2013 Fiscal Year Research-status Report
狭指向性と全方位性を両立する指向性スピーカアレーの研究
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25330187
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
羽田 陽一 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (80647496)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 音響信号処理 / スピーカアレー / 球面調和関数 / 多重極展開 |
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| Research Abstract |
本研究課題では，３６０度あらゆる方向に対する指向性の再現と狭指向性を両立するスピーカアレー技術の確立を，理論的な側面のみならず，実際のスピーカアレーを構築しながら進めている。平成２５年度においては，３６０度あらゆる方向に音の指向性を向けることが可能な球面調和関数展開に着目し，これを球面アレーおよびデカルト座標系に配置した多重極スピーカアレーによって構築することを目指した。性能評価を行うにあたり，まず比較対象となる球面調和関数展開に基づく球面アレーの指向性がどの程度実環境で合成できるのかを確かめるため，正１２面体のスピーカアレーの構築およびその指向性合成実験を行った。実験は無響室で行い，正１２面体スピーカアレーの周囲５１２か所における音圧測定を行った。その結果，概ね3kHz以下であれば2次以下の球面調和関数が実際のスピーカアレーを用いても再現可能であることを示すことができた。本研究成果については平成２６年３月に開催された日本音響学会にて発表を行った。本年度の当初の目標は，多重極スピーカアレーによる実再現実験までであったが，まずは球面スピーカアレーを用いた実験を行い，再現性能を明らかにすることができた。一方，多重極スピーカアレーの構築においては，基本的な形状であるエンドファイアアレーの構築と測定までを行った。本結果の詳細な解析は平成２６年度に行う予定であるが，多重極スピーカアレーにおいては，スピーカの配置条件からスピーカ素子を裸で用いているため，再現周波数帯域に制限があることが分かった。平成２６年度においては，スピーカ筐体についての工夫や，次数の少ない多重極スピーカでの基本性の評価も行う予定である。
一方，本研究課題を遂行するにあたり球面調和関数展開を基礎とするエリア制御をマイクロホンアレーに応用することを考案し，本件については国内会議発表，国際会議投稿，国内論文投稿を行った。
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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
本年度の当初目標では，多重極スピーカアレーの構築と性能評価までを行う予定であったが，比較対象である球面スピーカアレーを構築し，無響室にて緻密な測定を行ったため，想定より多くの時間が必要となってしまい，多重極スピーカアレーの詳細な性能評価には至らなかった。
しかしながら，比較対象である球面スピーカアレーを実際に構築し，指向性合成の性能を明らかにしたことは今後，同じ球面調和関数展開を基礎とする多重極スピーカアレーの性能に関する考察に大いに利用可能である。
さらに，今回，球面調和関数展開の理論的な枠組みを検討している最中に，スピーカアレーではなくマイクロホンアレーに応用することで新たな接話マイクロホンへの適用可能性を理論的ではあるが明らかにすることができた。本件については国内会議で発表を行い，また論文投稿と国際会議への投稿を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
３６０度の方向で指向性をコントロール可能なスピーカアレーを構築するにあたり，球面調和関数を基礎とした球面スピーカアレーと多重極スピーカアレーを両輪として研究を進めていく予定である。多重極スピーカアレーにおいては，スピーカ筐体の工夫および低次の多重極を構成した際に基本的な指向性をまずは実験的に明らかにし，球面スピーカアレーとの比較を通して，性能評価を行っていく。
また，指向性の合成方法としては，球面調和関数展開のみならず，これまでマイクロホンアレーで培われてきたアルゴリズムについても比較対象に加えて，その性能評価を行っていく予定である。最終的には，実環境における残響等での指向性の乱れを補正する技術の確立まで行う予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初予算において購入予定であった物品について，平成２５年度に民間企業からの受託研究予算にて購入した物品と重なっていたためそちらを本研究課題においても流用したため，一部研究費の使用額に差異が生じた（具体的にはスピーカアンプの購入費用合計約２９万円）。
本年度は，当初の予定において想定していた国際ワークショップではなく，それよりも採択率が低い音声音響信号処理の国際会議ICASSP2014(イタリア，フィレンツェにて開催。期間：２０１４年５月４日～５月９日）に採択されたため，そちらへの参加および出張費用としてその差額を使用する。残りの利用計画は当初予定通り進める予定である。
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Research Products
(3 results)
