| 研究課題/領域番号 |
20K11872
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| 研究機関 | 東京電機大学 |
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研究代表者 |
金田 豊 東京電機大学, 工学部, 教授 (20328511)
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| 研究分担者 |
池田 雄介 東京電機大学, 未来科学研究科, 助教 (80466333)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | スピーカ特性 / インパルス応答 / 反射音低減 / 群遅延 / 逆フィルタ / 騒音低減 / 等価音源モデル / 虚像法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究はスピーカの特性測定を一般室で行う場合、妨害要因となる反射音および雑音の影響を低減することを目的とする。反射音低減の第１のアプローチとしては、録音信号に対して、スピーカ特性の群遅延逆フィルタを作用させることで、スピーカインパルス応答の時間分散を低減し、直接音と反射音の重なりを小さくして反射音分離を行う。
本研究を進めるにあたり、反射音を除去した「正解」のインパルス応答は、無響室で測定したスピーカのインパルス応答とした。しかし、無響室において複数の配置で測定を繰り返したところ、200Hz以下で特性の変動が検出された。これは無響室壁による低周波の反射音の影響であると考えられた。したがって、本研究における「正解」を得るために、まず、無響室における低周波反射の特定、ならびに除去が必要であることが判明した。
第2のアプローチとして、等価音源モデルと虚像法を用いたスピーカのインパルス応答の直接音および初期反射音成分の推定と分離を検討した。複数のマイクロホンで計測したインパルス応答から，局所領域に対して空間的に連続なインパルス応答としてモデル化を行った。この際，スピーカ位置と初期反射音の虚像の位置のそれぞれに対して解の候補となる点音源を充分な数配置し，音源及び虚像は空間的にスパースであるという仮定を用いて，点音源の集合を基底としたインパルス応答のモデル化を行った。本年度は２次反射音までを対象として，モデル化されたインパルス応答の精度について，シミュレーションと無響室において音響反射板を設置した実測実験による評価を行った。特にマイクロホン近傍で推定精度が高く，マイクロホンから離れるにつれ徐々に精度が下がる傾向が確認でき，一定の有効性が認められた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
・無響室ならびに一般室における実験を行い、測定したインパルス応答からスピーカの群遅延特性を手作業で推定し、群遅延逆フィルタによる反射音の低減に関して、一定の効果を確認した。
・無響室で測定したスピーカのインパルス応答に、無視できない低周波反射音が付加されていることが判明した。この結果は予想外であった。よってまず、無響室における低周波反射の特定、ならびに除去が必要であることが判明した。このことが当初予定スケジュールからの遅延の原因となっているが、本課題解決のためには避けられない問題である。
・無響室実験の結果から急峻な指向性を持つスピーカに対するインパルス応答のモデル化精度の低下が判明した。今後，基底の種類やマイクロホン配置等の検討が必要である。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1) 無響室における反射音の影響の低減①：スピーカとマイクの相対位置を変化した測定回数を多くすることで周波数特性変動の十分な低減が可能かどうかの確認を継続する。また、変動の低減に基づいた反射音除去性能評価の正当性を検討する。
(2) 無響室における反射音の影響の低減②：無響室内での測定結果における群遅延を推定し逆フィルタを適用する方法、複数マイクロホンで測定した結果に対して多チャンネル逆フィルタを適用する方法、など、複数の反射音低減方法の可能性を検討する。
(3) 一般室での測定における雑音低減を検討する。特に、周波数帯域ごとのSN比や雑音レベルが一定となるような手法について検討を進める。
(4) 急峻な指向性を持つスピーカの対するモデル化精度の改善：基底として用いた音源の種類の変更やマイクロホン配置の変更によって，充分な改善が可能かどうかを検討する。
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