量子幾何学の応用研究
数理物理学の研究分野の一つに量子幾何学があります．量子幾何学は理論物理学のアイデアを基に表現論や代数幾何，位相幾何といった数学の諸分野を結びつける研究分野です．この研究分野の応用研究の一つとして，ファットグラフに基づくRNAおよびタンパク質の構造分類問題に取り組んでいます．
公共施設や店舗等で使うデジタルサイネージ（電子看板）の音響提示技術である。従来の電子看板ではパネル周辺にスピーカーを埋め込んでいたため、音が放射状に広がり、周囲に音漏れして迷惑をかけることがあり、また、音響の臨場感が不足していた。本技術では超指向性パラメトリックスピーカーを天井等に設置しパネル面に反射させて利用者の耳に届けることで、周囲への音漏れがなく、パネルそのものから音が出ていると感じさせるデジタルサイネージシステムを実現した。
システム構成
デジタルサイネージセットトップボックス又は パソコン等
- デジタルサイネージ用ディスプレイパネル
- 超音波変調アンプ
パラメトリックスピーカーアレイ（超指向性スピーカー）
ディスプレイから音が聞こえるしくみ
パラメトリックスピーカー（超指向性スピーカー）は、可聴域の音響を２０ｋＨｚ以上の超音波の搬送波で変調して空気中に放射すると、空気中で復調されて、人の耳に聞こえるという音響技術である。音が拡散せず直線状に飛ぶため、周囲に音が漏れることなく、狙った位置にだけ聞かせることができる。また、ガラスや壁パネルで鋭く反射する特徴がある。本デジタルサイネージシステムでは、この特徴を活かし、ディスプレイのガラス面に超音波音響ビームを当て、そこから反射してきた音を聞かせることで、ディスプレイに映っている映像から直接音が聞こえてくるように感じさせる臨場感音響を実現した。
特徴
ディスプレイパネル周辺へのスピーカー埋め込みに比べ、音が拡散しないため、音漏れがなく、周囲に迷惑がかからない。パネル正面に立つと、パネル上の映像の中から音が聞こえてくるように感じるが、正面から外れた位置に移動すると音は聞こえない。公共空間や博物館・美術館での説明システムなどに有効。
平面型スピーカーや音響透過スクリーンに比べ、指向性が鋭く、映像そのものから音が聞こえるという臨場感がある。
超指向性スピーカーの音響ビームは直進性・反射性が鋭いので、聴取範囲設定、壁等で再反射して意図しない場所に聞こえてしまうことの防止策など、設置・調整にあたっては設計手法とノウハウが必要。また低音再生が難しいため、コンテンツの工夫と、低音が必須な場合の低音用スピーカ設置などのノウハウが必要。
博物館展示システムとして導入実績有り。
論文
「An audio projection method by a parametric speaker for sizzling food presentations on tabletop displays」(2019)『International Conference on Image Electronics and Visual Computing 2019 (IEVC2019)』p.1-2.
「超指向性スピーカーの反射を利用したテーブルトップディスプレイでの音響再生」(2015)『AESジャパンコンファレンス・名古屋2015』
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