。また、検出部（7K）が、バンド（7
D）に対応するように、支持部（7S）により補強部（7
B）に固定される。この場合、第６図に示すように、バンド（7D）は不透
明とされるとともに、その長さ方向に例えば円形の透光
部（7T）が例えば２゜の角間隔で形成される。そして、
このバンド（7D）を挾むように、発光部（7P）と受光部
（7Q）とが設けられて検出部（7K）が構成されるととも
に、このとき受光部（7Q）は、２つの受光素子（図示せ
ず）が、ロータリーエンコーダにおける検出素子と同様
にそれらの受光出力が互いに90゜の位相差となるように
設けられて構成され、それらの受光出力が信号Sd,Paに
変換されてから検出回路（72），（73））に供給され
る。したがって、リスナが頭の向きを変えたとき、検出部
（7K）に対するバンド（7D）の位置が変化し、これによ
り受光部（7Q）からは透光部（7T）ごとに出力が得られ
て信号Sd,Saが形成されるので、リスナの体の向きを基
準にして頭の向きが検出される。第７図は、バンド（7D）及び検出部（7K）の他の例を
示し、バンド（7D）の透光部（7T）は、バンド（7D）の
長さ方向に帯状に形成されるとともに、その長さ方向に
つれて幅が広くされる。そして、このバンド（7D）を挟
んで発光部（7P）及び受光部（7Q）が設けられて（7K）
が構成される。したがって、リスナが頭の向きを変えると、これにつ
れて検出部（7K）に対するバンド（7D）の位置が変化す
るので、受光部（7Q）の出力レベルか変化する。したが
って、この受光部（7Q）の出力をA/D変換してアドレス
デコーダ（75）に供給することによりROM（77）からリ
スナの頭の向きにしたがった制御データが取り出され
る。第８図に示す例においては、バンド（7D）にラックな
いしストリット（7U）が形成され、これにピニオン（7
V）がかみ合わされるとともに、ピニオン（7V）がポテ
ンショメータあるいはロータリエンコーダ（7E）の回転
軸に設けられた場合である。さらに、第９図は、リスナの頭の垂直方向の動きも検
出し、その検出信号により信号L,Rに対する伝達特性を
水平方向時と同様に制御する場合であり、受光部（7Q）
が垂直方向のラインセンサとされるとともに、発光部
（7P）も受光部（7Q）に対向するライン状とされる。したがって、リスナの体を基準として水平方向及び垂
直方向についてのリスナの頭の向きが検出される。なお、第１図及び第２図の例においても、肩乗せ部
（7L），（7R）をフレーム（7F）に対して回転自在とす
るとともに、ここにロータリーエンコーダなどの垂直方
向の検出部を設けることもできる。第10図は、検出手段（71）及びその周辺回路の他の例
を示す。すなわち、ヘッドホン（６）のバンド（6B）に第１の
検出手段（71A）が設けられるとともに、リスナの体、
例えば肩には、第２の検出手段（71B）が肩あて（7A）
により設けられる。この場合、検出手段（71A），（71
B）は、例えば地磁気の水平分力の方向を利用してリス
ナの水平面内における頭及び体の向きを検出するもので
あり、例えば第11図に示すように、ヘッドホンバンド
（6B）あるいは肩あて（7A）の中央頂部に、ロータリー
エンコーダ（7E）が、その回転軸が垂直方向となるよう
に設けられるとともに、その回転軸に、磁針（7M）が設
けられる。したがって、検出手段（71A）のロータリー
エンコーダ（7E）からは、地磁気の水平分力の方向を絶
対的な基準としてリスナの頭の向きを示す信号が得ら
れ、検出手段（71B）のロータリーエンコーダ（7E）か
らは、地磁気の水平分力の方向を絶対的な基準としてリ
スナの体の向きを示す信号が得られる。そして、検出手段（71A），（71B）の各検出信号が、
検出回路（72），（73）と同様の検出回路（72A），（7
3A），（72B），（73B）に供給されて信号Sd,Pa,Sd,Pa
がそれぞれ取り出され、これら信号がアップダウンカウ
ンタ（74A），（74B）に供給されてカウンタ（74A），
（74B）からはリスナの頭及び体の絶対的な向きをそれ
ぞれ示すカウント出力が取り出され、これらカウント出
力が減算回路（78）に供給される。したがって、減算回
路（78）においては、地磁気の水平分力の方向を絶対的
な基準としてリスナの頭の向きを示すカウント値から、
同様の方向を絶対的な基準としてリスナの体の向きを示
すカウント値が減算されるので、減算回路（78）からは
リスナの体の向きを基準としてリスナの頭の向きを示す
データが得られる。そして、このデータが、アドレスデコーダ（75）を通
じてメモリ（77）に供給され、上述のように信号L,Rの
制御データが形成される。なお、上述において、ｈ（t,θ）mn:スピーカ（9m）から耳（9n）に至るイン
パルスレスポンスでもあるから、回路（11,12），（21,22），（41,4
2），（51,52）をそれぞれたたみ込み積分回路とするこ
ともできる。さらに、第３図のデータは、次のようにして得ること
ができる。すなわち、反射の比較的少ない部屋、例えば
無響室に、左及び右チャンネルのスピーカと、ダミーヘ
ッドとを配置するとともに、ダミーヘッドの両耳の外耳
道の入口付近に小型のマイクロホンを設ける。そして、
その左及び右チャンネルのスピーカから測定信号を再生
し、これをダミーヘッドのマイクロホンにより収音して
伝達関数及び遅延時間を測定するとともに、この測定を
ダミーヘッドの所定の角度θごとに行えばよい。さらに、例えば第１図において、エンコーダ（7E）を
リスナの体に固定し、その入力軸をフレキシブルシャフ
トを通じてヘッドホンバンド（6B）に接続してリスナの
頭の向きを検出することもできる。また、メモリ（77）
におけるテーブルは１組とし、制御回路（75）において
そのテーブルに対するアドレスの指定を変更して複数組
のテーブルがある場合と同様に制御データを得ることも
できる。さらに、テーブルのデータは、リスナの一般的な頭の
向きの範囲に限ってもよく、また、角度θは、例えば、
θ＝０゜付近では0.5゜おき、｜θ｜≧45゜では３゜お
きのように、向きによって角度θの間隔を異なせてもよ
い。さらに、ヘッドホン（６）の代わりに、両耳の近く
に配置したスピーカでもよい。Ｈ発明の効果この発明によれば、リスナの体の向きを基準として頭
の向きを検出しているので、リスナの体に対する音像の
方向及び位置は、リスナの向きにかかわらず一定とな
り、戸外、例えば列車の中で音楽などを聴いていると
き、列車の進行につれてその向きが変わっていっても、
音像の方向や位置が変わることがない。また、検出手段（71）は簡単で安価であるとともに、
リスナの頭の向きを確実に、かつ、安定に検出できる。さらに、リスナの頭の向きにしたがってヘッドホン
（６）に供給されるオーディオ信号の特性を変更すると
き、これをメモリ（77）のテーブルを使用して行ってい
るので、リスナの頭の向きに対してきめ細かく変更で
き、最適な特性おすることができる。しかも、クロストーク成分を付加するとともに、その
クロストーク成分の特性も制御しているので、より優れ
たステレオ音場感を得ることができる。また、メモリ（77）のテーブルにしたがって回路（1
1），（12），（21），（22），（41），（42），（5
1），（52）の特性を純電子的に制御しているので、リ
スナの頭の動きに対するオーディオ信号の特性の変化に
遅れを生じることがなく、従来のシステムにおけるよう
な不自然さを生じることがない。さらに、メモリ（77）には複数のテーブルを用意して
おき、これをリスナがスイッチ（76）により任意に選択
できるようにしているので、リスナの頭部や耳介の形状
などが違っていても、最適な特性を得ることができる。さらに、角度θの変化に対する伝達関数及び遅延時間
の変化量を、テーブルによって標準値よりも大きく、あ
るいは小さくなるようにしておくことにより、リスナの
頭の向きに対する音像の位置の変化量が異なるので、こ
れによりリスナから音像までの距離感などを変更するこ
とができる。また、残響回路（25），（55）により残響信号を付加
しているとともに、この残響信号はホールの壁などによ
る反射音や残響音のように聴こえるので、あたかも有名
なコンサートホールで音楽を聴いているかのような臨場
感を得ることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order. A Industrial Field B Outline of Invention C Conventional Technology D Problems to be Solved by the Invention E Means for Solving Problems (Fig. 1) F Action G Example G ₁ First Example ( (Figs. 1 to 4) G ₂ Other embodiments (Figs. 5 to 11) H Effect of the invention A Industrial field of use The present invention relates to an audio reproducing apparatus. B Outline of the Invention The present invention is based on the listener's body when the characteristics of the left and right channel audio signals are changed according to the head direction of the listener when performing binaural reproduction with headphones (including earphones). By detecting the direction of the head, stable reproduction characteristics can be obtained. C Conventional Technology Binaural reproduction using headphones is a method excellent in the sense of direction, localization and presence of the sound image. However, in the case of stereo reproduction using speakers, even if the listener changes the direction of the head (face), the absolute direction and position of the sound image do not change, and the relative direction and position of the sound image felt by the listener change. In contrast, in the case of binaural reproduction using headphones, even if the listener changes his or her head direction, the relative direction and position of the sound image felt by the listener do not change. Therefore, in binaural reproduction with headphones, a sound field is formed in the listener's head, and it is difficult to localize the sound image in front of the listener, and the sound image tends to rise. Therefore, according to Japanese Patent Publication No. 42-227, the following binaural reproduction method using headphones has been considered. That is, the sense of direction and the sense of localization of the sound image are determined by the volume difference, time difference, phase difference, and the like of the sounds heard by the left ear and the right ear. In addition to providing a level control circuit and a variable delay circuit, the direction of the listener's head is detected, and the detected signal controls the level control circuit and the variable delay circuit of the audio signal of each channel to be comparable to stereo reproduction by speakers. This is to obtain a stereo sound field feeling. D Problem to be Solved by the Invention By the way, in the above-described system, it is necessary to detect the orientation of the listener's head, and for this purpose, some kind of detection means needs to be attached to the listener's head. As such detecting means, there are means using a gyroscope, means using a magnetic needle, and the like. However, the gyroscope itself is extremely expensive as the detection means by the gyroscope. Moreover, since the gyroscope has a large size and a large overlap and further requires a large power source for operation, it is unsuitable as a means for detecting the orientation of the head of a freely moving listener. Further, the magnetic detection means detects the orientation of the head of the listener with reference to the direction of the horizontal component force of the geomagnetism, and is relatively inexpensive, but as can be seen from a general magnet, the response is slow, Moreover, since the stability is poor, it is not possible to obtain a detection signal having sufficient characteristics. Therefore, it was extremely difficult to realize either of the detection means in terms of commercializing the system. The present invention is intended to solve such a problem. E. Means for Solving Problems Therefore, when the inventor of the present invention conducted various experiments, the horizontal component force of the geomagnetism or the absolute position (direction) of the wall or floor viewed from the listener was determined. It has been found that even if the head orientation is not detected as a reference, the head orientation is detected based on the listener's body orientation under certain conditions, but it is sufficiently practical. That is, when the listener is seated and stereo playback is performed by the speaker, the range is small even if the listener changes the head direction, and moreover, the listener's body direction at that time changes almost. Absent. Therefore, in the present invention, paying attention to such a point, the direction of the head is detected with the direction of the shoulder of the listener as a reference, and the characteristic of the stereo audio signal supplied to the headphones is controlled by this detection signal. It was done. F The orientation of the listener's head can be detected reliably and stably despite the simple configuration. G Embodiment G ₁ First Embodiment In FIG. 1, (1) indicates a stereo signal source, and stereo left and right channel audio signals L and R are extracted from this signal source (1). And, these signals L and R are variable delay circuits (11),
(41) → Level control circuit (12), (42) → Adder circuit (1
3), (43) → Variable resistors for volume adjustment (14), (44)
→ It is supplied as the main audio signal to the left and right sounding units (electric-acoustic conversion elements) (6L) and (6R) of the headphones (6) through the signal lines of the output amplifiers (15) and (45), respectively. . In this case, each of the variable delay circuits (11) and (41) and the level control circuits (12) and (42) is configured to change the delay time and the gain (level) purely with respect to the control signal. You. Further, the level control circuits (12) and (42) are configured by, for example, a graphic equalizer that divides an audio band into five and arbitrarily controls the gain for each of the divided bands. Furthermore, the headphones (6) are equipped with a sounding unit (6
L) and (6R) are connected by an inverted U-shaped band (6B) so that they can be set on the head of the listener. Further, in the case of stereo reproduction by the speaker, acoustic crosstalk is generated between the left and right channels such that the reproduced sound of the left channel speaker reaches the right ear of the listener. Therefore, in order to simulate this, the signals L and R from the signal source (1) are changed by the variable delay circuits (21), (51) → level control circuit (22), (52) → addition circuit (43), It is supplied as crosstalk components to the sounding units (6R) and (6L) of the opposite channels through the respective signal lines of (13). The circuits (21), (5
1) and (22) and (52) are also circuits (11), (41) and (1
The configuration is the same as 2) and (42). Furthermore, in order to expand the sense of presence or presence of the sound field, such as in a listening room or concert hall, the signals L and R from the signal source (1) are reverberated (2).
5) and (55) are supplied to form reverberation signals, and these signals are supplied to the sound generation units (6L) and (6R) through addition circuits (13) and (43). Further, a band (6B) of the headphones (6) has a detecting means (7) for detecting the direction of the head of the listener in the horizontal plane.
1) is provided. FIG. 2 shows an example of the detecting means (71). That is, (7L) and (7R) are inverted U-shaped shoulder rests mounted on the left and right shoulders of the listener. These shoulder rests (7L) and (7L)
The rear end of (R) is joined by the reinforcing portion (7B). Further, both ends of an inverted U-shaped frame (7F) are joined to the tops of the shoulder rests (7L) and (7R), and a rotary encoder (7E) is provided at the center of the top of the frame (7F). A rotation axis indicating the direction of the geomagnetism is provided at one end so as to face downward, and the rotation axis is the band (6) of the headphones (6).
It is connected to the central vertex of B). When using the headphones (6), as shown in FIG. 1, the shoulder rests (7L) and (7R) are attached to both shoulders of the listener, and the headphones (6) are attached to the listener's head.
Therefore, when the listener changes the direction of the head, as described above, the direction of the listener's body hardly changes and only the direction of the head changes. Therefore, the members (7L), (7R), (7B), (7
Only the orientation of the headphones (6) changes without changing the orientation of (F), and an output indicating the orientation of the listener's head is extracted from the rotary encoder (7E) with the orientation of the listener's body as a reference. The output of this encoder (7E) is detected by the detection circuit (7
2), (73), the direction from the detection circuit (72) changes to "0" or "1" when the listener turns his / her head clockwise and counterclockwise. The signal Sd is taken out, and when the listener changes the direction of the head from the detection circuit (73), the number of pulses Pa proportional to the changed angle Pa,
For example, one pulse Pa is taken out every 2 ° change. Then, the signal Sd is supplied to the count direction input / D of the up / down counter (74) and the pulse Pa is supplied to the clock input (count input) CK of the counter (74), and the count output is supplied to the address decoder. (75)
Is supplied to the memory (77) as an address signal through the memory (77) to read the control data from the corresponding address in the table in the memory (77).
2), (21), (22), (41), (42), (51), (5
2) are supplied as control signals respectively. FIG. 3 shows an example of data of a table in the memory (77). However, in this table, for the sake of simplicity, the data is stored in the circuits (11), (12), (21), (2
2), (41), (42), (51), (52) converted to transfer characteristics. That is, as shown in FIG. 4, when the left and right channel speakers (9L) and (9R) are arranged in front of the listener (8), the speakers (9L), (9R) and the listener (9R) 8) as a transfer characteristic between H (ω, θ) mn = A (ω, θ) mn · exp {jφ (ω,
θ) mn} τ (θ) mn: Delay time from the speaker (9m) to one ear (8n) of the listener (8) Of the transfer function H (ω, θ) mn and the delay time τ (ω, θ) mn when the angle θ is changed by a unit angle, for example, by 2 ° (eight angles per angle). value,
It is written for each address in the table. Further, this table is provided, for example, in three sets in the memory (77), and data values are different for each of the sets according to the shape of the listener's head and pinna. Then, one of the three sets of tables is selected according to the switching of the switch (76) of the decoder (75). In FIG. 1, reference numeral (79) denotes a reset switch. When this switch is turned on, the count value of the counter (74) is reset to "all 0", and the table of the memory (77) stores the address of θ = 0. Is selected. According to such a configuration, the audio signals L and R from the signal source (1) are transmitted to the circuits (11) to (15) and (41) to (45).
Is supplied as a main audio signal to the headphones (6) through the circuits (21), (22), (5).
It is supplied as a crosstalk component to the headphones (6) through 1) and (52). In this case, when the listener moves his / her head, signals Sd and Pa according to that direction are obtained, and the count value of the counter (74) becomes a value according to the direction of the listener's head. Since it is supplied as an address signal to the memory (77) through the decoder (75), the data corresponding to the direction of the listener's head is extracted from the memory (77) among the data corresponding to the table of FIG. , This data is the circuit (11), (12), (21), (2
2), (41), (42), (51), (52). Therefore, the audio signals L and R supplied to the headphones (6) include a main audio signal having a transfer function H (ω, θ) mn and a delay time τ (θ) mn according to the direction of the listener's head and a cross signal. Since it becomes a talk component, it is possible to obtain a stereo sound field feeling comparable to stereo reproduction by a speaker. At this time, the reverberation signals from the reverberation circuits (25) and (55) are also supplied to the headphones (6) to add a feeling of spaciousness in a listening room or a concert hall. Thus, according to the present invention, it is possible to obtain a stereo sound field feeling comparable to the stereo reproduction by the speaker during the stereo reproduction by the headphones (6). In this case, in particular, according to the present invention, the listener's body direction Since the direction of the head is detected with reference to, the direction and position of the sound image with respect to the listener's body is constant regardless of the listener's direction, and when listening to music outdoors, such as in a train, The direction and position of the sound image do not change even if the direction changes as the process progresses. Further, the detection means (71) is simple and inexpensive,
The direction of the listener's head can be detected reliably and stably. Furthermore, when changing the characteristics of the audio signal supplied to the headphones (6) according to the orientation of the listener's head, this is done using the table of the memory (77), so The characteristics can be changed finely and the optimum characteristics can be obtained. Moreover, since a crosstalk component is added and the characteristics of the crosstalk component are controlled, a more excellent stereo sound field feeling can be obtained. In addition, the circuit (1
1), (12), (21), (22), (41), (42), (5
Because the characteristics of 1) and (52) are controlled purely electronically, there is no delay in the change of the characteristics of the audio signal with respect to the movement of the listener's head, and the unnaturalness of the conventional system occurs. Never. Furthermore, a plurality of tables are prepared in the memory (77), and the listener can select any of them by the switch (76), so that the shape of the listener's head and pinna are different. Also, optimum characteristics can be obtained. Furthermore, by setting the change amount of the transfer function and the delay time with respect to the change of the angle θ to be larger or smaller than the standard value according to the table, the change amount of the position of the sound image with respect to the orientation of the listener's head is different. , It is possible to change the sense of distance from the listener to the sound image. In addition, reverberation signals are added by the reverberation circuits (25) and (25), and the reverberation signals can be heard like reflections or reverberations due to the walls of the hall, so you can listen to music at a famous concert hall. You can get the feeling of being there. G ₂ Other Embodiments FIG. 5 shows another example of the detecting means (71). That is, (7D) is a detection band, which is formed in a U shape and whose both ends are located in a substantially horizontal plane behind the listener's head.
R) fixed. In addition, the detector (7K)
Corresponding to D), the reinforcement (7S)
B) fixed. In this case, as shown in FIG. 6, the band (7D) is made opaque and, for example, circular light-transmitting portions (7T) are formed in the longitudinal direction at angular intervals of, for example, 2 °. And
The light emitting portion (7P) and the light receiving portion (7Q) are provided so as to sandwich the band (7D) to configure the detecting portion (7K), and at this time, the light receiving portion (7Q) includes two light receiving elements ( (Not shown) is provided so that the light receiving outputs thereof have a phase difference of 90 ° with each other similarly to the detecting element in the rotary encoder, and the light receiving outputs are detected after being converted into signals Sd and Pa. It is supplied to the circuits (72) and (73). Therefore, when the listener changes his or her head, the position of the band (7D) with respect to the detector (7K) changes, so that an output is obtained from the light receiver (7Q) for each light transmitter (7T). Since the signals Sd and Sa are formed, the head orientation is detected with reference to the listener's body orientation. FIG. 7 shows another example of the band (7D) and the detection part (7K). The light transmitting part (7T) of the band (7D) is formed in a band shape in the length direction of the band (7D). , The width becomes wider along the length direction. Then, a light emitting part (7P) and a light receiving part (7Q) are provided across the band (7D) (7K).
Is configured. Therefore, when the listener changes the direction of the head, the position of the band (7D) with respect to the detection unit (7K) changes accordingly, so that the output level of the light receiving unit (7Q) changes. Therefore, the output of the light receiving section (7Q) is A / D converted and supplied to the address decoder (75), whereby the control data according to the head direction of the listener is extracted from the ROM (77). In the example shown in FIG. 8, a rack or a strip (7U) is formed on the band (7D), and a pinion (7U) is formed on this.
V) is engaged and the pinion (7V) is provided on the rotary shaft of the potentiometer or rotary encoder (7E). Further, FIG. 9 shows a case where the movement of the listener's head in the vertical direction is also detected and the transfer characteristics for the signals L and R are controlled by the detection signal in the same manner as in the horizontal direction. The light receiving section (7Q)
Is a line sensor in the vertical direction, and the light emitting section (7P) is also in a line shape facing the light receiving section (7Q). Therefore, the orientation of the listener's head in the horizontal and vertical directions with respect to the listener's body is detected. In the example of FIG. 1 and FIG. 2 as well, the shoulder rests (7L) and (7R) are rotatable with respect to the frame (7F), and a vertical detection unit such as a rotary encoder is provided here. It can also be provided. FIG. 10 shows another example of the detection means (71) and its peripheral circuits. That is, the band (6B) of the headphones (6) is provided with the first detection means (71A), and the body of the listener is
For example, the second detection means (71B) is applied to the shoulder (7A)
Provided by. In this case, the detection means (71A), (71
B) is for detecting the orientation of the head and body in the horizontal plane of the listener by utilizing the direction of the horizontal component force of the geomagnetic field. For example, as shown in FIG. 11, a headphone band (6B) or shoulder strap is used. A rotary encoder (7E) is provided on the central top of (7A) so that its rotation axis is in the vertical direction, and a magnetic needle (7M) is provided on the rotation axis. Therefore, from the rotary encoder (7E) of the detection means (71A), a signal indicating the orientation of the listener's head is obtained with the direction of the horizontal component of geomagnetism as an absolute reference, and the rotary encoder (71B) of the rotary encoder ( From 7E), a signal indicating the orientation of the listener's body is obtained with the direction of the horizontal component of the geomagnetism as an absolute reference. Then, the detection signals of the detection means (71A) and (71B) are
Detection circuits (72A), (7A) similar to the detection circuits (72), (73)
3A), (72B), (73B) are supplied to the signals Sd, Pa, Sd, Pa
Are respectively taken out, and these signals are supplied to the up / down counters (74A) and (74B) so that the counters (74A) and
Count outputs indicating the absolute orientations of the listener's head and body are extracted from (74B), and these count outputs are supplied to the subtraction circuit (78). Therefore, in the subtraction circuit (78), from the count value indicating the direction of the listener's head with the direction of the horizontal component of the earth's magnetism as an absolute reference,
Since the count value indicating the orientation of the listener's body is subtracted with the same direction as the absolute reference, the subtraction circuit (78) obtains data indicating the orientation of the listener's head with respect to the orientation of the listener's body. . Then, this data is supplied to the memory (77) through the address decoder (75), and the control data of the signals L and R is formed as described above. In the above, h (t, θ) mn: It is also the impulse response from the speaker (9m) to the ear (9n), so the circuits (11,12), (21,22), (41,4)
2) and (51, 52) can be used as convolutional integration circuits. Further, the data of FIG. 3 can be obtained as follows. That is, speakers for the left and right channels and a dummy head are arranged in a room with relatively low reflection, for example, an anechoic room, and a small microphone is provided near the entrance of the ear canal of both ears of the dummy head. And
The measurement signal may be reproduced from the left and right channel speakers, collected by the microphone of the dummy head to measure the transfer function and the delay time, and the measurement may be performed for each predetermined angle θ of the dummy head. . Further, for example, in FIG. 1, the encoder (7E) may be fixed to the body of the listener, and its input shaft may be connected to the headphone band (6B) through a flexible shaft to detect the orientation of the listener's head. Memory (77)
It is also possible to obtain one set of tables and control data can be obtained in the same manner as when there are a plurality of sets of tables by changing the address designation for the table in the control circuit (75). Further, the data in the table may be limited to the range of the general head orientation of the listener, and the angle θ may be, for example,
The interval of the angle θ may be different depending on the direction, such as every 0.5 ° near θ = 0 ° and every 3 ° when | θ | ≧ 45 °. Further, instead of the headphones (6), speakers arranged near both ears may be used. H Effect of the Invention According to the present invention, since the head orientation is detected with reference to the listener's body orientation, the direction and position of the sound image with respect to the listener's body are constant regardless of the listener's orientation, and For example, while listening to music on the train, even if the direction changes as the train progresses,
The direction and position of the sound image does not change. Further, the detection means (71) is simple and inexpensive,
The direction of the listener's head can be detected reliably and stably. Furthermore, when changing the characteristics of the audio signal supplied to the headphones (6) according to the orientation of the listener's head, this is done using the table of the memory (77). It can be changed finely and the optimum characteristics can be set. Moreover, since a crosstalk component is added and the characteristics of the crosstalk component are controlled, a more excellent stereo sound field feeling can be obtained. In addition, the circuit (1
1), (12), (21), (22), (41), (42), (5
Since the characteristics of 1) and (52) are controlled purely electronically, there is no delay in the change of the characteristics of the audio signal with respect to the movement of the listener's head, and the unnaturalness as in conventional systems occurs. Never. Furthermore, a plurality of tables are prepared in the memory (77), and the listener can select any of them by the switch (76), so that the shape of the listener's head and pinna are different. Also, optimum characteristics can be obtained. Furthermore, by setting the change amount of the transfer function and the delay time with respect to the change of the angle θ to be larger or smaller than the standard value according to the table, the change amount of the position of the sound image with respect to the orientation of the listener's head is different. , It is possible to change the sense of distance from the listener to the sound image. Reverberation circuits (25) and (55) add reverberation signals, and these reverberation signals can be heard as reflected or reverberant sounds from the walls of halls, so listening to music in a famous concert hall It is possible to obtain a sense of presence as if you were sitting.

【図面の簡単な説明】第１図及び第10図はこの発明の一例の系統図、第２図〜
第９図、第11図はその説明のための図である。（１）はステレオ信号源、（11），（21），（41），
（51）は可変遅延回路、（12），（22），（42），（5
2）はレベル制御回路、（６）はヘッドホン、（71）は
検出手段、（77）はメモリである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 10 are system diagrams of one example of the present invention, FIG.
FIG. 9 and FIG. 11 are diagrams for explaining this. (1) is a stereo signal source, (11), (21), (41),
(51) is a variable delay circuit, (12), (22), (42), (5
2) is a level control circuit, (6) is headphones, (71) is detection means, and (77) is memory.

Claims

(57) [Claims] An audio reproducing apparatus in which a stereo signal is reproduced by the headphones by controlling a transfer function and a delay time of a stereo audio signal supplied to the headphones of the listener according to the movement of the head of the listener. Of the stereo audio signals, the first transfer function provided in the signal line of the left channel audio signal
And a variable delay circuit, and a second one of transfer functions provided on a signal line of a right channel audio signal among the stereo audio signals.
Change circuit and variable delay circuit, detection means for detecting the direction and size of the listener's head movement based on the orientation of the listener's body, the direction of the listener's head movement and the magnitude for each angular position. And a memory in which the control data of the first and second changing circuits and the variable delay circuit are written as a table, and the detection output of the detecting means is converted into the control data by the table of the memory. The converted control data is supplied to the first and second changing circuits and the variable delay circuit as its control signal, and the transfer function and delay time of the stereo audio signal supplied to the headphones or the like are calculated by the listener. An audio playback device adapted to change the direction of head movement and the size of each angular position.