NICTとのオープン
イノベーションで新ビジネスを NICT × YOU NICT × YOU

聞こえる場所と聞こえない場所を自由に作る音空間制御技術

「音」というものは空気の振動のため、通常は全方向に広がります。「音声マルチスポット再生技術」は、全方向に広がる音波の一部を打ち消して聞こえなくし、特定の方向だけに音を届ける「局所再生」や、それを組み合わせ複数のエリアにそれぞれ別の音を伝える「マルチスポット再生」を可能にする技術です。

複数のスピーカを用いて各スピーカが発する音同士を相互干渉させるのが基本的な仕組です。音波の伝搬現象を表す波動方程式に基づいて各スピーカの再生信号を算出し、再生することにより、「聞こえるエリア」のみに音波が届き、「聞こえない場所」と定義されたエリアへ広がる音波を打ち消すことができます。

「マルチスポット」と呼ばれるのは、「聞こえる場所」を複数設定できるからです。例えば、通常のスピーカを4方向へ向けて設置し、各スピーカから異なる音を流したとします。スピーカは前方だけでなく、その他方向にも音が広がるため、音同士が混ざって聞き取りづらくなります。

円形に配置した複数のスピーカ（試作機では16 ch）と「マルチスポット再生技術」を用いて4エリアにそれぞれ音を流すと、届けたいエリア以外に広がる音を打ち消すことができるため、ある場所では音声Aのみが聞こえ、ある場所では音声Bのみが聞こえる、というように任意の場所に任意の音のみを届けることが可能になります。

4エリアに限定されず、機器と制御システムの調整により1エリア〜多エリアに対応可能です。また、エリアを制御するのではなく、スピーカの近くでのみ音が聞こえ、少し離れると音が聞こえなくなるような近傍エリア再生技術も現在研究中です。

高音質かつ高精度で狙ったエリアのみに音を届けられます。
超音波を使用しないので健康被害の概念もありません。

特定の方向のみに音を届ける既存の技術としては、超音波を用いた指向性スピーカがあります。指向性（特定の方向に進む性質）が高い超音波の性質を利用して音を届けるものです。

超音波スピーカは音のひずみや音飛びが発生しやすく、また人間には聞こえないが150 dB程度の大きな音を発しているため、人体への健康被害や可聴域の広い動物への影響が懸念されます。

「音声マルチスポット再生技術」は、音源を通常通りスピーカで再生しているため音が劣化しません。また、大音量ではないため、健康被害や動物への影響もありません。

約18cmまで小型化した試作機を製作済み。
実際にご覧になりたい方はお問い合わせください。

「音声マルチスポット再生技術」を用いて再生を行うには、円形または直線形に並んだ複数個のスピーカを用います。より多くの場所で手軽に導入できるよう、スピーカアレイの小型化にも取り組んでいます。

以下の写真は、北日本音響株式会社と共同開発した小型円形スピーカアレイの試作機です。3.2 cmのスピーカ16個を円形に配置しており、直径約18 cmまで小型化しています。NICT小金井本部にて、音声マルチスポット再生の実演デモを行うことが可能です。実際に体験したい方はお気軽にご連絡ください。

以下の写真は、幅3.2 mの64 ch直線アレイスピーカです。円形アレイでは再生エリアを放射状に切り分けますが、直線アレイでは水平方向に切り分けられます。

機材をこの大きさまで小型化できることは試作機で実証できているので、今後は協業パートナーの皆様と共に、さらなる小型化・高音質化に取り組んでいきたいと考えています。

「VoiceTra」で使われている多言語音声翻訳技術との連携やタブレット端末
からのリアルタイム制御にも対応。より幅広いシーンに応用可能です。

多言語音声翻訳技術等の外部技術やタブレットによるリアルタイム制御と組み合わせることで、利用の幅がさらに広がります。

「VoiceTra」は音声認識したテキストをAIにより多言語翻訳し、音声合成でそれぞれの言語を発話するアプリです。音声合成技術は本技術の開発者である岡本が開発しており、最先端のニューラルネットワーク技術を用いて、自然音声とほぼ同等の音質でのリアルタイム合成を実現しています。

例えば、アナウンスやスピーチの内容を、多言語音声翻訳技術を用いて多言語に翻訳し、合成した音声を「音声マルチスポット再生技術」で多エリアへ局所再生することで、聴衆は立つ場所によって聴きたい言語を選ぶことができる、といった応用例が考えられます。

• 「VoiceTra」は実証実験段階で使用可能であり、商用利用については別途ご相談ください。また、「VoiceTra」技術を活用した民間製品・サービスもございます。

また、タブレットやスマートフォン端末からの操作で局所再生する音源やエリアをリアルタイム制御することも可能です。聞く人が動かなくても手元の操作でエリアを動かすことができます。

国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）は、情報通信分野を専門とする我が国唯一の公的研究機関です。情報通信技術の研究開発を基礎から応用まで統合的な視点で推進し、同時に、大学、産業界、自治体、国内外の研究機関などと連携して、研究開発成果を広く社会に還元し、イノベーションを創出することを目指しています。