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

基本信息

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

项目摘要

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.

去年，我们认为，通过使用该研究基金购买的磁性传感器检测听众和头部的位置和移动，可以构建基于虚拟球体模型的声场复制系统，遵循基于Kirchhoff不可或缺的整体公式的声场复制原理，可以遵循从源源到聆听者的声音传输系统中的动态变化。今年，我们通过理论分析证明了可以构建极为准确的听觉显示。这个结果是日本虚拟现实的结果。该演讲是在丽特学会第三会议上介绍的，并于今年3月获得了学术鼓励奖。此听觉显示是使用多个50MFlops DSP在计算机上构建的。由于对大小的局限性（DSP的数量，计算速度），因此无法准确复制真实的声场，但是已确认它可以有效地在简单的声场（例如自由声场）中显示虚拟声源。此外，与头部运动有关的延迟约为20毫秒，可以更改头部传输函数。但是，希望由于头部移动尽可能多地实时遵循头部传输功能的变化，因此我们仍在努力减少此延迟。同时，为了阐明这种延迟对听众对虚拟声源的看法的影响，我们进行了试镜实验，以调查聆听时时间延迟与自然性之间的关系。结果，发现大约200毫秒的时间延迟完全损害了听力的自然性。此外，在实验中使用的时间延迟中，观察到实际声源时的时间延迟相同。我们无法根据基尔乔夫（Kirchhoff）的积分公式获得听众周围声场的自然性，并构建了一个基本系统来实现这一目标。由于硬件的局限性，在聆听实际声音源时的主观印象之间的关系无法获得相同的关系，尽管仍然存在问题，但人们认为，如果构成系统的DSP的性能会改善系统，则可以以更高的准确性来实现本研究中提出的声音现场再现方法。