収音切り替え装置及び収音切り替え方法
【課題】 移動体外部の環境音を、移動体内部のスピーカを用い、受聴者ごとの受聴特性の異なりによる影響を受け難くして受聴可能な環境音とオーディオ装置の再生音を再生するバイノーラル音聴取装置を実現する。
【解決手段】 移動体１００の外部にマイクロフォン１２ａ、１２ｂを装着した第１円筒型構造体１を配置し、移動体内部でクロストーク信号を打ち消してバイノーラル信号をスピーカ５ａ、５ｂで発音するクロストークキャンセラ２を備える。クロストークキャンセラ２は、予め頭部伝達関数を記憶したフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２３ａ、及び２３ｂを有し、頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体７４に装着した一対のマイクロフォン７４ａ、７４ｂで収音した外部音に対するクロトークキャンセル信号に基づいて求められた関数であるように構成してバイノーラル音聴取装置を実現した。
【解決手段】 移動体１００の外部にマイクロフォン１２ａ、１２ｂを装着した第１円筒型構造体１を配置し、移動体内部でクロストーク信号を打ち消してバイノーラル信号をスピーカ５ａ、５ｂで発音するクロストークキャンセラ２を備える。クロストークキャンセラ２は、予め頭部伝達関数を記憶したフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２３ａ、及び２３ｂを有し、頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体７４に装着した一対のマイクロフォン７４ａ、７４ｂで収音した外部音に対するクロトークキャンセル信号に基づいて求められた関数であるように構成してバイノーラル音聴取装置を実現した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ音再生装置及び車外にマイクロフォンを備えた車載用音響装置に関わり、特に、窓を閉めた状態でクロストークキャンセル処理を行った室外の環境音と、ステレオオーディオ装置の再生音とを切り替えて、運転者に聴取させる収音切り替え装置及び収音切り替え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、緊急車両等を認識するために車両外部に配置したマイクロフォンからの信号により、車室内に配置したスピーカを駆動する車載用音響装置があった。遮音された車内で、運転者に車両の周囲音を聴取させ、危険を回避して適切に車両を運転させることは好ましい。
【０００３】
特許文献１には、複数のマイクロフォンを車両外部の四隅に配置し、複数のスピーカを車室内の四隅に配置し、各マイクロフォンと各スピーカを対応させて車外の音を方向感を有して車内で再生することにより、締め切った車内で緊急車両等がどの位置にあるかを認識させるようにした車載用音響装置が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている車載用音響装置では、複数のマイクロフォンとそれに対応するスピーカを設置する必要があるため、立体的な音場を発生させるためには少なくとも車外の４方向にマイクロフォンを設置すると共に、それらのマイクロフォンに対応させて車内の４方向にスピーカを設置する必要がある。実験車両としては車外の４方向にマイクを配置することは可能であるものの、車両の四隅に突起形状を有するマイクロフォンを配置することは安全走行の面で好ましくない。また限られた車内の４方向にスピーカを配置することは車内スペースの有効活用の面で好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、移動体外部に配置する１個のバイノーラルマイクロフォンを用いて収音した移動体外部の環境音を、遮音された移動体内で２個のスピーカを用いて再生し、受聴特性の異なる受聴者に対しても、受聴特性の異なりによる影響を受け難くして移動体外部の状況を適正に認識させる環境音を、ステレオオーディオ装置の再生音と切り替えながら再生して安全に移動体を運転させることを可能とする、ステレオオーディオ装置の再生音と車外の環境音とを切り替えて受聴させる収音切り替え装置及び収音切り替え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】
本願発明における第１の発明は、密閉された空間の外部に取り付けられた一対のマイクロホンで収音された外部音を受聴者の頭部伝達関数により変換して生成したバイノーラル音と前記密閉された空間の内部に取り付けられた音源から発するステレオ音とを切り替えて出力する収音切り替え装置において、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ前記一対のマイクロホンを装着した第１円筒型構造体と、前記バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すクロストークキャンセラと、を備え、前記クロストークキャンセラは、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体に装着した一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロストークキャンセル信号に基づいて求められた関数であることを特徴とする収音切り替え装置を提供する。
【０００７】
第２の発明は、密閉された空間の外部に取り付けられた一対のマイクロホンで収音された外部音を受聴者の頭部伝達関数により変換して生成したバイノーラル音と前記密閉された空間の内部に取り付けられた音源から発するステレオ音とを切り替えて出力する収音切り替え方法において、前記密閉された空間に設けられ、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ第１円筒構造体に前記一対のマイクロホンを装着し、クロストークキャンセラにより前記バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消し、前記バイノーラル信号を出力した場合に発生するクロトーク信号の処理を予め用意された第２円筒型構造体を用いて求められた前記頭部伝達関数を用いて、一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロストークキャンセル信号を求めて行うことを特徴とする収音切り替え方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ一対のマイクロホンを装着した第１円筒型構造体と、バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すクロストークキャンセラと、を備え、前記クロストークキャンセラは、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体に装着した一対のマイクロフォンで収音した外部音に対するクロストークキャンセル信号に基づいて求められた関数である格別な構成があるので、移動体外部に配置する１個のバイノーラルマイクロフォンを用いて収音した移動体外部の環境音を、遮音された移動体内で２個のスピーカを用いて再生し、受聴特性の異なる受聴者に対しても、受聴特性の異なりによる影響を受け難くして移動体外部の状況を適正に認識させる環境音を再生して安全に移動体を運転させることができる、ステレオオーディオ装置の再生音と車外の環境音とを切り替えて受聴させることができる収音切り替え装置及び収音切り替え方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施例に係る収音切り替え装置について図１〜図１２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施に係る収音切り替え装置を搭載した車の斜視図である。
【００１０】
図２は、本発明の実施に係る収音切り替え装置の構成例を示すブロック図である。
図３は、本発明の実施に係る収音切り替え装置要部の一対のマイクロフォンが付される円筒型構造体を示す図である。
【００１１】
図４は、本発明の実施に係る収音切り替え装置要部の、クロストークキャンセラの構成例を示すブロック図である。
図５は、本発明の実施に係るクロストークキャンセラに搭載するフィルタの特性測定装置の構成を示す図である。
【００１２】
図６は、本発明の実施に係る特性測定装置で用いられる一対のマイクロフォンが付される円筒型構造体を示す図である。
図７は、本発明の実施に係る特性測定装置で測定されたインパルス応答特性を示す図である。
【００１３】
図８は、本発明の実施に係る特性測定装置で測定されたインパルス応答の周波数特性の図である。
図９は、バイノーラルマイクロフォンの構造を示す図である。
【００１４】
図１０は、バイノーラルマイクロフォンを用いて測定されたインパルス応答特性を示す図である。
図１１は、バイノーラルマイクロフォンを用いて測定されたインパルス応答の周波数特性の図である。
【００１５】
図１２は、本発明の実施に係る収音切り替え装置を搭載した車の応用例を示した図である。
その収音切り替え装置は、移動体外部に配置する１個のバイノーラルマイクロフォンを用いて収音した移動体外部の環境音を、遮音された移動体内で２個のスピーカを用いて発音し、受聴特性の異なる受聴者に対しても、受聴特性の異なりによる影響を受け難くして移動体外部の状況を適正に認識させる環境音を、ステレオオーディオ装置の再生音と切り替えながら再生して安全に移動体を運転させるための装置を実現するという目的を、移動体外部に設けられ、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ一対のマイクロフォンを装着した第１円筒型構造体と、バイノーラル信号をスピーカによって発音した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すように、前記バイノーラル信号を処理するクロストークキャンセラとを備え、前記クロストークキャンセラは、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体に装着した一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロトークキャンセル信号として求められた関数であるようにして実現した。
【００１６】
収音切り替え装置の構成について述べる。
図１に示す収音切り替え装置を搭載した車１００は車の屋根部に円筒型構造体１が設置され、車内にスピーカ５ａ及び５ｂが配置されている。
【００１７】
図２に示す収音切り替え装置１０は、円筒型構造体１と、一対のマイクロフォン１２ａ、１２ｂ、クロストークキャンセラ２、カーオーディオ３、切り替えスイッチＳＷ１、アンプ４、スピーカ５ａ及び５ｂより構成される。スピーカ５ａ及び５ｂから発音された音声は受聴者６により受聴される。
【００１８】
図３Ｂに示す収音切り替え装置１０の要部である円筒型構造体１には耳道１３ａ、１３ｂが設けられており、その耳道の入り口部分にマイクロフォン１２ａ、１２ｂが配置されている。マイクロフォン１２ａ、１２ｂは風防１１ａ、１１ｂで覆われている。
【００１９】
図４に示すクロストークキャンセラ２は、フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄと、加算器２２ａ、２２ｂと、フィルタ２３ａ、２３ｂから構成される。アンプ４は左アンプ４１ａ及び右アンプ４１ｂより構成される。
【００２０】
図１〜図３を用いて収音切り替え装置の動作について述べる。
まず、車の屋根に配置される円筒型構造体１に付されるマイクロフォン１２ａ、１２ｂは環境音をバイノーラル収音してバイノーラル音声信号を得る。クロストークキャンセラ２はバイノーラル音声信号をスピーカ５ａ及び５ｂより発音した際に、受聴空間で生じるクロストーク成分を打ち消す信号を付加したバイノーラル再生信号を生成する。切り替えスイッチＳＷ１をａ側に投入し、バイノーラル再生信号をアンプ４に入力する。アンプ４で増幅されたバイノーラル再生信号はスピーカ５ａ及び５ｂから発音される。受聴者６の左側の耳ではマイクロフォン１２ａで収音された信号が、受聴者６の右側の耳ではマイクロフォン１２ｂで収音された信号が受聴されることにより、受聴者は車外の環境音を遮音された車内で聴取できる。
【００２１】
ここで、マイクロフォン１２ａ、１２ｂで収音された信号を、クロストーク成分打ち消し処理を行うことなくスピーカ５ａ、５ｂから発音した場合には、左側のスピーカ５ａから発音された信号は受聴者６の左側の耳で受聴されると共にクロストーク音が右側の耳で受聴される。右側のスピーカ５ｂから発音された信号のクロストーク音が受聴者６の左側の耳で受聴されてしまう。受聴者６はクロストーク音のために所定の定位を有する環境音を受聴することは出来ない。マイクロフォン１２ａ、１２ｂで収音されたバイノーラル信号を、クロストークキャンセラ２を用いることで予めスピーカ５ａ、５ｂと受聴者６の両耳間で生じるクロストーク成分を打ち消すようにしているため受聴者６は車外の環境音を受聴できる。
【００２２】
マイクロフォン１２ａ、１２ｂに付される風防１１ａ、１１ｂは、走行中に生じる風きり音を減衰させるための風防である。
カーオーディオ３は、通常用いられるカーオーディオ装置である。切り替えスイッチＳＷ１は受聴者により操作されてカーオーディオと車外の環境音を切り替える。さらに応用例として、収音切り替え装置１０に図示しないサイレン音の検出装置を内蔵させ、マイクロフォン１２ａ、１２ｂで受聴されるバイノーラル音声にサイレン音が検出される場合には図示しない制御部によりスイッチＳＷ１をａ側に投入する機能を設けても良い。サイレン音は正弦波成分を多く含む音響信号であり、バイノーラル音声を周波数解析して容易に検出することが出来る。
【００２３】
図４を参照し、クロストークキャンセラ２について説明する。
まず、バイノーラル収音された左右チャンネルのバイノーラル信号ＰL（ｔ）及びＰR（ｔ）のそれぞれは入力端子に入力される。左チャンネルのバイノーラル信号はフィルタ２１ａ及び２１ｂに入力される。フィルタ２１ａは入力される信号に頭部伝達関数ｈRS（ｔ）を畳み込み、フィルタ２１ｂは頭部伝達関数ｈLO（ｔ）を畳み込み、極性を逆にした特性の信号を生成する。右チャンネルの入力信号はフィルタ２１ｃにより頭部伝達関数ｈRO（ｔ）を畳み込みんで後、極性を逆にした特性の信号を生成し、フィルタ２１ｄは頭部伝達関数ｈLS（ｔ）を畳み込んだ特性の信号を生成する。
【００２４】
フィルタ２１ａ、２１ｃで生成された信号は加算器２２ａで加算されて後、フィルタ２３ａでｄ（ｔ）の特性が与えられて左チャンネルのバイノーラル再生信号が生成される。フィルタ２１ｂ、２１ｄで生成された信号は加算器２２ｂで加算されて後、フィルタ２３ｂでｄ（ｔ）の特性が与えられて右チャンネルのバイノーラル再生信号が生成される。左右チャンネルのバイノーラル再生信号はアンプ４の左アンプ４１ａ、右アンプ４１ｂで増幅され、左右のスピーカ５ａ、５ｂより発音される。
【００２５】
クロストークキャンセラ２を用いることにより、マイクロフォン１２ａ、１２ｂで収音されたバイノーラル信号は、予めスピーカ５ａ、５ｂと受聴者６の両耳間で生じるクロストーク成分を打ち消すバイノーラル再生信号として生成される。バイノーラル再生信号はスピーカ５ａ、５ｂから発音され、受聴者６は車外の環境音を、臨場感を有して受聴出来る。
【００２６】
ここで、スピーカ５ａ、５ｂと受聴者６の両耳間で生じるクロストーク信号の特性は受聴者ごとに異なっている。ある受聴者に適したクロストーク成分の打ち消し特性は他の受聴者に対して有効に作用しない場合が多い。クロストークキャンセラ２で生成したクロストーク打ち消し信号が受聴者のクロストークを打ち消さない場合、バイノーラル再生信号に含まれるクロストーク打ち消し用信号は自然界に存在しない逆相成分の信号として受聴されてしまう。フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄの特性は受聴特性の異なる受聴者に対して与える逆相感が小さいバイノーラル再生信号を成分する特性でなければならない。
【００２７】
図５を参照し、フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄに格納する頭部伝達関数を得る音響信号伝達特性測定装置７の構成とその動作につき説明する。音響信号伝達特性測定装置７はクロストーク打消し用信号成分が受聴者６に逆相信号として受聴されにくいクロストーク打消し信号を生成するための特性を求める装置である。
【００２８】
音響信号伝達特性測定装置７は、パソコン７１、増幅器７２、スピーカ７３、左右のマイクロフォン７４ａ、７４ｂが付される円筒型構造体７４、増幅器７５ａ、及び７５ｂより構成される。
【００２９】
まず、パソコン７１によりインパルス音やホワイトノイズなどの測定信号を発生させる。測定信号は増幅器７２で増幅され、スピーカ７３に印加される。スピーカ７３から発音された測定信号は円筒型構造体７４に付される左右のマイクロフォン７４ａ、７４ｂで受聴される。受聴された信号は増幅器７５ａ、７５ｂで増幅され、増幅して得られた信号はパソコン７１に入力される。パソコン７１は発生させた測定信号と入力される信号とを比較することによりスピーカ７３から左右のマイクロフォン７４ａ、７４ｂまでの頭部伝達関数ｈls（ｔ）及びｈlo（ｔ）を求める。同様にして、スピーカ７３を円筒型構造体７４に対して反対の右側に配置して計測し、頭部伝達関数ｈro（ｔ）及びｈrs（ｔ）を求める。
【００３０】
図６（Ａ）は、左右のマイクロフォン７４ａ、７４ｂが付される円筒型構造体７４の上面図であり、（Ｂ）は斜視図である。ダミーヘッド型マイクロフォンに比し耳介や耳道を有してない。マイクロフォン７４ａ、７４ｂに内蔵される図示しない振動板が配置される位置は、いわゆるダミーヘッド型マイクロフォンにおける鼓膜の位置ではなく、円筒型構造体７４の表面の位置である。それらの特徴的な形状や配置により、音響信号伝達特性測定装置７はクロストーク打消し用特性を得るに際し、逆相信号として受聴されにくいクロストーク打消し信号を生成するためのフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄの特性を得ている。
【００３１】
図７を参照して音響信号伝達特性測定装置７で、測定して得られた信号波形について述べる。測定信号はレイズドコサインのインパルス信号を用いて得られた頭部伝達関数に係る波形である。横軸は時間であり、縦軸はそれぞれの波形間でノーマライズされた電圧値である。（Ａ）〜（Ｄ）は順に頭部伝達関数ｈlS（ｔ）、ｈlo（ｔ）、ｈrS（ｔ）、及びｈro（ｔ）に対応する波形である。（Ｅ）に示すｄ（ｔ）の特性に係る波形は、次式により与えられる。
【００３２】
ｄ（ｔ）＝｛ｈlS（ｔ）＊ｈrS（ｔ）−ｈlO（ｔ）＊ｈrO（ｔ）｝-1
なお、＊は乗算を示す記号である。
図８を参照し、それらの特性の周波数特性について述べる。
【００３３】
同図は図７に示したインパルスレスポンスの波形をフーリエ展開して得られた特性である。横軸は周波数であり、縦軸は応答信号レベルである。１００Ｈｚ、１ｋＨｚ、及び１０ｋＨｚの周波数位置を破線で示している。応答特性における破線と破線との間の利得差は１０ｄＢである。（Ａ）〜（Ｅ）は順に頭部伝達関数ｈlS（ｔ）、ｈlo（ｔ）、ｈrS（ｔ）、ｈro（ｔ）、及びｄ（ｔ）に係る周波数特性である。
【００３４】
ダミーヘッドマイクロフォンを使用した場合に得られる同様の特性につき、比較のため示す。
図９は特性比較のために用いたダミーヘッドマイクロフォン８０の構造を示したものである。ダミーヘッドマイクロフォン８０は人工頭８１に耳介８４ａ、８４ｂ、耳道８３ａ、及び８３ｂが設けられており、マイクロフォン８２ａ、８２ｂは耳道８３ａ、８３ｂの奥の鼓膜の位置に配置されている。受聴者と同一形状のダミーヘッドマイクロフォン８０は受聴者により受聴される音に近い特性の受聴信号が得られるとされている。
【００３５】
図１０に、円筒型構造体７４に付されるマイクロフォン７４ａ、７４ｂを用いる代わりにダミーヘッドマイクロフォン８０を用いて測定したインパルス応答の波形を示す。他の測定条件は図７に示した条件と同一である。
【００３６】
図１１に、図１０で得られた特性をフーリエ展開して得られた周波数特性を示す。図８で得られた特性に比し、ダミーヘッドマイクロフォン８０を用いる以外の条件は同一である。
【００３７】
同図に示す特性は、円筒型構造体７４に付されたマイクロフォン７４ａ、７４ｂを用いて得られた図７の特性正の波高値に比し負の波高値の方が小さく、ダミーヘッドマイクロフォン８０を用いて得られた図１０の特性は正の波高値と同程度の負の波高値（絶対値）の信号が得られている。図７に示した特性の方が図１０に示した特性よりもレイズドコサイン波形に近い。さらに振動の減衰波形は、図７に示した特性は短時間で波高値が小さくなるのに比し図１０に示した特性では波高値の高い信号が複数回生じている。図７の方が測定時の入力信号（レイズドコサイン）に近い。
【００３８】
周波数特性は、図８に示す方が図１１に示すよりも周波数特性の乱れ（応答特性の凹凸）が小さい。円筒型構造体７４に付されたマイクロフォン７４ａ、７４ｂで得られた特性の方が、ダミーヘッドマイクロフォン８０を用いて得た特性よりも平坦である。ダミーヘッドマイクロフォン８０を用いてクロストークを打ち消す場合は、クロストーク打消し用信号が打ち消すべきクロストーク成分よりも大きくなってしまうことがある。その信号成分は逆相信号として受聴される。図７、図８に示した頭部伝達関数の特性をフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２３ａ、及び２３ｂに用いるクロストークキャンセラ２は、スピーカ５ａ、５ｂと受聴者６の両耳間で生じるクロストーク成分よりも大きなレベルのクロストーク打消し信号は生成されないため、クロストーク打消し信号が逆相感を有する信号として受聴者により受聴される度合いが小さい。
【００３９】
バイノーラル収録された音響信号をスピーカ再生するために用いるフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに必要な特性は、スピーカ５ａ、５ｂから発音された音波が受聴者６の頭部により遮蔽され、頭部に添って回折して反対側の耳に到来するクロストーク音を打ち消すための特性である。スピーカ５ａ、５ｂから発音された音波の一部が耳介で反射され、反射された音波と直接到来する音波とが同相で合成されて増強されたり、逆相で合成されて減衰したりする特性や、外耳道の共振、及び反共振などにより生じる特定周波数で増強されたり減衰したりして生じる特性の補正を行う必要はない。図６に示した、円筒型構造体７４に付されるマイクロフォン７４ａ、７４ｂを用いて計測される特性を図４に示したクロストークキャンセラ２のフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２３ａ、及び２３ｂに用いることにより、お互いに受聴特性が異なる複数の受聴者に対して好適なクロストークキャンセルを行うことができている。
【００４０】
図１２を参照し、収音切り替え装置の応用例について述べる。
同図に示す収音切り替え装置１０を搭載する車１００ａは、図１に示した収音切り替え装置１０を搭載する車１００に比し、屋根に搭載される円筒型構造体１はトランクに設置されている点で異なっている。マイクロフォン１２ａ、１２ｂの付される円筒型構造体１は１個で周囲の環境音を収音できるため運転者の視界を遮らない任意の場所に設置し、上述と同様の周囲音を収音することができる。また、図１ではスピーカ５ａ、５ｂが運転席の上部に配置されているが、図１２でスピーカ５ａ、５ｂは運転席の前面に配置されている。受聴空間で生じるクロストーク成分が打ち消される範囲内でスピーカ５ａ、５ｂを任意の位置に配置できる。
【００４１】
以上のように、本実施例で示した収音切り替え装置１０によれば、移動体１００の外部に設けられ、受聴者６の頭部形状と略同一の径を有し、かつ一対のマイクロホン１２ａ、１２ｂを装着した第１円筒型構造体１と、バイノーラル音をスピーカ５ａ、５ｂによって発音した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すクロストークキャンセラ２と、を備え、前記クロストークキャンセラ２は、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２３ａ、及び２３ｂを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体７４に装着した一対のマイクロフォン７４ａ、７４ｂで収音した外部音に対するクロストークキャンセル信号に基づいて求められた関数である格別な構成があるので、移動体外部に配置する１個のバイノーラルマイクロフォンを用いて収音した移動体外部の環境音を、遮音された移動体内で２個のスピーカ５ａ、５ｂを用いて再生し、受聴特性の異なる受聴者に対しても、受聴特性の異なりによる影響を受け難くして移動体外部の状況を適正に認識させる環境音を再生して安全に移動体を運転させることができる、ステレオオーディオ装置の再生音と車外の環境音とを切り替えて受聴させることができる収音切り替え装置及び収音切り替え方法を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
窓を閉めた状態で室外の環境音を、クロストークキャンセル処理を行って運転者に聴取させる環境音と、ステレオオーディオ装置の再生音とを切り替えながら受聴するための収音切り替え装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施に係る収音切り替え装置を搭載した車の斜視図である。
【図２】本発明の実施に係る収音切り替え装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施に係る収音切り替え装置要部の一対のマイクロフォンが付される円筒型構造体を示す図である。
【図４】本発明の実施に係る収音切り替え装置要部の、クロストークキャンセラの構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施に係るクロストークキャンセラに搭載するフィルタの特性測定装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施に係る特性測定装置で用いられる一対のマイクロフォンが付される円筒型構造体を示す図である。
【図７】本発明の実施に係る特性測定装置で測定されたインパルス応答特性を示す図である。
【図８】本発明の実施に係る特性測定装置で測定されたインパルス応答の周波数特性の図である。
【図９】バイノーラルマイクロフォンの構造を示す図である。
【図１０】バイノーラルマイクロフォンを用いて測定されたインパルス応答特性を示す図である。
【図１１】バイノーラルマイクロフォンを用いて測定されたインパルス応答の周波数特性の図である。
【図１２】本発明の実施に係る収音切り替え装置を搭載した車の応用例を示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 円筒型構造体
２ クロストークキャンセラ
３ カーオーディオ
４ アンプ
５ａ、５ｂ スピーカ
６ 受聴者
７ 音響信号伝達特性測定装置
１０ 収音切り替え装置
１１ａ、１１ｂ 風防
１２ａ、１２ｂ マイクロフォン
１３ａ、１３ｂ 耳道
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ フィルタ
２２ａ、２２ｂ 加算器
２３ａ、２３ｂ フィルタ
４１ａ 左アンプ
４１ｂ 右アンプ
７１ パソコン
７２ 増幅器
７３ スピーカ
７４ａ、７４ｂ 左右のマイクロフォン
７４ 円筒型構造体
７５ａ、７５ｂ 増幅器
１００ 車
ＳＷ１ 切り替えスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ音再生装置及び車外にマイクロフォンを備えた車載用音響装置に関わり、特に、窓を閉めた状態でクロストークキャンセル処理を行った室外の環境音と、ステレオオーディオ装置の再生音とを切り替えて、運転者に聴取させる収音切り替え装置及び収音切り替え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、緊急車両等を認識するために車両外部に配置したマイクロフォンからの信号により、車室内に配置したスピーカを駆動する車載用音響装置があった。遮音された車内で、運転者に車両の周囲音を聴取させ、危険を回避して適切に車両を運転させることは好ましい。
【０００３】
特許文献１には、複数のマイクロフォンを車両外部の四隅に配置し、複数のスピーカを車室内の四隅に配置し、各マイクロフォンと各スピーカを対応させて車外の音を方向感を有して車内で再生することにより、締め切った車内で緊急車両等がどの位置にあるかを認識させるようにした車載用音響装置が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている車載用音響装置では、複数のマイクロフォンとそれに対応するスピーカを設置する必要があるため、立体的な音場を発生させるためには少なくとも車外の４方向にマイクロフォンを設置すると共に、それらのマイクロフォンに対応させて車内の４方向にスピーカを設置する必要がある。実験車両としては車外の４方向にマイクを配置することは可能であるものの、車両の四隅に突起形状を有するマイクロフォンを配置することは安全走行の面で好ましくない。また限られた車内の４方向にスピーカを配置することは車内スペースの有効活用の面で好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、移動体外部に配置する１個のバイノーラルマイクロフォンを用いて収音した移動体外部の環境音を、遮音された移動体内で２個のスピーカを用いて再生し、受聴特性の異なる受聴者に対しても、受聴特性の異なりによる影響を受け難くして移動体外部の状況を適正に認識させる環境音を、ステレオオーディオ装置の再生音と切り替えながら再生して安全に移動体を運転させることを可能とする、ステレオオーディオ装置の再生音と車外の環境音とを切り替えて受聴させる収音切り替え装置及び収音切り替え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】
本願発明における第１の発明は、密閉された空間の外部に取り付けられた一対のマイクロホンで収音された外部音を受聴者の頭部伝達関数により変換して生成したバイノーラル音と前記密閉された空間の内部に取り付けられた音源から発するステレオ音とを切り替えて出力する収音切り替え装置において、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ前記一対のマイクロホンを装着した第１円筒型構造体と、前記バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すクロストークキャンセラと、を備え、前記クロストークキャンセラは、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体に装着した一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロストークキャンセル信号に基づいて求められた関数であることを特徴とする収音切り替え装置を提供する。
【０００７】
第２の発明は、密閉された空間の外部に取り付けられた一対のマイクロホンで収音された外部音を受聴者の頭部伝達関数により変換して生成したバイノーラル音と前記密閉された空間の内部に取り付けられた音源から発するステレオ音とを切り替えて出力する収音切り替え方法において、前記密閉された空間に設けられ、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ第１円筒構造体に前記一対のマイクロホンを装着し、クロストークキャンセラにより前記バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消し、前記バイノーラル信号を出力した場合に発生するクロトーク信号の処理を予め用意された第２円筒型構造体を用いて求められた前記頭部伝達関数を用いて、一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロストークキャンセル信号を求めて行うことを特徴とする収音切り替え方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ一対のマイクロホンを装着した第１円筒型構造体と、バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すクロストークキャンセラと、を備え、前記クロストークキャンセラは、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体に装着した一対のマイクロフォンで収音した外部音に対するクロストークキャンセル信号に基づいて求められた関数である格別な構成があるので、移動体外部に配置する１個のバイノーラルマイクロフォンを用いて収音した移動体外部の環境音を、遮音された移動体内で２個のスピーカを用いて再生し、受聴特性の異なる受聴者に対しても、受聴特性の異なりによる影響を受け難くして移動体外部の状況を適正に認識させる環境音を再生して安全に移動体を運転させることができる、ステレオオーディオ装置の再生音と車外の環境音とを切り替えて受聴させることができる収音切り替え装置及び収音切り替え方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施例に係る収音切り替え装置について図１〜図１２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施に係る収音切り替え装置を搭載した車の斜視図である。
【００１０】
図２は、本発明の実施に係る収音切り替え装置の構成例を示すブロック図である。
図３は、本発明の実施に係る収音切り替え装置要部の一対のマイクロフォンが付される円筒型構造体を示す図である。
【００１１】
図４は、本発明の実施に係る収音切り替え装置要部の、クロストークキャンセラの構成例を示すブロック図である。
図５は、本発明の実施に係るクロストークキャンセラに搭載するフィルタの特性測定装置の構成を示す図である。
【００１２】
図６は、本発明の実施に係る特性測定装置で用いられる一対のマイクロフォンが付される円筒型構造体を示す図である。
図７は、本発明の実施に係る特性測定装置で測定されたインパルス応答特性を示す図である。
【００１３】
図８は、本発明の実施に係る特性測定装置で測定されたインパルス応答の周波数特性の図である。
図９は、バイノーラルマイクロフォンの構造を示す図である。
【００１４】
図１０は、バイノーラルマイクロフォンを用いて測定されたインパルス応答特性を示す図である。
図１１は、バイノーラルマイクロフォンを用いて測定されたインパルス応答の周波数特性の図である。
【００１５】
図１２は、本発明の実施に係る収音切り替え装置を搭載した車の応用例を示した図である。
その収音切り替え装置は、移動体外部に配置する１個のバイノーラルマイクロフォンを用いて収音した移動体外部の環境音を、遮音された移動体内で２個のスピーカを用いて発音し、受聴特性の異なる受聴者に対しても、受聴特性の異なりによる影響を受け難くして移動体外部の状況を適正に認識させる環境音を、ステレオオーディオ装置の再生音と切り替えながら再生して安全に移動体を運転させるための装置を実現するという目的を、移動体外部に設けられ、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ一対のマイクロフォンを装着した第１円筒型構造体と、バイノーラル信号をスピーカによって発音した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すように、前記バイノーラル信号を処理するクロストークキャンセラとを備え、前記クロストークキャンセラは、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体に装着した一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロトークキャンセル信号として求められた関数であるようにして実現した。
【００１６】
収音切り替え装置の構成について述べる。
図１に示す収音切り替え装置を搭載した車１００は車の屋根部に円筒型構造体１が設置され、車内にスピーカ５ａ及び５ｂが配置されている。
【００１７】
図２に示す収音切り替え装置１０は、円筒型構造体１と、一対のマイクロフォン１２ａ、１２ｂ、クロストークキャンセラ２、カーオーディオ３、切り替えスイッチＳＷ１、アンプ４、スピーカ５ａ及び５ｂより構成される。スピーカ５ａ及び５ｂから発音された音声は受聴者６により受聴される。
【００１８】
図３Ｂに示す収音切り替え装置１０の要部である円筒型構造体１には耳道１３ａ、１３ｂが設けられており、その耳道の入り口部分にマイクロフォン１２ａ、１２ｂが配置されている。マイクロフォン１２ａ、１２ｂは風防１１ａ、１１ｂで覆われている。
【００１９】
図４に示すクロストークキャンセラ２は、フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄと、加算器２２ａ、２２ｂと、フィルタ２３ａ、２３ｂから構成される。アンプ４は左アンプ４１ａ及び右アンプ４１ｂより構成される。
【００２０】
図１〜図３を用いて収音切り替え装置の動作について述べる。
まず、車の屋根に配置される円筒型構造体１に付されるマイクロフォン１２ａ、１２ｂは環境音をバイノーラル収音してバイノーラル音声信号を得る。クロストークキャンセラ２はバイノーラル音声信号をスピーカ５ａ及び５ｂより発音した際に、受聴空間で生じるクロストーク成分を打ち消す信号を付加したバイノーラル再生信号を生成する。切り替えスイッチＳＷ１をａ側に投入し、バイノーラル再生信号をアンプ４に入力する。アンプ４で増幅されたバイノーラル再生信号はスピーカ５ａ及び５ｂから発音される。受聴者６の左側の耳ではマイクロフォン１２ａで収音された信号が、受聴者６の右側の耳ではマイクロフォン１２ｂで収音された信号が受聴されることにより、受聴者は車外の環境音を遮音された車内で聴取できる。
【００２１】
ここで、マイクロフォン１２ａ、１２ｂで収音された信号を、クロストーク成分打ち消し処理を行うことなくスピーカ５ａ、５ｂから発音した場合には、左側のスピーカ５ａから発音された信号は受聴者６の左側の耳で受聴されると共にクロストーク音が右側の耳で受聴される。右側のスピーカ５ｂから発音された信号のクロストーク音が受聴者６の左側の耳で受聴されてしまう。受聴者６はクロストーク音のために所定の定位を有する環境音を受聴することは出来ない。マイクロフォン１２ａ、１２ｂで収音されたバイノーラル信号を、クロストークキャンセラ２を用いることで予めスピーカ５ａ、５ｂと受聴者６の両耳間で生じるクロストーク成分を打ち消すようにしているため受聴者６は車外の環境音を受聴できる。
【００２２】
マイクロフォン１２ａ、１２ｂに付される風防１１ａ、１１ｂは、走行中に生じる風きり音を減衰させるための風防である。
カーオーディオ３は、通常用いられるカーオーディオ装置である。切り替えスイッチＳＷ１は受聴者により操作されてカーオーディオと車外の環境音を切り替える。さらに応用例として、収音切り替え装置１０に図示しないサイレン音の検出装置を内蔵させ、マイクロフォン１２ａ、１２ｂで受聴されるバイノーラル音声にサイレン音が検出される場合には図示しない制御部によりスイッチＳＷ１をａ側に投入する機能を設けても良い。サイレン音は正弦波成分を多く含む音響信号であり、バイノーラル音声を周波数解析して容易に検出することが出来る。
【００２３】
図４を参照し、クロストークキャンセラ２について説明する。
まず、バイノーラル収音された左右チャンネルのバイノーラル信号ＰL（ｔ）及びＰR（ｔ）のそれぞれは入力端子に入力される。左チャンネルのバイノーラル信号はフィルタ２１ａ及び２１ｂに入力される。フィルタ２１ａは入力される信号に頭部伝達関数ｈRS（ｔ）を畳み込み、フィルタ２１ｂは頭部伝達関数ｈLO（ｔ）を畳み込み、極性を逆にした特性の信号を生成する。右チャンネルの入力信号はフィルタ２１ｃにより頭部伝達関数ｈRO（ｔ）を畳み込みんで後、極性を逆にした特性の信号を生成し、フィルタ２１ｄは頭部伝達関数ｈLS（ｔ）を畳み込んだ特性の信号を生成する。
【００２４】
フィルタ２１ａ、２１ｃで生成された信号は加算器２２ａで加算されて後、フィルタ２３ａでｄ（ｔ）の特性が与えられて左チャンネルのバイノーラル再生信号が生成される。フィルタ２１ｂ、２１ｄで生成された信号は加算器２２ｂで加算されて後、フィルタ２３ｂでｄ（ｔ）の特性が与えられて右チャンネルのバイノーラル再生信号が生成される。左右チャンネルのバイノーラル再生信号はアンプ４の左アンプ４１ａ、右アンプ４１ｂで増幅され、左右のスピーカ５ａ、５ｂより発音される。
【００２５】
クロストークキャンセラ２を用いることにより、マイクロフォン１２ａ、１２ｂで収音されたバイノーラル信号は、予めスピーカ５ａ、５ｂと受聴者６の両耳間で生じるクロストーク成分を打ち消すバイノーラル再生信号として生成される。バイノーラル再生信号はスピーカ５ａ、５ｂから発音され、受聴者６は車外の環境音を、臨場感を有して受聴出来る。
【００２６】
ここで、スピーカ５ａ、５ｂと受聴者６の両耳間で生じるクロストーク信号の特性は受聴者ごとに異なっている。ある受聴者に適したクロストーク成分の打ち消し特性は他の受聴者に対して有効に作用しない場合が多い。クロストークキャンセラ２で生成したクロストーク打ち消し信号が受聴者のクロストークを打ち消さない場合、バイノーラル再生信号に含まれるクロストーク打ち消し用信号は自然界に存在しない逆相成分の信号として受聴されてしまう。フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄの特性は受聴特性の異なる受聴者に対して与える逆相感が小さいバイノーラル再生信号を成分する特性でなければならない。
【００２７】
図５を参照し、フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄに格納する頭部伝達関数を得る音響信号伝達特性測定装置７の構成とその動作につき説明する。音響信号伝達特性測定装置７はクロストーク打消し用信号成分が受聴者６に逆相信号として受聴されにくいクロストーク打消し信号を生成するための特性を求める装置である。
【００２８】
音響信号伝達特性測定装置７は、パソコン７１、増幅器７２、スピーカ７３、左右のマイクロフォン７４ａ、７４ｂが付される円筒型構造体７４、増幅器７５ａ、及び７５ｂより構成される。
【００２９】
まず、パソコン７１によりインパルス音やホワイトノイズなどの測定信号を発生させる。測定信号は増幅器７２で増幅され、スピーカ７３に印加される。スピーカ７３から発音された測定信号は円筒型構造体７４に付される左右のマイクロフォン７４ａ、７４ｂで受聴される。受聴された信号は増幅器７５ａ、７５ｂで増幅され、増幅して得られた信号はパソコン７１に入力される。パソコン７１は発生させた測定信号と入力される信号とを比較することによりスピーカ７３から左右のマイクロフォン７４ａ、７４ｂまでの頭部伝達関数ｈls（ｔ）及びｈlo（ｔ）を求める。同様にして、スピーカ７３を円筒型構造体７４に対して反対の右側に配置して計測し、頭部伝達関数ｈro（ｔ）及びｈrs（ｔ）を求める。
【００３０】
図６（Ａ）は、左右のマイクロフォン７４ａ、７４ｂが付される円筒型構造体７４の上面図であり、（Ｂ）は斜視図である。ダミーヘッド型マイクロフォンに比し耳介や耳道を有してない。マイクロフォン７４ａ、７４ｂに内蔵される図示しない振動板が配置される位置は、いわゆるダミーヘッド型マイクロフォンにおける鼓膜の位置ではなく、円筒型構造体７４の表面の位置である。それらの特徴的な形状や配置により、音響信号伝達特性測定装置７はクロストーク打消し用特性を得るに際し、逆相信号として受聴されにくいクロストーク打消し信号を生成するためのフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄの特性を得ている。
【００３１】
図７を参照して音響信号伝達特性測定装置７で、測定して得られた信号波形について述べる。測定信号はレイズドコサインのインパルス信号を用いて得られた頭部伝達関数に係る波形である。横軸は時間であり、縦軸はそれぞれの波形間でノーマライズされた電圧値である。（Ａ）〜（Ｄ）は順に頭部伝達関数ｈlS（ｔ）、ｈlo（ｔ）、ｈrS（ｔ）、及びｈro（ｔ）に対応する波形である。（Ｅ）に示すｄ（ｔ）の特性に係る波形は、次式により与えられる。
【００３２】
ｄ（ｔ）＝｛ｈlS（ｔ）＊ｈrS（ｔ）−ｈlO（ｔ）＊ｈrO（ｔ）｝-1
なお、＊は乗算を示す記号である。
図８を参照し、それらの特性の周波数特性について述べる。
【００３３】
同図は図７に示したインパルスレスポンスの波形をフーリエ展開して得られた特性である。横軸は周波数であり、縦軸は応答信号レベルである。１００Ｈｚ、１ｋＨｚ、及び１０ｋＨｚの周波数位置を破線で示している。応答特性における破線と破線との間の利得差は１０ｄＢである。（Ａ）〜（Ｅ）は順に頭部伝達関数ｈlS（ｔ）、ｈlo（ｔ）、ｈrS（ｔ）、ｈro（ｔ）、及びｄ（ｔ）に係る周波数特性である。
【００３４】
ダミーヘッドマイクロフォンを使用した場合に得られる同様の特性につき、比較のため示す。
図９は特性比較のために用いたダミーヘッドマイクロフォン８０の構造を示したものである。ダミーヘッドマイクロフォン８０は人工頭８１に耳介８４ａ、８４ｂ、耳道８３ａ、及び８３ｂが設けられており、マイクロフォン８２ａ、８２ｂは耳道８３ａ、８３ｂの奥の鼓膜の位置に配置されている。受聴者と同一形状のダミーヘッドマイクロフォン８０は受聴者により受聴される音に近い特性の受聴信号が得られるとされている。
【００３５】
図１０に、円筒型構造体７４に付されるマイクロフォン７４ａ、７４ｂを用いる代わりにダミーヘッドマイクロフォン８０を用いて測定したインパルス応答の波形を示す。他の測定条件は図７に示した条件と同一である。
【００３６】
図１１に、図１０で得られた特性をフーリエ展開して得られた周波数特性を示す。図８で得られた特性に比し、ダミーヘッドマイクロフォン８０を用いる以外の条件は同一である。
【００３７】
同図に示す特性は、円筒型構造体７４に付されたマイクロフォン７４ａ、７４ｂを用いて得られた図７の特性正の波高値に比し負の波高値の方が小さく、ダミーヘッドマイクロフォン８０を用いて得られた図１０の特性は正の波高値と同程度の負の波高値（絶対値）の信号が得られている。図７に示した特性の方が図１０に示した特性よりもレイズドコサイン波形に近い。さらに振動の減衰波形は、図７に示した特性は短時間で波高値が小さくなるのに比し図１０に示した特性では波高値の高い信号が複数回生じている。図７の方が測定時の入力信号（レイズドコサイン）に近い。
【００３８】
周波数特性は、図８に示す方が図１１に示すよりも周波数特性の乱れ（応答特性の凹凸）が小さい。円筒型構造体７４に付されたマイクロフォン７４ａ、７４ｂで得られた特性の方が、ダミーヘッドマイクロフォン８０を用いて得た特性よりも平坦である。ダミーヘッドマイクロフォン８０を用いてクロストークを打ち消す場合は、クロストーク打消し用信号が打ち消すべきクロストーク成分よりも大きくなってしまうことがある。その信号成分は逆相信号として受聴される。図７、図８に示した頭部伝達関数の特性をフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２３ａ、及び２３ｂに用いるクロストークキャンセラ２は、スピーカ５ａ、５ｂと受聴者６の両耳間で生じるクロストーク成分よりも大きなレベルのクロストーク打消し信号は生成されないため、クロストーク打消し信号が逆相感を有する信号として受聴者により受聴される度合いが小さい。
【００３９】
バイノーラル収録された音響信号をスピーカ再生するために用いるフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに必要な特性は、スピーカ５ａ、５ｂから発音された音波が受聴者６の頭部により遮蔽され、頭部に添って回折して反対側の耳に到来するクロストーク音を打ち消すための特性である。スピーカ５ａ、５ｂから発音された音波の一部が耳介で反射され、反射された音波と直接到来する音波とが同相で合成されて増強されたり、逆相で合成されて減衰したりする特性や、外耳道の共振、及び反共振などにより生じる特定周波数で増強されたり減衰したりして生じる特性の補正を行う必要はない。図６に示した、円筒型構造体７４に付されるマイクロフォン７４ａ、７４ｂを用いて計測される特性を図４に示したクロストークキャンセラ２のフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２３ａ、及び２３ｂに用いることにより、お互いに受聴特性が異なる複数の受聴者に対して好適なクロストークキャンセルを行うことができている。
【００４０】
図１２を参照し、収音切り替え装置の応用例について述べる。
同図に示す収音切り替え装置１０を搭載する車１００ａは、図１に示した収音切り替え装置１０を搭載する車１００に比し、屋根に搭載される円筒型構造体１はトランクに設置されている点で異なっている。マイクロフォン１２ａ、１２ｂの付される円筒型構造体１は１個で周囲の環境音を収音できるため運転者の視界を遮らない任意の場所に設置し、上述と同様の周囲音を収音することができる。また、図１ではスピーカ５ａ、５ｂが運転席の上部に配置されているが、図１２でスピーカ５ａ、５ｂは運転席の前面に配置されている。受聴空間で生じるクロストーク成分が打ち消される範囲内でスピーカ５ａ、５ｂを任意の位置に配置できる。
【００４１】
以上のように、本実施例で示した収音切り替え装置１０によれば、移動体１００の外部に設けられ、受聴者６の頭部形状と略同一の径を有し、かつ一対のマイクロホン１２ａ、１２ｂを装着した第１円筒型構造体１と、バイノーラル音をスピーカ５ａ、５ｂによって発音した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すクロストークキャンセラ２と、を備え、前記クロストークキャンセラ２は、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２３ａ、及び２３ｂを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体７４に装着した一対のマイクロフォン７４ａ、７４ｂで収音した外部音に対するクロストークキャンセル信号に基づいて求められた関数である格別な構成があるので、移動体外部に配置する１個のバイノーラルマイクロフォンを用いて収音した移動体外部の環境音を、遮音された移動体内で２個のスピーカ５ａ、５ｂを用いて再生し、受聴特性の異なる受聴者に対しても、受聴特性の異なりによる影響を受け難くして移動体外部の状況を適正に認識させる環境音を再生して安全に移動体を運転させることができる、ステレオオーディオ装置の再生音と車外の環境音とを切り替えて受聴させることができる収音切り替え装置及び収音切り替え方法を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
窓を閉めた状態で室外の環境音を、クロストークキャンセル処理を行って運転者に聴取させる環境音と、ステレオオーディオ装置の再生音とを切り替えながら受聴するための収音切り替え装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施に係る収音切り替え装置を搭載した車の斜視図である。
【図２】本発明の実施に係る収音切り替え装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施に係る収音切り替え装置要部の一対のマイクロフォンが付される円筒型構造体を示す図である。
【図４】本発明の実施に係る収音切り替え装置要部の、クロストークキャンセラの構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施に係るクロストークキャンセラに搭載するフィルタの特性測定装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施に係る特性測定装置で用いられる一対のマイクロフォンが付される円筒型構造体を示す図である。
【図７】本発明の実施に係る特性測定装置で測定されたインパルス応答特性を示す図である。
【図８】本発明の実施に係る特性測定装置で測定されたインパルス応答の周波数特性の図である。
【図９】バイノーラルマイクロフォンの構造を示す図である。
【図１０】バイノーラルマイクロフォンを用いて測定されたインパルス応答特性を示す図である。
【図１１】バイノーラルマイクロフォンを用いて測定されたインパルス応答の周波数特性の図である。
【図１２】本発明の実施に係る収音切り替え装置を搭載した車の応用例を示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 円筒型構造体
２ クロストークキャンセラ
３ カーオーディオ
４ アンプ
５ａ、５ｂ スピーカ
６ 受聴者
７ 音響信号伝達特性測定装置
１０ 収音切り替え装置
１１ａ、１１ｂ 風防
１２ａ、１２ｂ マイクロフォン
１３ａ、１３ｂ 耳道
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ フィルタ
２２ａ、２２ｂ 加算器
２３ａ、２３ｂ フィルタ
４１ａ 左アンプ
４１ｂ 右アンプ
７１ パソコン
７２ 増幅器
７３ スピーカ
７４ａ、７４ｂ 左右のマイクロフォン
７４ 円筒型構造体
７５ａ、７５ｂ 増幅器
１００ 車
ＳＷ１ 切り替えスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された空間の外部に取り付けられた一対のマイクロホンで収音された外部音を受聴者の頭部伝達関数により変換して生成したバイノーラル音と前記密閉された空間の内部に取り付けられた音源から発するステレオ音とを切り替えて出力する収音切り替え装置において、
受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ前記一対のマイクロホンを装着した第１円筒型構造体と、
前記バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すクロストークキャンセラと、を備え、
前記クロストークキャンセラは、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体に装着した一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロストークキャンセル信号に基づいて求められた関数であることを特徴とする収音切り替え装置。
【請求項２】
密閉された空間の外部に取り付けられた一対のマイクロホンで収音された外部音を受聴者の頭部伝達関数により変換して生成したバイノーラル音と前記密閉された空間の内部に取り付けられた音源から発するステレオ音とを切り替えて出力する収音切り替え方法において、
前記密閉された空間に設けられ、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ第１円筒構造体に前記一対のマイクロホンを装着し、
クロストークキャンセラにより前記バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消し、
前記バイノーラル信号を出力した場合に発生するクロトーク信号の処理を予め用意された第２円筒型構造体を用いて求められた前記頭部伝達関数を用いて、一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロストークキャンセル信号を求めて行うことを特徴とする収音切り替え方法。
【請求項１】
密閉された空間の外部に取り付けられた一対のマイクロホンで収音された外部音を受聴者の頭部伝達関数により変換して生成したバイノーラル音と前記密閉された空間の内部に取り付けられた音源から発するステレオ音とを切り替えて出力する収音切り替え装置において、
受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ前記一対のマイクロホンを装着した第１円筒型構造体と、
前記バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消すクロストークキャンセラと、を備え、
前記クロストークキャンセラは、予め求めた頭部伝達関数を記憶したフィルタを有し、前記頭部伝達関数は、予め用意された第２円筒型構造体に装着した一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロストークキャンセル信号に基づいて求められた関数であることを特徴とする収音切り替え装置。
【請求項２】
密閉された空間の外部に取り付けられた一対のマイクロホンで収音された外部音を受聴者の頭部伝達関数により変換して生成したバイノーラル音と前記密閉された空間の内部に取り付けられた音源から発するステレオ音とを切り替えて出力する収音切り替え方法において、
前記密閉された空間に設けられ、受聴者の頭部形状と略同一の径を有し、かつ第１円筒構造体に前記一対のマイクロホンを装着し、
クロストークキャンセラにより前記バイノーラル音を出力した場合に発生するクロストーク信号を打ち消し、
前記バイノーラル信号を出力した場合に発生するクロトーク信号の処理を予め用意された第２円筒型構造体を用いて求められた前記頭部伝達関数を用いて、一対のマイクロフォンで収音した前記外部音に対するクロストークキャンセル信号を求めて行うことを特徴とする収音切り替え方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１４３００８（Ｐ２００７−１４３００８Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３６８３８（Ｐ２００５−３３６８３８）
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]