国際情報通信研究科 山崎研究室 修士2年 荻野 晃史

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1 国際情報通信研究科 山崎研究室 修士2年 荻野 晃史
残響音場における音の方向知覚と 音源信号の過渡的特徴 Perception of Sound Direction in a Reverberant Space and Transient Characteristics of Sound 国際情報通信研究科 山崎研究室　修士2年 荻野 晃史

2 研究の概要 着眼点 ： 残響音場における過渡部の変化 ―定常部との時間割合 ―定常部に対するエネルギー ―音源・受音点間距離
　　　　　　　―定常部との時間割合 　　　　　　　―定常部に対するエネルギー 　　　　　　　―音源・受音点間距離 目的　 ： lateralizationで知覚される方向知覚の検証 　　　　　 （lateralization（偏移）：頭外に定位しない方向知覚） 実験　　： 音源信号の過渡的特徴と方向知覚に関する試聴実験 　　　　　　 （ヘッドホン受聴） 結果 　： lateralization（偏移）による方向知覚のしやすい条件 　　 　―音源・受音点間距離が2倍 　　　　　　　 →過渡部の定常部に対するエネルギー割合は概ね3dB必要 これらの背景における問題点として，残響音場での過渡部の時間，エネルギー割合を変化させた時の音の方向知覚に関する調査はあまり行われていない． 本研究の着眼点を踏まえた上で本研究の目的として残響音場における過渡部の時間割合，そして過渡部の定常部に対するエネルギー割合，そして音源・受音点間距離が変化した時の，lateralizationで知覚される方向知覚の検証を試みた． ここでlateralizationとはヘッドホン受聴などに起こる頭外に定位しない場合での音源方向知覚のことである． この検証より音源信号の過渡的特徴が音の方向知覚に与える影響を考察することを目的としました．

3 音源信号の過渡的特徴と 方向知覚に関する実験
音源信号の過渡的特徴と 　方向知覚に関する実験 ・過渡部の変化 　 ―定常部との時間割合 　　―定常部に対するエネルギー割合（TSR） 　　ー音源・受音点間距離 ・lateralizationとして知覚される音源方向を評価 　（ヘッドホン受聴） 　→音源信号の過渡的特徴が音の方向知覚に与える影響を考察 次に本研究で行った『音源信号の過渡的特徴と方向知覚に関する実験』について説明する． この実験の目的は，過渡部の時間割合，TSR，音源・受音点間距離が変化したときにおこるlateralizationとして知覚される音源方向の評価である．

4 過渡部の定常部に対するエネルギー割合 TSR : Transient to Steady energy Ratio
　　：過渡的音源信号 　　　　：定常的信号（互いに無相関） 　　　　：過渡的信号に畳み込む距離別の残響インパルス応答 　　　　：定常的信号に畳み込む残響インパルス応答 TSR= - 6dB TSR=0dB TSR=6dB 次に本研究における重要な手がかりである過渡部の定常部に対するエネルギー割合（TSR）について説明する． TSRとは過渡部，定常部共にインパルス応答を畳み込んだ信号におけるエネルギーにおいて，過渡部の定常部に対するエネルギー割合を算出したものである． sは過渡的音源信号，rL，rRは定常的信号，これはLch，Rch互いに無相関である．ｈL，hR，はL・Rchに過渡的信号に畳み込む距離別の残響インパルス応答で，gL，gRは定常的信号に畳み込む残響インパルス応答のことである． 下図にTSRを変化させたときの信号波形の例を示す．左からTSR=-6，0，6dBとなる．

5 ・試験音の概要 定常部は白色雑音，1.5m（音源方向：0°） 狭帯域雑音（試験1） （中心周波数:1024Hz，1/4oct.）
音源（過渡部） 広帯域雑音（試験2） 過渡部の時間割合 10，20，40，80% 音源・受音点間距離 0.1，0.2，0.4，0.8，1.5m（音源方向：60°） 過渡部の定常部に対する エネルギー（TSR） 試験音の概要は以下の通りである. まず過渡部の音源は中心周波数1024Hz，1/4oct．の狭帯域雑音（これは試験1） ． 試験2では過渡部を広帯域雑音とした． 過渡部の時間割合は10，20，40，80%， 音源・受音点間距離，0.1，0.2，0.4，0.8，1.5m（音源方向：60°） これは過渡部に畳み込むインパルス応答にあたる． そしてTSRは3dBおきに－6～6dBの5つである． 定常部については音源が白色雑音で音源・受音点間距離が1.5m（音源方向：0°） -6,-3,0,3,6,dB 定常部は白色雑音，1.5m（音源方向：0°）

6 ・試験方法 ―ヘッドホン受聴 ―被験者：20代の男性5人 ―主観評価値（5段階評価） 1．lateralization の存在がわからない
　―ヘッドホン受聴 　―被験者：20代の男性5人 　―主観評価値（5段階評価） 　　　1．lateralization の存在がわからない 　　　2．ほとんどlateralization がない 　　　3．少しlateralization がある 　　　4．lateralization がある 　　　5．非常にlateralization がある 試験方法について， この試験は5段階評価のopinion試験でヘッドホン受聴にて試聴試験を行った． 被験者は音響の研究に携わり，試聴実験に慣れている20代男性5人． まず被験者にlateralizationの定義付けを与える．それは以下の通り ・音が聞こえてくる方向が存在しているか。 ・音源方向が鮮明に感じられるものを音の側性が強いものとする。 ・聞こえてくる音に方向感がなければ(音源がぼやけている)音の側性がないものとする。 被験者は自由なタイミングで試験音を1つずつ聞き，lateralizationを評価する． 評価指標は 1．lateralization の存在がわからない 2．ほとんどlateralization がない 3．少しlateralization がある 4．lateralization がある 5．非常にlateralization がある である．

7 ・TSRとlateralization（試験1：狭帯域雑音）
試聴実験の結果 ・TSRとlateralization（試験1：狭帯域雑音） 音源距離：0.1m 音源距離：0.2m 音源距離：0.4m Lateralization 音源距離：0.8m 音源距離：1.5m TSR（dB） 過渡部の時間割合 ○: 10% △: 20% ×: 40% ＋: 80% この図はTSRとlateの関係を表した図である． はじめにお見せした濃淡の図の結果をよく表しているのがこの図からわかる． 音源距離に関わらずTSRが高くなるとlateも高いことがわかる．また音源距離が遠くなるにつれてlateが低く知覚されることもわかる． Lateralization TSR（dB） TSR（dB）

8 ・lateralizationが3以上となるTSR （試験1の場合のみ）
直接音領域： 4.43 log r+ 4.20 ＋ : 10% : 20% : 40% : 80% 過渡部の時間割合 この図は試験1の過渡部が狭帯域雑音の時にだけ言えることだが， lateが3以上となるTSRの限界を調べるとこのような図が描けた． この結果からlate3以上となる限界TSRは4.43 log r+ 4.20（m）以上となることが確認できた． これは音源距離が2倍になると限界TSRが3dB 増え，音源距離が1/2になると限界TSRが3dB減るということである． またこの結果から直接音と残響音のエネルギーが1以上（臨界距離以内）となる直接音領域においては， 限界TSRが0dB以下でもlateが生じやすいことが確認できる．

9 結果 ・過渡部とlateralizationとして知覚される 音源方向知覚の関係を評価（狭帯域雑音）
　音源方向知覚の関係を評価（狭帯域雑音） 　　 　　―過渡部の時間割合の増加　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→lateralizationの傾向は見られなかった 　　―過渡部の定常部に対するエネルギーの増加　　　　　　　　　→lateralizationの向上を確認 ・lateralizationが3以上（音源方向を知覚し易い条件）となるTSRは r を音源距離（m）として 　　以上になることが示された ・今後の課題としてはTSRと過渡的両耳間相関との関係とTSRと音源方向推定についての検討 本研究では音源信号の過渡的特徴に着目してlateとして知覚される音源方向知覚の関係を評価した． 過渡部が狭帯域雑音の時には以下の評価ができる． 結果としてはTSRの増加に伴ってlateは向上することが確認されたのに対して，過渡部の時間割合に伴うlateの傾向はほとんど見られなかった．またlateが3以上となるTSRはlを音源距離（m）として4.43logｌ+4.20（m）以上になることが示された． しかし過渡部が広帯域雑音のときは概ね傾向が見られなかった． 今後の課題としてはTSRと過渡的両耳間相関との関係とTSRと音源方向推定についても検討する必要がある．