JP2003098004A - 相似波形の周波数変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非可聴域の低周波の音波自体もしくは音波に
変換しても音として感知することができない低周波の波
動や振動を、可聴周波数帯域の音に変換することで聴覚
による観測を可能にする。 【解決手段】 超低周波の入力信号１１を前処理後、Ａ
／Ｄ変換器２２でディジタル信号データに変換して波形
メモリ２３に波形データを書込み、次に周期メモリ３３
に記憶された当該波形の周期データにより定まる期間、
当該波形データを繰返し高速で読出し、Ｄ／Ａ変換器１
６で元の波形と相似の波形が連続する可聴周波数帯域の
アナログ信号に変換することを実時間処理で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低い周波数の信号
をその波形と相似の波形の、高い周波数の信号に変換す
る周波数変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人が音として感知できる可聴周波数帯域
は個人差があり、また年齢によっても異なるがほぼ２０
Ｈｚ〜２０ｋＨｚとされている。それゆえ従来は、非可
聴域の低周波の音波自体もしくは音波に変換しても音と
して感知することができない低周波の波動や振動（以
下、超低周波と記す）を観測するには、オシロスコープ
や記録紙を使用する記録器等の測定器の他、コンピュー
タにＡ／Ｄ変換器等を有す専用のボード類を付加しディ
スプレイ装置に表示したりプリンタで印刷する方法が採
られる。

【０００３】また超低周波を音として聞くためには、超
低周波を記録できるようにしたテープレコーダやデジタ
ルレコーダ等に収録した波形を早回しで再生するか、も
しくはコンピュータにＡ／Ｄ変換器等を有す専用のボー
ド類を付加しコンピュータの記憶装置に収録した波形を
高速で読出す方法が採られる。ただしこれらの方法では
実時間での観測はできない。

【０００４】なお超低周波をＡ／Ｄ変換器でディジタル
信号データに変換してメモリし、例えば１波形の周期が
終了するごとに当該波形データをメモリから高速で読出
してＤ／Ａ変換し、可聴周波数帯域のアナログ信号にす
ることが技術的には可能である。ただしこの方法はパル
ス状の単一波形がパルス列的に出力されることになるた
め、音の性質を認識をすることはできず聴覚による観測
には適用できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】単一周波数ではない不
定形な超低周波を実時間で観測するには、オシロスコー
プやコンピュータのディスプレイ装置に表示する方法が
採られる。しかしながら変化する波形を観測しつつ、さ
らにその中の特異的な部分を見つけるには長時間連続し
て表示画面を注視する必要があり、精神的および肉体的
疲労から見落としの確立が高く人が行う作業としては問
題がある。そこで表示画面を注視することの負担を回避
するために、記録器を使用し記録紙に波形を連続して描
き続ける方法を採ることがあるが、長時間に及ぶと記録
紙の無駄が多く生ずる上、記録紙の保存や廃棄に費用が
掛かることにも問題がある。

【０００６】本発明は、このような超低周波を連続した
波形の可聴周波数帯域の音に実時間処理により変換する
ことで、波形の変化を人の優れた聴覚により認識できる
ようにし、また聴覚の特徴として聞くことへの集中度が
低い場合でも特異的な部分を抽出できる能力を有するこ
とに着目し、記録紙に連続記録する記録器を使用しない
で済み、ディスプレイ装置等の視覚による連続観測に比
し精神的および肉体的疲労を大幅に軽減する周波数変換
装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記により上
記課題を解決したものである。請求項１記載の本発明
は、波動や振動の波形とその周期をその周期ごとにディ
ジタル信号データに変換してメモリし、次に直接もしく
は間接的に当該波形データを当該周期データにより定ま
る期間繰返し高速で読出し、元の波形と相似の波形で元
の周波数以上の高い周波数の連続したアナログ信号に変
換することを、実時間処理で行うことを特徴とする周波
数変換装置を提供する。

【０００８】請求項２記載の本発明は、非可聴域の低周
波の音波自体もしくは音波に変換しても音として感知す
ることができない低周波の波動や振動を、可聴周波数帯
域の音に変換することを特徴とする請求項１の周波数変
換装置を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下の実施
例に基づき説明する。以下に説明する本発明の実施例は
技術的な限定が付されているが、本発明の範囲は特に本
発明に限定する旨の記載がない限り、これらの実施例の
態様に限られるものではない。

【００１０】

【実施例】本発明の第１の実施例について図１と図２を
参照に説明する。図１は第１の実施例を表すブロック図
であり、帯域通過フィルタ２１とゼロクロス検出器３１
にアナログ方式を採用した場合の例である。図２は第１
の実施例で周波数が変換される様子を示す説明のための
タイミングチャートである。

【００１１】図１において、超低周波の入力信号１１を
低域阻止フィルタ１２を通して不要な直流成分およびド
リフト成分を除去し、続いて高域阻止フィルタ１３を通
して不要な高周波域の成分を除去する。次に、所望の観
測周波数範囲を設定する帯域通過フィルタ２１を通った
信号の振幅範囲がＡ／Ｄ変換器２２のダイナミックレン
ジ内になるように減衰器１４または増幅器１５で適正な
振幅に調整する。帯域通過フィルタ２１の出力はＡ／Ｄ
変換器２２とゼロクロス検出器３１に入力される。Ａ／
Ｄ変換器２２で標本化、量子化、２進符号化しデジタル
信号データを得る。

【００１２】なお帯域通過フィルタ２１を通った信号の
振幅範囲が減衰器１４と増幅器１５がない場合でも、Ａ
／Ｄ変換器２２のダイナミックレンジと同じである場合
は、減衰器１４と増幅器１５は省略してもよい。また低
域阻止フィルタ１２と高域阻止フィルタ１３とを合わせ
て帯域通過フィルタ２１と同じ周波数範囲の特性を持た
せることができる場合は帯域通過フィルタ２１を省略し
てもよい。

【００１３】所望の観測周波数範囲の最高周波数と最低
周波数の商ｎの数倍、例えば４倍のメモリエリアを波形
メモリ２３と周期メモリ３３にそれぞれ用意しておく。
何倍にするかは帯域通過フィルタ２１の減衰域特性によ
り定める。これは最低周波数の波形の次に最高周波数が
連続して来た場合、先に入力した最低周波数の波形デー
タを高速読出ししている間に、最高周波数の波形データ
を記憶するメモリエリア数が不足するのを防ぐためであ
る。

【００１４】図２のタイミングチャートにおいて（ａ）
は帯域通過フィルタ２１の出力波形例を表し、（ｂ）は
（ａ）のゼロクロス検出器３１の検出出力を表し、
（ｃ）は周期メモリ３３の各周期メモリエリアに書込ま
れた（ａ）の各周期の高速読出し期間を表したものであ
り、（ｄ）は出力増幅器１８の出力波形に相当し入力信
号の５倍の周波数に変換された場合の例を表す。

【００１５】図２に示すように、初めに帯域通過フィル
タ２１の出力波形が上昇してゼロレベルをよぎる際に
（以下、上昇ゼロクロス点と記す）ゼロクロス検出器３
１が上昇ゼロクロス点を検出する。これを第１波形Ｗ１
の第１の上昇ゼロクロス点Ｒ１とし、第１波形Ｗ１をＡ
／Ｄ変換器２２でディジタル信号データにし波形メモリ
２３の第１波形メモリエリアへの書込みを開始する。ゼ
ロクロス検出器３１が次の第２の上昇ゼロクロス点Ｒ２
を検出すると、第１波形Ｗ１のデータの第１波形メモリ
エリアへの書込みを終了する。この間、第１の上昇ゼロ
クロス点Ｒ１から第２の上昇ゼロクロス点Ｒ２までの期
間すなわち第１周期Ｔ１を周期カウンタ３２で計数し、
そのデータを周期メモリ３３の第１周期メモリエリアに
書込む。

【００１６】第１波形メモリエリアへの書込みが終了す
ると、第２波形Ｗ２をＡ／Ｄ変換器２２でディジタル信
号データにし波形メモリ２３の第２波形メモリエリアへ
の書込みを開始する。ゼロクロス検出器３１が次の第３
の上昇ゼロクロス点Ｒ３を検出すると、第２波形Ｗ２の
データの第２波形メモリエリアへの書込みを終了する。
この間、第２の上昇ゼロクロス点Ｒ２から第３の上昇ゼ
ロクロス点Ｒ３までの期間すなわち第２周期Ｔ２を周期
カウンタ３２で計数し、そのデータを周期メモリ３３の
第２周期メモリエリアに書込む。

【００１７】以降、第３波形Ｗ３から第ｎ波形までＡ／
Ｄ変換器２２でディジタル信号にした各波形データを波
形メモリ２３の第３波形メモリエリアから第ｎ波形メモ
リエリアまで順に書込むと共に、第３周期Ｔ３から第ｎ
周期までの各周期を周期カウンタ３２で計数し、その各
周期データを周期メモリ３３の第３周期メモリエリアか
ら第ｎ周期メモリエリアまで順に書込む。

【００１８】第ｎ波形と第ｎ周期の各ディジタル信号デ
ータをそれぞれ対応する第ｎ波形メモリエリアと第ｎ周
期メモリエリアへの書込みを終了した時点では、初めの
第１波形メモリエリアと第１周期メモリエリアの各デー
タは、それぞれ高速読出しされた後に消去されているの
で、この第１波形メモリエリアに第ｎ波形の次の波形を
新しい第１波形のデータとしてメモリし、また第１周期
メモリエリアに第ｎ周期の次の周期を新しい第１周期の
データとしてメモリすることができる。

【００１９】以降、高速読出しされた後にデータが消去
された波形メモリエリアと周期メモリエリアに新しい波
形データと周期データを順にメモリさせて行く。そして
以上を観測終了まで繰り返し続ける。

【００２０】高速読出しは次に説明する方法で行われ
る。波形データを波形メモリ２３の波形メモリエリアへ
書込みをするクロックパルスとクロックパルスの間、ア
ドレス切換器２４を高速アドレス発生器２６側に切換え
る。高速アドレス発生器２６の読出しクロック周波数が
例えばアドレス発生器２５の書込みクロック周波数の５
倍に設定されているとすると、書込みクロック５個分の
波形データを波形メモリ２３の波形メモリエリアから読
出す。これを繰り返すことで、波形メモリ２３の波形メ
モリエリアに書込まれた波形データを５倍の速さで連続
して高速読出しすることができる。

【００２１】この様子は図２のタイミングチャートの波
形例で示される。すなわち図２において、（ａ）は帯域
通過フィルタ２１の出力波形で波形メモリ２３の各波形
メモリエリアに書込みされた波形データに相当し、
（ｄ）が高速読出しされた波形データに相当する。なお
高速読出し時の読出しクロックのパルス間隔は均等で、
かつ波形メモリ２３に波形データを書込むクロックパル
スを避けたタイミングとする。

【００２２】次に波形データの高速読出しの例を図２を
参照に説明する。図２において、矢印Ｓ１に示すように
第２の上昇ゼロクロスＲ２の時点から波形メモリ２３の
第１波形メモリエリアに書込まれていた第１波形Ｗ１の
データを周期メモリ３３の第１周期メモリエリアに書込
まれていた第１周期Ｔ１と同じ長さの期間、サイクルカ
ウンタ２７で設定された回数だけ繰返し高速で読出し、
高速読出し第１波形Ｗｐ１として出力する。高速読出し
の回数が設定値（本実施例では５回）に達すると第１波
形Ｗ１のデータの高速読出しを終了し、波形メモリ２３
の第１波形メモリエリアに書込まれていた第１波形Ｗ１
のデータと周期メモリ３３の第１周期メモリエリアに書
込まれていた第１周期Ｔ１のデータは消去される。

【００２３】第１波形Ｗ１のデータの高速読出しが終了
すると、波形メモリ２３の第２波形メモリエリアに書込
まれていた第２波形Ｗ２のデータを、周期メモリ３３の
第２周期メモリエリアに書込まれていた第２周期Ｔ２と
同じ長さの期間、サイクルカウンタ２７で設定された回
数だけ繰返し高速で読出し、高速読出し第２波形Ｗｐ２
として出力する。高速読出しの回数が設定値に達すると
第２波形Ｗ２のデータの高速読出しを終了し、波形メモ
リ２３の第２波形メモリエリアに書込まれていた第２波
形Ｗ２のデータと周期メモリ３３の第２周期メモリエリ
アに書込まれていた第２周期Ｔ２のデータは消去され
る。

【００２４】以降、第３波形Ｗ３から第ｎ波形までの各
波形データについて順に同じく高速読出しが行われ、そ
の次の新しい第１波形から新しい第ｎ波形までの各波形
データについても順に同じく高速読出しが行われる。そ
して以上を観測終了まで繰り返し続ける。

【００２５】アドレス発生器２５は専ら波形メモリ２３
の波形データの書込み時に使用される。アドレス発生器
３０により周期メモリ３３のアドレスが指定される。デ
ィジタル処理全体についてはメインコントローラ２８が
クロックや制御信号等を発生して統制し、また高速読出
しに関する処理については高速読出しコントローラ２９
がクロックや制御信号等を発生して統制する。

【００２６】なおゼロクロス点の検出を上昇ゼロクロス
点から下降ゼロクロス点に変更してもよい。その場合は
高速読出し時の波形データは負側の向きに相当する方か
ら始まる。

【００２７】こうして高速読出しされたディジタル信号
データは、Ｄ／Ａ変換器１６でアナログ信号に変換され
た後、スムージング回路１７を通して連続的で滑らかな
波形にして、出力増幅器１８を通してスピーカ１９から
可聴音として聞くことができる。

【００２８】なお本実施例では１周期ごとに周波数変換
処理を行った例を説明したが、複数周期ごとの周波数変
換処理についても、制御タイミングを変えることで容易
に可能である。

【００２９】本発明の第２の実施例について図３と図４
を参照に説明する。入力信号が超低周波の中でも特に低
い周波数になると高速読出しするまでの遅延時間が長く
なるので、これを短縮するために入力信号を半周期ごと
に周波数変換する例について以下に説明する。なお以下
の説明で述べる半周期は、前半周期と後半周期が必ずし
も時間的に等しいとは限らない。

【００３０】図３は第２の実施例を表すブロック図であ
り、帯域通過フィルタ４１と上昇下降ゼロクロス検出器
５３にディジタル方式を採用した場合の例である。図４
は第２の実施例で周波数が変換される様子を示す説明の
ためのタイミングチャートである。

【００３１】図３において、超低周波の入力信号１１を
低域阻止フィルタ１２を通して不要な直流成分およびド
リフト成分を除去し、続いて高域阻止フィルタ１３を通
して不要な高周波域の成分を除去する。次に、増幅器１
５を通った信号の振幅範囲がＡ／Ｄ変換器２２のダイナ
ミックレンジ内になるように減衰器１４または増幅器１
５で適正な振幅に調整する。なお高域阻止フィルタ１３
を通った信号の振幅範囲がＡ／Ｄ変換器２２のダイナミ
ックレンジと同じである場合は減衰器１４と増幅器１５
は省略してもよい。増幅器１５の出力はＡ／Ｄ変換器２
２に入力される。Ａ／Ｄ変換器２２で標本化、量子化、
２進符号化しデジタル信号データを得る。上昇下降ゼロ
クロス検出器５３の信号入力は、所望の観測周波数範囲
を設定する帯域通過フィルタ４１から出力される。

【００３２】所望の観測周波数範囲の最高周波数と最低
周波数の商ｎの数倍、例えば４倍のメモリエリアを波形
メモリ４２と周期メモリ５５にそれぞれ用意しておく。
何倍にするかは帯域通過フィルタ４１の減衰域特性によ
り定める。これは最低周波数の波形の次に最高周波数が
連続して来た場合、先に入力した最低周波数の半周期の
波形データを高速読出ししている間に最高周波数の半周
期の波形データを記憶するメモリエリア数が不足するの
を防ぐためである。

【００３３】図４のタイミングチャートにおいて、
（ｅ）は帯域通過フィルタ４１のディジタル信号出力の
データを理解し易くするために、アナログ信号として表
したものであり、（ｆ）は（ｅ）の上昇下降ゼロクロス
検出器５３の検出出力を表し、（ｇ）は周期メモリ５５
の各半周期メモリエリアに書込まれた（ｅ）の各半周期
の高速読出し期間を表したものであり、（ｈ）は出力増
幅器１８の出力波形に相当し、等価的に入力信号の４倍
の周波数に変換された場合の例を表す。

【００３４】図４に示すように、初めに（ｅ）でアナロ
グ信号として表したように、帯域通過フィルタ４１のデ
ィジタル信号出力のデータ値が上昇してゼロレベル相当
の値を越す際に（以下、上昇ゼロクロス点と記す）上昇
下降ゼロクロス検出器５３が上昇ゼロクロス点を検出す
る。

【００３５】これを第１正側波形Ｗ１ｐのデータの第１
の上昇ゼロクロス点Ｒ１ｐとし、第１正側波形Ｗ１ｐの
データを波形メモリ４２の第１正側波形メモリエリアへ
の書込みを開始する。上昇下降ゼロクロス検出器５３が
次に第１正側波形Ｗ１ｐのデータ値が下降してゼロレベ
ル相当の値を越す際に（以下、下降ゼロクロス点と記
す）第１の下降ゼロクロス点Ｒ１ｍを検出すると、第１
正側波形Ｗ１ｐのデータの第１正側波形メモリエリアへ
の書込みを終了する。この間、第１の上昇ゼロクロス点
Ｒ１ｐから第１の下降ゼロクロス点Ｒ１ｍまでの期間す
なわち第１正側半周期Ｔ１ｐを周期カウンタ５４で計数
し、そのデータを周期メモリ５５の第１正側半周期メモ
リエリアに書込む。

【００３６】第１正側波形メモリエリアへの書込みが終
了すると、第１負側波形Ｗ１ｍのデータを波形メモリ４
２の第１負側波形メモリエリアへの書込みを開始する。
上昇下降ゼロクロス検出器５３が次の第２の上昇ゼロク
ロス点Ｒ２ｐを検出すると、第１負側波形Ｗ１ｍのデー
タの第１負側波形メモリエリアへの書込みを終了する。
この間、第１の下降ゼロクロス点Ｒ１ｍから第２の上昇
ゼロクロス点Ｒ２ｐまでの期間すなわち第１負側半周期
Ｔ１ｍを周期カウンタ５４で計数し、そのデータを周期
メモリ５５の第１負側半周期メモリエリアに書込む。

【００３７】第１負側波形メモリエリアへの書込みが終
了すると、第２正側波形Ｗ２ｐのデータを波形メモリ４
２の第２正側波形メモリエリアへの書込みを開始する。
上昇下降ゼロクロス検出器５３が次の第２の下降ゼロク
ロス点Ｒ２ｍを検出すると、第２正側波形Ｗ２ｐのデー
タの第２正側波形メモリエリアへの書込みを終了する。
この間、第２の上昇ゼロクロス点Ｒ２ｐから第２の下降
ゼロクロス点Ｒ２ｍまでの期間すなわち第２正側半周期
Ｔ２ｐを周期カウンタ５４で計数し、そのデータを周期
メモリ５５の第２正側半周期メモリエリアに書込む。

【００３８】第２正側波形メモリエリアへの書込みが終
了すると、第２負側波形Ｗ２ｍのデータを波形メモリ４
２の第２負側波形メモリエリアへの書込みを開始する。
上昇下降ゼロクロス検出器５３が次の第３の上昇ゼロク
ロス点Ｒ３ｐを検出すると、第２負側波形Ｗ２ｍのデー
タの第２負側波形メモリエリアへの書込みを終了する。
この間、第２の下降ゼロクロス点Ｒ２ｍから第３の上昇
ゼロクロス点Ｒ３ｐまでの期間すなわち第２負側半周期
Ｔ２ｍを周期カウンタ５４で計数し、そのデータを周期
メモリ５５の第２負側半周期メモリエリアに書込む。

【００３９】以降、第３正側波形Ｗ３ｐから第ｎ負側波
形までの各波形データを波形メモリ４２の第３正側波形
メモリエリアから第ｎ負側波形メモリエリアまで順に書
込むと共に、第３正側半周期Ｔ３ｐから第ｎ負側半周期
までの各半周期を周期カウンタ５４で計数し、その各半
周期データを周期メモリ５５の第３正側半周期メモリエ
リアから第ｎ負側半周期メモリエリアまで順に書込む。

【００４０】第ｎ負側波形と第ｎ負側半周期の各ディジ
タル信号データをそれぞれ対応する第ｎ負側波形メモリ
エリアと第ｎ負側半周期メモリエリアへの書込みを終了
した時点では、初めの第１正側波形メモリエリアと第１
正側半周期メモリエリアの各データは、それぞれ高速読
出しメモリ４３と周期レジスタ５２に転送された後に消
去されているので、この第１正側波形メモリエリアに第
ｎ負側波形の次の正側波形を新しい第１正側波形のデー
タとしてメモリし、また第１正側半周期メモリエリアに
第ｎ負側半周期の次の正側半周期を新しい第１正側半周
期のデータとしてメモリすることができる。

【００４１】以降、高速読出しメモリ４３と周期レジス
タ５２へ転送された後にデータが消去された負側波形メ
モリエリアと負側半周期メモリエリアに新しい負側波形
データと負側半周期データを、その次に転送された後に
データが消去された正側波形メモリエリアと正側半周期
メモリエリアに新しい正側波形データと正側半周期デー
タをと順にメモリさせて行く。そして以上を観測終了ま
で繰り返し続ける。

【００４２】第１正側波形メモリエリアへの書込みが終
了すると、第１正側波形メモリエリアに書込まれていた
第１正側波形Ｗ１ｐのデータを高速で高速読出しメモリ
４３へ転送する。同時に第１正側半周期メモリエリアに
書込まれていた第１正側半周期Ｔ１ｐのデータも高速で
周期レジスタ５２へ転送する。転送が終了すると第１正
側波形メモリエリアと第１正側半周期メモリエリアのデ
ータは消去される。なお高速読出しメモリ４３および周
期レジスタ５２へのデータ転送時間は、高速読出し波形
に影響を与えない短い時間で行われる。

【００４３】次に図４において、矢印Ｓ２に示すように
下降ゼロクロスＲ１ｍの時点から高速読出しメモリ４３
は転送された第１正側波形Ｗ１ｐのデータを、１度目は
そのままで、続けてもう１度今度はＤ／Ａ変換器１６で
変換されたアナログ信号の正負が反転するように正負反
転切換４４で負側に切換えて読出す。この２度の読出し
で擬似的な１周期分の波形１個とし、これを周期レジス
タ５２に転送された第１正側半周期Ｔ１ｐと同じ長さの
期間、サイクルカウンタ４７で設定された回数だけ繰返
し高速で読出し、高速読出し第１正側波形Ｗｐ１ｐとし
て出力する。高速読出しの回数が設定値（本実施例では
４回で２周期分に相当）に達すると第１正側波形Ｗ１ｐ
のデータの高速読出しを終了し、高速読出しメモリ４３
に転送されていた第１正側波形Ｗ１ｐのデータと周期レ
ジスタ５２に転送されていた第１正側半周期Ｔ１ｐのデ
ータは消去される。

【００４４】第１正側波形Ｗ１ｐのデータの高速読出し
が終了すると、第１負側波形メモリエリアに書込まれて
いた第１負側波形Ｗ１ｍのデータを、高速で高速読出し
メモリ４３へ転送する。同時に第１負側半周期メモリエ
リアに書込まれていた第１負側半周期Ｔ１ｍのデータも
高速で周期レジスタ５２へ転送する。転送が終了すると
第１負側波形メモリエリアと第１負側半周期メモリエリ
アのデータは消去される。

【００４５】次に高速読出しメモリ４３は、転送された
第１負側波形Ｗ１ｍのデータを、１度目はＤ／Ａ変換器
１６で変換されたアナログ信号の正負が反転するように
正負反転切換４４で正側に切換えて読み出し、続けても
う１度今度は元の負側のまま正負が反転しないように読
出す。この２度の読出しで擬似的な１周期分の波形１個
とし、これを周期レジスタ５２に転送された第１負側半
周期Ｔ１ｍと同じ長さの期間、サイクルカウンタ４７で
設定された回数だけ繰返し高速で読出し、高速読出し第
１負側波形Ｗｐ１ｍとして出力する。高速読出しの回数
が設定値に達すると第１負側波形Ｗ１ｍのデータの高速
読出しを終了し、高速読出しメモリ４３に転送されてい
た第１負側波形Ｗ１ｍのデータと周期レジスタ５２に転
送されていた第１負側半周期Ｔ１ｍのデータは消去され
る。

【００４６】第１負側波形Ｗ１ｍのデータの高速読出し
が終了すると、第２正側波形メモリエリアに書込まれて
いた第２正側波形Ｗ２ｐのデータを、高速で高速読出し
メモリ４３へ転送する。同時に第２正側半周期メモリエ
リアに書込まれていた第２正側半周期Ｔ２ｐのデータも
高速で周期レジスタ５２へ転送する。転送が終了すると
第２正側波形メモリエリアと第２正側半周期メモリエリ
アのデータは消去される。

【００４７】次に高速読出しメモリ４３は、転送された
第２正側波形Ｗ２ｐのデータを、１度目はそのままで、
続けてもう１度今度はＤ／Ａ変換器１６で変換されたア
ナログ信号の正負が反転するように正負反転切換４４で
負側に切換えて読出す。この２度の読出しで擬似的な１
周期分の波形１個とし、これを周期レジスタ５２に転送
された第２正側半周期Ｔ２ｐと同じ長さの期間、サイク
ルカウンタ４７で設定された回数だけ繰返し高速で読出
し、高速読出し第２正側波形Ｗｐ２ｐとして出力する。
高速読出しの回数が設定値に達すると第２正側波形Ｗ２
ｐのデータの高速読出しを終了し、高速読出しメモリ４
３に転送されていた第２正側波形Ｗ２ｐのデータと周期
レジスタ５２に転送されていた第２正側半周期Ｔ２ｐの
データは消去される。

【００４８】第２正側波形Ｗ２ｐのデータの高速読出し
が終了すると、第２負側波形メモリエリアに書込まれて
いた第２負側波形Ｗ２ｍのデータを、高速で高速読出し
メモリ４３へ転送する。同時に第２負側半周期メモリエ
リアに書込まれていた第２負側半周期Ｔ２ｍのデータも
高速で周期レジスタ５２へ転送する。転送が終了すると
第２負側波形メモリエリアと第２負側半周期メモリエリ
アのデータは消去される。

【００４９】次に高速読出しメモリ４３は、転送された
第２負側波形Ｗ２ｍのデータを、１度目はＤ／Ａ変換器
１６で変換されたアナログ信号の正負が反転するように
正負反転切換４４で正側に切換えて読出し、続けてもう
１度今度は元の負側のまま正負が反転しないように読出
す。この２度の読出しで擬似的な１周期分の波形１個と
し、これを周期レジスタ５２に転送された第２負側半周
期Ｔ２ｍと同じ長さの期間、サイクルカウンタ４７で設
定された回数だけ繰返し高速で読出し、高速読出し第２
負側波形Ｗｐ２ｍとして出力する。高速読出しの回数が
設定値に達すると第２負側波形Ｗ２ｍのデータの高速読
出しを終了し、高速読出しメモリ４３に書込まれていた
第２負側波形Ｗ２ｍのデータと周期レジスタ５２に書込
まれていた第２負側半周期Ｔ２ｍのデータは消去され
る。

【００５０】以降、第３正側波形Ｗ３ｐから第ｎ負側波
形までの各波形データについて順に同じく高速読出しが
行われ、その次の新しい第１正側波形から新しい第ｎ負
側波形までの各波形データについても順に同じく高速読
出しが行われる。そして以上を観測終了まで繰り返し続
ける。

【００５１】アドレス発生器４５により波形メモリ４２
のアドレスが指定され、高速アドレス発生器４６により
高速読出しメモリ４３のアドレスが指定され、アドレス
発生器５１により周期メモリ５５のアドレスが指定され
る。ディジタル処理全体についてはメインコントローラ
４９がクロックや制御信号等を発生して統制し、また高
速読出しに関する処理については高速読出しコントロー
ラ５０がクロックや制御信号等を発生して統制する。

【００５２】こうして高速読出しされたディジタル信号
データはＤ／Ａ変換器１６でアナログ信号に変換された
後、スムージング回路１７を通して連続的で滑らかな波
形にして出力増幅器１８を通してスピーカ１９から可聴
音として聞くことができる。

【００５３】なお、高速読出しの他の方法として図４の
（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）に第１正側波形Ｗ１ｐのデータ
についての例を示す。 （ｉ）は高速読出しメモリ４３の波形データをそのまま
連続して高速読出しを繰返した場合の出力増幅器１８の
出力波形に相当する。 （ｊ）は高速読出しメモリ４３の波形データを高速読出
した後に、ゼロレベルの期間を設けて高速読出しを繰返
した場合の出力増幅器１８の出力波形に相当する。 （ｋ）は高速読出しメモリ４３の波形データを１度目は
そのままで、続けてもう１度今度はＤ／Ａ変換器１６で
変換された時のアナログ信号の正負が反転するように正
負反転切換４４で負側に切換え、かつ高速アドレス発生
器４６をアップダウン切換４８で通常のアップカウント
からダウンカウントに切換えすなわち当該正側波形デー
タの終わりの方から始めの方へと時間を逆にして読出
し、この２度の読出しで、擬似的な１周期分の波形１個
として高速読出しを繰返した場合の出力増幅器１８の出
力波形に相当する。

【００５４】第１の実施例および第２の実施例におい
て、スピーカ１９の替わりにもしくは併用してヘッドフ
ォン等を接続してもよい。またスムージング回路１７以
降からアナログ信号を取り出してテープレコーダ等に記
録することができる。Ｄ／Ａ変換器１６より前のディジ
タル信号を出力し、コンピュータ等のディジタル処理装
置の入力として使用してもよい。

【００５５】周波数変換後の周波数をＷｐ、繰返し回数
をＣｙ、入力信号の周波数をＷｉとするとその関係は、
Ｗｐ＝Ｃｙ×Ｗｉとなる。図５のグラフは入力信号の周
波数により繰返し回数を変えて、高い周波数側における
周波数変換後の周波数の弁別をし易くした例を表す。

【００５６】図５に示す例では観測周波数範囲を１〜１
０Ｈｚとした場合、入力信号の周波数Ｗｉに対する周波
数変換後の周波数Ｗｐは、Ｗｉが１Ｈｚ以上〜５Ｈｚ未
満では繰返し回数Ｃｙを２０とするとＷｐ＝２０×Ｗｉ
で表され、Ｗｉが５Ｈｚ以上〜１０Ｈｚ以下では繰返し
回数Ｃｙを４０とすると、Ｗｐ＝４０×Ｗｉで表され
る。なおＷｉは周期の逆数であるが、第２の実施例の場
合は各半周期の値を２倍した数値の逆数を等価的に入力
信号の周波数Ｗｉとみなす。

【００５７】第１の実施例および第２の実施例におい
て、メインコントローラ、高速読出しコントローラ、ア
ドレス発生器、周期カウンタ等は一般的なＩＣやＬＳＩ
を用いて構成できるが、ＦＰＧＡやマイクロプロセッサ
等を使用して、関連するブロックをまとめて構成しても
よい。

【００５８】なお本発明は、超低周波に限らず可聴域の
低周波についても、聞き取り易い高さの可聴周波数帯域
に変換することが、第１の実施例もしくは第２の実施例
と同じ方法で可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば超低周波
または低周波を実時間処理で聞き取り易い高さの連続し
た可聴周波数帯域の音に周波数変換することで、不定形
な超低周波または低周波の変化する波形とその中の特異
的な部分を人の優れた聴覚により認識できるようにな
り、ディスプレイ装置等の視覚による連続観測に比し精
神的および肉体的疲労を大幅に軽減することができる。
さらに記録紙に連続記録する記録器も使用しないことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のブロック図である。

【図２】第１の実施例の説明のためのタイミングチャー
トである。

【図３】第２の実施例のブロック図である。

【図４】第２の実施例の説明のためのタイミングチャー
トである。

【図５】周波数変換後の周波数Ｗｐと入力信号周波数Ｗ
ｉの関係例を表す。

【符号の説明】

１１ 入力信号、１２ 低域阻止フィルタ、１３ 高域
阻止フィルタ １４ 減衰器、１５ 増幅器、１６ Ｄ／Ａ変換器 １７ スムージング回路、１８ 出力増幅器、１９ ス
ピーカ ２１ 帯域通過フィルタ、２２ Ａ／Ｄ変換器、２３
波形メモリ ２４ アドレス切換器、２５ アドレス発生器 ２６ 高速アドレス発生器、２７ サイクルカウンタ ２８ メインコントローラ、２９ 高速読出しコントロ
ーラ ３０ アドレス発生器、３１ ゼロクロス検出器、３２
周期カウンタ ３３ 周期メモリ、４１ 帯域通過フィルタ、４２ 波
形メモリ ４３ 高速読出しメモリ、４４ 正負反転切換、４５
アドレス発生器 ４６ 高速アドレス発生器、４７ サイクルカウンタ ４８ アップダウン切換、４９ メインコントローラ ５０ 高速読出しコントローラ、５１ アドレス発生器 ５２ 周期レジスタ、５３ 上昇下降ゼロクスロス検出
器 ５４ 周期カウンタ、５５ 周期メモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波動や振動の波形とその周期をその周期ご
   とにディジタル信号データに変換してメモリし、次に直
   接もしくは間接的に当該波形データを当該周期データに
   より定まる期間繰返し高速で読出し、元の波形と相似の
   波形で元の周波数以上の高い周波数の連続したアナログ
   信号に変換することを、実時間処理で行うことを特徴と
   する周波数変換装置。
2. 【請求項２】非可聴域の低周波の音波自体もしくは音波
   に変換しても音として感知することができない低周波の
   波動や振動を、可聴周波数帯域の音に変換することを特
   徴とする請求項１の周波数変換装置。