人工知能第一研究室

 
臨場感音場再現における指向性を用いたスピーカ配置のス パース化に関する研究

臨場感音場再現における指向性を用いたスピーカ配置のス パース化に関する研究

研究背景

  • 近年、高解像度テレビなどの普及により気軽に迫力のある視聴体験が可能になってきている。それに伴い、臨場感のある音の再生技術も普及し始めている。

研究目的

  • 臨場感のある音場の再現には膨大な数のスピーカを聴取者の周囲に配置する必要がある。しかし一般家庭の部屋に多くのスピーカを配置するのは困難である。そこでスピーカをまとめることで設置を容易にしつつ、臨場感のある音場を再現することが本研究の目的である。

従来研究:Directional Loudspeaker Array for Surround Sound in Reverberant Rooms

  • 再現したいスピーカ(仮想音源)と指向性スピーカアレイの指向性ビームを一致させることで所望の音場が再現できることをシミュレーション実験で示している。

解決したい課題

  • 所望の音場を作り出すスピーカの位置によって誤差が大きくなるという問題点がある。これは、音場を再現する指向性スピーカアレイのフィルタ計算式の正則化パラメータが適切でないためであり、部屋の大きさや指向性スピーカアレイの設置場所に応じた適切な正則化パラメータが存在するのではないかと考えた。

提案法

  • 音場を再現する指向性スピーカアレイのフィルタ計算式の正則化パラメータをL-カーブ法を用いて求める。L-カーブ法(細田陽介,北川高嗣,”L一カ ー ブ に よ る不 適切問題 の 最適正 則 化 につ い て”,日本応用 数理 学会論文誌 Vol.2,No.11992 ,pp, 55〜67)は悪条件方程式を解くための正則化パラメータの最適値を求める手法である。 

 

実験

  • 提案法の有効性を示すためシミュレーション実験を行った。評価方法として、所望の音場の音圧と指向性スピーカアレイで再現した音場の音圧の平均二乗誤差を求める。仮想の部屋の音響伝達関数は鏡像法を用いたシミュレーションにより算出した。

鏡像法

  • 鏡像法は、音を直進する音線とし音の伝わり方を分かりやすく表
    現するシミュレーション法である。反射音を壁に線対称な位置にある音源からの音とすることで反射音の到来方向を容易に得ることができる。

実験環境

  • 実験環境を以下に示す。

実験結果

  • 今回実験を行った指向性スピーカアレイの設置位置を変えた条件ではL-カーブ法により求めた正則化パラメータを用いた場合誤差が小さくなることが分かった。

まとめ

  • 音場を再現する指向性スピーカアレイのフィルタ計算式の正則化パラメータの値を部屋の条件に応じた最適な値にすることで所望の音場との誤差を減らせることが分かった。今回は指向性スピーカアレイの設置位置を変えた条件で実験を行ったが、実環境を想定した場合、3次元への拡張を行い、部屋の形、大きさ、障害物、部屋の壁の材質などの影響を考慮しなければならない。そのため、さらに条件を変えた場合の実験を行う必要がある。

 

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