JP4200833B2 - レベルメータ表示方法、レベルメータおよびプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ機器に用いられるＶＵメータに用いて好適なレベルメータ表示方法、レベルメータおよびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ機器に使用されているＶＵメータは音声信号の平均レベルを、例えば−２０ｄＢ以下の低レベル状態から＋３ｄＢの過入力状態まで表示できる（図１（ａ）参照）。一方、ＶＵメータ、その他の通常の針式アナログ電圧計は入力電圧と針の回転角度とが比例するものである。そのため、ＶＵメータの製造者が９０度の指針角度におけるデシベル値と−２０ｄＢの指針角度との２点の基準点を定めると、他のデシベル値の指針角度が必然的に定められる。具体的に図１（ｂ）の特性図を参照して説明する。図において、横軸は基準レベルに対する入力信号電圧の電圧比であり、該基準レベルの０倍から√２倍（３ｄＢ）まで等間隔に目盛りが記されている。一方、縦軸は指針角度であり、０度から１５０度まで目盛りが記されている。たとえば、製造者が−２０ｄＢすなわち０．１倍に対して１３８度の指針角度を設定し、−３ｄＢに対して９０度の指針角度を設定した場合については、＋３ｄＢすなわち√２倍に対して３４度の指針角度が必然的に決定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述のように設定されたＶＵメータに図２（ａ）のようなリズム音の信号を入力することを考える。この信号のピークは０ｄＢのフルスケール（１００％）であるが、信号レベルの絶対値の平均は−２０ｄＢ近辺の低い値になる。そのため、ＶＵメータの針が左に振り切れた状態からほとんど針の位置が変化しないという問題点がある。
そこで、−２０ｄＢ近辺の低レベル状態において針の位置の変化率を拡大するために、例えば、図２（ｂ）に示すように９０度の指針角度を−６ｄＢに設定し、１４５度の指針角度を−４０ｄＢに設定することが考えられる。このようにすると、０ｄＢの信号レベルが３４度の指針角度に設定されるが、３ｄＢの過入力状態において指針角度が−１２度の水平線以下になり、通常の電圧計の表示領域から該指針角度が外れる問題点が生じる。すなわち、従来のレベルメータは低レベル状態等の特定の入力レベル範囲について、指針角度の変化率を変更することが出来なかった。なお、図２（ｃ）に、主なポイントについてデシベル値に対応する指針角度の位置関係を示す。図において、水平方向の指針角度を０度とし、左廻りに正の指針角度を示している。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、特定の入力レベル範囲について、指針角度の変化率を変更することができるレベルメータ表示方法、レベルメータおよびプログラムを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明にあっては、下記構成を具備することを特徴とする。なお、括弧内は例示である。
請求項１記載のレベルメータ表示方法にあっては、音声信号の信号レベルを指針角度あるいは指示位置により表示するレベルメータ表示方法において、前記信号レベルに対応する値が非直線的に変化し、前記信号レベルの全表示範囲において前記信号レベルが小さくなるほど勾配が急になる関数に基づいた目盛り画像（目盛板画像）を表示器に対して表示する目盛り表示過程（ＳＰ１０）であって、前記目盛り画像（目盛板画像）は、複数の所定の信号レベル（−４０ｄＢ，−６ｄＢ，＋３ｄＢ等）に対して、前記関数に基づいて変動する位置に描画される不等間隔の目盛りから成るものである、目盛り表示過程（ＳＰ１０）と、前記関数に基づいて、前記信号レベルを前記指針角度あるいは指示位置に変換する変換過程（ＳＰ２０）と、前記変換過程により変換された指針角度あるいは指示位置に対応するレベル画像（指針画像）を表示するレベル表示過程（スケーリング部、ＳＰ３０）とを有することを特徴とする。
さらに、請求項２記載の構成にあっては、請求項１記載のレベルメータ表示方法において、前記関数は、３個の前記信号レベルの点と対応する前記指針角度あるいは指示位置とによって規定された２次関数であることを特徴とする。
また、請求項３記載のレベルメータにあっては、請求項１または２に記載のレベルメータ表示方法を実行することを特徴とする。
また、請求項４記載のプログラムにあっては、請求項１または２に記載のレベルメータ表示方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
１． 第１実施形態
１．１ 第１実施形態の構成
本発明の一実施形態であるエフェクト装置のハードウェア構成を図３を参照して説明する。
図において、１０は入出力インターフェースであり、音声信号（楽音信号を含む。）が入出力される。そして、入出力インターフェース１０には、入力端子、出力端子が設けられ、マイク、電子楽器等の楽音機器が接続される。
【０００６】
２０はＤＳＰであり、入出力インターフェース１０から入力された音声信号をデジタル信号処理する。３０は操作部であり、各種スイッチ、キーボード、マウスが設けられる。４０は表示部であり、液晶表示パネルにより構成される。なお、表示部４０には後述するＶＵメータ画像が表示される。５０はＣＰＵであり、各部を制御する。６０はＲＡＭであり、ワークメモリとして使用される。７０はフラッシュＲＯＭであり、制御プログラム、各種パラメータが記憶されている。９０はバスラインであり、各部を接続する。以上の構成要素により、本実施形態のエフェクト装置１００が構成されている。
【０００７】
１．２ 第１実施形態の動作
第１実施形態のエフェクト装置１００は、ＤＳＰ２０を用いて、入力された音声信号に対してテープデッキを模擬するエフェクトを付与する。さらに、エフェクト装置１００は、該音声信号の信号レベルを逐次算出する逐次処理と、該信号レベルを後述する規則に従いＶＵメータの指針角度に変換する変換処理と、該変換された指針角度を示すＶＵメータ画像を表示部４０に表示する表示処理とを行う。以下、ＤＳＰ２０による逐次処理およびＣＰＵ５０による表示処理を説明する。
【０００８】
１．２．１ ＤＳＰ２０による逐次処理
まず、ＤＳＰ２０を用いて、音声信号の信号レベルを逐次算出する処理を図４（ａ）を参照して説明する。
図４（ａ）において１１０は乗算器であり、音声信号Ｐ１の二乗を算出する。１２０，１２５は１次ＬＰＦであり、乗算器１１０の出力信号Ｐ２を時定数８０ｍSecで平滑する。１３０は平方根演算器であり、１次ＬＰＦ１２０，１２５を２段接続した出力信号Ｐ３の平方根を算出する。以上の処理により音声信号Ｐ１の絶対値に対応した信号が得られる。１４０は平均化ユニットであり、サンプリングクロック毎に平方根演算器１３０の出力信号Ｐ４のレベルを平均化する。以上の処理により、音声信号Ｐ１の信号レベルが算出される。１５０はスケール部であり、ＣＰＵ５０からの指示により、音声信号Ｐ１の信号レベルを規定する信号Ｐ５を後述する変換規則によりレベルメータの指針角度に変換する。
【０００９】
１．２．２ 表示処理および変換処理
次に、音声信号Ｐ１の信号レベルをＶＵメータの指針角度に変換する処理をＤＳＰ２０に指示し、変換された指針角度を示すＶＵメータ画像を表示部４０に表示する動作を図４（ｂ）のフローチャートを参照して説明する。
予め、製造者は水平位置から左廻りに１４５度の指針角度を−４０ｄＢの信号レベルに、直角方向を−６ｄＢの信号レベルに、３５度の指針角度を＋３ｄＢの信号レベルに、計３つの基準点を規定する。さらに、製造者は該３点の信号レベルの値を用いて、２次関数
ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ ………………………………………（１）
のａ，ｂ，ｃの値を算出する。なお、このａ，ｂ，ｃの値はＲＯＭ７０に記憶されている。
【００１０】
次に、ＶＵメータの表示を逐次書き換えるタイマ割り込みによって、図４（ｂ）のルーチンが起動する。
ステップＳＰ１０においては、目盛板画像の表示が行われる。たとえば、上述した規定に従い、ＣＰＵ５０の処理は表示部４０に対して、１４５度の指針角度に表示した「−４０ｄＢ」のレベル表示線と、直角方向に表示した「−６ｄＢ」の文字列と、３５度の指針角度に表示した「＋３ｄＢ」の文字列とを含めた目盛板画像の表示が行われる。ここで、目盛板画像には予め規定した３点のみならず、他の点の目盛りの文字列が含まれる。これらの文字列は、（１）式に基づいて表示される位置が定められる。
【００１１】
そして、処理はステップＳＰ２０に進み、（１）式を用いて信号レベルがＶＵメータの指針角度に変換される。すなわち、図４（ａ）におけるスケーリング部１５０に対して変換処理が指令される。この場合の信号レベル全範囲の電圧比（デシベル値）と指針角度との関係である変換曲線を示す特性図を図５（ａ）に示す。同図において、「０ｄＢ」のときの指針角度は５２度であり、信号レベルが低くなるほど、勾配が大きくなっている。また、変換曲線は２次関数であるので勾配の変化率が一定である。
【００１２】
そして、処理はステップＳＰ３０に進み、変換された指針角度が図４（ａ）におけるスケーリング部１５０から取り込まれ、該指針角度に対応する指針画像が表示部４０に表示される。すなわち、ステップＳＰ１０において表示された目盛板画像と共に、ＶＵメータ画像が表示される。なお、図５（ｂ）に代表的なデシベル値と指針角度との位置関係を示す。
【００１３】
以上のように第１実施形態によれば、低レベル領域等の特定の領域の指針角度の変化率を拡大することが出来るので、図２（ａ）に示されるリズム音信号のようにピーク電圧が大きいが平均レベルが小さい信号でも比較的大きな指針角度の変化が得られる。
【００１４】
２． 第２実施形態
第１実施形態においては、２次関数を用いて信号レベルを指針角度に変換したが、複数の直線および該各直線を補間した曲線からなる関数を用いて変換することも出来る。なお、第２実施形態のハードウェア構成、アルゴリズム構成およびＤＳＰ２０による逐次処理は第１実施形態と同様であるので説明を省略し、変換処理およびＶＵメータの表示動作を図６（ａ）の特性図および図４（ｂ）のフローチャートを参照して説明する。
【００１５】
予め製造者は９０度の指針角度を−６ｄＢのデシベル値に、１４５度の指針角度を−４０ｄＢのデシベル値に設定して直線２１０を規定し、９０度の指針角度を−３ｄＢに、１４５度の指針角度を−２０ｄＢのデシベル値に設定して異なる傾きの直線２２０を規定する（図６（ａ）参照）。ここで、直線２２０は、０ｄＢにおいて６０度の指針角度を示す。なお、これらの直線の勾配と信号レベルが−４０ｄＢのときの指針角度とがＲＯＭ７０に記憶されている。
【００１６】
そして、ＶＵメータの表示を逐次書き換えるタイマ割り込みによって、図４（ｂ）のルーチンが起動する。
ステップＳＰ１０においては、目盛板画像の表示が行われる。たとえば、上述した規定に従い、１４５度の指針角度に表示した「−４０ｄＢ」のレベル表示線と、９０度の指針角度に表示した「−６ｄＢ」文字列と、６０度の指針角度に表示した「０ｄＢ」の文字列とを含めた目盛板画像の表示が表示部４０に対して行なわれる。
【００１７】
そして、処理はステップＳＰ２０に進み、信号レベルがＶＵメータの指針角度に変換される。すなわち、変換処理がＤＳＰ２０に対して指示される。それにより、「−６ｄＢ」未満の信号レベルに対しては図６（ａ）における直線２１０が用いられ、スケーリング部１５０によって該信号レベルが対応する指針角度に変換される。また、「０ｄＢ」以上の過入力状態の信号レベルに対しては直線２２０が用いられ、該信号レベルが対応する指針角度に変換される。さらに、これらの二つの直線が以下の規則で補間され、「−６ｄＢ（０．５倍）」から「０ｄＢ（１倍）」の範囲の信号レベルが対応する指針角度に変換される。
ｒｒ＝min（１，max（０，２＊（ｉｎ−０．５））） …………（２）
Ａｎｇｌｅ＝（１−ｒｒ）＊Ａｎｇｌｅ１＋ｒｒ＊Ａｎｇｌｅ２………（３）
ここで、ｉｎは入力電圧比であり、信号レベルと基準レベルとの電圧比である。また、Ａｎｇｌｅ１は直線２１０を用いて算出される指針角度であり、Ａｎｇｌｅ２は直線２２０を用いて算出される指針角度である。さらに、min（）は括弧内の二つの値の最小値であり、max（）は括弧内の二つの値の最大値である。なお、図６（ａ）において、「−６ｄＢ」から「０ｄＢ」の範囲で補間した曲線２３０が示されている。
【００１８】
図６（ａ）から明らかなように、入力電圧比が−４０ｄＢから−６ｄＢまでは勾配が急である範囲であり、−６ｄＢから０ｄＢまでは勾配が緩やかである範囲であり、０ｄＢから３ｄＢまでは再び勾配が急である範囲である。すなわち、指針角度の変化率が増加する点と減少する点との境界である変曲点が２箇所存在する。この場合においても、信号レベルが低くなるほど、指針角度の勾配が大きくなっている。
【００１９】
そして、処理はステップＳＰ３０に進み、指針画像が表示部４０に表示される。なお、指針角度の位置関係を一見して把握するために、実際のＶＵメータの表示例を図６（ｂ）に示す。
【００２０】
以上のように第２実施形態によれば、複数の領域（たとえば、「−６ｄＢ」以下の低レベル領域および「０ｄＢ」以上の過飽和状態）の指針角度の変化率を拡大することが出来る。
【００２１】
３． 変形例
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能であり、全て本発明の範疇に含まれる。
（１）上記各実施形態においては、針式アナログメータを例にして説明したが、バーグラフ式のアナログメータに適用してもよい。この場合においては、バーの指示位置によって信号レベルが表示される。
（２）上記各実施形態においては、入力電圧を２次式或いは２直線間の補間演算によって指針角度に変換したが、二次式或いは２直線および該２直線間の補間データをテーブルとして事前にＲＯＭ７０に記憶して、そのテーブルを参照して変換してもよい。
（３）上記各実施形態においては、入力電圧のデシベル値を非線形関数（２次式）或いは２直線を用いた補間により指針角度に変換したが、信号レベルと指針角度との２次元グラフを表示部４０に表示して、指針特性を該グラフ上にプロットすることにより、該指針特性を自由にプログラムできるようにしてもよい。
（４）第１実施形態においては、２次式を用いて変換したが、ｎ次式を用いて変換してもよい。この場合においても、勾配が急な範囲と勾配が緩やかな範囲とが交互に繰り返されることがある。また、変換曲線が前記変化率が増加する点と減少する点との境界である変曲点を２箇所以上有することがある。
（５）第２実施形態においては、２直線間を補間したが、３つ以上の直線を用いて補間してもよい。この場合においては、信号レベルの範囲が４つ以上の複数の範囲に分割される。そして、勾配が急な範囲と勾配が緩やかな範囲とが交互に繰り返される。
（６）第２実施形態においては、（２）式および（３）式を用いて２直線間を補間したが、ｎ次式を用いて補間してもよい。この場合においては、分割した範囲を規定する各直線の一端における指針角度、およびその変化率が連続的に繋がるようにｎ次式が定められる。
（７）上記各実施形態においては、−２０ｄＢ付近の指針角度の変化率を拡大することを目的として、非線形関数（２次式）を用い、あるいは２直線間の補間を行った曲線を用いたが、０ｄＢから３ｄＢ付近の変化率を拡大して飽和状態の把握を容易に行うことが出来るようにしてもよい。また、ＶＵメータの表示器の中心点を拡大してもよい。
（８）上記各実施形態は、ＲＯＭ５０に格納されたプログラムによってレベルメータ表示方法を実行したが、このプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、外付けＲＯＭ等の記憶媒体に格納して頒布し、あるいは電気通信回線を通じて頒布してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の構成によれば、音声信号の信号レベルに対応する値が非直線的に変化する関数に基づいた目盛り画像と、該関数に基づいて、該信号レベルが該指針角度あるいは指示位置に変換されたレベル画像とを表示することが出来る。したがって、特定の信号レベル範囲について、指針角度あるいは指示位置の変化率を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＶＵメータの表示例およびその特性図である。
【図２】 リズム音波形、−２０ｄＢ近辺の表示範囲を拡大したＶＵメータの特性図およびデシベル値と指針角度との位置関係を示す図である。
【図３】 本発明の一実施形態であるエフェクト装置のハードウェア構成図である。
【図４】 逐次処理のアルゴリズム構成図およびＶＵメータ表示のフローチャートである。
【図５】 第１実施形態の特性図およびデシベル値と指針角度との位置関係を示す図である。
【図６】 第２実施形態による変換特性図および表示例である。
【符号の説明】
１０…入出力インターフェース、２０…ＤＳＰ、３０…操作部、４０…表示部、５０…ＣＰＵ、６０…ＲＡＭ、７０…フラッシュＲＯＭ、９０…バスライン、１００…エフェクト装置、１１０…乗算器、１２０，１２５…１次ＬＰＦ、１３０…平方根演算器、１４０…平均化ユニット、１５０…スケーリング部、２１０，２２０…直線、２３０…補間曲線

Claims (4)

1. 音声信号の信号レベルを指針角度あるいは指示位置により表示するレベルメータ表示方法において、
   前記信号レベルに対応する値が非直線的に変化し、前記信号レベルの全表示範囲において前記信号レベルが小さくなるほど勾配が急になる関数に基づいた目盛り画像を表示器に対して表示する目盛り表示過程であって、前記目盛り画像は、複数の所定の信号レベルに対して、前記関数に基づいて変動する位置に描画される不等間隔の目盛りから成るものである、目盛り表示過程と、
   前記関数に基づいて、前記信号レベルを前記指針角度あるいは指示位置に変換する変換過程と、
   前記変換過程により変換された指針角度あるいは指示位置に対応するレベル画像を表示するレベル表示過程と
   を有することを特徴とするレベルメータ表示方法。
2. 前記関数は、３個の前記信号レベルの点と対応する前記指針角度あるいは指示位置とによって規定された２次関数である
   ことを特徴とする請求項１記載のレベルメータ表示方法。
3. 請求項１または２に記載のレベルメータ表示方法を実行することを特徴とするレベルメータ。
4. 請求項１または２に記載のレベルメータ表示方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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