クロストーク成分の相互相関に 着目した音場再生システム 高知工科大学大学院 工学研究科 基盤工学専攻 情報システム工学コース 福本研究室 濵﨑 真二
背景 ヴァーチャルリアリティ技術への注目 仮想コンサートホール，遠隔会議， ホームシアター 音響分野において臨場感ある音を提供 ホームシアター 音響分野において臨場感ある音を提供 ex: 5.1chサラウンドSP 音像定位や距離感の再現が不十分
音場再現技術 バイノーラル系 トランスオーラル系 原音場でステレオ録音された音をヘッドホンを用いて再生 ヘッドホンによる装着負荷 音像の頭内定位 トランスオーラル系 原音場でステレオ録音された音を2個以上のスピーカにより再生 空間伝達特性の影響を考慮
トランスオーラルシステム MINT(Multi-input / output Inverse Theorem)理論に基づく多チャネル-多点制御 制御点(受聴点)数 M ２次音源(ラウドスピーカ)数 M + 1 クロストークを除去するスピーカ 制御方法：伝達特性の逆特性を近似する 補正フィルタ（適応フィルタ）を使用 制御系の複雑化 残響時間が長い場合，演算量が膨大
2チャネル-2点制御系 を得るために 補正フィルタの機能： に強い相関が存在することに着目 と ステレオ再生ではクロストークが存在 G12 G21 左右の観測信号： を得るために 補正フィルタの機能： 伝達特性の逆特性に近似 クロストークの影響を軽減 に強い相関が存在することに着目 と 余分なスピーカを用いない制御系（多入力信号補正）
多入力信号補正システム フィルタ係数の合成 は重み付けパラメータ
多入力信号補正システム H21 フィルタ係数の合成 は重み付けパラメータ
多入力信号補正法 補正フィルタ係数の更新手順 手順1: ４つの適応フィルタの出力誤差をそれぞれ算出 手順1: ４つの適応フィルタの出力誤差をそれぞれ算出 手順2: 各適応フィルタの係数ベクトルを更新 手順3: 補正フィルタの係数ベクトルを更新
計算機シミュレーション 空間伝達特性の測定 環境１ 環境２ 環境３ 伝達特性のインパルス応答長: N = 512
計算機シミュレーション 評価 シミュレーション条件 入力信号: 成人男性の声を8kHzでサンプリングした音声信号 適応フィルタおよび補正フィルタのインパルス応答長: L = 512 評価 ステップゲイン，左右の重み付けパラメータの違いによる 収束特性を比較 評価方法: 原音に対する再現音の再現精度
収束特性と改善量 多入力信号補正法
評価基準 ステップゲイン，重み付けパラメータの設定 左側の収束特性(環境１) 右側の収束特性(環境1) それぞれの点における左右の平均値 改善量 [dB] 改善量 [dB] 左側の収束特性(環境１) 右側の収束特性(環境1) それぞれの点における左右の平均値 最大になるパラメータを用いる
パラメータ変動に対する収束特性 環境１ 環境２ 環境３ α = 0.04 α = 0.05 α = 0.06 改善量 [dB]
計算機シミュレーション 環境１において改善量が最大となるパラメータ α 改善量 [dB]
計算機シミュレーション 環境１～３において改善量が最大となるパラメータ 5.13 5.40 6.23 クロストーク成分の相互相関係数
まとめ 今後の課題 クロストーク成分の相互相関に着目した新たな 多入力信号補正法を提案 相互相関係数が大きい程，良好な結果が得られる 多入力信号補正法を提案 相互相関係数が大きい程，良好な結果が得られる ことを確認 今後の課題 様々な環境下で適切な重み付けパラメータ 設定基準の明確化
研究方針 2チャネル-2点制御系 シンプルな構成により，演算量を軽減 リアルタイム性 適応フィルタの収束速度向上
聴覚特性に基づく出力誤差の算出 リアルタイム性 収束速度の向上 出力誤差に対して 人に不必要となる周波数帯の音圧レベル軽減化 聴覚特性に合わせた出力誤差の重み付け
聴覚特性に基づく出力誤差の算出 JIS C 1502 普通騒音計 A特性音圧レベル → 重み付け関数 入力信号： 出力信号： 出力誤差：
環境１における収束特性（右） 改善量 [dB] 約0.63秒 重み付け有り 重み付け無し 時間 [秒]
環境１における収束特性（左） 改善量 [dB] 約0.63秒 重み付け有り 重み付け無し 時間 [秒]
計算機シミュレーション 改善量 [dB] 6.0[dB] 5.0[dB] 4.7[dB] 左側観測信号に対する収束特性(α=0.05)
収束特性（左） 6.2[dB] 改善量 [dB] 6.8[dB] 6.0[dB] 右側観測信号に対する収束特性(α=0.05)