再企画発表 創造設計 1班 リーダー ：稲本琢磨 ブレイン ：片桐直哉 栗林隆太 ソフトウェア：大上翔也 重野健斗 ハードウェア：石田隼己

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1 再企画発表 創造設計 1班 リーダー ：稲本琢磨 ブレイン ：片桐直哉 栗林隆太 ソフトウェア：大上翔也 重野健斗 ハードウェア：石田隼己
創造設計　1班　　　　　　　　　 創造設計1班の企画発表を行います。 リーダー　　：稲本琢磨 ブレイン　　：片桐直哉 　　　　　　　栗林隆太 ソフトウェア：大上翔也 　　　　　　　重野健斗 ハードウェア：石田隼己 　　 大谷元輝 　　　　　　 片岡拓也 ウェブ　　　：野村千洋

2 ニーズ・対象範囲・目的 健康： 自然を感じさせる 都会の中で自然の癒し ・病気でない ・適度な運動、睡眠、栄養 ・頭がすっきりしている
・不健康でない 都会の中で自然の癒し 引きこもりがちな人 今まで調べた、ひきこもりに関する実態調査や現代人の睡眠時間などからニーズを掘り下げ ました。 そのニーズは都会の中で自然の癒しがもとめられているのではないか、です。 ※クリック その対象には引きこもりがちな人や都会で癒しを求める人々がいます。 私達の目的はそんな人々に自然の癒しを提供する。自然を感じさせることである。 これらによって私達の求めている健康を実現させます。 都会で癒しを求める人 自然を感じさせる

3 方針(1. コンセプト) 1/fのゆらぎのリズム ピンクノイズ 自然界のゆらぎ 自然のリズムを取り込む ※クリック
ピンクノイズとよばれるノイズがある。これは周波数とパワースペクトルが逆数の関係にあ る信号のことであり、雑音の一種である。この信号は1/fノイズとも呼ばれ、1/fのゆらぎのリ ズムはこれと同じ性質を持っている。 これらは自然界のゆらぎであり、私達の体や脳波のゆらぎでもある。 例えば、直立状態で体がふらふらしてしまうとき、1/fのゆらぎのリズムで体は動いている。 このような自然のリズムを取り込むことが、私達の方針となった。

4 方針(2. 1/fのゆらぎのリズム) どんな現象か？ ・打ち寄せる波の 音 ・小川のせせらぎ ・風の吹き方 ・木漏れ日 ・太陽光
・ホタルの光 etc... 　どんな効果か？ 　1/fゆらぎでα波増加 　　　α波の効果 　 リラックスや集中 　快感ホルモンを分泌 1/fのゆらぎのリズムは具体的にどんなものであるかというと、 打ち寄せる波の音、小川のせせらぎ、風の吹き方、木漏れ日、太陽光、ホタルの光などがあります。 一定の間隔でなく、また一定の音量ではありません。基本的には周波数が大きければ(周期が短い信号であれば)弱い出力になり、周波数が小さければ(周期が長い信号であれば)強い出力になるような信号です。 これらの効果としては1/fゆらぎのリズムで脳波におけるα波が増えることです。 α波が増えるということはリラックスや集中、快感ホルモンの分泌へ繋がります。 α波はコントロールすることができればベストな体調とベストな結果を生むことが可能であると言われています。 また、自然のものを観測するために外に出るという効果もあります。

5 方針(2. 1/fのゆらぎのリズム) 自然のリズム1/f 脳波のリズム1/f α波優勢 リラックス、 快感 体内への取り込み 自然
※クリック 機器により、自然の1/fを音、光で認識し、それを体内(主に脳波)のリズムを1/fに合わせます。 「茨城大学大学院理工学研究科システム工学・情報システム科学専攻　米澤保雄　1/f 揺らぎ生成時の各脳波成分の相関パタ－ン」によると、 脳波のリズムが1/fになると脳波中のα波が優勢になる。 するとα波の効果があらわれ、体内へと作用する。作用する効果にはリラックスや集中力増加、快感ホルモンの分泌などがあげられる。 これらが健康につながるという仕組みです。 α波の効果 　α波優勢 人体 リラックス、 　　　　快感

6 構成(1. ブロック線図) アナログ信号 デジタル信号 自然音 音入力回路 頭脳部 音量調節回路 音出力回路 音 光出力回路 光
　　音 音入力回路の仕事は音入力(自然の音)を受け取り、頭脳部に流すことである。 頭脳部はアナログの音情報を音量調節回路に流し、自然の音の音量を調節した上で音出力回路で音を出します。 音情報をデジタル情報に変換して明滅制御、光量制御を行い、光出力回路で発行させます。 光出力回路 　　光

7 構成(2. 外観設定) 右手(甲) 右手(平) マイク マイコンなど LED スピーカー 予定している外装はこのようになります。
機器は手から腕にかけて装着します。 手の甲には目で感じるLEDを二の腕には耳で感じるスピーカーをつけます。 手のひらにはマイクを取りつけます。 マイコンなど、とかかれているところには回路や電源となる電池などとりつけます。 マイコンなどは腕にまいたバンドなどに縫い付けます。 　　　　マイク マイコンなど 　　　　LED スピーカー

8 機能(1. 概要) １、手でゆらぎを受け取る 2、情報が 伝達される 3、LEDの点灯 ・出来る限り自然と触れ合う
TREE 2、情報が 　伝達される ・自然の1/fゆらぎを音で感じる USER 木の持つ音(木の中の水の音)を例にとって機能の説明を行う。 木の持つ音は普通に立っていては聞こえない。耳を押しあててなんとか聞けるかもしれないという程度だ。 そこでこの機器を使う。 ※クリック まず、使用者はこの機器のスイッチを入れ、手の平を木に当てる。 すると音センサから簡単に情報を得ることができる。これは、自然との触れ合いを含んでいる。 この動作によりまるで手からゆらぎを受け取ったかのようになる。 次に、情報がマイコンへ伝達され、音量が調節された自然音がスピーカーから流れる。 また、本来聞こえないはずの小さな音を大きくしたり騒音になってしまうような大きな音でも小さくすることで自然の1/fのゆらぎを音で感じることができる。 そして伝達された情報よりLEDが点滅を始める。 LEDによる1/fゆらぎは視覚的効果があるため利用者に対してもっとも1/fゆらぎを伝えやすい。さらに、LEDの点灯色によって今感じてる音はどのようなものであるかその効果性をフィードバックできる、その結果如何ではまた手でゆらぎを受け取るところに戻る。 この一連の流れによって1/fゆらぎのリズムを感じるのだ。 3、LEDの点灯 ・1/fゆらぎの視覚効果 ・効果性のフィードバック

9 機能(1. 概要) ゆらぎのうけとり ユーザー LEDの変化 現在のリズム 位置や音の変更 目標のリズム 音では分からない目に見える変化
ユーザーが機器を使用して受け取った自然の音のリズムを現在のリズムとし、より効果のある1/fのリズムを目標のリズムとする。 ユーザがある位置である音を聞いたとき、その1/fのゆらぎのリズムについてLEDの変化によるフィードバックができる。 1/fのゆらぎの得られた音量に対応して光の量が変化し、周波数に対応付けられて明かりの色が変わる。例えば風のノイズが低い周波数であったときにその周波数に合わせた色を緑とする。今自分が受けとっているが緑であれば「ああ、風を受け取っているんだな」と分かりやすい。また、風のノイズをとっているつもりが色が緑よりも黄色に近い、というときにはユーザがそれを視覚的に理解し、位置や音をスムーズに変更でき、目標のリズムに近づけることができる。 LEDの変化 音では分からない目に見える変化

10 機能(2. 入力) 風の流れる音 波のさざなみ音 木々のざわめき 聴覚情報へ 木を流れる水の音
自然の受け取り方は先ほどあったように手のひらで感じます。触覚的に、風などを手に受けながらセンサで入力を受け取ることができます。 この機器でとれるであろう自然の1/fゆらぎのリズムにはこのようなものがあります。 様々な自然、例えば風の流れる音、木々のざわめき、木を流れる水の音、波のさざなみ音などです。 これらの自然からとれる1/fのゆらぎのリズムはモノによってまたは時間の変化によって違うものになるでしょう。 聞くたびに違う1/fゆらぎをとることができ、外へ出る気力がわきます。 大きすぎる音は小さく、小さすぎる音は大きくすることによって1/fゆらぎのリズムを効率よく感じます。 入力を受け取る説明については以上のようになります。 木を流れる水の音

11 機能(3. 出力―音) スピーカーによる聴覚情報 ・自然音の体への取り込み ・音量を自動で調節 1/fのゆらぎのリズムを取り込む
次にユーザへの出力です。 まずは音による聴覚情報の出力です。 音出力は二の腕につけたスピーカーを使用します。 入力された音が小さすぎる、あるいは大きすぎる場合など、音量を自動で調節して発信します。 これにより、1/fのゆらぎのリズムを取り込むことができます。 1/fのゆらぎのリズムを取り込む スピーカー自作専門店より　TangBand SB

12 機能(4. 出力―光) フルカラーLED による視覚情報 ・光量―自然音の大きさ ・明滅―自然音の周波数 ・色―対象となる自然
　　　　　による視覚情報 ・光量―自然音の大きさ ・明滅―自然音の周波数 ・色―対象となる自然 右手(甲) 光による出力です。 光はフルカラーLEDによる視覚情報の出力です。 音の信号をマイコンで解析し、それによってLEDの点灯する様子が変わります。 具体的には光量および個数は音の大きさの成分を、光の明滅は周波数の成分を、色は周波数より対応付けられた対象となる自然を表します。 目で見てすぐに分かる1/fゆらぎのリズムを表現することができます。 効率よく1/fのゆらぎのリズムを表現 秋月電子通商より　ＲＧＢフルカラーＬＥＤ　ＯＳＴＡ５１３１Ａ

13 詳細設計(1. ハード) 「音質」に定評のあるマイク 「軽く」精度の良いスピーカー 音入力回路 音出力回路 ハード面についての詳細設計です。
　「音質」に定評のあるマイク 　　　　　　　　　　「軽く」精度の良いスピーカー 音入力回路 音出力回路 ハード面についての詳細設計です。 調べた結果、私達の機器に使えそうなものを挙げていきます。 音入力として、 小さいノイズもきちんととることができる「音質」に定評があるマイク。 音出力として、 二の腕に乗せていても違和感があまりないように「軽く」、できるだけ精度の良いスピーカー。があります。

14 詳細設計(1. ハード) AGC回路(自動利得制御回路) もしくは ALC(自動レベル制御)プリアンプを利用
　フルカラーLEDによるカラフルな表示 音量調節回路 光出力回路 音量調節回路については AGC回路、もしくはALCプリアンプを利用するなどといった、フィードバックを使った音量調節回路による実現を目指します。 光出力回路にはフルカラーLEDを使いカラフルな表示をします。 表示方法については次に説明します。

15 詳細設計(2. ソフト) 「周波数」と「点灯間隔」 「音の大きさ」と「光の強さ、個数」 「周波数」と「対象の色」 頭脳部 光出力回路
ソフトにおける光出力の方法は 周波数によってLEDの点灯間隔を制御し、 音の大きさによって光の強さの部分を制御する。のを基本とする。 また、あらかじめサンプルや調査として周波数とそれを発する音、それに関連付けられた色を決めておくことによって発光色を決定する。 例えば理想の光り方として、風の音が強い信号で周波数が少ないとしたとき、光は強く、複数個のLEDが緑色である。そのとき、光による信号の点滅はちょうど風の音のゆらぎと一緒なのである。ホタルの光のようなものが信号の点滅では分かりやすい。 光出力回路

16 詳細設計(3. そのほか) ・要求機能数の低下 ↓ ・低コスト化 ・軽量化 スイッチについて： 手動のスイッチを取りつける
頭脳部 ・要求機能数の低下 　　　↓ ・低コスト化 ・軽量化 そのほか 秋月電子通商より　ＰＩＣマイコン　ＰＩＣ１６Ｆ８１９－Ｉ／Ｐ 今回の製品で頭脳部に要求される機能はそんなに多くはなく、簡素なマイコンで機能をみた せると考えた。 よって、低コスト化、軽量化を目指しPICマイコンを利用することとした。 今回の機器で必要なピンの数は電源とグランド合わせて2本に、光出力で最低8本、マイクか らの入力で1本、スピーカーへの出力で一本と考えると12ピン以上のPICマイコンであれば本 機器の設計が可能であると判断した。 また、そのほかの事項としてスイッチについてが挙げられる、本機器のスイッチは手動のも のであり、手首かマイコン周辺の基板にとりつける予定である。スイッチが手動となった理 由は、加速度センサのようなもので作動を判断させると、常に電力を消費してしまい、とて も外出用には向かない。接触センサによる起動は、例えば手のひらにつけ、木に接触すると きに開始する、などを考えたが接触できるもの以外の自然も受け取るため、断念した。 スイッチについて： 　　　　　　　手動のスイッチを取りつける 　　×加速度センサ　×接触センサ

17 課題 (1).マイクを利用して、自然にある1/fのゆらぎ のリズムを得ることができるのか (2).音量調節回路は実現可能か
(3).フルカラーLEDの表現のための調査 私達の製作する機器で出た技術的課題は以下の3つです。 １、マイクを利用して、自然にある1/fのゆらぎのリズムを得ることができるのか。 ２、音量の調節回路は実現可能か。 ３、フルカラーLEDの表現のための調査。 です。 まず、第一に自然から1/fのゆらぎのリズムが得られることを実証しなければいけません。もし、この段階で1/fのゆらぎのリズムを得ることができなかった場合、条件を狭める、1/fのゆらぎへの変換を行うなどしなくてはいけません。 次に、それぞれの出力についての課題です。 音出力は、AGC回路、あるいはALCプリアンプを利用した回路で音量の自動調節は可能なのか。また、それを実現したときに1/fのゆらぎが崩れてしまってはいないか、などを考えています。 光出力は、各周波数に対応した音、その色を決定するためのサンプルを得なければいけません。

18 課題(1) (1).マイクを利用して、自然にある1/fのゆらぎ のリズムを得ることができるのか。(検証) マイク→FFTアナライザ もしくは
マイク→A/D変換→FFT(プログラム)　　など。 マイクを利用して、自然にある1/fのゆらぎのリズムを得ることができるのかについての課題 です。 この課題では自然の音の(とりたいと思っている音の)波をFFT、高速フーリエ展開することに よってパワースペクトルと周波数の関係を出し、その二つの関係が1/fになっているかを確か めます。 まず、既存のマイク、もしくは実験用にマイクを購入し、音の入力を取れる状態にします。 そこで、FFTアナライザというものがあることを知りました。それを使えれば早かったので すが、高専には鈴木茂樹先生の部屋にあるそうで、誰も使い方が分からないとのことです。 そのため、マイクで得た音情報をA/D変換しパソコンの中でソフト的にFFTを行い、関係を洗 い出す。といった方法が考えられます。関係が1/fになれば完璧です。 この課題では、自然からとった音の信号の中に1/fのゆらぎのリズムがあればよい。

19 課題(2) (2).音量調節回路は実現可能か AGC回路またはALC回路の利用
　　　入力の電気信号が変動する場合においても一定の出 力が得られるよう、自動的に増幅率を調整する回路。 音入力の音量をフィードバックすることによって適切な音 量に変える。 そのときの信号は1/fのゆらぎのリズムのままか？ 次に音量調節回路は実現可能かということである。 回路図自体はネット上でもよくみかけ、回路自体は組むことができるだろうし、どこに繋いでどこの抵抗を変えれば調整の敷居を変えれるのか、ということもできるだろう。しかし、AGC回路に対する懸念としてAGC回路は全ての音量を一定ラインまで増幅してしまうのでは？と考えるとせっかくの1/fのゆらぎのリズムが消えてしまう可能性がある。 よって、音量調整と共に1/fのゆらぎのリズムが崩れてはいないかを検討する。 課題(1)と同様の方法で計測は行う。 仮に音量調節を回路で出来なかった場合はソフトによる音量調節を行うことを検討する。 この課題では、増幅した状態の信号の中で1/fのゆらぎのリズムがなくなっていなければよい。

20 課題(3) (3).フルカラーLEDの表現のための調査 周波数と自然の音と色の対応となるサンプルを 計測する。
なるべく多くの周波数の音をとり、色のテーブ ルと対応させる。 最後に、フルカラーLEDの表現のための調査である。 周波数と自然の音、それらからユーザーに容易に伝わる色の対応を作ろうとしている。 まず、周波数と自然の音の組み合わせを考えるためのサンプルを計測しなくてはいけない。 その周波数と自然の音の組み合わせを音から分かりやすい色に対応させる。 しかしこれではサンプルとしてとれていない音について色で表現できないため、サンプルにない音の色も簡単に求めるものを作る。具体的には一番近い色とその次に近い色より、その色からどれくらい離れたかで色を割り出そうとしている。 この課題の一番の肝は多くのサンプルをとることである。

21 ガントチャート 設計のためのガントチャートはこのようになっています。 それぞれの判別に役割を分けています。
6月の設計レビューまでの間はハード、ブレイン、ソフト全てが事前実験に取り掛かります。 ソフト班は同時にPICのプログラム開発環境、MPLABを整えてもらいます。 ウェブ班はその間にウェブデザインをします。 ハード班の事前実験は多少長引く可能性があります。 6月のテストより後、6月後半にはハード班は部品決定、ソフト班はフロー作成をしてもらい、ブレイン、リーダーはそれに対しての手伝いを行います。このときよりウェブ班はデザインにもとづいたウェブを作成し、改善をする作業を始め、以降資料掲示のウェブ更新を担当します。 その後、7月の前半までにハード班は図面作成、部品調達を、ソフト班はプログラムのシグネチャを作成します。 7月半ばより各部署で製作に入ります。ブレイン、リーダーはハード・ソフト班を手伝うと共に資料作成を行います。8月に入るとハード、ソフトのそれぞれのテスト、9月には最終調整を経て成果発表会へと望みたいと思います。