2017 Fiscal Year Research-status Report
乗算出力と多入力型ΔΣ変調を用いた超多チャンネル駆動法による音波面の再生
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17K12732
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| Research Institution | Shizuoka Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
武岡 成人 静岡理工科大学, 理工学部, 講師 (30514468)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多入力型ΔΣ変調器 / 音場再現 / スピーカアレイ / 波面合成法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は乗算出力型トランスデューサとΔΣ変調を併用した新しい多チャンネル駆動法により，3次元音波面そのものを制御する，いわば“超多チャンネル”スピーカシステムを現実的な規模で構築するものである。本年度は基礎的検討として，理論・実装両面から以下の検討を行った。
・多入力型ΔΣ変調器の高次化に関する研究
本研究のキーテクノロジーであり，自らが提案している多入力型ΔΣ変調器に関して，伝達関数の計算とシミュレーションによりチャンネルあたりの量子化雑音のエネルギーが総チャンネル数に比例していること，それらを加味することにより従来型で論じられた高次化手法へと応用することが可能であることを示した。これにより提案法の利点である共通の駆動線を用いながらも全点同時駆動という特徴を有したまま，ΔΣ変調器の特徴である可聴域でのダイナミックレンジの確保や量子化雑音の伝達関数の制御といった知見を流用できることとなり，提案法の実用性が大きく増したと言える。
・ダイナミック型構造による全面マトリクス駆動方式の検討
提案法はスピーカを乗算結果に比例して出力することにより，通常では困難な共通の駆動線での多点制御を実現している。そこでそれら駆動方式自体の実装手法に関する検討として，ダイナミック型による全面マトリクス駆動方法に関する提案・試作を行った。具体的にはダイオードを用いて1bit信号に対する乗算機構であるex-or構造を生成し，フレキシブル基板上にボイスコイルパターンをプリントすることで共通の振動膜上に高密度な乗算型スピーカの作成を試みた。結果として理想ダイオードでないことに起因するノイズなどの課題は残ったものの手法の有効性を確認した。
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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
本年度は提案する多入力型ΔΣ変調器を用いた多チャンネル駆動法に関して基礎理論の構築と駆動方式に関する基礎実験を行った。研究遂行上の位置づけとして提案する音場再生システムの信号生成手法の大枠と，駆動方式に関する基礎検討が成された。理論面では多入力型ΔΣ変調器の基礎的な特性が明らかになったことで，駆動点数に対する変調率およびノイズレベルの設計が可能となり，今後のシステム設計への指針となる。一方実装面での検討ではダイナミック型，コンデンサ型両面の駆動方式の基礎実験を行いそれぞれの有効性と，また課題が明らかになり次年度以降の検討への基盤とすることができたことからこれら評価とする。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的は駆動線が共通でありながら各点を独立に制御する新しいアレイ駆動法を用いて，空間の標本化定理を満たすシームレスな音場再生を実現することにある。2017年度までの検討により駆動信号の生成法をおおよそ確立した。そこで2018年度以降は提案法によるスピーカアレイの実装法に関する検討・試作を行い，評価する。実装方法に関してこれまでダイナミック型，コンデンサ型２種類の駆動法を提案してきた。ダイナミック型に関してはフレキシブル基板とダイオードを用いた構造により技術的には比較的容易に構築可能であることが確認されたが多量の磁石を要することから構造的に高コストであり，またダイオード特性による歪の対策が今後の課題としてあげられる。一方コンデンサスピーカによる手法はトランスデューサ自体は極めて簡潔な系を構築可能であるものの高圧回路におけるスイッチング損失が実用上の課題として挙げられ，それら課題に対してコンデンサスピーカの駆動原理に着目したZCSによる駆動法に関する検討を進めてきている。今後は比較的試作の容易なダイナミック型を採用した小規模な収録・再生システムを試作し，提案法による波面再生実験を行い物理面・心理面を含めた評価を行うとともに，コンデンサ型の駆動法に関して提案法がアンバランス駆動であることを利用した高圧化や，スイッチング回数を制限することによる高効率化によるなど実用に向けた検討を進めていく。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由：当該年度使用における端数の残金である。
使用計画：翌年度分と合算し，試作基板の製作費などにあてる
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Research Products
(3 results)
