人工知能第一研究室

 
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MATLABのGUI環境における可聴域検査

<背景>
可聴域とは人間の聞き取れる周波数領域を意味している。
一般的には20Hzから20000Hzまで聞こえると言われている。
年齢とともに可聴域は減少していく。
自分が今、どのくらいの周波数が聞き取れるか調査したいと考えた。

<システム概要>
利用者の可聴域を調べるためのシステムを作成した。
聞こえにくい周波数音源からテストを開始して、徐々に可聴できる周波数音源に変化していき、聞こえたと判断した時点でボタンを押し、テストを終了する。
その後、聞こえたと判断した周波数をもとにして確認テストを行う。

<使用した環境>
MATLAB

例として、人間が聞き取れるとされている20Hzと20000Hzの音源を用意した。
※音源を流す場合には音量に十分注意してください。
20Hz


20000Hz

以下は実際の発表の動画である。


音響レンズを用いた遠距離集音の研究

研究背景

一般の人が鳥の鳴き声、集音者が集音するのに困難である場所(災害現場等) での集音は、野生動物の場合近づくことで逃げられてしまい集音できなかったり、集音時困難な場所での集音は撮影者が危険になったりとなかなか手軽に集音することは困難である。そのため通常は遠距離の音を集音する際は、遠距離を集音する専用の機材を用いて集音している。

しかしこれらは大掛かりな機材や、大量のマイクなどコストがかかっている。そこでこれらの機材を用いず集音を行える風船音響レンズに着目した。

 

風船音響レンズ

風船音響レンズは、風船内に空気より音速の遅い気体(例:二酸化炭素、塩素) を封入することにより、空気と封入した気体の境界で音波が屈折することを用いて音波を集束させるものである。

研究目的

しかし風船のような封入する気体の量に左右される複雑な形状の音響レンズの焦点距離を正確に測ることは困難である。従来の方法では光学レンズの近似式から求めていたが実際の焦点距離とは大きく差が出てしまっていた。

そこで、本研究では、遠距離集音を行う際従来の手法のように大型の機材を大量の機材を扱わない、風船音響レンズを用いて遠くの音を集音することを目的とし、風船音響レンズの焦点距離を風船の形状からシュ
ミレーションによって正確に求められるようにする。

 

このようにシュミレーションを行った結果、光学的レンズの近似式を用いる手法より正確な値を求めることに成功した。

実環境実験

そこで、実環境において以上のシュミレーションを用いて集音実験を行った。

このように、シュミレーションによる焦点距離で集音した結果他の条件と比較し集音できていることが分かった。このシュミレーションによる焦点距離の計測は有効であると判断できる。

今後の課題

本研究については次のような課題が残る。まず、遠距離での集音ということであったが、本研究では室内での実験しか行っておらず、外での実験を行う必要がある。また、室内での環境においての集音についても極端に大きな結果が見られなかったため無響室での集音や、本実験では音速の遅い気体として二酸化炭素のみを使用していたがより音速が遅い気体についての集音についても検討が必要であると考えられる。

 

 

 

GUIを用いた音響効果の付与

2016年12月26日に行われた3年生デモ大会の発表内容です。

このデモでは、GUIで操作し、音データにリバーブ(残響)を付与させるシステムを開発しました。

音源は2種類用意しており、その音源と、リバーブを付与したものを聞くことができます。リバーブは減衰率とリピート回数を設定することが可能で、それぞれ10段階の値を設定できます。

 

以下、一方の音源の元音源と、減衰率0.5、リピート回数5でリバーブを付与した音源です。

元の音源

 

減衰率0.5、リピート回数5でリバーブをかけた音源

 

使用した環境

  • windows10
  • MATLAB

 

詳細は以下の動画でご覧下さい。

マルチチャネルスピーカーによる音源の移動再生

2016年12月26日に行われた3年生によるデモ大会で発表した内容です。

OS:Windows7

開発環境:MATLAB

24個のスピーカーを、部屋の周りに1つずつ配置して順番に、ダウンロードした音源を流しました。

詳細は以下の動画をご覧下さい。

音源分離を用いたヘッドホンによる臨場感の実現

2016年12月26日に行われたデモ大会で発表した内容です。
音源分離を用いることによりヘッドホンで音楽を聴く際に臨場感を実現できるのではないかということで
ボーカル、ピアノ、ドラムの3つで構成されている楽曲をそれぞれの要素に分離し
分離した3つの要素(ボーカル、ピアノ、ドラム)にそれぞれ正面、右、左のHRTFを畳み込んで再びミックスし
楽曲に臨場感を加えるといった発表をしました。

実際に作成したものです。

詳細は以下の動画をご覧ください。

フルート奏者と聴取者における聞こえの違いについての研究

背景・目的


楽器の練習には実技練習も大切だが、理想の音のイメージを持つ事も重要であり、プロの演奏を録音したCD 音源を聴く方法が気軽に出来る為多く行われているが、奏者がどんな音を聴いて吹いているかは分からない。

そこで、経験楽器であるフルートに着目して”フルート演奏の技術向上のためのプロの音源を演奏者が聴いている音に変換する演奏支援システムの開発”を目指して、本研究ではフルート奏者と聴取者の聞いている音の違いを客観評価を含めて明らかにすることを目的とする。

アプローチ方法


  • 録音音源の分析(客観評価)
  • 聴覚的違いの主観評価
  • 録音条件

 

分析


周波数特性の比較を行った結果、全体的に演奏者側で聴く音の方が音圧が高く高周波数帯では差が大きかった。

また、波形を比較した結果

 

聴覚的違いの主観評価


フルート経験者5名にaとbどちらが吹いている感覚に近いか回答してもらった。
その結果、聴取者側の音源では息をはきながら聴いた方が演奏時の感覚に近いという結果が得られた。

まとめ


フルートにおける演奏技術向上の支援のシステム開発の第一歩として、奏者と聴取者の聴こえの違いを客観評価を含む分析を行った。
分析の結果、その時々の演奏者コンディションの影響もあるとは考えられるが、奏者と聴取者それぞれの聴く音には周波数特性や波形に違いがある事が分かった。主観評価では、音源によって差はあるが息をはきながら音源を聴くと通常時よりも演奏している感覚に近いという結果が得られた。

卒論発表_1353004