2015 Fiscal Year Annual Research Report
フレキシブルパラメトリックスピーカを用いた3D音像ホログラムの総合開発
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26280065
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
西浦 敬信 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (70343275)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
善本 哲夫 立命館大学, 経営学部, 教授 (40396825)
中山 雅人 立命館大学, 情報理工学部, 助教 (90511056)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 音響信号処理 / パラメトリックスピーカ / 音像定位 / オーディオスポット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間上の3D音像構築という課題に対して，キャリア波と側帯波を複数のスピーカにより分離して放射することで，任意の音空間上に3D音像ホログラムを構築する．ハードウェアおよびソフトウェアによる技術研究だけでなく，3D音像の活用シーンの調査・検討等の社会実装研究も実施することで次世代3D音響再生方式の総合開発を展開する．具体的には，１．【技術研究（ハードウェア）】 指向性を自由に制御可能な新しいスピーカシステムの開発，２．【技術研究（ソフトウェア）】 キャリア波と側帯波の分離放射による3D音像ホログラムの構築，３．【社会実装研究】 3D音像ホログラムの社会における活用シーンの調査・検討，４．【総合研究】 上記１-３を統合した社会基盤の総合開発，の4項目を柱として研究開発を推進する．
平成27年度は，項目１．に対してフレキシブルパラメトリックスピーカの開発を行った．具体的には，前年度の研究成果に基づきパラメトリックスピーカの放射面を平面から凹面へとフレキシブル制御可能な機構を製作し，広/狭指向性を自動制御可能なフレキシブルパラメトリックスピーカを開発した．その結果，ユーザ数に合わせて指向特性を自由に制御可能な新しい音響デバイスを実現できた．項目２．においては，マルチキャリア波・側帯波による3D音像ホログラムの構築を試みた．具体的にはキャリア波と側帯波を複数のパラメトリックスピーカから放射することで，干渉エリアの制御に加え，焦点に音像を形成することで3D音像ホログラムの実現を試みた．その結果，空間のある1点に音像を構築できることを確認した．最後に項目３．に関して，分離放射型パラメトリックスピーカを用いたワークショップを行った．特に他分野の専門家や一般市民（子供や高齢者を含む）も交えてオーディオスポットの可能性を追求し，次年度計画している本格的な社会実装に向けて有意義なデータを蓄積することができた．
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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
ある特定の領域にのみ音波を放射できるパラメトリックスピーカを改良し，音空間の任意の場所における立体的な音像（3D音像ホログラム）を実現する．特に放射面を凸面から凹面まで自由に形状変形可能なフレキシブルパラメトリックスピーカを開発した上で，複数のフレキシブルパラメトリックスピーカを用いて「キャリア波」と「側帯波」を分離放射することで音空間に3D音像ホログラムを構築する計画である．この研究目的に対し平成27年度は，ハードウェア研究としてフレキシブルパラメトリックスピーカの開発を行い，ソフトウェア研究としてマルチキャリア波・側帯波による3D音像ホログラムの構築を行った．加えて社会実装研究としては，フィットネスジムや高齢者福祉施設など様々なシーンでの活用を念頭に研究を推進した．
研究進捗としては当初計画どおりに研究が進んでおり，3研究グループとも順調に進展しているといえる．特に本年度はハードウェアおよびソフトウェア研究に関連して2件の特許を出願しただけでなく，社会実装研究において多数のメディア取材を受け，研究成果を広く社会に還元した実績を有する．さらに次年度は本格的な社会実装も計画しており，最終目標を見据えて計画的に研究を推進する計画である．
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| Strategy for Future Research Activity |
ハードウェアの研究としては，音質および変換効率の改善に着手する．現在のパラメトリックスピーカは変換効率が悪く，高音質かつ大音量での音響再生は困難であるが，次年度は変調方式を改良することで音質および変換効率の改善に努める．またハードウェアとソフトウェアの両輪により無指向性3D音像ホログラムの開発に着手する．特にキャリア波と側帯波の反射波も含めて干渉エリアを均一化することで，無指向性3D音像ホログラムを実現する計画である．また複数3D音像ホログラムの空間共有についても検討を行い，同一空間内に独立した2つの3D音像ホログラムを構築し，独立音像制御も試みる計画である．最後に3D音像ホログラムを用いた社会実装を行い，社会における3D音像ホログラムの有効利用を検討し，公共施設等における活用を念頭に社会実装を展開する．これらの技術を発展的に拡張・融合し，さらに社会における活用シーンも調査・検討することで，音空間上の任意の場所に構築可能な3D音像ホログラムの総合開発を試みる．
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| Causes of Carryover |
最規格の超音波素子の発売が2016年度夏からとなり，最新の超音波素子を購入するため次年度使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
超音波素子の発売にあわせて超音波素子を購入し，当初計画どおりにハードウェアの開発・改良を進める計画である．
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[Presentation] AUDIO-SPOT with Flexible Parametric Loudspeaker2016
Author(s)
Shinya Komori, Ryosuke Uemura, Daisuke Ikefuji, Takahiro Fukumori, Masato Nakayama, and Takanobu Nishiura
Organizer
41st IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2016)
Place of Presentation
Shanghai International Convention Center, Shanghai, China
Year and Date
2016-03-23
Int'l Joint Research
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