2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of sound source separation method focusing on the singular point in spatio-temporal spectrum

Research Project

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Project/Area Number	19K04408
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research Institution	University of Yamanashi
Principal Investigator	Ozawa Kenji 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30204192)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	渡辺貫治秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (20452998) 坂本修一東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60332524)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2024-03-31
Keywords	音源分離 / 雑音抑圧 / マイクロホンアレイ / 時空間スペクトル / ニューラルネットワーク / 特異点 / フェーズドアレイ / 時空間音圧分布画像
Outline of Final Research Achievements	In this study, we aimed to extract a target sound using a small-scale microphone array that can be installed on smartphones. To achieve this, we utilized the fact that in the spatiotemporal spectrum, the sound source position becomes a singularity when the array output is considered as an image (spatiotemporal sound pressure distribution image). By using an array of four microphones in an arc of 6 cm, we succeeded in separating four sound sources located in the same direction. Furthermore, by collectively eliminating multiple sound sources located farther away than the target sound in the same direction, we demonstrated the possibility of extracting the target sound. Using an array of eight microphones arranged in a straight line of 14 cm, we showed that even when there are multiple noise sources in the peripheral direction, it is possible to extract the target sound.
Free Research Field	音響情報工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	・イヤホンとマイクロホンにより情報の授受を行うヒアラブルデバイスは，歩行中にスマートフォンの画面を見ることの代替として発展が切望されている。特に日本では，高齢者の増加に伴い補聴器としての役割までが期待されている。例えば眼鏡フレームにマイクロホンアレイを埋め込めば，騒音中でも話し相手の声だけを抽出・増幅できる。・次世代テレビジョンの音声チャネルについては，オブジェクトベースオーディオが主流になると考えられている。その実現のためには，音空間を音源ごとに分解してオブジェクトとして録音することが必要である。本研究成果により，スマートフォンにその機能を搭載することが可能である。