2017 Fiscal Year Research-status Report
聴覚ディスプレイに基づくウェアラブルな音空間集音・再生システムの開発
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15K00280
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
渡辺 貫治 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (20452998)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バーチャルリアリティ / マイクロホンアレイ / 聴覚ディスプレイ / 収音 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，音源の位置や室の響きなどの音空間情報を含めて収音するシステムと，それらの情報を聴取者に高い臨場感を伴って提示するため両耳信号を合成する再生システムの構築を目標としている．再生システムについては，研究代表者の先行研究（若手研究（B），21700140）において，多数の仮想音源を提示可能な聴覚ディスプレイを用いることを想定している．
本システムの収音システムでは，音の到来方向情報を取得するため，複数のマイクロホンを並べたマイクロホンアレイを用いてビームフォーミング処理を行い特定方向の音を取得する．ビームを全方向網羅的に設置することで，音空間全体を方向ごとにサンプリングするような収音を実現する．これまでの検討で，本収音システムでは，複数のビームを重ねることからサイドローブの影響が小さい直線状アレイを用いることとした．また，同一のマイクロホンアレイを用いた場合，ビームの指向性に周波数依存性があるため，周波数に適したマイクロホン間隔のアレイを用いる必要がある．そのことを踏まえ，29年度は可聴域を7帯域に分割し，それぞれの帯域に適したアレイを用いることで，全帯域について収音可能なシステムを構築した．客観評価として，原音場における両耳信号と本システムで合成した両耳信号を比較した結果，音源位置によらず周波数特性の概形は再現されているものの，分割した帯域の境界において大きな誤差が見られた．そこで，ビームに重み係数をかけることで周波数特性の補正を試みた．その結果，再現精度の向上が確認された．以上のシステムに対し主観評価実験を行った．音の方向情報が再現されるかを評価するために行った定位実験の結果，重みの有無に関わらず十分な定位精度が得られ，帯域分割の効果が確認できた．また，音色なども含む総合的な評価を行った結果，重みによって原音場と同程度の再現精度が得られることが示された．
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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
シミュレーションでの評価ではあるものの，マイクロホンアレイの形状，マイクロホン間隔やビーム方向を決定することができた．また，帯域を分割しビームに重みをかけることの効果が示されたことで高精度に収音するための条件がほぼ決定できたといえる．主観評価も行い，全帯域に対して原音場を聴感上十分な精度で再現可能であることが示された．以上のことを踏まえると，順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまではシミュレーションによる評価が主だったため，実環境での評価は不十分である．そこで，実際にマイクロホンアレイを設置し評価を行う．シミュレーションでは無響空間を想定しているため，反射のある空間での評価も必要であると考えている．また，低域に対応するマイクロホンアレイは非常に大きなサイズとなるが，低域の特性は方向定位への影響が小さいことが考えられるため，低域の処理を除くことが可能であれば，システムの規模を抑えられる．そこで，主観評価によって必要なシステムの規模を明らかにするための検討を行う．
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| Causes of Carryover |
（理由）当初実環境での評価をするため，マイクロホンアレイの実機を製作する準備を進め，その評価結果を踏まえてさらに小型のアレイを製作する予定であった．しかし，アレイ処理の条件（ビームに重みをかける）が追加され，今年度はそちらの効果の検証を重視することとし，アレイ製作に必要な支出を見送ったため．
（使用計画）29年度の検討で，アレイ処理の条件が整ったので，当初の目標通り，現在より小型のマイクロホンアレイ製作のために使用する予定である．
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