Apple は、機械学習ジャーナルの新しいエントリで、大音量で音楽を再生しているとき、ユーザーが HomePod から離れているとき、または部屋にテレビや家電製品など他のアクティブな音源があるときなど、難しい使用シナリオで HomePod の Siri がどのように機能するように設計されているかを詳しく説明しました。
タスクの概要:
HomePodの典型的な音響環境には、エコー、残響、ノイズなど、多くの課題があります。ユーザーの口元に近い場所で動作するiPhoneのSiriとは異なり、HomePodのSiriは遠距離環境でも問題なく動作する必要があります。ユーザーは、HomePodの設置場所を気にすることなく、ソファやキッチンなど、様々な場所からSiriを呼び出したいと考えています。HomePodが遭遇する可能性のあるあらゆる環境問題に対処する完全なオンラインシステムには、様々なマルチチャンネル信号処理技術を緊密に統合する必要があります。
これを実現するために、Appleは、オーディオソフトウェアエンジニアリングチームとSiriスピーチチームが、機械学習アルゴリズムを使用してエコーとバックグラウンドノイズを除去し、同時発生している音源を分離して干渉する音声を排除する、HomePod用のマルチチャンネル信号処理システムを開発したと述べている。
Appleによると、このシステムはHomePodの6つのマイクを使用し、HomePodが省電力モード(最低電力で動作して消費電力を節約)で動作しているときも含め、Apple A8チップから常時電力を供給されているという。ジャーナル記事によると、マルチチャンネルフィルタリングは変化するノイズ状況や話者の動きに常に適応するという。
Appleは、HomePodがエコー、残響、ノイズを軽減する仕組みについて、非常に技術的な概要を説明しています。それを分かりやすく説明すると次のようになります。
- エコーキャンセル: HomePodのスピーカーはマイクに近いため、特にユーザーがHomePodから遠く離れている場合、マイクの位置で再生された音楽の音量は、ユーザーが「Hey Siri」と音声コマンドを発した時の音量よりもかなり大きくなることがあります。このエコーを抑えるため、HomePodのSiriはマルチチャンネルエコーキャンセルアルゴリズムを実装しています。
- 残響除去:ユーザーが「Hey Siri」と話しかけると、HomePodから遠ざかるにつれて、部屋からの多重反射によって残響の余韻が生じ、音声コマンドの音質と明瞭度が低下します。これに対処するため、HomePodのSiriは部屋の特性を継続的に監視し、マイク信号に含まれる直接反射と初期反射成分を維持しながら、後期残響を除去します。
- ノイズ低減:遠距離の音声は、家電製品、空調システム、窓から入ってくる屋外の音などによって損なわれることがよくあります。これに対処するため、HomePodは最先端の音声強調技術を採用し、あらゆる発話に対して固定フィルターを作成します。
Appleは、HomePodのマルチチャンネル信号処理システムを、さまざまなレベルでの音楽やポッドキャストの再生、会話や雨などの継続的な背景ノイズ、掃除機、ヘアドライヤー、電子レンジなどの家電製品のノイズなど、いくつかの音響条件でテストしたと述べている。
Appleはテスト中、様々な使用ケースに対応するために、HomePodと被験者の設置場所を変えました。例えば、リビングルームやキッチンでは、HomePodは壁際や部屋の中央に設置されました。
Appleの記事は、HomePodにおけるSiriのパフォーマンス指標のまとめで締めくくられており、Appleのマルチチャンネル信号処理システムによって精度が向上し、エラーが減少したことを示すグラフが示されています。さらに詳しく知りたい方は、Appleの機械学習ジャーナルで記事全文をお読みください。
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