2020 Fiscal Year Research-status Report
音場の逆フィルタ処理において音響伝達特性の影響はどこまで補正されるべきか？
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19K12079
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
立蔵 洋介 静岡大学, 工学部, 准教授 (30372519)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 音場制御 / 逆システム / 室内音響伝達特性 / 聴感の自然性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
逆システム型音場制御に基づく音空間の個人化では，他の体験者に干渉させることなく，自分の聞きたい音を聴取できる．しかしながら，音が伝播する際に生じる反射や回折などの影響を除去する操作を行っているため，逆システムが最適に動作していないと再生音の品質が劣化する．本研究では，逆システム型音場制御においてスイートスポット上で合成された音の品質に影響を与える要因を調査し，体験者が違和感なく自然なものとして再生音を享受するための制御条件を解明することを目的とする．
2年目（令和2年度）は，新型コロナウイルス感染の状況を考慮して，研究目標は不変でありながらもそのアプローチについてはシミュレーションを中心とした検討になるよう，当初研究計画から一部変更を行った．具体的には，残響成分の影響に関する調査と汎化的な逆システム設計法に関する基礎検討を行った．まず，音源や受音点が同一の配置条件下で，残響時間の異なる室内音響インパルス応答を複数用意し，正フィルタとして用いられるインパルス応答と逆フィルタとして用いられるインパルス応答の残響時間差と制御精度の関係について調査した．その結果，正フィルタの残響時間よりも長い残響時間の逆フィルタを用いることで，制御精度の劣化が抑制できることがわかった．また，室内の残響の影響を除去した逆システム型音場制御手法を構築するため，拡散の影響が少なく反射音を比較的コントロールしやすいパラメトリックスピーカの利用について検討を行った．音源（パラメトリックスピーカ）と受音点間の距離がパラメトリックスピーカの復調距離よりも十分に長ければ，逆フィルタを用いたパラメトリックスピーカで制御ができる可能性を見出した．さらに，汎化的な逆システム手法として，音源や受音点が同一配置条件である複数のインパルス応答群から勾配降下法を利用して逆フィルタを設計する方法について検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
残響の影響を可能な限り除去した上で音場制御を行うために，超音波を搬送波としたパラメトリックスピーカを利用する方法を考案し，各種データを取るための基礎検討が行えたことは，当初の研究予定にはなかったものの今後の研究の進展に有力なアプローチとなった点は大変大きい．しかしながら，新型コロナウイルス感染症の影響のために人による主観評価や補助者を伴う実環境実験や評価を行うことが著しく困難となり，評価が数値計算主体となったことが本研究の進捗を遅らせる要因となった．令和3年度も引き続き社会的状況が変わらないことが予想されることから，評価方法については，より数値計算のみでできることに閉じる方針である．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度も新型コロナウイルス感染症の影響が大きく，主観評価実験や研究補助者を伴う実環境実験が思うように進まないことが予想される．よって，実環境受聴ではなくヘッドホンを用いた簡易受聴試験や数値計算を評価主体とせざるを得ないと考えている．残響の影響については，令和2年度で得られた知見をもとに，その評価をヘッドホン受聴による主観評価を実施する．また，パラメトリックスピーカを用いた音場制御手法について，実現できる条件の解明と制御の精緻化を進め，有残響の室内で再生デバイスが残響を生み出さない条件における音質の評価について検討を行う．逆フィルタの汎化的設計手法については，勾配降下法以外の機械学習手法を適用できないか検討する．インパルス応答の測定手法の違いによる再生音品質評価については，研究代表者が考案した同時的測定手法の高速化と測定精度の関係について分析を行う．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響のため，参加を予定していた学会等が全てオンライン開催となった．そのために，旅費の支出については全くなかった．また，人数を伴う対面形式での実環境実験の実施がためらわれたため，数値計算を中心とした研究推進に方針を修正したものの，研究代表者や協力者（研究室学生）が自宅等で研究を行う場合には計算機を自宅に移動させることができないことから，当該年度に予定していた計算機等の購入は次年度（令和3年度）に見送ることとした．これらの要因により，当該年度は当初予定に比べて大幅に支出が抑えられることとなった．
次年度も新型コロナウイルスの影響により，積極的な実環境実験を実施できる見通しが難しいが，主観評価を用いず客観的評価を中心とするなどによって，実験条件等を環境の工夫などによって切り抜けたい．また，学生が研究室に集中することのないようにローテーション制などを確立することで，研究室に一定時間滞在できる仕組みを設け，強力な計算機能を有する計算機を購入する予定である．
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