2015 Fiscal Year Annual Research Report
３次元音響空間ウォークスルー実現に向けた波数領域収音再生技術
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15H02728
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
金田 豊 東京電機大学, 工学部, 教授 (20328511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古家 賢一 大分大学, 工学部, 教授 (10643611)
片岡 章俊 龍谷大学, 理工学部, 教授 (20528682)
苣木 禎史 熊本大学, 大学院自然科学研究科(工), 准教授 (50284740)
羽田 陽一 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (80647496)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ３次元音響 / 波数領域処理 / マイクロホンアレイ / 頭部伝達関数 / 室内インパルス応答 / 音源位置 / 雑音抑圧 / 残響抑圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、音響空間場において主要な音源情報（音源位置、原音情報）とアンビエントな音情報（残響音、周囲雑音）とを区別しながら収音し、その後、それらを合成することで、ユーザが仮想的にその空間内を移動しながら音を聴取するというシステムの提案を目指している。平成２７年度は、主に、対象となる音響場の基本特性測定の効率化、残響環境下での音源位置推定、方向性音信号と拡散性音信号との分離収音、音場の可視化、および再生システムについて基礎的な検討を行った。
まず、音場の基本特性の一つであるインパルス応答の測定において、多ｃｈ同時推定法を検討した。用いる信号として、多重Ｍ系列信号と多重Log-SS信号の比較を行い、測定精度において多重Log-SS法が優れていることを明らかにした。また、残響時間を様々な環境雑音下で効率的に推定するためのCSN-SS信号を用いた測定法を提案した。
高い反射音環境下や残響環境下における音源位置推定手法として、サブバンドピークホールド音源方向推定法を検討し、処理帯域制限による性能向上と処理時間の短縮化を図った。また、ピークホールド値をキーとした残響信号共分散行列の抽出に基づいたMUSIC法による音源位置推定法も検討した。
主要音と周囲雑音とを区別して収音するために、空間周波数領域（ビームスペース）において拡散性雑音と方向性雑音を効率的に抑圧するアルゴリズムを検討した。複数のマイクロホンアレーを用いた音源位置推定から特定のエリアの音のみを強調する手法についても検討した。合わせて、波数空間における逆伝搬を用いた音場の可視化も行った。また、仮想空間内を移動するシステムの基礎検討を行い、頭部の前傾、左右の傾きでの移動意図する動作を検出するモジュールを作成した。被験者を用いて実験を行い、違和感の少ない加速・減速の手法を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実環境下において課題となる残響、拡散性雑音、方向性雑音を考慮しながら、対象となる音場の基本性を効率良く取得するための方法、音源の持つ基本情報である音源位置推定、および音源種類の分離収音についてある一定の目途がついており、また、仮想再生についても検討が進んだことから、当初の目標に対しておおむね順調に推移していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
音響空間場の基本情報取得においては、多ｃｈ同時インパルス応答の測定法の高精度化と残響時間推定精度の安定化を目指す。具体的には、多ｃｈ同時インパルス応答測定法では、音源数が増加したときに、測定精度が音源配置に大きく依存し、一部のインパルス応答は十分な精度が得られないことが想定される。これに対し、音源信号間の時空間周波数領域でのスパース性を利用し、精度向上のための検討を行う。CSN-SS信号を用いた効率的残響時間測定法に関しては、現状では効率化の性能にばらつきがあるので、原因を解明して安定した性能を得る。
雑音および残響環境下における音源位置推定手法の検討において、これまで主に音源の到来方向推定を行ってきたが、奥行きまで含めた位置推定を目指し、サブバンドピークホールド音源方向推定法を拡張し、空間的波面情報の把握を試みることで音源位置推定が可能か検討を行う。また、残響信号成分のみを抽出する手法として、相互相関および直接音間接音比(DRR)に着目した検討を進める。これらの音源位置推定手法については、合わせて音源数が多数ある場合に対応するように検討する。また、音場の複雑化に伴い、拡散性雑音が支配的になるため、より効果的に拡散性雑音を抑圧する方式の検討も進める。また、仮想空間内を移動するシステムの基礎検討を引き続き行い、仮想空間内を違和感なく移動するためのパラメータのチューニングを行う。さらに、対象物を中心とする回り込みなどを検討する。平成２９年度には、デモシステムの構築を行う予定でいるが、全体の処理の効率化を目指し、波数領域において一貫した処理となるよう各処理の時空間的意味合いについても今後議論を深め、研究を推進していく。
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