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Monday, May 10, 2010

청각 실험에 사용되는 이어폰의 여러 특성


일본 쪽에 공개된 좋은 논문이 있어서 번역된 내용을 올려 봅니다.
이미 인터넷에 공개된 문서라 저작권은 크게 문제 없겠지요.
The original document has been translated word-to-word, by udauda.

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聴覚実験に用いるイヤホンの諸特性*
○ 平原達也,青山裕樹,大谷真(富山県立大学・工学部)
* Physical characteristics of earphones for psychoacoustical experiments, by HIRAHARA Tatsuya, AOYAMA Hiroki, OTANI Makoto (Toyama Prefectural University).

はじめに
전기 음향 변환기의 선택은 소리 자극을 이용하는 청각 실험에 있어 중요하다.솔리드 스테이트·휴대용·오디오 플레이어의 보급에 수반하고같은 이어폰이 시장을 흔들고 있다이러한 이어폰에 대해서는 주목적인 음악 청취에 관한 청감 리포트는 있다인트라콘카형 이어폰의 특성에 관한 보고나 설계법에 관한 보고가 몇개인가 있다[1-3]. 그러나청각 실험용 이어폰으로서 그러한 물리 특성을 계측한 결과나종래의 헤드폰과 비교한 결과는 거의 없다[4]. 보고에서는, 9 종류의 이어폰의 IEC 711 커플러 응답실이응답음향 크로스턱 특성고조파왜특성을 측정한 결과에 대해 말한다.

イヤホンとヘッドホン
이어  헤드폰에 관한 규격으로서 EIAJ RC-8140  IEC 268-7  있다 [5,6]이어폰은 전기 음향 변환기를 총칭하는 용어로헤드폰은 이어폰 중에서 헤드 밴드를 이용하는 것을 가리킨다.그리고, Table 1  나타나듯이헤드폰  이어폰은 장착 상태에 의해서  형식이 명명되고 있다. 표에는 없지만소형 스피커를 귓전에 ,이어 스피커형이라고도 불러야  타입도 있다.덧붙여 전기 음향 변환기의 종류에 의해서 동전형과 정전형의 구별이 있다.
이번 비교한 것은인트라콘카형 이어 4 종류와 삽입형 이어 5 종류이다. DNC-2007  2007 년의 대학 입시 센터 영어리스닝 시험에 이용된 것이다.귀덮개형의 밀폐형 헤드폰과 이어 스피커형의 개방형 헤드폰  1 종류나 비교 대상으로했다전기 음향 변환기는 SR-001MK2 만이 정전형으로이외는 모두 동전형이다. 

測定方法
이어폰의 제특성은, IEC 711 커플러를 내장한 HATS(Brüel & Kjær, 4128 C), 혹은 로브 마이크(Etymotic Research, ER7C) 삽입한 실이에 이어폰을 장착해 계측했다. ER7C  프로브는 외경 0.95 mm 내경 0.5 mm 실리콘 튜브로그 종단을 고막 근방에 설치했다.
 이어 폰의 제특성은오디오 analyzer(Brüel & Kjær, 3560 C)로부터 100 Hz 에서 20 kHz 까지 1/12 oct. 간격으로출력한 정현파 버스트 신호음을, IEC 711 커플러에 장착한 마이크 혹은 프로브 마이크로 검출해계측했다.이어 앰프로서는 오디오앰프(Accuphase E-308) 이용했다덧붙여 프로브 마이크의 주파수 특성은 별도 측정해 보정했다.

結果と考察
측정 결과의 대표예로서 MX500, DNC2007(인트라콘카형 이어), MDR-EX90SL (삽입형 이어), HDA200(귀덮개형·밀폐형 헤드폰) 커플러 응답과 실이응답을Fig.1  나타낸다.




커플러 응답은 4 개의 이어 드라이버를 4 회씩 HATS  장착해 계측한 16 회의 데이터의 평균치실이응답은 1개의 이어 드라이버를 4명의 피험자에게 4 회씩 장착해 계측한 16 회의 데이터의 평균치 표준 편차이다어느 이어폰도 주파수특성은 평탄하지 않다외이도 공진에 의한 응답의 피크는, DNC 2007 으로 HDA200 에서는  2.5 kHz, 삽입형의 MDR-EX90SL 에서는 4 kHz, MX500 에서는  1.6 kHz 있다. MX500  내리는 원인은 불명하다. 어느 이어폰도 5 ~ 10 kHz에서는 실이응답보다 커플러 응답이 크다. 외의 대역에서는 MX500, DNC2007  실이응답과 커플러 응답이  일치하고 있다이것은 다른 인트라콘카형 이어폰에서도 마찬가지이. MDR-EX 90SL  저역의 실이응답이커플러 응답보다 낮다이것은 다른 삽입형 이어폰과 마찬가지로실이장착시의 음향 누설의 결과라고 생각할  있다. HDA 200 저역의 실이응답이 커플러 응답보다 높다이것은 실이장착시가 HATS 장착시부터 머리 부분과 귀걸이와의 밀착도가높기 때문이다.
Fig.2  그림은  이어폰의 실이장착시의 음향 크로스턱 특성이다.4 kHz 이하에서는 모두―45 dB 이하로, 10 kHz 이상에서는 음향 크로스턱은 증가해 20 kHz 에서는―10 dB 정도가 된다.
Fig.2 밑그림은  이어폰을 HATS  장착해, 1kHz  90 dB SPL  되는 입력을 주었을 때의 2  5 차의 고조파왜의 총화(THD)특성이다. THD  전대역으로―40 dB 이하이며 청각 실험에  영향은 없다.

まとめ
이어폰의 실이응답과 커플러 응답은 일치하지 않는다인트라콘카형에서 양자는 비교적  일치하고 있지만, 5 ~ 10 kHz에서는 실이응답보다 IEC 711 커플러 응답이 크다삽입형에서는 음향 누설의 영향이 저역에 미치고 있다음향 크로스턱특성과 THD 특성은 특별한  문제는 인정받지 못한다헤드폰 [7,8] 같이 이어폰의 제특성은 여러가지이고청각 실험에이용하는 경우는 제특성을 적절한 방법으로 확인해 두는 것이 중요할 것이다.

参考文献 
1.      高橋千賀他,“耳載せヘッドホンの音響定 数評価による動作特性の解析,” 信学技報 EA2005-106, 11-16, 2006.  
2.      小林惠他,“イントラコンカ形ヘッドホン の特性と音響負荷との関係について,”響学 講論 3-Q-7, 2007.  
3.  小西重行 他,“イントラコンカ型ヘッドホ ンの設計目標周波数特性について,” 信学技 報 EA2004-135, 63-70, 2005.
4.      青山裕樹他“聴覚実験用イヤホンの諸特 性,” 信学技報 SP2007-28, 25-30, 2007.
5.  大平郁夫“オーディオ機器の規格と測定法 (3) : ヘッドホン,” 日本音響学会誌, 45(7), 556-564, 1989.
6.  日本電子機械工業会(EIAJ)規格 RC-8140 「ヘッドホン及びイヤホン」, 1998.
7.      平原達也,“聴覚実験に用いられるヘッドホンの物理特性,”日本音響学会誌 55(5)370-3761999.  
8.      平原達也,“ヘッドホンの陥穽,”日本音響学会誌 53(10)798-8061997.  

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