JP2006317362A - データ圧縮型記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多くの波形データを容易に管理することができ、かつ記憶媒体における保存領域を有効に用いることができ、さらに多くの波形データから容易に一部の波形データを抽出することができるデータ圧縮型記録装置を提供する。
【解決手段】 センサ素子１により、測定対象物の測定が行われ、測定した電圧信号が、アンプ２により減衰または増幅され、ＡＤ変換回路３によりデジタル変換され、サンプリング制御機４によりを所定のサンプリング周期でサンプリングされ、ＤＳＰ５に与えられる。操作部７によりＤＳＰ５に記録メディア９への記録開始停止について制御信号が与えられ、ＤＳＰ５により与えられた電圧信号が圧縮処理を施され、時計８から与えられる時刻等と併せてＤＯＳ形式ファイルの記録データとして記録メディア９に与えられ、保存または記録される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続する波形データを分割して記録するデータ圧縮型記録装置に関する。

従来、電子機器の大規模化と集積化に伴い、波形観測装置も年々複雑化している。特に、予測できない信号の増加や、長い時間にわたって観測しなければ解明できないような現象の増加、低速信号と高速信号とが混在する多チャネルの現象の増加等に伴い、波形観測装置にはデータメモリ長の増大が要求されるようになっている。

そして近年、このデータメモリ長の増大に伴い外部に設けた大容量メディアに波形データを全て保存するようになってきているが、保存した波形の一部を再生する場合、その一部を特定して再生するために予め全データをロードする（読み出す）必要があり、全データをロードするのに膨大な時間がかかるという課題があった。

この課題に対して、特許文献１には、波形再生時目的の波形部分をすばやく再生表示できる波形観測装置が開示されている。なお、本件において波形観測装置は、データ圧縮型記録装置の一例であるものとする。

特許文献１に開示された波形観測装置によれば、記憶媒体に生データをすべて保存すると共に、生データの所定数ごとに最大・最小値（圧縮データ）を求め、これを記憶媒体に別々に保存する。そして、波形再生時には、まず圧縮データを表示して、その波形上で拡大表示範囲を指定する。それにより、抽出しようとする生データの範囲が特定でき、記憶媒体からこの拡大表示範囲内の生データのみを読み出して表示することができる。

特開平１０−２１３６０１号公報

しかしながら、特許文献１記載の波形観測装置では、記憶媒体に生データをすべて保存し、さらに別途、記憶媒体に最大値および最小値を保存するため、多くの保存領域が必要となる。

本発明の目的は、多くの波形データを容易に管理することができ、かつ記憶媒体における保存領域を有効に用いることができ、さらに多くの波形データから容易に一部の波形データを抽出することができるデータ圧縮型記録装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

（１）
第１の発明に係るデータ圧縮型記録装置は、連続する波形データを分割して記録するデータ圧縮型記録装置であって、波形データをサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段によりサンプリングされた波形データを所定の単位毎に分割する分割手段と、分割手段により分割された波形データの所定の単位よりも細分化された細分単位毎の波形データを抽出し、抽出された波形データを含むヘッダを分割手段により分割された波形データに付加するヘッダ付加手段と、ヘッダ付加手段によりヘッダが付加された波形データを記録する記録手段と、ヘッダに含まれた細分単位毎の波形データを表示させる表示手段と、表示手段に表示された波形データの代表値に基づいて記録手段に記録された波形データの一部を抽出する抽出手段とを含むものである。

第１の発明に係るデータ圧縮型記録装置においては、サンプリング手段により波形データがサンプリングされ、そのサンプリングされた波形データが分割手段により所定の単位毎に分割される。そして、その単位毎に分割された波形データのそれぞれにヘッダ付加手段によりヘッダが付加される。このヘッダには分割された波形データをさらに細分単位毎に細分化された波形データの代表値が含まれる。

そして、このヘッダが付加された波形データが記録手段により記録され、波形データの代表値が表示手段により表示され、抽出手段により抽出されたデータの代表値に基づいて記録手段から波形データが読み出される。

この場合、連続する波形データを一つのデータとして取り扱うことができるので、多くの連続する波形データを管理することが容易となる。また、波形データの代表値をヘッダに格納することで、データ間（ファイル間）におけるデータの読み出し処理またはデータの伸張処理が必要なくなり、表示応答速度が早くなり、波形全体の把握を迅速に行うことができる。また、容易にデータの一部を抽出することができ、その抽出したデータからデータの概略を簡易に認識することができる。

（２）
データ圧縮型記録装置は、波形データを可逆可能に圧縮する圧縮装置をさらに含み、サンプリング手段によりサンプリングされ、かつ分割手段により分割された波形データは、圧縮装置により可逆可能に圧縮されてもよい。

この場合、サンプリングされ、かつ分割された波形データが、圧縮装置により可逆可能に圧縮される。その結果、可逆可能な圧縮された波形データに対してヘッダを付加させて管理することができる。したがって、波形データの容量を任意の容量に圧縮することができるので、より多くの連続する波形データを管理することが容易となる。

（３）
波形データは複数のチャネルの波形データからなってもよい。この場合、複数のチャネルの波形データを一括して管理することができる。また、複数の記録チャネルがある場合に、チャネル間の時間の関係を崩すことなく相互の波形の関係を観測することが容易となる。

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。

（一実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態に係るデータ圧縮型記録装置の構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、データ圧縮型記録装置１００は、複数のセンサ素子１および記録装置２０からなる。記録装置２０は、複数のアンプ２、複数のアナログ−デジタル変換（以下、単にＡＤ変換と呼ぶ。）回路３、サンプリング制御機４、演算処理装置（Digital Signal Processor；以下単にＤＳＰと呼ぶ）５、表示部６、操作部７、時計８および記録メディア９を含む。なお、本実施の形態においては、測定対象物のチャネルを８チャネルとして説明するため、複数のセンサ素子１、複数のアンプ２および複数のＡＤ変換回路３の個数はそれぞれ８個ずつである。

次に、データ圧縮型記録装置１００の動作について一例を挙げて説明する。まず、複数のセンサ素子１により、測定対象物の測定が行われ、測定した電圧信号が記録装置２０に与えられる。複数のセンサ１から与えられた電圧信号は、記録装置２０の複数のアンプ２により減衰または増幅が行われ、ＡＤ変換回路３に与えられる。電圧信号がＡＤ変換回路３によりデジタル変換され、サンプリング制御機４に与えられる。デジタル変換された電圧信号がサンプリング制御機４によりを所定のサンプリング周期でサンプリングされ、ＤＳＰ５に与えられる。

また、操作部７によりＤＳＰ５に記録メディア９への記録開始または記録停止、その他の設定操作について制御信号が与えられる。また、時計８により記録時刻等が計時され、計時した時刻等がＤＳＰ５に与えられる。操作部７の制御信号に応じてＤＳＰ５により与えられた電圧信号が圧縮処理を施され、時計８から与えられた時刻等と併せてディスクオペレーティングシステム（以下単にＤＯＳと呼ぶ。）形式ファイルの記録データとして記録メディア９に与えられる。記録メディア９によりＤＳＰ５から与えられたＤＳＯ形式ファイルが保存または記録される。このＤＳＰ５における内部動作およびＤＯＳ形式ファイルの記録データの詳細については後述する。

また、ＤＳＰ５により表示部６の表示画面にＤＯＳ形式ファイルの概形が与えられる。表示部６により表示画面にＤＯＳ形式ファイルの概形が表示される。なお、この場合、表示部６によりＤＳＰ５から与えられる記録メディア９の動作状態等を表示させてもよい。

さらに、上記実施の形態においては、チャネル数を８チャネルとしているが、これに限定されるものではなく、他の任意のチャネル数に応じてデータ圧縮型記録装置１００を構成してもよい。

次にＤＳＰ５の内部動作およびＤＯＳ形式ファイルの記録データの詳細について説明する。図２および図３は、ＤＳＰ５の内部動作の一例を示す模式図である。図２の縦方向はチャネル数（Ｃｈ１〜Ｃｈ８）を示し、横方向は時間を示す。

図２に示すように、ＤＳＰ５内には、８チャネルの測定データが与えら得る。この測定データを１時間ごとに分割し、それぞれ測定データＡ，Ｂ，〜，Ｅに分割する。ＤＳＰ５は、測定データＡを一体としてデータの圧縮処理を行い、ファイル１１として保管する。同様に、分割された測定データＢを一体としてデータの圧縮処理を行いファイル１２として、測定データＣを一体としてデータの圧縮処理を行いファイル１３として、測定データＤを一体としてデータの圧縮処理を行いファイル１４として、測定データＥを一体としてデータの圧縮処理を行いファイル１５として保管する。

次に、図３に示すように、ＤＳＰ５は、ファイル１１に後述するヘッダ２１を付加し、１時間分のデータ３１として保管する。同様に、ファイル１２にヘッダ２２を付加し１時間分のデータ３１に連続させる形で１時間分のデータ３２として保管し、ファイル１３にヘッダ２３を付加し１時間分のデータ３２に連続させる形で１時間分のデータ３３として保管し、ファイル１４にヘッダ２４を付加し１時間分のデータ３３に連続させる形で１時間分のデータ３４として保管し、ファイル１５にヘッダ２５を付加し１時間分のデータ３４に連続させる形で１時間分のデータ３５として保管する。なお、以下の説明においては、１時間分のデータ３１，３２，３３，３４，３５を処理単位と呼ぶ。

続いて、ヘッダ２１，〜，２５の詳細について説明する。図４は、ヘッダ２１の構造の一例を示す模式図である。

図４に示すように、ヘッダ２１は、チャネル数２１０、サンプリング周波数２１１、記録開始時刻２１２、各チャネルの電圧レンジ２１３、各チャネルの０秒〜１秒間のデータ代表値２１４、各チャネルの１秒〜２秒間のデータ代表値２１５、各チャネルの２秒〜３秒間のデータ代表値２１６、・・・、各チャネルの３５９９秒〜３６００秒間のデータ代表値２１７を含む。

本実施の形態においては、チャネル数２１０は、８個であり、サンプリング周波数２１１は、サンプリング制御機４のサンプリング周波数を示し、記録開始時刻２１２は時計８により計時された時刻であり、各チャネルの電圧レンジ２１３は、アンプ２により減衰または増幅された電圧レンジを示す。

ここで、仮にサンプリング周波数１ｋＨｚ、チャネル数８、データ精度１６ｂｉｔとした場合、１時間分の計測データは非圧縮時で約５５ＭＢである。しかし、ＤＳＰ５におけるデータ圧縮処理により数分の１に削減することができる。一般に、圧縮率はデータの性質によってばらつきがあるが１／２〜１／３に削減することができる。なお、ＤＳＰ５において行われるデータ圧縮処理では圧縮・伸張にともなうデータの劣化がない完全可逆な圧縮方式を用いている。それにより、計測後の各種データの解析時に精度の高い解析を行うことができる。

また、ヘッダ２１の具体例として、最大値(1６ビット)、平均値(１６ビット)および最小値(１６ビット)をそのデータの代表値として取り出した場合、１６ｂｉｔ×３（種類）×６０（秒）×６０（秒）×８（チャネル）の結果、約１７０ｋＢとなる。さらに、ヘッダ２１を最小にするためには、データの代表値として、平均値のみ用いた場合、ヘッダ２１のサイズは１／３の約６０ｋＢとなる。

よりヘッダ２１を最小にするためには、計測データ精度１６ビットの上位８ビットのみを利用し、最大、平均、最小値として保存するデータ精度を８ビットとすると、データサイズは、さらに半分の３０ｋＢにまで抑制することができる。

次に、図５は、ヘッダ２１，〜，２５を付したファイル１１，〜，１５をＤＯＳ形式ファイルとして保管する処理について説明する図である。

図５に示すように、ＤＯＳ形式ファイルは、それぞれヘッダ２１〜２５が付加されたファイル１１〜１５を含むデータ本体部４２、さらにヘッダ４１を含む。このように、一体としてＤＯＳ形式ファイルの管理が行われる。

以上の構成により、データ圧縮型記録装置１００においては、連続する波形データを一つのＤＯＳ形式ファイルとして取り扱うことができるので、特許文献１記載の波形観測装置と異なり、多くの連続するＤＯＳ形式ファイルを容易に管理することができる。

また、データの代表値をヘッダとして格納することで、データ間（ファイル間）におけるデータの読み出し処理を削減することができる。その結果、容易に抽出されたデータに基づいて連続する波形データの一部の読み出しを容易に行うことができる。

すなわち、従来の装置では、圧縮された状態のファイルを表示部６に表示するためには、一旦全てのデータを伸張する必要があり、その処理には時間を要していたが、本実施の形態にかかるデータ圧縮型記録装置１００においては、その時間を削減することができる。具体的にデータの概形を知りたい場合には、伸張処理をせずに、ファイルのヘッダ内にある各チャネルの代表値を読み込み、単位時間毎の最大値、平均値、最小値の経時変化を表示部６の画面に表示させることができる。

本実施の形態においては、データ圧縮型記録装置１００がデータ圧縮型記録装置に相当し、複数のセンサ素子１、複数のアンプ２、ＡＤ変換回路３およびサンプリング制御機４がサンプリング手段に相当し、データ代表値２１４〜２１７が細分単位毎の波形データに相当し、ＤＳＰ５が分割手段、ヘッダ付加手段、抽出手段、圧縮装置に相当し、記録メディア９が記録手段に相当し、表示部６が表示手段に相当し、複数のチャネルｃｈ１〜ｃｈ８が複数のチャネルに相当する。

さらに、本発明は、上記の好ましい一実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

本発明の一実施の形態に係るデータ圧縮型記録装置の構成の一例を示すブロック図 ＤＳＰの内部動作の一例を示す模式図 ＤＳＰの内部動作の一例を示す模式図 ヘッダの構造の一例を示す模式図 ヘッダを付したファイルをＤＯＳ形式ファイルとして保管する処理について説明する図

符号の説明

１ 複数のセンサ素子
２ 複数のアンプ
３ ＡＤ変換回路
４ サンプリング制御機
５ ＤＳＰ
６ 表示部
９ 記録メディア
１００ データ圧縮型記録装置
２１４〜２１７ データ代表値
ｃｈ１〜ｃｈ８ 複数のチャネル

Claims (3)

1. 連続する波形データを分割して記録するデータ圧縮型記録装置であって、
   前記波形データをサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリング手段によりサンプリングされた波形データを所定の単位毎に分割する分割手段と、
   前記分割手段により分割された波形データの前記所定の単位よりも細分化された細分単位毎の波形データを抽出し、前記抽出された波形データを含むヘッダを前記分割手段により分割された波形データに付加するヘッダ付加手段と、
   前記ヘッダ付加手段によりヘッダが付加された波形データを記録する記録手段と、
   前記ヘッダに含まれた細分単位毎の波形データを表示させる表示手段と、
   前記表示手段に表示された波形データの代表値に基づいて前記記録手段に記録された波形データの一部を抽出する抽出手段とを含むことを特徴とするデータ圧縮型記録装置。
2. 波形データを可逆可能に圧縮する圧縮装置をさらに含み、
   前記サンプリング手段によりサンプリングされ、かつ前記分割手段により分割された波形データは、
   前記圧縮装置により可逆可能に圧縮されたことを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮型記録装置。
3. 前記波形データは、
   複数のチャネルの波形データからなることを特徴とする請求項１または２記載のデータ圧縮型記録装置。
   
   
   
   
   

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