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教授　高根昭一

高根昭一
Shouichi Takane

学歴・学位

学位
博士(情報科学)

学歴
1985年3月千葉県立佐原高等学校理数科卒業
1985年4月東北大学工学部電気・情報系入学
1989年3月東北大学工学部電気工学科卒業
1989年4月東北大学大学院工学研究科電気及通信工学専攻博士課程前期2年の課程入学
1991年3月同修了
1998年7月博士(情報科学) 東北大学「音の波動性を考慮した室内音場の解析・再生手法に関する研究」

職歴

1993年4月～1999年3月東北大学電気通信研究所助手
1999年4月秋田県立大学システム科学技術学部助教授
2006年4月公立大学法人秋田県立大学システム科学技術学部准教授(独立行政法人化)
2022年4月東北文化学園大学工学部教授現在に至る

所属学会・役割

日本音響学会・東北支部評議員
日本バーチャルリアリティ学会
電子情報通信学会
騒音制御工学会
情報処理学会
Audio Engineering Society
Acoustical Society of America

担当科目

情報システム開発
データサイエンス
基礎セミナー(分担)
知能情報システム実験(分担)
生活の中の科学(分担)

研究テーマ

1．個人の頭部伝達関数を得る
　ある音を同じ場所・向きで聴いていたとしても，聴いている人によってその人の両耳につくられる音は物理的に異なります．それは個人ごとに頭，耳，胴体などの形が異なるからです．その違いは，音を聴いたときの感覚にも影響します．たとえば，あるAさんの両耳に生じた音を別のBさんに聴かせても，BさんはAさんがその音を聴いたときに感じたようには感じないかもしれないのです．

　音源から耳元までの音の伝わり方の特性を頭部伝達関数と呼びます．上記の要因の一つは，頭部伝達関数の個人差といえます．個人ごとに異なる頭部伝達関数が得られれば，ある場にあらゆる個人がいるときの両耳の音をつくりだせます．3Dスキャナ，3Dプリンタが手軽に利用できるようになった現在では，個人の頭部の「そっくりさん」(頭部モデルと名付けます)をつくれば個人の頭部伝達関数も手軽に得られるようになるのではないかと考えました．例として，図1左のようなHATS(Head-and-Torso Simulator: 両耳にマイクを仕込めるマネキンのようなもの)の頭部を3Dスキャナで測定してその3次元形状を得て，それをデータとして3Dプリンタで出力したものが図1右です．両者を用いて測定した頭部伝達関数(周波数振幅特性)を比較した一例を図2に示します．実線が頭部モデル，一点鎖線がHATS本体で測定した頭部伝達関数です．よく一致しているといえます．このような方法を人間の頭部にも適用できるようにするのが今後の課題です．

図1：HATS(左)とその頭部モデル(右)の概観

図2：HATSとその頭部モデルの頭部伝達関数の一例(方位角：120°，右耳)

2．音による異常検知
　日本において，高齢者のいる世帯のうち独居世帯の割合は25％以上となっています(厚生労働省調べ，2015年時点)．このようなことを背景として，見守りシステムのニーズが高まっています．見守りの方法は様々ですが，音による見守りシステムもその一つです．そのようなものへの応用を目指し，ある場所で得られた音から，異常なことが生じているかどうかを図3のような統計モデルと機械学習に基づいて調べる技術の開発に取り組んでいます．このシステムが様々な場所で動作するように拡張していくところが課題です．

図3：音による異常検知システムの動作の概略

主たる論文・著書

■高根昭一，安倍幸治，渡邉貫治，西口正之，「ディジタルファブリケーション技術に基づく個人の頭部伝達関数の取得に関する基礎的検討」，日本バーチャルリアリティ学会論文誌，26(4)，266-276，2021， https://doi.org/10.18974/tvrsj.26.4_266

■安倍幸治，大槻和果葉，高根昭一，渡邉貫治，西口正之，「異常検知システムのための音信号自動分割アルゴリズムに関する検討」，秋田県立大学ウェブジャーナルB(研究成果部門)，6，43-49，2019，http://id.nii.ac.jp/1180/00001017/

■Kanji Watanabe, Shouichi Takane and Koji Abe, “Effect of data amount reduction with quantization resolution of head-related impulse responses on sound localization,” Acoustical Science & Technology, 39(4), 316-319, 2018, https://doi.org/10.1250/ast.39.316

■Shouichi Takane, “Estimation of Head-Related Impulse Response from impulse responses acquired in ordinary room based on the Spatial Principal Components Analysis,” Journal of Information Hiding and Multimedia Signal Processing, 8(6), 1405-1419, 2017, http://jihmsp.org/~jihmsp/2017/vol8/JIH-MSP-2017-06-021.pdf

■Shouichi Takane, “Effect of domain selection on compact representation of spatial variation of Head-Related Transfer Function in all directions based on Principal Components Analysis,” Applied Acoustics, 101, 64-77, 2016, https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2015.07.018