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システムデザイン学部 情报科学科
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圣徳太子のように10人の话を闻き分けるには？
音声认识は雑音の中では难しい
础滨技术の进歩により、スマホでも実用レベルの音声认识が可能になりました。しかし、周囲にさまざまな音がある环境、例えば、にぎわうファストフード店では、音声认识はとても难しくなります。店员さんの声、ほかのお客さん同士の声、叠骋惭などが混じりあって闻こえてくるからです。一方人间は、こうした雑音が多い环境でも、特定の音声を闻き分ることができ、カクテルパーティー効果と呼ばれています。
闻きたい音を闻き分ける音の分离技术
雑音の中で特定の音だけを闻きたいときに用いられる机器としては、指向性マイクロホンがあります。あなたもテレビの収録现场などで、长く大きなマイクロホンが使われているのを见たことがあるでしょう。こうした指向性マイクロホンは、雑音の中でも特定方向の音を収録することができますが、逆にいえば、あらかじめどの方向に闻きたい音の発生源があるかを知らなければならず、さらにその方向にマイクロホンを向ける必要があります。これに対し、音の発生位置を事前に知らなくても、复数のマイクロホンを并べ、録音された混ざった音を処理してそれぞれの音を分离する、いわば音を闻き分ける技术を音源分离といいます。人间の耳は2つですが、マイクロホンは2つに限らず、もっとたくさん使うことができます。人间とは异なる仕组みですが、最新の音源分离技术を使えば、圣徳太子のように、10人が同时に话をしてもそれぞれの人の话を闻き分けることが可能になりつつあります。
音源分离の広がる応用
音源分离は音声认识に限らず、幅広い応用が期待されています。例えば补聴器が、さまざまな音の中から闻きたい声だけを増幅してくれたら、聴こえは大幅に改善するでしょう。音楽演奏を个々の楽器パートや歌声に分离することができたら、耳コピしたり、弾き间违いを修正したりすることが、より简単にできるようになるでしょう。未来のスマートスピーカーは、复数の人が同时に话しかけても、ちゃんと闻き分けて対応してくれるようになるかもしれません。
光で音を见る？ 新しい音のセンシングを切り拓く
音の情报を広い范囲で集めるには？
音は远くに伝わるにつれて小さくなるので、マイクロホン1つで远くの音をとらえるのは难しいです。広い范囲で音の情报をとらえ、処理するためには、マイクロホンを分散的にばらまくことができればよいのですが、これは简単ではありません。通常のマイクロホンはオーディオケーブルでつながなければならず、配线が烦雑になりますし、ワイヤレスマイクロホンは、无线帯域の制约から使える数に限りがあったり、混线したりしてしまいます。
音の强さを光の明るさに変换する
近年、「光で音を見る」新しい音情報処理への取り組みが始まっています。この研究では、マイコンボードにマイクロホンとLEDを取り付け、音の强さを光の明るさに変换する「ブリンキー」という小型のセンサノードが開発されています。つまりブリンキーのLEDは、音が大きいと明るく、音が小さいと暗く光ります。また、ブリンキーはバッテリーも内蔵しており、ケーブルも無線接続も使わず、広範囲にばらまくことができます。ばらまかれたたくさんのブリンキーをビデオカメラで撮影すれば、広範囲での音の大きさの情報を一括して得ることができます。ビデオカメラの画素数は100万ピクセル以上が普通ですから、ブリンキーが100個あっても1000個あっても問題ありません。
ビデオカメラを使った音のセンシング応用
ブリンキーを利用し、広范囲の音情报をビデオカメラで得ることができるようになると、いままでとは全く违う音のセンシング応用が切り拓ける可能性があります。例えば、灾害时にブリンキーをヘリコプターでばらまいてドローンカメラで见て回ることにより、助けを求めている人の声を见つけることができるかもしれませんし、工场内にブリンキーを配置すれば、监视カメラで机械の异常音を検出し、位置を特定することもできるでしょう。音の大きさの情报だけを用い、音声自体を记録しているわけではないので、プライバシーが保护され、高齢者の见守りなど、家の中で用いる応用にも安心して使うことができます。
高校生?受験生の皆さんへのメッセージ
人间にとって「音」はコミュニケーションの道具であると同时に、外界を认识する重要なメディアでもあります。人间は音声で意志を伝达しあい、音楽を楽しみ、音で周囲のさまざまな状况を知覚しています。人间のように高度な音情报処理の実现のため、これまで多数の研究が进められ、近年の础滨技术により音声认识はついに実用レベルに达しました。次のステージでは音楽、そしてあらゆる音の认识へと移っていくでしょう。笔颁が音楽演奏を手伝ってくれたり、スマホが周囲の音を闻き、危険があれば教えてくれたりする日も近いかもしれません。
梦ナビ编集部监修
