使用入耳式耳机的声音再生装置的制作方法

专利名称：使用入耳式耳机的声音再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用入耳式耳机再生声音的声音再生装置。
背景技术：
使用入耳式耳机的声音再生装置小型而便携，使用方便。但是另一方 面，由于耳朵上配戴耳机使外耳道堵塞，所以导致声音混闷、缺乏开放感 的问题。
例如，假设耳朵的外耳道是简单的圆筒模型。在耳朵上不戴耳机的情 况下，该圆筒在鼓膜部分关闭、在耳朵的入口部分敞开，而成为一端敞开
一端关闭的状态(图16的(a))。假如使该圆筒的长度为作为人的外耳道长度 的平均值的25腿，则在此情况下的一次共振频率为约3400Hz。而在耳朵上 配戴耳机110的情况下，由于鼓膜侧和耳朵的入口侧都处于关闭状态，所以 成为两端关闭的状态(图16的(b))。在此情况下的一次共振频率成为不戴耳 机的状态的二倍，即约6800Hz。
为了解决上述问题，现有技术中已有这样的声音再生装置，即补偿外 耳道的共振频率特性后进行声音再生，从而即使在实际上耳朵上配戴有耳 机的状态下也可以实现与未配戴耳机(外耳朵道未被堵塞)的情况等同的收 听状态(例如，参照专利文献l)。
图17是表示该专利文献1所记载的现有的声音再生装置1700的构成的 图。图17所示的现有的声音再生装置1700中，补偿信息记忆部1703存储外 耳道冲激响应变化的补偿信息，巻积运算部1704用补偿信息对音源信号进 行巻积运算，从而实现与外耳道未被堵塞的状态等同的收听状态。
另外，还有如下所述的现有的声场再生装置使用耳内式麦克风耳机 兼用转换器来自动地测定收听者的头部传递特性，并用该所测定的收听者 的头部传递特性对输入信号进行巻积运算，使收听者用耳内式麦克风耳机 兼用转换器来收听该经过巻积运算的信号(例如，参照专利文献2)。上述现有的声场再生装置通过上述处理实现了非特定的收听者能够得到与分布于 所有方向的多个音源相对应的良好的定位感觉这样的效果。
因此，本发明的目的在于提供一种声音再生装置，该声音再生装置能 够通过使用收听用的耳机来求解补偿个人的外耳道特性的滤波系数，并用 该滤波系数对音源信号进行巻积运算，来实现最适合于收听用的耳机、而 且即使配戴着耳机也与外耳道未被堵塞的状态等同的收听状态。
专利文献1日本专利特开2002-209300号公报专利文献2日本专利特幵平5-199596号公报

发明内容
本发明涉及使用入耳式耳机再生声音的声音再生装置。为了达到上述
目的，本发明的声音再生装置的一个方式包括测定用信号产生部、信号 处理部、解析部、及外耳道补偿滤波处理部。
测定用信号产生部产生测定用信号。信号处理部在入耳式耳机配戴和 未配戴于收听者的耳朵上的两种状态下，利用扬声器功能将测定用信号从 入耳式耳机输出到收听者的外耳道，并利用麦克风功能用入耳式耳机来测
定由收听者的鼓膜所反射的信号。解析部对由信号处理部测定的两种状态 下的信号进行解析，并求解外耳道补偿滤波系数。外耳道补偿滤波处理部 在基于音源信号再生声音时，用解析部求出的外耳道补偿滤波系数对该音 源信号进行巻积运算。
信号处理部也可以在入耳式耳机不是配戴于收听者的耳朵上而是配戴 于模拟了外耳道特性的外耳道仿真器上的状态下测定信号。并且，解析部 如果保持有用模拟了外耳道特性的外耳道仿真器预先测定出的标准外耳道 补偿滤波系数，则也可以根据在入耳式耳机配戴于收听者的耳朵上的状态 下所测定的信号，来修正标准外耳道补偿滤波系数，从而求解外耳道补偿 滤波系数。
较佳的是，标准外耳道补偿滤波系数作为IIR(无限冲激响应，Infinite Impulse Response)滤波器的参数被保持。另外，解析部可以只处理经过测 定而获得的特性之中外耳道特性发生变化的频带。上述外耳道特性发生变 化的频带例如为2kHz 10kHz。另外，在外耳道补偿滤波处理部的前级还可以进一步包括HRTF(头部传 递函数，Head-related Transfer Function)处理部，该HRTF处理部用规 定的头部传递函数对音源信号进行巻积运算。或者，在外耳道补偿滤波处 理部的后级还可以进一步包括服TF处理部，该服TF处理部用规定的头部 传递函数对用外耳道补偿滤波系数进行了巻积运算的音源信号进行巻积运 算。或者，也可以使解析部保持住规定的头部传递函数，并求解用头部传
递函数进行了巻积运算的外耳道补偿滤波系数。或者，解析部也可以对在 入耳式耳机配戴于收听者的耳朵上的状态下由信号处理部测定的信号进行
重采样处理，从而计算出在入耳式耳机未配戴于收听者的耳朵上的状态下
的模拟信号。另外，典型的测定用信号是冲激信号。
发明效果
根据上述本发明，能够通过使收听用的耳机来测定个人的外耳道特性 并求解最佳外耳道补偿滤波系数。从而能够实现最适合于收听用的耳机、 而且即使在配戴耳机的情况下也与外耳道未被堵塞的状态等同的收听状 态。


图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的声音再生装置100的构成的图。
图2A是表示测定用信号产生部101所产生的测定用信号的一个例子的图。
图2B是表示测定用信号产生部101所产生的测定用信号的另一个例子 的图。
图3是说明在耳朵配戴了耳机110的状态和未配戴耳机110的状态的图。
图4是说明外耳道仿真器121的一个例子的图。 图5是表示解析部108的详细构成例的图。
图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的声音再生装置200的构成的图。
图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的声音再生装置300的构成的图。图8是表示解析部308的详细构成例的图。
图9是表示本发明的第四实施方式所涉及的声音再生装置400的构成的图。
图10是表示解析部408的详细构成例的图。 图11是说明系数计算部416所进行的滤波系数的修正例的图。 图12是表示本发明的第五实施方式所涉及的声音再生装置500的构成 的图。
图13是表示解析部508的详细构成例的图。 图14是说明重采样处理部518所进行的重采样处理的图。 图15是表示本发明的第一至第五实施方式的典型的实施例的图。 图16是说明外耳道的开闭状态与共振频率之间的关系的图。 图17是表示现有的声音再生装置1700的构成例的图。 符号说明
100、 200、 300、 400 声音再生装置
101 测定用信号产生部
102 信号切换部
103 D/A转换部
104 放大部
105 分配部
106 麦克风放大部
107 A/D转换部
108、 308、 408、 508 解析部
109 外耳道补偿滤波处理部
110 耳机
111 信号处理部
114， 414， 514 FFT处理部
115、 415存储部
116、 416系数计算部 117 IFFT处理部 121 外耳道仿真器212 HRTF处理部
318 积运算处理部
319 HRTF记忆部
420 标准外耳道补偿滤波记忆部
501 PC
518 重采样处理部
具体实施例方式
<第一实施方式>
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的声音再生装置100的构成的 图。图1所示的声音再生装置100包括测定用信号产生部101、信号切换部 102、 D/A转换部103、放大部104、分配部105、麦克风放大部106、 A/D转换 部107、解析部108、外耳道补偿滤波处理部109、及耳机IIO。信号切换部 102、 D/A转换部103、放大部104、分配部105、麦克风放大部106、及A/D转 换部107构成信号处理部111。
首先说明第一实施方式所涉及的声音再生装置100的各个构成部分的 概要。
测定用信号产生部101产生测定用信号。信号切换部102被输入测定信 号发生部101所产生的测定用信号和经由外耳道补偿滤波处理部109的音源 信号，按照后述的再生模式或测定模式来将任一种信号切换并输出。D/A转 换部103使信号切换部102输出的信号从数字形式转换到模拟形式。放大部 104放大D/A转换部103输出的模拟形式的信号。分配部105将由放大部104输 出的放大后的信号提供给耳机IIO，并且将在使耳机110作为麦克风来工作 的情况下所测定的信号提供给麦克风放大部106。耳机110是配戴于收听者 的双耳上的一对入耳式耳机。麦克风放大部106放大分配部105输出的所测 定的信号。A/D转换部107将麦克风放大部106输出的放大信号从模拟形式转 换到数字形式。解析部108对形式被转换后的放大信号进行解析，并求出外 耳道补偿滤波系数。外耳道补偿滤波处理部109用解析部108所求出的外耳 道补偿滤波系数对音源信号进行巻积运算处理。
下面，说明第一实施方式所涉及的声音再生装置100的动作。该声音再生装置100,在执行再生模式之前执行测定模式，该再生模式进4亍 基于音源信号的声音再生，而该测定模式使用测定用信号来计算出提供给
外耳道补偿滤波处理部109的外耳道补偿滤波系数。 1.测定模式
首先，由收听者将声音再生装置100设定为测定模式。测定模式被设定 之后，信号切换部102将信号路径切换为使测定用信号产生部101与D/A转换 部103连接的状态。然后，收听者在双耳上配戴一对耳机110(图3的(a)的状 态)。此时，可以在声音再生装置100所具有的显示器(未图示)等上显示催 促收听者配戴耳机110的内容。在收听者的双耳上配戴了一对耳机110之后， 例如通过收听者按下测定开始按钮等来使测定开始。
测定一开始，测定用信号产生部101就产生规定的测定用信号。作为测 定用信号可以使用各种各样的信号，典型的有图2A中示例的冲激信号。该 测定用信号经由信号切换部102、 D/A转换部103、放大部104、及分配部105， 从配戴于收听者的双耳上的一对耳机110输出。该从耳机110输出的测定用 信号通过外耳道而到达鼓膜，并且被鼓膜反射而返回耳机IIO。耳机110的 结构也可以用作麦克风，测定该被鼓膜反射而返回的测定用信号。由耳机 IIO测定的信号(以下称为配戴状态信号)经由分配部105、麦克风放大部 106、及A/D转换部107输出到解析部108并被存储。
其次，收听者从双耳上摘下一对耳机IIO。此时，也可以在声音再生装 置100所具有的显示器(未图示)等上显示催促收听者摘下耳机110的内容。 在从收听者的双耳上摘下一对耳机110之后，例如通过收听者按下测定开始 按钮等来使测定开始。另外，在未配戴耳机110的状态下的收听者的双耳与 一对耳机110的位置关系是，耳朵不与耳机110接触，并且从耳机110输出的 测定用信号可以导入到外耳道内这样的关系(图3的(b)的状态)。
在上述状态下，测定用信号从一对耳机110输出，通过外耳道而被鼓膜 反射，再返回耳机IIO。耳机110测定该返回的测定用信号。由耳机110测定 了的信号(以下称为未配戴状态信号)经由分配部105、麦克风放大部106、 及A/D转换部107而输出到解析部108并被存储。
另一方面，作为测定未配戴状态信号的方法，还有使用模拟了外耳道 的外耳道仿真器的方法。该外耳道仿真器121是长度约25mm及直径约7mm的圆筒形状的测定器具(图4)。作为外耳道仿真器121可以考虑一端敞开另一 端关闭的结构(图4的(a))和两端都开敞的结构(图4的(b))。当使用具有一 端敞开另一端关闭的结构的外耳道仿真器121时，可以在外耳道仿真器121 与收听用的耳机110处于不接触并且从耳机110输出的测定用信号可以导入 到外耳道仿真器121这样的关系的状态下进行测定。并且，当使用具有两端 敞开的结构的外耳道仿真器121时，将收听用的耳机110配戴于外耳道仿真 器121的另一端上来进行测定。如此，由于配戴耳机110的一侧成为关闭端， 而相反的一侧成为敞开端，所以可以测定在与图4的(a)同样的一端关闭的 状态下的特性。当使用该外耳道仿真器121时，可以测定基于标准的外耳道 的长度(25mm)及宽度(7mm)的未配戴状态信号。
另外，上述的配戴状态信号的测定和未配戴状态信号的测定的顺序可 以颠倒。
图5是表示解析部108的详细构成例的图。图5中，解析部108包括FFT处 理部114、存储部115、系数计算部116、及IFFT处理部117。
FFT处理部114对从A/D转换部107输出的配戴状态信号及未配戴状态信 号分别进行快速傅里叶变换(FFT， Fast Fourier Transformation)处理， 使其转换为频域的配戴状态信号及未配戴状态信号。存储部115蓄积经过 FFT处理后的两个频域信号。系数计算部l 16将蓄积在存储部115的两个信号 读出，并将从配戴状态信号减去未配戴状态信号后的差值作为系数求出。 该系数表示从配戴耳机110的状态向不配戴耳机110(未配戴)状态的转换。
系数计算部116所求的系数是频域的数据。因此，IFFT处理部117对由 系数计算部116所求出的频域的系数进行快速傅里叶逆变换(IFFT, Inverse Fast Fourier Transformation)处理，并将其转换为时域的系数。该由IFFT 处理部117转换了的时域的系数作为外耳道补偿滤波系数被提供给外耳道 补偿滤波处理部109。
另外，在外耳道补偿滤波处理部109进行在频域的巻积运算处理的情况 下，也可以不使IFFT处理部117进行IFFT处理，而将系数计算部116所求出 的波数领域的系数直接提供给外耳道补偿滤波处理部109。但是，在此情况 下，需要使FFT处理部114的FFT长度与外耳道补偿滤波处理部109所使用的 FFT长度相等。另外，FFT部114既可以当测定一开始(产生测定用信号)，便立刻进行 FFT处理，也可以如图2B所示那样，将测定用信号的开头部分去掉(迟延)后 进行FFT处理。 2.再生模式
通过执行如上所述的测定模式，外耳道补偿滤波系数被提供给外耳道 补偿滤波处理部109之后，如下所述那样音源信号被再生。
由收听者将声音再生装置100设定为再生模式。再生模式被设定之后， 信号切换部102就将信号路径切换为外耳道补偿滤波处理部109与D/A转换 部103相连接的状态。然后，收听者在双耳上配戴一对耳机IIO，例如通过 收听者按下再生开始按钮等来使音源信号的再生开始。
音源信号的再生一公开，外耳道补偿滤波处理部109被输入音源信号， 并用解析部108所提供的外耳道补偿滤波系数对音源信号进行巻积运算处 理。通过上述巻积运算处理，即使在配戴耳机110的状态下也能够得到与不 戴耳机l 10 (外耳道未被堵塞)时等同的声音特性。进行了巻积运算处理后的 音源信号经由信号切换部102、 D/A转换部103、放大部104、及分配部105， 从配戴于收听者的双耳上的一对耳机110输出。
如上所述，根据本发明的第一实施方式所涉及的声音再生装置IOO，能 够使用收听用的耳机110来测定个人的外耳道特性，从而求出最佳的外耳道 补偿滤波系数。因此，能够实现最适合于收听用的耳机IIO、而且即使在配 戴耳机的情况下也与未配戴的状态等同的收听状态。
另外，上述第一实施方式中使用麦克风放大部107及A/D转换部107的构 成，但是如果是附加有源噪声消除器(Active Noise Canceller, ANC)功能 的装置，也可以共用麦克风放大部107和A/D转换部107。 <第二实施方式〉
图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的声音再生装置200的构成的 图。图6所示的声音再生装置200包括测定用信号产生部101、信号处理部 111、解析部108、外耳道补偿滤波处理部109、耳机IIO、及服TF处理部212。
图6所示的第二实施方式所涉及的声音再生装置200的构成与上述第一 实施方式所涉及的声音再生装置100相比，不同之处在于具有服TF处理部 212。下面，以造成构成不同的HRTF处理部212为中心来说明声音再生装置200，而对于与声音再生装置100相同的构成要素使用相同的参照符号，并 省略其说明。
再生模式中音源信号的再生一公开，音源信号就被输入到服TF处理部 212。服TF处理部212用预先设定的头部传递函数(HRTF， Head-related Transfer Function)对音源信号进行巻积运算。通过使用该头部传递函数， 即使在使用耳机110的情况下也可以收听犹如使用扬声器收听那样的声像。 外耳道补偿滤波处理部109从服TF处理部212被输入用头部传递函数进行了 巻积运算的音源信号，并用解析部108所提供的外耳道补偿滤波系数对音源 信号进行巻积运算处理。
如上所述，根据本发明的第二实施方式所涉及的声音再生装置200，加 上上述第一实施方式的效果，能够提高三维声场再生的控制精度，并实现 在更为自然的状态下的头外声像定位。
并且，外耳道补偿滤波处理部109及服TF处理部212的配置可以前后颠
<第三实施方式>
图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的声音再生装置300的构成的 图。图7所示的声音再生装置300包括测定用信号产生部101、信号处理部 111、解析部308、外耳道补偿滤波处理部109、及耳机IIO。图8是表示解析 部308的详细构成例的图。图8中，解析部308包括FFT处理部114、存储部115、 系数计算部116、 IFFT处理部117、巻积运算处理部318、及HRTF记忆部319。
图7及图8所示的第三实施方式所涉及的声音再生装置300的构成与上 述第一实施方式所涉及的声音再生装置100相比，不同之处在于具有巻积运 算处理部318及HRTF记忆部319。下面，以造成构成不同的巻积运算处理部 318及服TF记忆部319为中心来说明声音再生装置300，对于与声音再生装置 IOO相同的构成要素使用相同的参照符号，并省略其说明。
从IFFT处理部117输出的时域的系数被输入到巻积运算处理部318。 HRTF记忆部319存储预先希望定位的方位的头部传递函数的滤波系数。巻积 运算处理部318用从IFFT处理部117输入的外耳道补偿滤波系数和存储在 服TF记忆部319中的头部传递函数的滤波系数进行巻积运算。该在巻积运算处理部318经过巻积运算的滤波系数，作为包含头部传递函数特性的外耳道 补偿滤波系数被提供给外耳道补偿滤波处理部109。
另外，在外耳道补偿滤波处理部109进行频域下的巻积运算处理的情况 下，可以不使IFFT处理部117进行IFFT处理，而用由系数计算部116所求出 的频域的系数和存储在HRTF记忆部319中的头部传递函数的滤波系数进行 巻积运算。但是，在此情况下，需要使FFT处理部114的FFT长度与外耳道补 偿滤波处理部109所使用的FFT长度相等。
如上所述，根据本发明的第三实施方式所涉及的声音再生装置300，加 上上述第一实施方式的效果，能够提高三维声场再生的控制精度，并实现 在更为自然的状态下的头外声像定位。
另外，第三实施方式所涉及的声音再生装置300中，由于在解析部308
内进行使用头部传递函数的声像定位处理，所以与上述第二实施方式所涉 及的声音再生装置200相比，可以减少在再生模式下对音源信号所进行的运算量。
<第四实施方式>
图9是表示本发明的第四实施方式所涉及的声音再生装置400的构成的 图。图9所示的声音再生装置400包括测定用信号产生部101、信号处理部 111、解析部408、外耳道补偿滤波处理部109、及耳机IIO。
图9所示的第四实施方式所涉及的声音再生装置400的构成与上述第一 实施方式所涉及的声音再生装置100相比，不同之处在于解析部408的构成。 下面，以构成不同的解析部408为中心来说明声音再生装置400，而对于与 声音再生装置IOO相同的构成要素使用相同的参照符号，并省略其说明。
该第四实施方式所涉及的声音再生装置400中，在测定模式中只测定配 戴状态信号。然后，解析部408基于该配戴状态信号按照以下顺序来求出外 耳道补偿滤波系数。
图10是表示解析部408的详细构成例的图。图10中，解析部408包括FFT 处理部414、存储部415、系数计算部416、及标准外耳道补偿滤波记忆部420。
FFT处理部414对从A/D转换部107输出的配戴状态信号进行快速傅里叶 变换处理，并转换为频域的配戴状态信号。存储部415蓄积经过FFT处理后 的频域的配戴状态信号。系数计算部416将蓄积在存储部415中的配戴状态信号读出，并解析配戴状态信号的频率成分，以求出成为峰值及谷值的频 率。
该成为峰值及谷值的频率是外耳道的共振频率，能够根据耳朵上配戴 耳机110而测定的配戴状态信号来确定共振频率。并且，考虑外耳道的长度，
共振频率之中需要外耳道补偿的较高的共振发生的频带为2kHz 10kHz。因 此，计算峰值及谷值时，只求出上述频带，便能减少运算量。
标准外耳道补偿滤波记忆部420分别存储有标准外耳道滤波系数及标 准外耳道补偿滤波系数的参数，该标准外耳道滤波系数是在模仿了标准的 人的外耳道的外耳道仿真器上配戴特别指定的耳机而进行测定的标准外耳 道滤波系数。标准外耳道滤波器及标准外耳道补偿滤波器由IIR滤波器构 成。IIR滤波器由中心频率F、增益G、及转变宽度Q的参数构成。系数计算 部416在计算出进行了测定的频率特性的峰值及谷值的频率之后，从标准外 耳道补偿滤波记忆部420读出标准外耳道滤波器的参数。系数计算部416将 该中心频率F修正为相应的峰值及谷值的频率。
图11示出系数计算部416所进行的滤波系数的修正(中心频率F的修正) 的例子。图ll的(a)表示配戴状态信号的频率特性，图ll的(b)表示标准外 耳道滤波器的频率特性。着眼于配戴状态信号的频率特性，便可知道了第 一个峰值频率F1'相当于标准外耳道滤波器的中心频率F1，而第一个谷值 频率F2'相当于标准外耳道滤波器的中心频率F2。于是，系数计算部416计 算将标准外耳道滤波器的中心频率F1及F2分别修正为频率F1'及F2'的差 值Fldiff(二F1-Fl，)及差值F2diff(^2-F2，)(参照图ll的(c))。其次，系 数计算部416从标准外耳道补偿滤波记忆部420读出标准外耳道补偿滤波系 数。在标准外耳道滤波器的中心频率F1对应于标准外耳道补偿滤波器的中 心频率F3、并且标准外耳道滤波器的中心频率F2对应于标准外耳道补偿滤 波器的中心频率F4的情况下(图ll的(d))，系数计算部416计算用差值 Fldiff补偿了标准外耳道补偿滤波器的中心频率F3的频率F3'，并且计算用 差F2diff补偿中心频率F4的频率F4'(图ll的(e))。通过上述处理，完成外 耳道补偿滤波系数的修正。
标准外耳道补偿滤波系数的修正完成之后，系数计算部416将IIR滤波 系数转换为FIR(Finite impulse Response,有限冲激响应)滤波系数，并提供给外耳道补偿滤波处理部109。此外，在外耳道补偿滤波器由IIR滤波 器构成的情况下，可以根据IIR滤波器的参数来计算nR滤波系数，并提供 给外耳道补偿滤波处理部109。
如上所述，根据本发明的第四实施方式所涉及的声音再生装置400，能 够基于所测定的配戴状态信号来对标准外耳道补偿滤波器所具有的峰值频 率及谷值频率进行修正。因此，能够通过较少的测定次数来实现上述第一 实施方式所达到的效果。上述第四实施方式的修正方法同样也可以适用于 上述第二及第三实施方式。 <第五实施方式〉
图12是表示本发明的第五实施方式所涉及的声音再生装置500的构成 的图。图12所示的声音再生装置500包括测定用信号产生部101、信号处理 部lll、解析部408、外耳道补偿滤波处理部109、及耳机IIO。图13是表示 解析部508的详细构成例的图。图13中，解析部508包括重采样处理部518、 FFT处理部514、存储部115、系数计算部116、及IFFT处理部117。
图12及图13所示的第五实施方式所涉及的声音再生装置500的构成与 上述第一实施方式所涉及的声音再生装置100相比，不同之处在于重采样处 理部518及FFT处理部514。下面，以造成构成不同的重采样处理部518及FFT 处理部514为中心来说明声音再生装置500，而对于与声音再生装置100相同 的构成要素使用相同的参照符号，并省略其说明。
该第五实施方式所涉及的声音再生装置500中，在测定模式下只测定配 戴状态信号。然后，解析部508基于该配戴状态信号按照以下顺序来求出外 耳道补偿滤波系数。
重采样处理部518对于从A/D转换部107输出的配戴状态信号进行重采 样处理。例如，在配戴状态信号的采样频率为48kHz的情况下，进行与转换 为24kHz的处理相同的处理。该处理意味着 一端关闭的状态下的共鸣特性， 相对于两端关闭的状态下的共鸣特性，其共鸣的频率成为二分之一，因此 通过将两端关闭的状态下所测定的频率特性转换为二分之一，从而模拟性 地计算一端关闭的状态下的频率特性。
用图14说明重采样处理部518所进行的重采样处理的简易的手法。图14 的(a)是从A/D转换部107输出的配戴状态信号的一个例子。图14的(b)中，通过采用与配戴状态信号的各个值相同的值来进行一回内插的手法，将频
率特性转换为二分之一。另外，图14的(c)中，采用对配戴状态信号的互相
邻接的值的中间值进行线形内插的手法，将频率特性转换为二分之一。此 外，还可以采用样条内插等内插方式。另夕卜，也可以采用其它重采样方法。
FFT处理部514对从A/D转换部107输出的配戴状态信号及在重采样处理 部518加以重釆样处理的未配戴状态模拟信号分别进行快速傅里叶变换处 理，并转换为频域的配戴状态信号及未配戴状态模拟信号。存储部115蓄积 经过FFT处理的两个频域信号。系数计算部116读出蓄积在存储部115中的两 个信号，并作为系数求出从配戴状态信号减去未配戴状态模拟信号之后的 差值。该系数意味着从配戴耳机110的状态转换到不配戴耳机110(未配戴) 的状态。
如上所述，根据本发明的第五实施方式所涉及的声音再生装置500，对 于配戴状态信号进行重采样处理而求出未配戴状态模拟信号。由此，能够 通过较少的测定次数来实现上述第一实施方式所达到的效果。上述第五实 施方式的修正方法同样也可以适用于上述第二及第三实施方式。
另外，在上述第一至第五实施方式所说明的测定模式下执行的各种处 理， 一般来说，如图15所示那样，可以通过个人电脑(PC)501来实施。PC501 上装载有进行在测定模式下执行的各种处理的软件。通过执行该软件，规 定的处理被依次执行，作为结果而获取的外耳道补偿滤波系数经由装载于 PC501的存储器或无线等传送到声音再生装置100 500。
如此，若可以使用PC501来执行测定模式的各种处理，则不需要求声音 再生装置100 500侧具有测定模式的各种处理的执行功能。
工业实用性
本发明的声音再生装置可被应用于使用入耳式耳机进行声音再生的声 音再生装置等，特别是希望在耳朵上配戴耳机的情况下也能实现与外耳道 未被堵塞的状态等同的收听状态等的情况下有效。
权利要求
1.一种使用入耳式耳机来再生声音的声音再生装置，包括测定用信号产生部，产生测定用信号；信号处理部，在所述入耳式耳机配戴于收听者的耳朵上的状态下，利用所述入耳式耳机的扬声器功能将所述测定用信号从所述入耳式耳机输出到收听者的外耳道，并利用所述入耳式耳机的麦克风功能用所述入耳式耳机来测定由收听者的鼓膜所反射的信号；解析部，保持有用模拟了外耳道特性的外耳道仿真器预先测定出的标准外耳道补偿滤波系数，通过解析由所述信号处理部测定的信号并修正所述标准外耳道补偿滤波系数，来求解外耳道补偿滤波系数；以及外耳道补偿滤波处理部，在基于音源信号来再生声音时，用所述解析部求出的外耳道补偿滤波系数对该音源信号进行卷积运算。
2. 如权利要求l所述的声音再生装置，其特征在于，所述标准外耳道补 偿滤波系数作为无限冲激响应滤波器的参数被保持。
3. 如权利要求1或2所述的声音再生装置，其特征在于，所述解析部只 处理经过测定而获得的特性之中外耳道特性发生变化的频带。
4. 如权利要求1至3中的任一项所述的声音再生装置，其特征在于，所 述外耳道特性发生变化的频带为2kHz 10kHz。
5. —种使用入耳式耳机再生声音的声音再生装置，包括 测定用信号产生部，产生测定用信号；信号处理部，在所述入耳式耳机配戴和未配戴于收听者的耳朵上的两 种状态下，利用所述入耳式耳机的扬声器功能将所述测定用信号从所述入 耳式耳机输出到收听者的外耳道，并利用所述入耳式耳机的麦克风功能用 所述入耳式耳机来测定由收听者的鼓膜所反射的信号；解析部，对由所述信号处理部测定的两种状态下的信号进行解析，并求解外耳道补偿滤波系数；以及外耳道补偿滤波处理部，在基于音源信号来再生声音时，用所述解析 部求出的外耳道补偿滤波系数对该音源信号进行巻积运算。
6. —种使用入耳式耳机再生声音的声音再生装置，包括 测定用信号产生部，产生测定用信号；信号处理部，在所述入耳式耳机配戴于收听者的耳朵上的状态下，利 用所述入耳式耳机的扬声器功能将所述测定用信号从所述入耳式耳机输出 到收听者的外耳道，并利用所述入耳式耳机的麦克风功能用所述入耳式耳 机来测定由收听者的鼓膜所反射的信号，并且在所述入耳式耳机配戴于模 拟了外耳道特性的外耳道仿真器上的状态下，利用所述入耳式耳机的扬声 器功能从所述入耳式耳机输出所述测定用信号，并利用所述入耳式耳机的 麦克风功能用所述入耳式耳机来测定信号，从而测定在所述入耳式耳机未 配戴于收听者的耳朵上的状态下的特性；解析部，对由所述信号处理部测定的两个状态下的信号进行解析，并 求解外耳道补偿滤波系数；以及外耳道补偿滤波处理部，在基于音源信号来再生声音时，用所述解析 部求出的外耳道补偿滤波系数对该音源信号进行巻积运算。
7. —种使用入耳式耳机再生声音的声音再生装置，包括 测定用信号产生部，产生测定用信号；信号处理部，在所述入耳式耳机配戴于收听者的耳朵上的状态下，利 用所述入耳式耳机的扬声器功能将所述测定用信号从所述入耳式耳机输出 到收听者的外耳道，并利用所述入耳式耳机的麦克风功能用所述入耳式耳 机来测定由收听者的鼓膜所反射的信号；解析部，对由所述信号处理部测定的信号进行重采样处理，从而计算 出在所述入耳式耳机未配戴于收听者的耳朵上的状态下的模拟信号，对由 所述信号处理部测定的信号及所述模拟信号进行解析，并求解外耳道补偿 滤波系数；以及外耳道补偿滤波处理部，在基于音源信号来再生声音时，用所述解析 部求出的外耳道补偿滤波系数对该音源信号进行巻积运算。
8. 如权利要求1至7中的任一项所述的声音再生装置，其特征在于，还 包括头部传递函数处理部，该头部传递函数处理部设置于所述外耳道补偿 滤波处理部的前级，用规定的头部传递函数对所述音源信号进行巻积运算。
9. 如权利要求1至7中的任一项所述的声音再生装置，其特征在于，还 包括头部传递函数处理部，该头部传递函数处理部设置于所述外耳道补偿 滤波处理部的后级，用规定的头部传递函数对用所述外耳道补偿滤波系数 进行了巻积运算的音源信号进行巻积运算。
10. 如权利要求1至7中的任一项所述的声音再生装置，其特征在于，所 述解析部保持有规定的头部传递函数，并求解用该头部传递函数进行了巻 积运算的外耳道补偿滤波系数。
11. 如权利要求1至10中的任一项所述的声音再生装置，其特征在于， 所述测定用信号为冲激信号。
全文摘要
首先，在收听者的双耳上配戴着一对耳机110的状态下，将测定用信号产生部101所产生的测定用信号从耳机110输出。然后，测定被鼓膜反射而返回耳机110的信号(配戴状态信号)，并存储到解析部108。其次，将在收听者的双耳上不配戴一对耳机110的状态下同样地测定了的信号(未配戴状态信号)存储到解析部108。解析部108基于配戴状态信号与未配戴状态信号之间的差值来计算外耳道补偿滤波系数。在外耳道补偿滤波处理部109用该计算的外耳道补偿滤波系数对音源信号进行卷积运算。
文档编号H04R1/10GK101682811SQ200980000429
公开日2010年3月24日 申请日期2009年4月3日 优先权日2008年4月10日
发明者渡边泰仁 申请人:松下电器产业株式会社