長島 千尋
頭部伝達関数の個人差の考慮の有無が音色の知覚に与える影響について
「バイノーラル再生方式」は、聴取者の耳に入る音の音響的特徴を捉え、聴取者の耳の入り口で再生することによって、ヘッドフォン再生であっても立体的、臨場感のある音を再現することができる再生方式の一つである。過去の研究によって、頭部伝達関数（HRTF）の個人差の考慮の有無が、音像定位の知覚に影響を及ぼすことが明らかにされてきた。本論は、聴取者本人のHRTFと、本人のものでないHRTFを畳み込んだトランペット、ヴァイオリン、声楽（ソプラノ）、シロフォンの４種類の楽器の、残響など空間情報を含んだ音源を刺激として用いた２つの主観評価実験を９人の被験者に対して行ない、HRTFの個人差の考慮の有無が音色にどのような影響を与えているのかについて明らかにすることを目的とする。
主観評価実験(1)は、被験者本人のHRTFを含む９種類のHRTFを反映させた音源の非類似度を楽器ごとに11段階で回答し、また質問紙調査を通して、音色の類似点、または相違点に対してどのような評価語が用いられているのかについての調査を行なった。主観評価実験(1)の結果、HRTFの個人差によって生じる音色の違いを被験者は様々な評価尺度、評価語を用いて認識していることがわかった。また、複数の評価尺度に基づいた総合的な判断によって音色の違いを認識しているということが明らかになった。
主観評価実験(1)では被験者それぞれが別の評価語を用いて評価を行なっていたため、被験者間の結果の比較を行うことができない。そこで、主観評価実験(1)の実験を元に音色の比較によく使用されていた評価語を評価尺度ごとに抽出し、主観評価実験(2)では被験者全員が同じ11種類の評価語を用いて、７段階の評価を行なった。主観評価実験(2)の結果、トランペットの音色は、金属因子がHRTFの個人化の有無における音色の違いの評価の基準となっている被験者が多い傾向にあり、トランペットの音色は、本人のHRTFを使用した音源は鈍く、広い音であると判断される傾向がみられた。また、HRTFの個人化の有無はトランペットの音色の好ましさには影響を与えないことが示唆された。ヴァイオリンの音色は、金属因子がHRTFの個人化の有無における音色の違いの評価の基準となっている被験者が多い傾向にあり、本人のHRTFを使用した音源は固く、ぼんやりとした音であると判断される傾向がみられた。また、HRTFの個人差の有無はヴァイオリンの音色の滑らかさには影響を与えないことが示唆された。ソプラノの音色は、本人のHRTFを使用した音源は自然な音であると評価される傾向があった。また、HRTFの個人化の有無はソプラノの音色の鋭さには影響を与えないことがわかった。シロフォンの音色は、評価の基準となっている因子にはばらつきがあり、本人のHRTFを使用した音源は鈍く、軽い音であると判断される傾向がみられた。また、HRTFの個人化の有無はシロフォンの音色の明るさには影響を与えないことがわかった。
また、分散分析を行なった結果、HRTFの個人差の考慮の有無が、楽器の種類によらず「滑らかさ」「好ましさ」に影響を与えることがわかった。しかし、音色の非類似度の判断に寄与している音響特徴量を見つけることはできなかった。
実験の結果、HRTFの個人差の考慮の有無が「滑らかさ」「好ましさ」に影響を与えていることが明らかになった。今回は従来のHRTF測定方法に比べて、無響室ではなく響きのある音響スタジオで測定を行ない、また測定した再生音源方向の数も少ない簡易的な測定方法であったが、音の「滑らかさ」「好ましさ」において個人化HRTFの個人差の考慮が必要であることが示唆された。また、主観評価実験(1)の結果より、音色の判断の基準となっている評価語や評価尺度は人それぞれ異なり、また複数の評価語、評価尺度を用いた複雑かつ総合的な分析の元に音色の判断が行われていることが明らかになったことから、それぞれの音色の評価において判断の基準となっていた物理特徴量は異なる可能性があり、HRTFの個人差によって生じた物理特徴量の違いの中でも、具体的にどの部分の違いを聴いて音色の違いを判断していたかについては、個人差を考慮したより詳しい調査が必要であることが明らかになった。
NAGASHIMA Chihiro
Binaural reproduction is a technique that captures the acoustic characteristics of the sound at the entrance of the listener’s ears and reproduces them to reproduce three-dimensional and realistic sounds. Previous studies have shown that individual differences in head-related transfer functions (HRTF) influence of sound localization.
In this paper, two subjective evaluation experiments were conducted on 9 subjects. Four types of instruments sound were used as stimuli: trumpet, violin, vocal (soprano), and xylophone. They were convolved with individualized and non-individualized HRTF and included spatial information such as the reverberation. The purpose of this experiment is to clarify how the individual differences in HRTFs influence the timbre.
In experiment (1), participants were asked to answer the similarity in an 11-point scale between stimuli which reflected 9 types of HRTFs, including their own HRTF. In addition, through a questionnaire, I investigated what evaluation words were used to describe timbre similarities.
As a result of the experiment (1), it was found that the subjects could recognize the timbre differences caused by individual differences in HRTF using various evaluation scales and evaluation terms. Moreover, it became clear that the difference of a timbre was recognized by the overall judgment based on multiple evaluation scales. In the subjective evaluation experiment (1), each subject performed an evaluation using different evaluation terms, so the results cannot be compared between subjects. Therefore, based on the experiment (1), I extracted the 11 evaluation terms that were which were used frequently for timbre comparison.
In the subjective evaluation experiment (2), all the subjects evaluated on a 7-point scale using the same evaluation terms. With 9 HRTFs and 4 types of instrument sounds, a total of 36 sound stimuli were used.
As a result of the experiment (2), the timbre of trumpet tends to be evaluated based on the luminance factor. It seems that the sound stimuli using the individualized HRTF is “dull,” and “wide.” The timbre of violin tends to be evaluated based on the luminance factors. It seems that the sound stimuli using the individualized HRTF are “hard,” and “vague.” It was suggested that individualized or non-individualized HRTFs did not influence the smoothness of the timbre of violin. The timbre of soprano tended to be judged as a natural sound using the individualized HRTFs. It was also found that the individualization of HRTF does not influence the sharpness of soprano timbre. The timbre of xylophone tended to be evaluated based on many factors. It seems that the sound stimuli using the individualized HRTF are “dull,” and “light.” It was also found that the individualization of HRTF does not influence the brightness of xylophone timbre.
In addition, as a result of the analysis of variance, it was found that whether or not to consider individual differences in HRTF influence “smoothness” and “preference” regardless of the type of instrument. However, the acoustic feature quantity related to the determination of the timbre similarity cannot be found.
As a result of experiments, whether or not to consider individual differences in the HRTF has an effect on “smoothness” and “preference.” Therefore, it was suggested that even with a simple measurement method, it is necessary to consider individual differences in the HRTF. In addition, from the results of the experiment, It became clear that the evaluation terms and scales that are the criteria for timbre are different for each person, and multiple terms and scales are used based on complex and overall analysis. Therefore, the audio parameter that was used as a criterion in the evaluation of each timbre may differ. More specific investigations are needed to determine which acoustic feature quantity was used to determine differences in timbre, taking into account individual differences.