研究紹介｜音情報システム研究室

アクティブノイズコントロール（Active Noise Control: ANC）に関する研究

【概要】

騒音をスピーカから生成した音で低減するアクティブノイズコントロール（ANC）について研究を行っている．近年，ノイズキャンセリングヘッドホンとして一般にも知られるようになってきた技術であるが，居住空間や公共空間のような３次元空間において騒音制御を実現するにはさらなる研究が必要である．我々の研究室では銀行窓口やシェアオフィスなどの公共空間のある特定領域に簡易に静音空間を構築することができるアクティブパーティション技術の開発を行っている．また，マイクロホンを搭載した多機能イヤホンであるヒアラブルデバイスの普及に伴い，ヒアラブルデバイスを常に装着した状況が起こりつつある．そのような場面において，必要な周囲音のみを伝達し，不要な騒音のみを低減する技術の実現に向けての研究も行っている．さらに，車室内空間において，走行騒音を低減するとともに，各座席に異なる音環境を提供することが可能なパーソナルオーディオ技術についても開発を進めている．上記の技術を実現する上で重要となる任意の位置で音をコントロール可能とするバーチャルセンシング技術について先駆的な研究も行っている．

【主な研究テーマ】

・アクティブパーティションの開発
・ヒアラブルデバイス向けANC技術の開発
・パーソナルオーディオ技術の開発
・バーチャルセンシング技術の開発

【協力関係のある主な企業・大学】

日東電工株式会社、Nanyang Technological University（シンガポール）、Chung Yuan Christian University（台湾）、UESTC（中国）

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パーソナルオーディオシステムに関する研究

【概要】

スマートフォンやタブレット端末の普及に伴い，公共空間においてそれらのスマートデバイスにより音楽や動画配信サービスを楽しむ機会が増えている．現状ではそのような状況ではヘッドホンやイヤホンを利用するが，長時間の利用による耳への負担が問題視されている．そこで，我々の研究室では特定の方向にのみ音を届けることができるパラメトリックスピーカ（PAL）に着目し，それをタブレット端末に搭載した携帯型PALの開発を進めている．携帯型PALでは利用者の耳介の位置をカメラで検出し，フェイズドアレイ技術により耳介の方向に音響ビームを向けることができる．また，PALは鋭い指向特性を有することでさまざま状況で利用されつつあるが，直線上の広い範囲で音の再生が行われるため，パーソナルな音環境を実現するにはさらなる工夫が必要である．そこで，複数の搬送波を利用するとともにPALのアレイ配置を工夫することで，ある特定領域のみに音を届けることができるシステムについても研究を行っている．

【主な研究テーマ】

・携帯型パラメトリックスピーカの開発
・フェイズドアレイ技術を利用したPALの音響ビーム制御
・複数の搬送波を利用するPALによるパーソナルオーディオの実現
・数値解析を通じたPALの最適なアレイ配置の検討

【協力関係のある大学】

Nanyang Technological University（シンガポール）、UESTC（中国）

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小型音響機器設計支援に関する研究

【概要】

スマートフォンやタブレット端末に搭載されている超小型スピーカや超小型マイクロホンは，現在のところ経験を積んだ専門家（職人）の経験に基づいたカットアンドトライ設計が主流となっている．そのため，音質の向上やコストの削減を図ることが困難な状況である．また，スマートフォンのようにスペースの限られた筐体ではさまざまな制約条件の中で音響設計を行う必要があり，相当な経験を積んだ技術者でなければ設計は困難である．そこで，我々の研究室ではこれらの問題点を解決するために小型音響機器設計支援システムの構築を目指している．具体的には最新の機械学習アルゴリズム（ディープラーニング）を利用することで，所望の音響特性を入力するだけで，それを実現する音響構造を出力することが可能となっている．本システムの実現に向けて，小型音響機器の音響特性を正確に数値解析するための音場解析技術の開発や機械学習を利用した設計手法の検討を行っている．

【主な研究テーマ】

・ディープラーニングを用いた小型音響機器設計支援システムの開発
・FDTD（Finite-Difference Time Domain）法を用いた音場解析手法の確立
・FEM（Finite Element Method）を用いた音場解析手法の確立
・超小型スピーカならびにECM（Electret Condenser Microphone）の解析・設計技術の確立

【協力関係のある主な企業】

ホシデン株式会社

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耳認証システムに関する研究

【概要】

情報社会における犯罪を防ぐためにはセキュリティ技術の向上が必要不可欠である．近年，指紋などに代表される人の生体情報（バイオメトリクス）を利用したセキュリティ技術の開発が盛んに行われている．我々の研究室では既存のバイオメトリクス個人認証技術に変わる新たな技術として音響情報を利用した方法について検討を行っている．具体的には，個人毎の耳介の形状の違いに着目し，スマートフォンに搭載されたマイクロスピーカとマイクロホンを利用して耳介形状に伴う音響情報を抽出し，それに基づき個人認証を行うシステムについて開発を行っている．本システムを開発するにあたり，さまざまな最新の機械学習アルゴリズムを利用している．また，他のセンサ情報も利用することで認証精度を向上させる方法についても検討を行っている．

【主な研究テーマ】

・耳介の特徴を利用したバイオメトリクス個人認証システム
・複数のセンサ情報を利用したマルチモーダル認証システム

【協力関係のある主な研究所】

大阪産業技術研究所

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