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高精細音響システムのための超解像型音場収音・再現の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H05312
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 知覚情報処理
研究機関東京大学

研究代表者

小山 翔一  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 講師 (80734459)

研究協力者 ドデ ローラン  
シャルドン ジル  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2015年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
キーワード音場制御 / 音場計測 / バーチャルリアリティ / 圧縮センシング / 機械学習 / 音響情報処理 / 音響信号処理
研究成果の概要

本研究では,高精細な音響システムのための音空間の再構成を実現する,音場収音・再現の超解像化に関して研究を行なった。具体的には以下のような成果が得られた。(1) マイクロフォンアレイを用いた音場の再構成において,対象領域が音源を含まない場合に関して,無限次元調和解析に基づく推定法を提案した。また,音源を含む場合に関して,スパース音場分解法を提案し,実験的な検証によってその有効性を確認した。(2) 音源位置あるいは受聴エリアの事前情報を用いた音場収音・再現アルゴリズムを考案した。(3) 音場制御におけるスピーカ・マイクロフォン配置の最適化法について理論構築を行なった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は,音空間を計測あるいは制御する上で,少数のマイクロフォンやスピーカのみを用いて高精度化を実現する信号処理手法について,理論構築と実験的な検証を行なったものである。これは臨場感の高い音響再生システムや,音の空間的な制御などに応用が可能な技術である。従来の方法では,再現可能な周波数の上限値や領域のサイズが,マイクロフォン・スピーカ素子数によって決まるため,システムが大規模化してしまうという問題があった。本研究成果により,このような素子数の削減が可能となり,より簡易的なシステムによって同様の効果が得られる可能性が示唆された。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書

研究成果

(45件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 17件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Institut Langevin/CentraleSupelec(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Institut Langevin/CentraleSupelec(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Institut Langevin/CentraleSupelec(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Sparse Representation of a Spatial Sound Field in a Reverberant Environment2019

    • 著者名/発表者名
      Koyama Shoichi、Daudet Laurent
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing

      巻: 13 ページ: 172-184

    • DOI

      10.1109/jstsp.2019.2901127

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sparse Representation Using Multidimensional Mixed-Norm Penalty With Application to Sound Field Decomposition2018

    • 著者名/発表者名
      Murata Naoki、Koyama Shoichi、Takamune Norihiro、Saruwatari Hiroshi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 66 ページ: 3327-3338

    • DOI

      10.1109/tsp.2018.2830318

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sparse sound field decomposition for super-resolution in recording and reproduction2018

    • 著者名/発表者名
      Koyama Shoichi、Murata Naoki、Saruwatari Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 143 ページ: 3780-3795

    • DOI

      10.1121/1.5042215

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sound field recording using distributed microphones based on harmonic analysis of infinite order2018

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Ueno, Shoichi Koyama, and Hiroshi Saruwatari
    • 雑誌名

      IEEE signal processing letters

      巻: 25 ページ: 135-139

    • DOI

      10.1109/lsp.2017.2775242

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 未来の音の収録・再生・編集技術の実現に向けて(創立100周年記念特集 「基礎・境界」が支えた100年,これからの100年)2017

    • 著者名/発表者名
      小山翔一
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 100 ページ: 474-478

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analytical approach to transforming filter design for sound field recording and reproduction using circular arrays with a spherical baffle2016

    • 著者名/発表者名
      S. Koyama, K. Furuya, K. Wakayama, S. Shimauchi, and H. Saruwatari
    • 雑誌名

      Journal of the acoustical society of america

      巻: 139 ページ: 1024-1036

    • DOI

      10.1121/1.4942590

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Source-location-informed sound field recording and reproduction2015

    • 著者名/発表者名
      S. Koyama, K. Furuya, Y. Haneda, and H. Saruwatari
    • 雑誌名

      IEEE journal of selected topics in signal processing

      巻: 9 ページ: 881-894

    • DOI

      10.1109/jstsp.2015.2434319

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スパース音場表現に基づく超解像型収音・再現2015

    • 著者名/発表者名
      小山翔一
    • 雑誌名

      日本音響学会誌

      巻: 71 ページ: 632-638

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Sparsity-based sound field reconstruction2018

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Koyama
    • 学会等名
      Tohoku universal acoustical communication month
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Kernel ridge regression with constraint of helmholtz equation for sound field interpolation2018

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Ueno, Shoichi Koyama, Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      International workshop on acoustic signal enhancement (IWAENC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exterior and interior sound field separation using convex optimization: comparison of signal models2018

    • 著者名/発表者名
      Yuhta Takida, Shoichi Koyama, Natsuki Ueno, Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      European signal processing conference (EUSIPCO)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gridless sound field decomposition based on reciprocity gap functional in spherical harmonic domain2018

    • 著者名/発表者名
      Yuhta Takida, Shoichi Koyama, Natsuki Ueno, Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      IEEE sensor array and multichannel signal processing workshop (SAM)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sound field reproduction with exterior radiation cancellation using analytical weighting of harmonic coefficients2018

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Ueno, Shoichi Koyama, Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      IEEE international conference on acoustics, speech, and signal processing (ICASSP)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint source and sensor placement for sound field control based on empirical interpolation method2018

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Koyama, Gilles Chardon, Laurent Daudet
    • 学会等名
      IEEE international conference on acoustics, speech, and signal processing (ICASSP)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 音場の補間に基づく分散配置マイクロフォンを用いたフィードフォワード型空間能動騒音制御2018

    • 著者名/発表者名
      伊東 勇登, 小山 翔一, 植野 夏樹, 猿渡 洋
    • 学会等名
      日本音響学会春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Annihilatingフィルタを用いた球面調和関数領域reciprocity gap functional: 複数周波数を用いたグリッドレス音場分解2018

    • 著者名/発表者名
      瀧田 雄太, 小山 翔一, 植野 夏樹, 猿渡 洋
    • 学会等名
      第33回 信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 球面調和領域におけるreciprocity gap functional に基づくグリッドレス音場分解に関する実験的評価2018

    • 著者名/発表者名
      瀧田 雄太, 小山 翔一, 植野 夏樹, 猿渡 洋
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 微分で求める!積分を用いない高次アンビソニックス係数の導出2018

    • 著者名/発表者名
      植野 夏樹, 小山 翔一, 猿渡 洋
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 凸最適化による信号分離を用いたグリッドレス音場分解の性能向上2018

    • 著者名/発表者名
      瀧田雄太, 小山翔一, 植野夏樹, 猿渡洋
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 調和スペクトルの解析的重み付けに基づく音場再現と放射抑圧2018

    • 著者名/発表者名
      植野夏樹, 小山翔一, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Empirical interpolation method に基づく音場制御における音源・センサ配置法2018

    • 著者名/発表者名
      小山翔一, Gilles Chardon, Laurent Daudet
    • 学会等名
      日本音響学会春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 内部・外部音場分離のための信号モデルの比較2018

    • 著者名/発表者名
      瀧田雄太, 小山翔一, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect of multipole dictionary in sparse sound field decomposition for super-resolution in recording and reproduction2017

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Koyama, Naoki Murata, and Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      International congress on sound and vibration (ICSV)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Comparison of reverberation models for sparse sound field decomposition2017

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Koyama and Laurent Daudet
    • 学会等名
      IEEE workshop on applications of signal processing to audio and acoustics (WASPAA)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数球状マイクロフォンアレイを用いたグリッドレス音場分解の検討2017

    • 著者名/発表者名
      瀧田雄太, 小山翔一, 植野夏樹, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無限次元調和解析に基づく音場補間とそのカーネル回帰としての解釈2017

    • 著者名/発表者名
      植野夏樹, 小山翔一, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Listening-area-informed sound field reproduction with gaussian prior based on circular harmonic expansion2017

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Ueno, Shoichi Koyama, and Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      Hands-free speech communication and microphone arrays (HSCMA)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Listening-area-informed sound field reproduction based on circular harmonic expansion2017

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Ueno, Shoichi Koyama, and Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      IEEE international conference on acoustics, speech, and signal processing (ICASSP)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatio-temporal sparse sound field decomposition considering acoustic source signal characteristics2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Murata, Shoichi Koyama, Norihiro Takamune, and Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      IEEE international conference on acoustics, speech, and signal processing (ICASSP)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 受聴エリア事前情報を用いた音場再現 ~ 任意のスピーカ配置と指向特性における検証 ~2017

    • 著者名/発表者名
      植野夏樹, 小山翔一, 猿渡洋
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Sound field decomposition in reverberant environment using sparse and low-rank signal models2016

    • 著者名/発表者名
      S. Koyama and H. Saruwatari
    • 学会等名
      IEEE international conference on acoustics, speech, and signal processing (ICASSP)
    • 発表場所
      Shanghai (中華人民共和国)
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sparse sound field decomposition with multichannel extension of complex NMF2016

    • 著者名/発表者名
      N. Murata, S. Koyama, H. Kameoka, N. Takamune, and H. Saruwatari
    • 学会等名
      IEEE international conference on acoustics, speech, and signal processing (ICASSP)
    • 発表場所
      Shanghai (中華人民共和国)
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 音源位置事前情報を用いた球状アレイによる音場収音・再現2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤光一郎, 小山翔一, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会春季研究発表会
    • 発表場所
      桐蔭横浜大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Source-location-informed sound field recording and reproduction: a generalization to arrays of arbitrary geometry2016

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Koyama
    • 学会等名
      2016 AES international conference on sound field control
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Super-resolution in sound field recording and reproduction based on sparse representation2016

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Koyama, Naoki Murata, and Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      5th joint meeting of the acoustical society of america and acoustical society of japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 受聴エリア事前情報を用いた音場再現 -直線状アレイによる検証-2016

    • 著者名/発表者名
      植野夏樹, 小山翔一, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多重極辞書を用いたスパース音場分解の検討2016

    • 著者名/発表者名
      村田直毅, 小山翔一, 高宗典玄, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 音源信号の特性を考慮した時空間スパース音場分解の検討2016

    • 著者名/発表者名
      村田直毅, 小山翔一, 高宗典玄, 猿渡洋
    • 学会等名
      第31回 信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Sparse sound field decomposition using group sparse bayesian learning2015

    • 著者名/発表者名
      S. Koyama, A. Matsubayashi, N. Murata, and H. Saruwatari
    • 学会等名
      Asia-pacific signal and information processing association annual summit and conference (APSIPA ASC)
    • 発表場所
      Hong Kong (中華人民共和国)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Source-location-informed sound field recording and reproduction with spherical arrays2015

    • 著者名/発表者名
      S. Koyama, K. Ito, and H. Saruwatari
    • 学会等名
      IEEE workshop on applications of signal processing to audio and acoustics (WASPAA)
    • 発表場所
      New Paltz (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2015-10-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スパース音場分解における時間周波数領域低ランクモデルの導入2015

    • 著者名/発表者名
      村田直毅, 小山翔一, 亀岡弘和, 高宗典玄, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      会津大学(福島県会津若松市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] スパース性と低ランク性に基づく信号表現による音場分解2015

    • 著者名/発表者名
      小山翔一, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      会津大学(福島県会津若松市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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