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HARFSR: A Hardware-Accelerated Real-time Sound Field Rendering System for Large-scale Sound Environments

研究課題

研究課題/領域番号 19K12092
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

TAN Yiyu  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (70743243)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードSound field rendering / FPGA / FDTD / room acoustics / Sound Rendering / sound field rendering / sound rendering
研究開始時の研究の概要

This research investigates a hardware-accelerated sound field rendering system by co-designing algorithm and architecture to offer real-time rendering, and explore the architecture extension to develop a generic accelerated platform to solve sound/wave propagation problems in other domains. The new hardware-oriented low-dispersion rendering algorithm is studied to reduce computations and memory demands, and the novel accelerated system is examined to speed up computations. The technology of achieving high-fidelity auditory perception in large-scale sound environments is explored.

研究成果の概要

リアルな音の伝播は、ユーザーの臨場感を大きく向上させ、人とコンピューターのインタラクション、リアルなコミュニケーションに不可欠である。本研究では、アルゴリズムとアーキテクチャの協調設計により、ハードウェアで高速化された音場レンダリングシステムを検討し、アーキテクチャの拡張を探り、他領域の音波伝搬問題を解決するための汎用的な高速化プラットフォームを構築した。計算量とメモリ使用量を削減するために、新しいレンダリングアルゴリズムを研究され、計算を高速化するための革新的なアクセラレータシステムを開発した。それで、大規模な音響環境で高忠実度な聴覚を実現する技術を探った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大規模な音空間における音場レンダリングは計算負荷が高く、リアルタイムアプリケーションからオフラインアプリケーションまで多くのアプリケーションで重要である。本研究の成果は、高忠実度の聴覚を実現する音場レンダリングのソリューションを提供し、人間中心のコンピューティングの最先端技術を推進する。また,本研究の成果を発展させることで,バーチャルリアリティやヒューマンコンピュータのインタラクティブの新しい技術を創出する可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] FPGA-based Acceleration of FDTD Sound Field Rendering2021

    • 著者名/発表者名
      Yiyu Tan, Toshiyuki Imamura, and Masaaki Kondo
    • 雑誌名

      Journal of the Audio Engineering Society

      巻: 69 号: 7/8 ページ: 542-556

    • DOI

      10.17743/jaes.2021.0025

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] An FPGA-based Accelerator for Sound Field Rendering with High-order FDTD2022

    • 著者名/発表者名
      Yiyu Tan, Toshiyuki Imamura, and Masaaki Kondo
    • 学会等名
      International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RIKEN CGRA: Reconfigurable Data-Driven Architecture for Future HPC2022

    • 著者名/発表者名
      Boma Adhi, Carlos Cortes, Yiyu Tan, Takuya Kojima, Artur Podobas, Kentaro Sano
    • 学会等名
      International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Initial Design and Evaluation of RIKEN CGRA: Data-Driven Architecture for Future HPC2022

    • 著者名/発表者名
      Boma Adhi, Carlos Cortes, Yiyu Tan, Takuya Kojima, Artur Podobas, Kentaro Sano
    • 学会等名
      リコンフィギャラブルシステム研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] HPC向けRIKEN CGRAのためのコンパイル環境整備と予備評価2022

    • 著者名/発表者名
      小島拓也,・Carlos Cesar Cortes Torres,・Boma Adhi,・Yiyu Tan・佐野健太郎
    • 学会等名
      リコンフィギャラブルシステム研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FPGA-based Acceleration on Sound Field Rendering2022

    • 著者名/発表者名
      Yiyu Tan, Toshiyuki Imamura, and Masaaki Kondo
    • 学会等名
      The 4th R-CCS International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Parameterized environment for evaluating a CGRA for HPC2022

    • 著者名/発表者名
      Carlos Cesar Cortes Torres, Boma Anantasatya Adhi, Tan Yiyu, Takuya Kojima, Artur Podobas and Kentaro Sano
    • 学会等名
      The 4th R-CCS International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Exploration Framework for Synthesizable CGRAs Targeting HPC: Initial Design and Evaluation2022

    • 著者名/発表者名
      Boma Adhi, Carlos Cortes, Yiyu Tan, Takuya Kojima, Artur Podobas, Kentaro Sano
    • 学会等名
      The First International Workshop on Coarse-Grained Reconfigurable Architectures for High-Performance Computing
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Architecture-Independent CGRA Compiler enabling OpenMP Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima, Carlos Cesar Cortes Torres,・Boma Adhi,・Yiyu Tan, and Kentaro Sano
    • 学会等名
      The First International Workshop on Coarse-Grained Reconfigurable Architectures for High-Performance Computing
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RIKEN CGRA: Data-Driven Architecture as an Extension of Multicore CPU for Future HPC2021

    • 著者名/発表者名
      Boma Adhi, Takuya Kojima, Yiyu Tan, Artur Podobas, Kentaro Sano
    • 学会等名
      International Conference on High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Implementation of FPGA-based High-order FDTD Method for Room Acoustics2021

    • 著者名/発表者名
      Yiyu Tan, Toshiyuki Imamura, and Masaaki Kondo
    • 学会等名
      The 3rd R-CCS International Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] An FPGA-based Sound Field Rendering System2020

    • 著者名/発表者名
      Yiyu Tan and Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      IEEE Cluster
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Implementation of High-order FDTD Method for Room Acoustics2020

    • 著者名/発表者名
      Yiyu Tan, Toshiyuki Imamura, Masaaki Kondo
    • 学会等名
      the 41th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sound Rendering and its Acceleration Using FPGA2020

    • 著者名/発表者名
      Tan Yiyu and Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      International Conference on High Performance Computing in Asia-pacific Region (HPC Asia)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A FPGA-based Accelerator for Sound Field Rendering2019

    • 著者名/発表者名
      Tan Yiyu and Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      the 22nd International Conference on Digital Audio Effects (DAFx-19)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-order FDTD Method for Room Acoustic Simulation2019

    • 著者名/発表者名
      Tan Yiyu and Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      the 40th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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