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アクティブノイズコントロール(Active Noise Control: ANC)に関する研究
【概要】
騒音をスピーカから生成した音で低減するアクティブノイズコントロールについて研究を行っている. 近年,ノイズキャンセリングヘッドホンとして一般にも知られるようになってきた技術であるが,さまざまな騒音環境に適用するにはさらなる研究が必要である. 我々の研究室では医療装置であるMRIから発生する騒音の低減に向けてヘッドマウント型ANCシステムを開発した. このシステムは市販のノイズキャンセリングヘッドホンと異なり,不要な騒音のみを低減し,音声などの必要な音は低減しないという特徴を持っている. また,3次元空間での騒音低減を低演算量で実現するためにパラメトリックアレイスピーカ(Parametric Array Loudspeaker: PAL)を利用したANCシステムの開発も行っている. さらに,ANCシステムのためのアルゴリズム開発やハードウェア開発も行っている.
【主な研究テーマ】
・MRI騒音低減向けヘッドマウント型ANCシステム
・PALを用いたANCシステム
・オーバーサンプリングを用いたフィードフォワードANCシステム
・摂動法を用いたANCシステム
・騒音源位置推定機能を有するANCシステム
【協力関係のある主な企業・大学】
株式会社ヤクルト本社、Nanyang Technological University(シンガポール)、 Chung Yuan Christian University(台湾)、Northern Illinois University(アメリカ)、 Gdansk University of Technology(ポーランド)、The University of Auckland(ニュージランド)
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音場再現システム(3D-Audio)に関する研究
【概要】
音場再現システムとは複数のスピーカを用いて受聴者に三次元音場を提示するもので,バーチャルサウンドや3Dオーディオなどとしても知られている. 受聴者に音の立体化を知覚させるもっとも自然なアプローチは正確に音の波面を生成することである. また,別のアプローチとして受聴者の耳元に立体感を知覚させるための音情報を伝達する方法もある. いずれのアプローチも一長一短があり,数多くの解決すべき課題が残っている. そこで,我々の研究室ではパラメトリックアレイスピーカ(PAL)を用いた音場再現システムの構築を行っている. PALは超指向性を有するため,その性質をうまく利用することで新しい三次元音場システムを構築できる可能性がある. また,多くの音場再現の研究では再生音は実録音された音響信号を用いるのが一般的であるが, コンピュータ上でさまざまな音源からの音を音場も含めてシミュレートすることで仮想空間の三次元音場を生成するシステムについても検討を行っている.
【主な研究テーマ】
・PALを用いた音場再現システム
・ヘッドマウント型音場再現システム
・摂動法を用いた音場再現システム
・仮想三次元音場生成システム
【協力関係のある大学・研究室】
Nanyang Technological University(シンガポール)、建築学科 河井・豊田研究室
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非線形ディジタル信号処理によるスピーカシステムの音質改善に関する研究
【概要】
スピーカは電気信号に基づいて振動板を振動させることで音波を生成する複雑なシステムである. 近年,スマートフォンやタブレット端末の普及により超小型スピーカが一般的に普及しているが,大音量かつ高音質という要求を満たすことは機構上困難である. そこで,我々の研究室ではスピーカの駆動原理を表す物理方程式から音質を向上させるための非線形ディジタルフィルタを設計する方法について検討を行っている. また,スピーカの非線形特性をモデル化できるボルテラフィルタを用いた音質改善法についても検討を行っている. これらの非線形ディジタルフィルタを用いることで音量を落とすことなく高音質の音楽をスマートフォンなどで聴取することが可能になる.
【主な研究テーマ】
・Mirrorフィルタを用いた動電型スピーカの非線形歪み補正
・Volterraフィルタを用いたスピーカの非線形歪み補正
・Volterraフィルタの低演算量化ならび実装技術の開発
・Volterraフィルタを用いたPALの高音質化
【協力関係のある主な企業・大学】
Nanyang Technological University(シンガポール)
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小型音響機器設計支援に関する研究
【概要】
スマートフォンやタブレット端末に搭載されている超小型スピーカや超小型マイクロホンは, 現在のところ経験を積んだ専門家(職人)の経験に基づいたカットアンドトライ設計が主流となっている. そのため,音質の向上やコストの削減を図ることが困難な状況である. また,スマートフォンのようにスペースの限られた筐体ではさまざまな制約条件の中で音響設計を行う必要があり, 相当な経験を積んだ技術者でなければ設計は困難である. そこで,我々の研究室ではこれらの問題点を解決するために小型音響機器設計支援システムの構築を目指している. 本システムの構築にあたり小型音響機器の音響特性を正確にシミュレートするための音場解析技術の開発や機械学習を利用した設計手法の確立を行っている.
【主な研究テーマ】
・機械学習を用いた小型音響機器設計支援システムの開発
・FDTD(Finite-Difference Time Domain)法を用いた音場解析手法の確立
・FEM(Finite Element Method)を用いた音場解析手法の確立
・超小型スピーカならびにECM(Electret Condenser Microphone)の解析・設計技術の確立
【協力関係のある主な企業・研究室】
ホシデン株式会社、建築学科 河井・豊田研究室
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バイオメトリクス個人認証システムに関する研究
【概要】
情報社会における犯罪を防ぐためにはセキュリティ技術の向上が必要不可欠である. 近年,指紋などに代表される人の生体情報(バイオメトリクス)を利用したセキュリティ技術の開発が盛んに行われている. 我々の研究室では既存のバイオメトリクス個人認証技術に変わる新たな技術として音響(音声)信号や画像信号を利用した方法について検討を行っている. 例えば,発話に伴う音声や動画像から個人的な特徴を抽出し,それらを統合的に利用して個人認証を行うシステムの開発を行っている. また,個人毎の耳介の形状の違いに着目して,それを音響信号により抽出し,個人認証を行うシステムについても検討を行っている.
【主な研究テーマ】
・動画および音声を利用したバイオメトリクス個人認証システム
・耳介の特徴を利用したバイオメトリクス個人認証システム
【協力関係のある主な研究所】
大阪府立産業技術総合研究所
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