2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K00255
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| Research Institution | Osaka Sangyo University |
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Principal Investigator |
高橋 徹 大阪産業大学, デザイン工学部, 准教授 (30419494)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 音源到来方向推定 / 音源分離 / 音声認識 / 楽曲検索 / マイクロホンアレイ / ロボット聴覚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度までに用いた音源到来方向推定手法(MUSIC法)の高精度化を行った．定常雑音を考慮したアルゴリズムを実装し挙動を確認した．定常雑音の統計的性質が既知である場合の音源到来方向推定精度は，屋内および屋外で改善できた．一方で，定常雑音の統計的性質の推定を精緻化しなければならないという課題が残った．
平成27年度は，音源到来方向を中心に研究を進めてきた. 平成28年度は，音源到来方向推定に加え，音源分離と分離音のパターン認識の研究を行った．位相情報やエネルギー情報を正確に収集困難な屋外において，雑音に埋もれずに使用可能な情報は限られる．そこで，音のエネルギーの高低に限定した情報表現であるバイナリクロマスペクトルを用いた音響パターン認識実験を行った．音楽音と音声が混合された人工環境で，音楽音の再生時刻を検索する実験を行った．従来から用いられている音響特徴であるクロマベクトルに比べて，バイナリクロマスペクトルを用いると高い検索精度を達成できた．このことから，雑音に埋もれずに使用可能な情報，すなわち，音声スペクトルのエネルギーの高低の情報によってパターン認識が可能であることが示唆できた．
定常雑音下での録音レベルの調整問題について検討した．屋外では予め適切な録音レベルに調整することが困難という課題がある．最大入力が録音可能レベルを超えないように設定せざるを得ない．そのため，通常の音の振幅は，AD 変換のダイナミックレンジ(例えば16bit)を活かし切れない. 屋外録音ではAD変換の実効的な量子化ビット数が機器性能に比べ小さくなりがちである. 実行的な量子化ビット数が下がると SNR が上昇することを確認した. 屋外収録では, アクティブに録音レベルを調整する技術(Active Gain Control)が特に重要であることが示唆された．
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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
屋外音を収集しパターン認識することが目的であった。そのためのアルゴリズムの改良や使用する音響特徴量の設計と改良が必要であった。音源定位手法をSEVD-MUSIC 法から GEVD-MUSIC 法へ改良し評価を行い、屋外での新たな課題を明らかにすることができた。屋外で使用する音響特徴量としては、屋内で有効な複素スペクトルを使用することが困難なことから、エネルギーの高低に特化した特徴を用いた実験を行い、効果を明らかにできた。また、音楽と音声の混じった環境で、マイクロホンアレイを用いた楽曲再生時刻推定の実験を行った。楽曲のパターン認識においても音源定位や音源分離が役立つことを示すことができた。これらの進捗は、研究計画通りと言える。また研究計画になかった音源方向推定結果の可視化といった応用研究例を示すことができた。研究計画全体として、予定通り計画が進んでいると考える。一点例外として、多様な屋外音の収集が不足しているため今後収集活動を強化したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
音源定位アルゴリズムの改良中に、音源数の自動推定の可能性が見えてきた。そこでこれまで既知あるいは経験的に与えてきた音源数の推定値の自動推定を課題とする。また、音源定位と音源分離と発話検出の統一的な枠組みを用い、音源定位と発音検出を同時に求めるシステムパラメータの最適化することを目指す。これにより、個別に最適化している音源定位、音源分離、発音検出を同時に解くことが可能になる。これは、音源数や、音源の種類が多様な屋外での発音検出に有効であると考えられる。その他、雨天時に利用できるマイクロホンアレイの設計と試作を行う。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していたシステム開発用計算機の導入が遅れたため次年度使用額が生じた。学外から計算機にアクセスするため、急遽セキュリティ対策が必要になった。セキュリティ対策計画が遅れたことによる遅延である。2017年5月14日現在、セキュリティ対策の設計を終え機器選定に入ったところであり沿って早々に導入する予定である。その他、出張旅費は、他からの支援が得られたことにより、旅費支出がなかったことによる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
導入が遅れている計算機を購入する計画である。また当初研究計画調書に沿って、音響機器消耗品およびデータストレージの購入に充て、執行していく予定である。
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