2019 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, 准教授 (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 / MIDS / スピーカアレイ / 波面合成法 / 音場再現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は乗算出力トランスデューサと，自らが提案している多入力型ΔΣ変調器(MIDS)を併用した新しい多チャンネル駆動法に関するものである。本年度は評価実験に向けた検討を中心に進めた。
・多入力型ΔΣ変調器の次元数・変調次数に対する安定入力範囲の検討
理論面での検討として，提案手法のキーテクノロジであるMIDS法における方式および変調次数に対する安定動作範囲について検討を行った。提案法は配線が共通でありながら多点を個別に駆動する信号を生成するものであり，これまでに１列毎に信号を決定する手法と，変調自体は１列毎であるが縦・横と交互に信号を生成するいわば準２次元な手法とを検討してきていた。前年度までの検討によりこれらの手法は量子化雑音の伝達関数自体は同一とみなされることが分かっていたが，安定性は違うことも確認されており，その傾向が明らかにされていなかった。そこで，それらの量子化器入力の実効値に着目し，変調器の次元数・変調次数に応じた発振限界をシミュレーションにより確認した。その結果，変調器の安定動作範囲は量子化器入力の実効値に対して，駆動点数の指数に比例する傾向があることがわかり，次元数に応じて指数が変わること・変調器次数に応じて比例定数が変わること，が確認され設計時の指標を得ることができた。
・生成音場の評価に向けた測定環境
前年度までの成果として提案法を用いたスピーカアレイの試作を行ってきている。本年度はそれらの波面生成の評価システムとして移動軸を用いた測定システムを構築した。２軸のアクチュエータに測定用マイクロホンを設置することで1×0.5mの平面を必要に応じてmm単位で走査することができる。次年度以降に本システムを用いて生成波面の評価を行う。
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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
本研究はMIDS法という新しい符号化手法を用いることで，配線は共通でありながらも多数のスピーカを駆動するシステムを提案し，有効性を示そうというものである。本年度は提案するMIDS法を用いた多チャンネル駆動法の評価に向けて検討を進めた。
MIDS法に関しては前年度までの知見に加えて変調方式の次元数に関する安定性の検証が成され，駆動点数と駆動方式・変調次数に応じた提案法の概要が明らかになり，システム設計の自由度を高めることができた。また，ハードウェア面では前年度までの検討により提案法を用いた高密度スピーカアレイの試作を進めてきているが，本年度はこれらを評価するシステムとして移動軸を用いた走査型の収音システムを構築した。本研究における主目的はこれまで不可能とされてきた空間の標本化定理を満たすような，音場の厳密再生に向けたスピーカ駆動法の確立である。それらに対してmm単位での十分な分解能を満たす測定系を構築することで，次年度での評価に向けた環境を整えることができた。
総じて研究執行上の位置づけとしては，本プロジェクトの実験段階として理論面で駆動方式に応じた設計法を確認し，ハードウェア面では提案法による高密度スピーカアレイを測定する高密度測定系の構築を行った。本年度の目標の一つであったそれら測定系を用いた測定結果の考察までは未達であるものの，理論の構築・実験装置の作成・評価システムの構築までを行って最終年度に繋ぐことができていることから評価した。
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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。2019年までの検討から理論面では駆動方式・変調器の次数に応じた振幅の限界値・ノイズレベルの関係が明らかになりそれらに応じた変調器の設計を行うことが可能となった。またハードウェア面では出力波面の測定系を構築した。そこで最終年度である2020年度は提案法を用いた波面生成実験を行い，波面を密に測定することで提案手法に対して主に物理面から評価する。具体的には試作スピーカを用いて生成した波面を1cm刻み程度で測定し再現精度を確認するとともに，論文として報告していく。また，現在検討しているダイナミック型スピーカアレイによる提案手法の基礎実験結果では，提案法の特徴である配線が共通であることから駆動点に到達するまでに対象外の磁石の影響を受けノイズの原因となっていることが推察されていた。学術的には本質的な問題ではなく論点となりづらいが，スピーカの音質は特に心理面の実験に応用する際や，コンシューマを含め技術を広く普及させるという観点から重要であり，これらに対して低ノイズとなる配線法の検討も進めていく。
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| Causes of Carryover |
成果報告としての論文投稿費の一部にあてる予定である。
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Research Products
(1 results)
