視覚障害者のためのスピーカアレイを用いた音の動きによる情報補完

• Project/Area Number: 21K02745
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 09070:Educational technology-related
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 森 雄一郎 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (50274361)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高木 昇 富山県立大学, 工学部, 教授 (50236197)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 視覚障害者支援 / 感覚代行 / スピーカアレイ

Outline of Research at the Start

視覚障害者向けの理系科目の教育現場，およびその学習場面においては，様々な物理現象やその数理的原理のイメージを表現するために，図やグラフ，更にそれらの変化の様子を動画などで表現した視覚表現が極めて重要な役割を果たす．視覚障害者の場合，視覚表現の代替え手段として触図を用いるが一目で把握することは出来ず，更に動画のような動的な情報の表現には向かない．本研究では，2次元のアレイ状に配置されたスピーカアレイ上で音を自在に動かし制御することで，触図では表現する事が困難な動的情報を直感的な音の動きとして表現し，触図と組み合わせることによって視覚情報の新たな感覚代行手段としての一手法を目指す．

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的である，スピーカアレイを用いた視覚的情報の伝達において触図とは違った直感的な即時性の実現や形状の伝達，更に動的情報を表現可能とする感覚代行手法の開発を目標として研究を進めてきた．研究実施計画では初年度に，研究に用いるより高性能で高機能な新たなスピーカアレイを設計・開発する事を計画していた．現有のスピーカアレイでは実現できないより複雑な動作や高精度を実現するためのものである．以降の研究計画はそれを利用して，「２．スピーカアレイの情報伝達能力の解明」や「３．触図とスピーカアレイの相互作用の解明」へと進める計画である．新しく設計開発するスピーカアレイに盛り込むべき性能や要件を確認し，その試作を繰り返し，その設計のための技術仕様を洗練する作業を行っている．初年度から計画の２．に重点を置き，３年目もその作業を慎重に進め，製作に必要な機器や部品の選定，高精度な工作を達成するための設計手法の見直しや，それを操作する人員の技術向上を中心に進めた．スピーカアレイで再生する微妙な音（音量や音質）の違いが実験結果に大きく左右される傾向にあるため，充分に製作技術を高める必要があると判断したためである．
具体的には，基本的性質の解明のため，図形の形状認識に関する “提示時間と直線・曲線の認識変化実験”や“図形の角認識実験”を，音の移動感に関して時間的・空間的連続性の観点から実験を行い，認識精度の違いについて纏めた．
製作技術の向上においては，大きく回路設計と筐体設計の2点が課題であり，回路設計においてはデイジーチェーン接続した場合にも問題なく安定動作させるための設計や，個別音源，複数同時駆動を可能にする動作・回路設計を進めている．筐体設計は３Dプリンタを高精度に使いこなす技術が要求されるため，新たに購入した3Dプリンタの利用技術向上の為の試作訓練を進め試作を繰り返している．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の目的である，スピーカアレイを用いた視覚的情報の伝達において触図とは違った直感的な即時性の実現や形状の伝達，更に動的情報を表現可能とする感覚代行手法の開発を目標として研究を進めてきた．研究実施計画では初年度に，研究に用いるより高性能で高機能な新たなスピーカアレイを設計・開発する事を計画していた．現有する従来（当研究室による製作）のスピーカアレイでは実現できないより複雑な動作や高精度を実現するためのものである．以降の研究計画はそれを利用して，「２．スピーカアレイの情報伝達能力の解明」や「３．触図とスピーカアレイの相互作用の解明」へと進める計画であるが，新しく設計開発するスピーカアレイに盛り込むべき性能や要件は，現段階にておおよその設計のための技術仕様は纏まっているが，より的確な装置作成の為，さらに製作に必要な機器や部品の選定，高精度な工作を達成するための設計手法の見直しや，それを操作する人員の技術向上をより強く進めている．当初の計画と比べると，製作面において若干遅れが出ている．先の研究で装置の精度が大きく結果に影響する事が明らかになっているので，時間を掛けても製作は慎重に進めざるをえず，後の研究計画をより発展させるためのものである．

Strategy for Future Research Activity

先にも述べたが，後の研究をより発展させるため，研究計画にある「２．スピーカアレイの情報伝達能力の解明」を入念に行い必要な製作前検証を着実に進め研究計画の改善を行いながら進めている．３年目の計画としては当初に掲げた，より高機能で高精度な「１．スピーカアレイ装置の開発」を終わらせ，並行して「２．スピーカアレイの情報伝達能力の解明」や「３．触図とスピーカアレイの相互作用の解明」に着手し，スピーカアレイを使った触図との関係を明らかにしていきたい．

Research Products

• [Presentation] スピーカアレイを用いた視覚障害者への情報提示装置 : 直線・曲線の認識変化 (2021)
  • Author(s): 奥宮 瑞貴，森 雄一郎
  • Organizer: FIT2021(第 20 回情報科学技術フォーラム)