Masato Nakayama

本報告では，一辺 3m の正方形の頂点に配置した４つのマイクロホンで観測される音圧比から，正方形の中心に配置したスピーカーの放射方向を推定する手法について述べる．本研究では，スピーカーの放射方向を，スピーカーから最も高い音圧を出力する方向と定義した．スピーカーから日本語音声を再生し，0.2s 毎に方向推定するシミュレーション実験の結果，中心周波数 500Hz，1000Hz，2000Hz，4000Hz における 1/3オクターブバンドレベル比による推定精度が，43.0%，65.4%，84.0%，93.0% であった．4000Hzで，最も高い精度を示すことが確認できた．

我々は，超音波空中ハプティクスにおいて，出力する振幅変調信号によって感覚が変わることから，再現したい対象物の摩擦音を収録，分析し，対象物表面の特徴量を抽出，それをパラメータとして振幅変調信号を生成することで対象物の質感を再現する手法を提案している．本稿では，これまでの手法において，ハンドトラッキングデバイスを用いて，振幅変調信号を生成するときのパラメータとして手の速度を追加することで，手の動きに合わせて提示する感覚を変化させる質感再現手法を提案する．提案手法の有効性を確認するため，質感に関する主観評価実験を行った結果，粗い対象物を再現した時において，手の動きに合わせて感覚を変化させられたことを確認した．

In this paper, we propose mid-air acoustic hologram using distance attenuation and phase correction with PALs and EDLs The proposed method controls the amplitude and phase of the signal according to the position of the sound image to be constructed. Gain coefficients and time delays are determined based on a model of the arrival time to the left and right ears according to the orientation of the sound image. Applying the gain coefficients and time delays to the output signal for PALs and EDLs, it can control the direction and distance of sound image. The effectiveness of the proposed method was confirmed through evaluation experiments.

触覚フィードバック手法の一つとして、超音波振動子アレイから放射される超音波で、皮膚に対して圧力を作り出して知覚させる超音波空中ハプティクスが提案されている。本稿では、超音波の包絡信号を適切に設計することで、超音波ハプティクスにおける質感を変化させる手法について紹介し、評価実験でその有効性を検証する。

新型コロナウィルス感染症COVID-19の感染拡大下においてはソーシャルディスタンスを守ることは非常に重要となった．このような背景から昨今実用的な距離センシング技術が必要とされている．著者らは，音響信号を用いた距離推定に定在波レーダの原理を適用することによって，0 m に近い至近距離から遠距離にある対象物に対して正確な距離推定を行う手法について検討してきた．定在波に基づく音響測距法について研究を進めるうちに興味深い成果が得られ，応用可能な分野も広がってきた．本稿では，距離測定の原理について述べたのち，複数マイクロホンに基づくクロススペクトルを用いた距離推定に触れ，音源と反射板間に生じる多重反射を用いた音源推定法について説明する．また，実験結果を示し，音響測距法の正当性と有効性を示す．

Parametric array loudspeaker (PAL) can achieve a sharp directivity utilizing the straightness of ultrasounds. A carrier wave in the ultrasonic range is modulated with target sound and emitted intensely. Then the target sound is self-demodulated due to the nonlinearity of the air. PALs suffer from a problem of low demodulated sound pressure because the reproduced audible sound is generated as a secondary wave. In practical use, the low sound pressure leads to difficulty in hearing clearly in a noisy environment. We have previously proposed a sound pressure enhancement based on amplitude-modulation (AM) utilizing square-wave carrier. By converting the sinusoidal carrier into square-wave, the energy held by the modulated wave is increased, which results in an improvement of demodulated sound pressure. The enhancement is insufficient for outdoor applications,therefore, in this paper, we focus on frequency-modulation (FM) and proposed a sound pressure enhancement based on FM utilizing square-wave carrier. Generally, FM brings higher sound pressure but lower sound quality than AM. In this paper, the sound pressure takes priority over the sound quality. Combing FM with square-wave carrier, the sound pressure can be further enhanced. Experimental results have demonstrated the effectiveness of the proposed method in enhancing the sound pressure.

High presence sound field reproduction technology has recently gained attention. We have previously proposed a virtual sound source (VSS) construction method based on wave field synthesis (WFS) using parametric loudspeaker array (PAL array). The previously proposed method can construct the VSS at any position without relocating the PALs. However, the previously proposed method has difficulty constructing the VSS near the PAL array. In this paper, we propose a new method to control the distance of a VSS based on WFS using an electro-dynamic loudspeaker (EDL) array and a PAL array. The EDL array is suitable to construct VSSs near the loudspeaker array. In contrast, the PAL array is suitable to construct VSSs far away from the loudspeaker array. Therefore, in this method, we place an EDL array and a PAL array parallel to each other and switch the loudspeaker array for VSSs construction depending on the desired position to realize VSS distance control. The threshold of switching loudspeaker array is determined by a subjective preliminary experiment. We demonstrated the effectiveness of the proposed method through evaluation experiments.

3-D sound field reproduction systems can provide a high presence. These systems commonly use electro-dynamic loudspeakers. Electro-dynamic loudspeakers tend to construct diffuse sound images due to its wide directivity and high reverberation. In contrast, parametric array loudspeakers can construct sharp sound images due to its sharp directivity and low reverberation. On the other hand, it is difficult to provide reverberation presence by parametric array loudspeakers because of the sharp directivity. We have previously proposed a sharp sound image construction based on reverberation control with surround sound system using parametric and electro-dynamic loudspeakers. In this method, the sharp sound image is rendered using parametric array loudspeakers, and the reverberation presence is provided by electro-dynamic loudspeakers, emitting reverberation signals synthesized with reverberation control filters. Through the objective experiments, we have confirmed that this method can construct the sharp sound image with reverberation presence. In this paper, we conduct subjective experiments to confirm if the listeners can perceive the reverberation presence provided by the proposed method. In particular, we evaluated the sharpness and direction of the sound image, and the reverberation presence with objective and subjective evaluation experiments. From the subjective evaluation, we confirmed that the reverberation presence can be perceived.

・本発表では、パラメトリックスピーカで鋭い直接音を提示し、導電型スピーカで残響を制御するサラウンドシステムに基づく三次元音場再現を検討した。評価実験の結果、提案手法の有効性を確認した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・頭内部に超音波を提示し、その非線形歪みで復調した音を再生するウェアラブルデバイスを提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・高調波歪みを利用した仮想的な低音強調を備えたパラメトリックスピーカの評価を行った。評価実験の結果、提案手法の有効性が確認できた。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・本発表では、パラメトリックアレースピーカのための時間追従型FMキャリアに基づくスペクトルピーク雑音抑圧手法を検討した。評価実験の結果、提案手法の有効性を確認した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・本発表では、毎日のスポーツや運動のための複数のパラメトリックアレースピーカを用いた音空間共有システムを提案した。評価実験の結果、提案手法の有効性を確認した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・本発表では、高精細な音像提示のためのパラメトリックスピーカを用いたマルチチャネルサラウンドの評価を行った。評価実験の結果、提案手法の有効性を確認した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・本発表では、３次元空間におけるパラメトリックアレースピーカの逐次音線追跡に基づく復調音の可視化の検討を行った。評価実験の結果、提案手法の有効性を確認した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・本発表では、複数のパラメトリックアレースピーカを用いた波面合成に基づく仮想音源構築を試みた。評価実験の結果、提案手法の有効性を確認した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカを用いた音空間解像度の高いサラウンドシステムの構築を目指す。本稿では、特にサラウンドパラメトリックスピーカの音質補償を従来のサラウンドスピーカによる無指向性音源により実現する手法を検討する。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・周波数変調キャリア波を利用した熱暴走抑制法を提案し、その性能を素子の温度、周波数特性に関して評価した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカにガスレンズを装着することで、最大復調距離を制御する手法を提案した。本稿では、特に、最大復調距離とガスレンズ層の厚みの関係を数理モデル化した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカの復調における空間的な共振点をアレー処理による波面合成を用いて制御する手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカを用いた超指向性サブウーファとツィータを組み合わせたマルチウェイパラメトリックスピーカを開発した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカの低音を強調するために、ミッシングファンダメンタル現象と高調波ひずみを利用した仮想低音強調の基礎的検討を行った。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカで低周波数帯域を再生するための変調手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・複数のパラメトリックスピーカと残響用ダイナミックスピーカを組み合わせて、空中音像を構築する手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・鉄道ブレーキ音を時間・周波数の聴覚マスキングを用いて快音化する手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・ハンディ３Dスキャナを用いて耳介形状を推定することでHRTFを個人化する手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・歯科治療音にメロディを考慮した聴覚マスキングを用いることで快音化する手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカと骨伝導スピーカを組み合わせた新しい高音質で会話を阻害しないウェアラブルサウンドデバイスを開発した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・光レーザマイクロホンで発話時の音声を受音する際に発生するインパルスノイズの抑圧手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカを長期運用する際に発生する周波数ピーク雑音を低減する手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・頭部近傍に配置したスピーカアレーを用いた重み付き室内インパルス応答に基づく音源距離提示システムを提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・DNNに基づく室内環境音の分類法する手法において有効なRAWデータを調査した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・キャリア波専用のパラメトリックスピーカを用いたオーディオスポットの音圧強調手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・パラメトリックスピーカのための音響フィルムレンズを用いた復調距離制御の評価を行った。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・低音圧の音響マスカーを用いた鉄道ブレーキ音の不快感低減手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・調波構造を用いた雑音抑圧用DAEを用いた残響抑圧手法を提案した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

・新幹線から発生する空力雑音の音響特性を調査した。 ・論文執筆の全般を担当。特に理論構築を担当

Basically, it is important to know the distance and position to the elderly and the patient in order to realize improvement of home health care. The authors have already proposed a method to estimate the distance between a microphone and a target using audible sounds, which is based on the phase interference between transmitted and reflected waves. We call this method Acoustic Distance Measurement (abbr. ADM) method and have studied it from various viewpoints. This ADM method is a practical method just to apply Fourier transform to the power spectrum. However, in the distance measurement using the audible sound, there was a problem that when a person spoke in the surroundings, private conversation was recorded etc. In addition, for example, a human face or body has a relatively small reflection coefficient, and is not a flat plate but a complicated aspect, and the reflected wave is likely to be scattered in various directions. This means that we can only observe very small reflected waves or no reflected waves at all. On the other hand, there is a reproduction method of sound field by parametric array loudspeaker using ultrasonic sound. This paper describes a new trial of ADM from sound source to the human as a target using ultrasonic sound. More concretely, as a method for sound enhancement, we attempt to control a phase of the transmitted ultrasonic sound at each channel using the delay-and-sum beamforming technique. In addition, we try to detect the distance to the target, expanding the original distance estimation method by introducing synchronous addition to the power spectra. Finally, the validity of our method is also confirmed through experiment by applying our method to an actual sound field.