Kirchhoffの積分公式に基づく新しい音場制御システムの構築に関する研究

基于基尔霍夫积分公式构建新型声场控制系统的研究

• 批准号: 09750471
• 负责人: 高根 昭一
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750471/
• 关键词: 頭部運動; Kirchhoffの積分公式; 音場再生; 仮想球モデル; 頭部伝達関数; 聴覚ディスプレイ; DSP; 音場; 境界-付加制御点音圧制御; 音像定位伝達関数; 室内伝達関数; 頭部音響伝達関数

昨年度は,本研究費で購入した磁気センサを用いて,聴取者の位置と頭部の運動を検出することにより,Kirchhoffの積分公式に基づいた音場再生の原理に従いながら,聴取者の動きに起因する音源から聴取者の耳元までの音響伝達系の動的変化に追従できる音場再生システム-仮想球モデルに基づく音場再生システム-が構築できることを着想した.今年度は,極めて精度の高い聴覚ディスプレイが構築できることを,理論的な解析をとおして示した.この結果を,日本バーチャルリアリティ学会第3回大会において発表したところ,本発表に対して,今年3月に学術奨励賞が授与された.この聴覚ディスプレイを,50MFLOPSのDSPを複数個使用した計算機をもとに構築した.DSPの規模(個数,演算速度)の制限から,実音場を精密に再生することはできないが,自由音場など,簡単な特性の音場における仮想音源の提示には,有効に動作することが確認された.また,これまでに,頭部の動きに対し,20ms程度の遅れで頭部伝達関数を変化させることが可能となっている.しかし,頭部の動作による頭部伝達関数の変化には,できる限り実時間で追従することが望ましいため,現在もこの遅れを短縮するための作業を進めている.それと同時に,この時間遅れが,聴取者の仮想音源の知覚に及ぼす影響を明らかにするために,時間遅れと,聴取時の自然さとの関係を調べる聴取実験を行った.その結果,200ms程度の時間遅れでは,聴取時の自然さが完全に損なわれることがわかった.また,実験に用いた時間遅れの範囲では,実音源を聴取した場合と同等の自然さを得ることができなかった.以上のことから,本研究では,Kirchhoffの積分公式に基づき,聴取者の周りの音場を高精度に再生する手法を示し,それを実現するための基本的なシステムを構築した.ハードウェアの制限から,聴取時の主観的印象との関係については,実音源聴取時と同等のものは得られず,課題が残ったものの,システムを構成するDSPなどの性能が向上すれば,本研究で提案した音場再生手法を,より高い精度で実現することが可能となると考えられる.

Last year, the research fee was paid for the acquisition of magnetic field, and the position of the detector and the motion of the head were calculated. Kirchhoff's integral formula was based on the principle of sound field regeneration. The sound field regeneration system- This year, the extremely high precision of the design is built, and the theoretical analysis is demonstrated. As a result, the Japanese Academy of Sciences held its third general meeting in March this year and awarded academic awards. The DSP of 50MFLOPS is constructed by a plurality of computers. The size of DSP (number, calculation speed) is limited, and the sound field is accurately reproduced. The sound field is free. The sound field is simple. The sound source is prompted. The action is confirmed. For example, if the head is moving, the head can be moved to the next level of 20ms, and the head can be moved to the next level. The movement of the head, the movement of the head. At the same time, the time is different, the user wants to know the sound source and the influence of the sound source, the time is different, the relationship between the sound source and the sound source is different. As a result,200ms of time is required, and the time taken is natural. In the end, the sound source is the same as the natural sound source. In this paper,Kirchhoff's integral formula is used to construct the basic theory of sound field reproduction with high precision. In this paper, we propose a sound field reproduction method with high precision, which can be used to improve the performance of DSP.

项目成果

S.Takane: "A new method for global sound field reproduction based on Kirchhoff's integral equation" Acustica united with Acta Acustica. (掲載決定). (1998)

S.Takane：“基于基尔霍夫积分方程的全局声场再现的新方法”Acustica 与 Acta Acustica 联合（1998 年出版）。

高根昭一: "仮想球モデルに基づく聴覚ディスプレイの理論的解析" 日本バーチャルリアリティ学会第3回大会論文集. 3. 173-176 (198)

Shoichi Takane：“基于虚拟球模型的听觉显示的理论分析”日本虚拟现实协会第三届年会论文集 3. 173-176 (198)。

高根昭一: "仮想球モデルに基づく聴覚ディスプレイの提案" 日本音響学会講演論文集. 501-502 (1998)

Shoichi Takane：“基于虚拟球体模型的听觉显示的提议”日本声学学会会议记录 501-502 (1998)。

S.Takane: "An auditory display based on virtual sphere model" Proc.ASVA 97(International Symposium on Simulation,Visualization and Auralization for Acoustic Research and Education). 379-384 (1997)

S.Takane：“基于虚拟球体模型的听觉显示”Proc.ASVA 97（声学研究和教育模拟、可视化和可听化国际研讨会）。

S.Takane: "A new method for global sound field reproduction based on Kirchhoff's integral equa-tion" Acustica united with Acta Acustica. (掲載決定). (1999)

S.Takane：“基于基尔霍夫积分方程的全局声场再现的新方法”Acustica 与 Acta Acustica 联合（1999 年出版）。