2019 Fiscal Year Annual Research Report
Audio-spot design on soundscape
| Project/Area Number |
19H04142
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
西浦 敬信 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (70343275)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 雅人 大阪産業大学, デザイン工学部, 准教授 (90511056)
福森 隆寛 立命館大学, 情報理工学部, 助教 (60755817)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ピンスポットオーディオ / パラメトリックスピーカ / レーザマイクロホン / 非線形音響 / 超音波 / 振動 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
音の放射範囲および到達距離を制御可能なピンスポット再生スピーカシステムおよび騒音環境下でも的確に目的音のみを集音可能なピンスポット集音マイクロホンシステムを含む次世代ピンスポットオーディオシステムの総合開発を展開する．これまで我々は音の放射範囲を自由に制御可能なフレキシブルパラメトリックスピーカを世界に先駆けて提案し，試作機も開発した．このフレキシブルパラメトリックスピーカをベースに本研究では，さらに音響ガスレンズ等を活用し音の到達距離も制御することで世界初の音のピンスポット再生に挑戦する．加えてレーザ光を用いて目的音の振動を検知することで遠方音を集音可能な光レーザマイクロホンをさらに高度化して，人の喉の振動を遠方から読み取ることで，周辺騒音に頑健なピンスポット集音にも挑戦し，次世代ピンスポットオーディオシステムの総合開発を試みる．
2019年度はピンスポット再生スピーカシステムの実現に向けて，可聴音の再生距離の制御を目的に，パラメトリックスピーカの前方に音響ガスレンズ（特に空気より比重の重い，六フッ化硫黄や二酸化炭素を活用）を装着することで可聴音の再生距離の制御法を確立した．また，ピンスポット集音マイクロホンシステムの実現に向けて，遠方音の獲得と変換効率の改善を目的に，機械学習を用いた光レーザマイクロホンによる遠方音の獲得および音声復元と，MMSE-STSA法を用いた不要な振動および雑音の抑圧に基づく振動から音信号への変換効率の改善法を確立した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画通り，2019年度はピンスポット再生スピーカシステムの実現に向けて，可聴音の再生距離の制御を目的に，パラメトリックスピーカの前方に音響ガスレンズ（特に空気より比重の重い，六フッ化硫黄や二酸化炭素を活用）を装着することで音の再生距離の制御法を確立した．圧力をかけずガスを注入するだけで可聴音の再生距離を制御できるのか実験開始時は半信半疑であったが，六フッ化硫黄を音響ガスレンズに注入することで再生音のピークエネルギーを短くすることに成功した．この研究成果については学術雑誌にも掲載され，十分な研究成果を得ることができた．
さらに，ピンスポット集音マイクロホンシステムの実現に向けて，遠方音の獲得と変換効率の改善を目的に，機械学習を用いた光レーザマイクロホンによる遠方音の獲得および音声復元と，MMSE-STSA法を用いた不要な振動および雑音の抑圧に基づく振動から音信号への変換効率の改善法を確立した．レーザドップラー振動計を用いて振動情報から音信号に変換する過程において機械的な雑音が発生することは明らかとなっていたが，その機械的な雑音の特徴量を明らかにしたうえで，効果的に機械雑音を抑圧し効率よく振動情報から音信号を抽出することに成功した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
2020年度はピンスポット再生スピーカシステムの実現に向けて，高音圧変調方式の開発を念頭に，新しい変調方式の開発を試みる．特にパラメトリックスピーカを用いた空気中での可聴音の復調現象はまだ完全に体系化されていないため，まずは空気中での可聴音の復調現象の体系化を試みた上で，AM・FMを超える新しい変調方式の考案に挑戦し，音質・音圧と変換効率の改善を目指す．
さらにピンスポット集音マイクロホンシステムの実現に向けて，ピンポケ（非合焦）光源を用いた頑健な音信号抽出技術の開発を試みる．特にレーザドップラー振動計を用いた光レーザマイクロホンは振動物体に照射するレーザ光源のピントを調整する（合焦にする）ことで高品質な音信号を抽出できるが，シビアなピント調整が必要となり実用化を目指すうえで大きな障壁となる．そこで光レーザマイクロホンの弱点であるレーザ光源のピント調整に関して，ラフなピントでも頑健に音信号を抽出可能な信号処理技術の開発を試みる．この技術により，エリア集音や物体移動にも対応できることから，ピンスポット集音マイクロホンシステムの活躍の場を大幅に広げることができる．
|
