選択的音楽聴取を実現するリアルタイム音源分離とその応用

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22KJ2548
• 配分区分: 基金
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 中嶋 大志 東京都立大学, 大学院システムデザイン研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2023-03-08 – 2024-03-31
• キーワード: 音響信号処理 / 音声信号処理 / ブラインド音源分離 / リアルタイム音源分離 / 独立ベクトル分析 / オンライン独立ベクトル分析 / 独立低ランク行列分析 / 音場補間

研究実績の概要

本研究課題では音楽信号の選択的な聴取の実現を目指して，高精度かつ低演算量なブラインド音源分離手法の開発に取り組んでいる．ブラインド音源分離はスマートフォンにおける音声認識機能や補聴器の性能向上などに応用されており，音楽信号の選択的な聴取が可能になれば，音楽のリミックスや自動採譜などさらなる応用が期待される．
2023 年度は前年度からの継続として，音源追跡と称する，１個の音源だけが移動する状況でオンライン音源分離を行う問題について効率的な手法を検討した．音源追跡に対して， online source steering と称する高速なパラメータ更新方法を導出し，演算量のオーダーを理論限界まで削減することに成功した．この内容は，信号処理分野のトップ国際会議である ICASSP に採択され， 2023 年 6 月にギリシャにてポスター発表を行い，さらに Top 3% Paper Recognitions の受賞にも至った．
なお本成果は指導教員の小野順貴教授が研究代表者を務める JSPS 科研費の助成も部分的に受け， NTT コミュニケーション科学基礎研究所との共同研究の一環として取り組んだものである．
また，前年度に採択されていた，独立低ランク行列分析におけるパラメータ更新の反復適用による分離性能向上に関するジャーナル論文が出版された．次に，マイクロホンアレイの移動に頑健な音源分離の研究に取り組み，音場補間とオンライン音源分離を組み合わせることにより，円状マイクロホンアレイが回転しても頑健にオンライン音源分離を行う手法を提案した．この成果は 2024 年 2 月に APSIPA Transactions on Signal and Information Processing に採択された．

研究成果

• [雑誌論文] Self-Rotation-Robust Online-Independent Vector Analysis with Sound Field Interpolation on Circular Microphone Array (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Taishi、Wakabayashi Yukoh、Ono Nobutaka
  • 雑誌名: APSIPA Transactions on Signal and Information Processing 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1561/116.00000163
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Causal and Relaxed-Distortionless Response Beamforming for Online Target Source Extraction (2024)
  • 著者名/発表者名: Masuyama Yoshiki、Yamaoka Kouei、Kinoshita Yuma、Nakashima Taishi、Ono Nobutaka
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Audio, Speech, and Language Processing 巻: 32 ページ: 310～324
  • DOI: 10.1109/TASLP.2023.3329377
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Repeated Update of Demixing Vectors in Independent Low-rank Matrix Analysis for Better Separation (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Taishi、Ono Nobutaka
  • 雑誌名: APSIPA Transactions on Signal and Information Processing 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1561/116.00000080
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Minimum-Spanning-Tree-Based Time Delay Estimation Robust to Outliers (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamaoka Kouei、Nakashima Taishi、Wakabayashi Yukoh、Ono Nobutaka
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 11 ページ: 121284～121294
  • DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3327011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] プロジェクションバックされた分離行列の直接更新 (2024)
  • 著者名/発表者名: 栗城 結衣, 中嶋 大志, 小野 順貴
  • 学会等名: 信学技報
• [学会発表] 日常会話の発話重畳分析と非同期分散録音に対するオンライン独立ベクトル分析による分離の検討 (2024)
  • 著者名/発表者名: 南木 春希, 中嶋 大志, 山岡 洸瑛, 若林 佑幸, 小野 順貴
  • 学会等名: 信学技報
• [学会発表] Unaliasing of recorded signals based on blind source separation (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Nakamura, Nobutaka Ono, Taishi Nakashima, Ryoichi Miyazaki
  • 学会等名: 2023 31st European Signal Processing Conference (EUSIPCO)
  • 国際学会
• [学会発表] オンライン補助関数型独立ベクトル分析の忘却係数の動的制御による移動音源分離 (2023)
  • 著者名/発表者名: 増子 凱斗, 中嶋 大志, 河村 隆生, 小野 順貴
  • 学会等名: 日本音響学会 春季研究発表会
• [学会発表] 時間周波数マスクの膨張処理と位相差拘束位相復元による両耳性ピッチの改善の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 菅原 大基, 中嶋 大志, 植野 夏樹, 小野 順貴
  • 学会等名: 音学シンポジウム
• [備考] 2023 ICASSP Top 3 percent paper recognitions
  • URL: https://2023.ieeeicassp.org/top-3-percent-paper-recognitions/