2021 Fiscal Year Research-status Report
光学干渉計による高速度映像からの音響情報抽出に関する研究
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19K14929
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
矢田部 浩平 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (20801278)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光学的音響計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来から用いられているマイクロホンなどの測定機器では原理的に計測できない音をレーザ干渉計で非接触に計測する光学的音響計測の研究を進めている．音が光に与える影響は非常に微弱であり，光学的音響計測には超高精度システムが必要なので，従来は限定的な音場のみが計測対象であった．そこで，計測システムやデータ解析手法に関する検討を行い，光学的に測定可能な音響現象の種類を増やしてきた．同時に，現実の応用問題に適用するにあたり，これまで取り組んだ計測法自体の改善に加え，計測されたデータに対する信号処理も考えなければならない．本研究では，これまで発展させてきた光学的音響測定手法を現実の工学的問題に適用することを目指し，光学干渉計によって測定された音響データに対する信号処理について検討を行っている．
今年度は，適用対象として想定される音源やその周辺の音場に対しての実験的な検討を行い，積極的にデータの収集を行った．また，光学と音響学の類似性に着目し，光学的信号処理手法の音響的問題への応用可能性を探った．具体的には，振動体からゼロ距離の音場を考え，エバネッセント領域における音響現象の挙動について，光学的観点からの検討を行った．また，空中可聴音のみでなく水と空気の境界における音響現象の観測を行い，空中のみを対象とした音とは異なる現象を観測した．さらに，光学的復元問題に適用されてきた信号処理アルゴリズムを音響的問題に適用する可能性についても検討し，光学と音響学で用いられてきた手法の類似性を確認することができた．
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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
本研究における計測対象は波動方程式に従う時空間的変動であり，数理モデルのみでなく現実の現象としてその仮定が満たされている必要がある．特に，境界領域における音場の挙動を実験的に観測した例は多くなく，理論と現実の一致に関する議論はあまりなされていないので，今年度はそれらを実験的に観測することによって，現象の理解を推し進めることにした．その結果，理論と現実の現象との一定の一致を確認することができ，研究の方針がある程度適切であることを確認することができた．ただし，光学的な計測誤差が観測の質に影響することも確認され，光学的誤差を減らす必要性を強く認識することとなった．今後は，光学的な問題により積極的にアプローチすることで，光学的音響計測全体の性能を向上させ，適用範囲を広げる必要があることを確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究により，対象とする音場の種類を広げても従来から考えてきた方法論を適用可能なことが確認できたので，処理の対象を限定せずに一般の音場に対する光学的計測手法と処理を研究していけば良いことを確認した．また，光学分野で従来用いられてきた信号処理手法が音響分野においても有効であることを確認でき，光学的信号処理手法をより推し進めることで，光学的音響計測全体の性能を向上できるであろうことも示唆された．従って，今後はより積極的に光学的アプローチを取り入れることで，最終的な音響計測における性能の向上を図ることを考えている．具体的には，光学干渉計における位相の変換処理を高度化し，空間的な位相の整合性を高めることで，最終的に時空間的なデータの強調に繋げることを考えている．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスに関する対応のために，研究を従来通り進めることが困難であったため．翌年度分と合わせ，計算機環境の再整備を行う予定である．
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Research Products
(3 results)
