複数音源信号の同時分離抽出を実現する適応マイクロホンアレーシステムの構築

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550422
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 宇佐川 毅 熊本大学, 工学部, 教授 (30160229)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 苣木 禎史 熊本大学, 工学部, 助手 (50284740)
• Keywords: 信号分離 / 空間分解能 / 周波数領域両耳聴モデル / 補聴システム / マイクロホンアレー

Research Abstract

高度なヒューマンインターフェースを構築することを目的に複数マイクロホンを利用した空間分解能を有する複数音源信号の強調手法について検討した。素子数が少数および多数の両者についてアルゴリズムを開発した。少素子数の場合として,補聴システムを視野にいれた周波数領域両耳聴モデルによる信号分離を,また,多素子数による信号分離としてコンピュータユーザー向けのシステムを検討した。さらには,各々アルゴリズムを検証するに当って,クラスタ計算機を導入し効率化を図った。
・2素子:[周波数領域両耳聴モデル]
このモデルは,物体による音波の回折現象を利用している。回折により生じる両耳間レベル差,位相差に基づき音源の方向および音源信号の強調を行っている。本アルゴリズムの特徴は,従来,仰角の推定には4素子以上が必要であったが,2素子で実現できているところにある。また,演算量も少ないため,最終的にはラップトップコンピュータで実時間による音源信号強調が可能となった。
・多素子:[ブランド信号処理および適応ノッチフィルタによる信号分離]
本モデルは,コンピュータユーザーが利用することを想定し,ディスプレイの周囲に8素子を取りつけた。複数話者に対応するために,前処理としてAMUSE法に基づくブラインド信号処理を行い,複数の音源方向推定および追従を可能とした。さらには,複数の適応ノッチフィルタを並列して用いることにより複数の話者信号を同時に強調することが可能となった。
上記のように,次世代のヒューマンフェースの基礎となるアルゴリズムの構築を行い,その検証を行った。今後は,実用化に向けアルゴリズムの改善および実環境における検証を行う必要がある。

Research Products

• [Publications] T.Usagawa, H.Nakashima, Y.Chisaki: "Signal Enhancement using Frequency Domain Binaural Model for Humanoid Robot"Proc.2002'China-Japan Joint Conference on Acoustics. 1. 171-174 (2002)
• [Publications] 中島栄俊, 苣木禎史, 宇佐川毅, 江端正直: "周波数領域両耳聴モデルを用いた音源方向推定と音源分離"電子情報通信学会技術報告. EA2002-44. 13-18 (2002)
• [Publications] 苣木禎史, 永座強, 橋本あゆみ, 宇佐川毅: "ブラインド処理を用いた近傍音場向け平面アレーシステムによる複数音源の分離抽出"電子情報通信学会技術報告. EA2002-54. 17-22 (2002)
• [Publications] 宇佐川毅, 中西崇, 苣木禎史, 中島栄俊, 江端正直: "周波数領域両耳聴モデルを用いた複数音源分離"日本音響学会2002年秋季研究発表会講演論文集. I. 535-536 (2002)
• [Publications] 中西崇, 中島栄俊, 苣木禎史, 宇佐川毅, 江端正直: "周波数領域両耳聴モデルにおける音源方向推定手法"電気関係学会九州支部連合大会講演予稿集. 547-547 (2002)
• [Publications] T.Nakanishi, N.Sato, H.Nakashima, Y.Chisaki, T.Usaagawa, M.Ebata: "Sound source segregation under reverberant condition using frequency domain binaural model"Proc.2003'Kyushu-Youngnam Joint Conference on Acoustics. 129-132 (2003)
• [Publications] T.Usagawa, H.Nakashima, Y.Chisaki, M.Ebata: "Concurrent Speech Signal Separation by a Frequency Domain Binaural Processor"Proc.WESPAC VIII. TB25. 1-4 (2003)
• [Publications] H.Nakashima, Y.Chisaki, T.Usagawa, M.Ebata: "Frequency domain binaural model based on interaural phase and level differences"Acoustical Science & Technology. 24. 172-178 (2003)
• [Publications] H.Nakashima, N.Sato, T.Nakanishi, Y.Chisaki, T.Usagawa, M.Ebata: "Speech Signal Enhancement Based on The Frequency Domain Binaural Model"Proc.Internoise 2003. N562. 1486-1492 (2003)
• [Publications] Y.Chisaki, T.Nakanishi, H.Nakashima, T.Usagawa: "Concurrent Speech Signal Separation based on Frequency Domain Binaural"Proc.IWAENC 2003. 255-258 (2003)
• [Publications] 宇佐川 毅, 中西 崇, 中島 栄俊, 苣木 禎史: "両耳聴モデルに基づく音源の2次元方向推定と信号分離"電子情報通信学会技術報告. EA2003-35. 19-24 (2003)
• [Publications] 中西 崇, 松尾 梨加, 中島 栄俊, 苣木 禎史, 宇佐川 毅: "周波数領域両耳聴モデルの実装とその基本特性解析"電子情報通信学会技術報告. EA2003-64. 45-50 (2003)
• [Publications] 永座 強, 木下 智恵, 苣木 禎史, 宇佐川 毅: "平面アレーシステムによる複数音源の同時分離抽出-適応ノッチフィルタの周波数特性を考慮した処理に関する検討-"電子情報通信学会技術研究報告. EA2003-88. 13-18 (2003)
• [Publications] 舩元 麻祐子, 苣木 禎史, 宇佐川 毅: "近傍音場向け平面アレーシステムのクラスタ計算機への実装"熊本県産学官技術交流会資料集. 106. 30-31 (2003)
• [Publications] 佐藤 憲史, 中西 崇, 中島 栄俊, 苣木 禎史, 宇佐川 毅, 江端 正直: "両耳間レベル差および位相差を用いた3次元空間における音源方向の推定"熊本県産学官技術交流会資料集. 107. 32-33 (2003)
• [Publications] 中西 崇, 中島 栄俊, 苣木 禎史, 宇佐川 毅, 江端 正直: "周波数領域両耳聴モデルを用いた仰角推定の試み"日本音響学会2003年春季研究発表会講演論文集. 1-8-21. 633-634 (2003)
• [Publications] 苣木 禎史, 舩元 麻祐子, 永座 強, 宇佐川 毅, 江端 正直: "ブラインド処理を用いた平面アレーシステムによる近傍複数音源の同時分離抽出"日本音響学会2003年春季研究発表会講演論文集. 3-P-3. 733-734 (2003)
• [Publications] 中西 崇, 中島 栄俊, 苣木 禎史, 宇佐川 毅: "物体の回折現象を利用した2入力音声強調手法の一検討"日本音響学会2003年秋季研究発表会講演論文集. 1-P-10. 597-598 (2003)
• [Publications] 永座 強, 木下 智恵, 苣木 禎史, 宇佐川 毅: "平面アレーシステムによる複数音源の分離抽出におけるANF処理に関する検討"電気関係学会九州支部連合大会講演予稿集. 12-2A-12. 597-598 (2003)
• [Publications] 松尾 梨加, 中西 崇, 中島 栄俊, 苣木 禎史, 宇佐川 毅: "周波数領域両耳聴モデルの実装"電気関係学会九州支部連合大会講演予稿集. 12-2A-14. 597-598 (2003)
• [Publications] 木下 智恵, 永座 強, 苣木 禎史, 宇佐川 毅: "クラスタ計算機を用いた平面アレーシステムによる複数音源の分離抽出-ANF処理におけるフィルタ特性に関する検討-"熊本県産学官技術交流会資料集. 106. 30-31 (2003)