| Project/Area Number |
24K02958
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
小澤 賢司 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30204192)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 修一 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60332524)
渡辺 貫治 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (20452998)
鳥谷 輝樹 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (00911223)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2027: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2026: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
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| Keywords | 時空間スペクトル / マイクロホンアレイ / 画像修復技術 / 音源分離 / スパースベイズ推定 / 方向推定 / シングルボードコンピュータ / 22.2ch再生システム / 音オブジェクト / 時空間音圧分布画像 / 画像修復 |
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| Outline of Research at the Start |
次世代の聴覚メディアにおいては，音オブジェクトの抽出が肝となる。本研究では，小規模マイクロホンアレイによる高精度な音オブジェクト抽出の実現を目指す。その原理として，アレイ出力の音響信号を画像と見なした場合に，目的音の到来方向が，その時空間スペクトルにおいて特異点となることを利用する。すなわち，時空間スペクトルを画像と見なした場合に，目的音抽出が空間直流成分の画像修復と同様に扱えることを利用する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，スマートフォンに搭載可能な小規模マイクロホンアレイによる高精度な音オブジェクト抽出の実現を目指す。そのための原理として，アレイ出力の音響信号を画像と見なした場合に，その時空間スペクトルにおいて目的音の到来方向／音源位置が特異点となることを利用する。プロジェクト初年度である2024年度においては，以下に取り組んだ。
① 目的音の抽出精度向上・アレイ小型化：これまで時空間スペクトルにおいて時間周波数ごと独立した処理により目的音を抽出していたが，時空間スペクトルを画像と見なした修復技術を導入して高精度化を検討した。この成果については，2025年度中に学会発表する予定である。
② 複数オブジェクトの同時抽出：時空間スペクトルに関する連立方程式を解くという基本的な手法により，8チャネルマイクロホンアレイで分解能10度で5音源を分離することに成功し，国際会議IEEE GCCE2025等で発表した。ただし，この方法は背景雑音がある場合には分離精度が低下するという課題が判明したので，スパースベイズ推定に基づく手法も検討し，その成果を2025年度中に学会発表する予定である。なお，その前段階として，背景雑音存在時に，複数音源の方向推定をスパースベイズ推定により行うことが可能であることを示し，国際会議ICICT2025において発表した。
③ アレイ実機構築＋22.2ch再生手法の確立：4チャネルマイクロホンアレイの実機実装を目指して，実機のマイクロホン間における周波数特性の個体差を補正することの効果を検討した。また，実際にリアルタイムで動作する実機システムをシングルボードコンピュータを利用して構築した。以上の成果については2025年度中に学会発表する予定である。また，22.2ch再生システムを構築した。それを用いた音像定位実験を行い，学内の研究発表会で発表した。
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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
研究実績の概要において述べたとおり，研究計画調書に記した①～③の各項目について，予定どおり研究を実施した。②については，計画調書ではGPU (Graphics Processing Unit) を用いた並列処理による力づくの解法を考えていたが，スパースベイズ推定を導入することでよりスマートな解法を実現できたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
プロジェクト2年目である2025年度においては，2024年度の成果を積極的に学会発表・論文投稿していく予定である。また，研究計画調書に記述したとおり，研究を実施する予定である。
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