JPH05264745A - 観測記録の可聴化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 観測者を画面に拘束することなく観測情報を
モニタリングし、また観測記録の異常値の検出を容易に
する。 【構成】 モニタリングの対象とする特定の観測情報を
音程，音圧，音色のいずれかの音情報に対応させて変換
し、この音情報を音源モジュール２を動作させるための
コントロール信号に変換するパーソナルコンピュータ１
と、コントロール信号に従って前記音情報に対応した音
程，音圧，音色を合成してモニタリング音を作成し、こ
れをモニタスピーカ３に出力する音源モジュール２と、
モニタリング音を発生するモニタスピーカ３とから構成
され、観測情報が可聴音として、任意の場所に設置可能
なモニタスピーカ３から得られることにより観測者を画
面から解放し、またモニタリング音に必要な観測情報が
反映し、各記録値や特性値の変化が音程，音圧，音色の
変化として表現されることにより情報の伝達を明快に
し、観測対象の、異常の発生とその度合いの検出を容易
にするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は地震観測，温度計測，
気流観測等、観測記録が電気的，もしくは数値的に表現
可能な自然現象の情報を聴覚によってモニタリングさせ
る、観測記録の可聴化システムに関するものである。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】種々の
観測記録のモニタリングは現在、オシロスコープ，ＸＹ
プロッタ，ペンレコーダ等によって観測記録の時刻歴波
形を、またコンピュータ端末のディスプレイ画面上で数
値，時刻歴波形、あるいはスペクトル解析等を行った結
果としての観測値の特性を表示することにより行われて
いる。すなわち、今までの観測方法における観測記録の
表現は専ら可視化することによってのみ実施されてき
た。

【０００３】観測記録を可視化によってのみモニタリン
グする方法では、情報の入手源が視覚である以上、観測
者は常に表示画面の前に位置し、各時刻毎に送られてく
る観測結果を注視していなければならない。この観測態
勢は常時観測可能な対象を一日の内の定められた時間に
だけ観測する場合には比較的楽であろうが、予測が困難
な観測対象の異常値を発見することを目的とする観測の
場合には観測記録を漏れなく監視する必要から、観測者
を昼夜拘束し、観測者に非常な苦痛をもたらす結果とな
る。

【０００４】これに対して観測記録が音によって表現さ
れれば、聴覚は視覚と異なり、全方位からの情報の受容
が可能であるから、特に音源への注意を要することなく
観測記録のモニタリングが行える。しかしながら、音に
よる表現方法はこれまで地震警報に代表されるように、
地震発生という異常値が観測された事実のみを予め設定
された警告音で伝達するに留まり、観測記録の中の特定
の情報を抽出し、それを音によって表現することは現段
階では行われていない。

【０００５】この発明は現在のモニタリング方法の実情
を踏まえ、また情報伝達手段としての音の有用性に着目
してなされたもので、観測対象に常に注意を払うことな
く異常の発生と、その度合いの認識が可能なモニタリン
グシステムを新たに提案しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の通り、音は全方位
からの情報の伝達を可能にすることに加え、高低，強
弱，音質の音の特性が利用されることにより観測記録を
複数の情報に分割して表現することが可能であることか
ら、本発明ではパーソナルコンピュータによって観測記
録の内の特定の観測情報を音程（音の高低）や音圧（音
の強弱）等の音の情報へ変換し、この音情報を基に音源
モジュールによって可聴音を作成し、この可聴音をモニ
タスピーカから発生するシステムを構成することによ
り、モニタリング音に必要な全情報を反映させ、観測者
を画面への拘束から解放すると同時に、観測記録の異常
値の検出を容易にする。

【０００７】観測情報の可聴化操作は性質の異なる情報
への変換であるから、処理方法は無数にあり、概略で、
観測波形をモジュレータとしたＡＭ変調，または観
測波形をモジュレータとしたＦＭ変調を利用する方法、
観測波形をバンドパスフィルタにより周波数分解し、
各周波数帯域毎に音程を対応させた合成和音を作成する
方法、ピンクノイズに対し、観測波形をフィルタとし
て用いる方法、観測波形の周波数帯域を単純に係数倍
して可聴範囲の音に変換する方法等が列挙されるが、単
一の音で複数の情報の表現が可能であり、観測情報の伝
達が明快であることから、本発明では観測情報を音程，
音圧，音色の音情報に一旦変換し、これらを音源モジュ
ールで合成してモニタリング音に表現する手段を採用し
た。

【０００８】可聴化システムは観測記録の内の特定の観
測情報を音の高低（音程),強弱（音圧),スペクトル形状
（音色）のいずれかの音情報に対応させてこれらの音情
報に変換し、この音情報を音源モジュールを動作させる
ためのコントロール信号に変換するパーソナルコンピュ
ータと、コントロール信号に従って前記音情報に対応し
た音程，音圧，音色を合成してモニタリング音を作成
し、これをモニタスピーカに出力する音源モジュール
と、モニタリング音を発生するモニタスピーカとから構
成される。

【０００９】パーソナルコンピュータは観測情報の内、
直接的に音情報への変換が行える情報の変換を行う一
方、変換に際して記録値から抽出しておく必要がある観
測記録の分析を行う。

【００１０】観測記録の中で、モニタリングの対象とな
る観測情報から変換される音の基本的な周波数（音程),
振幅（音圧),スペクトル形状（音色）の各音情報はプロ
グラムで予め任意に選択、すなわち対応可能に設定さ
れ、各観測情報はこれら音程，音圧，音色のいずれかの
音情報へ変換され、その値の時刻毎の変化が音程，音
圧，音色の変化として表現される。変換された音情報は
音源モジュールを動作させる命令信号であるコントロー
ル信号に置き換えられ、音源モジュールに出力される。

【００１１】音源モジュールはパーソナルコンピュータ
から入力されたコントロール信号に従って音情報に対応
した音程，音圧，音色を合成し、モニタスピーカから発
生するモニタリング音を作成し、モニタスピーカに出力
する。

【００１２】観測記録が任意の場所に設置可能なモニタ
スピーカから得られることにより観測記録の入手場所の
自由度が増し、観測者は画面への拘束から解放され、ま
た観測情報の記録値や特性値の時間的変化が音程，音
圧，音色の変化として表現されることにより伝達が明
快，且つ能率的となり、予測されない観測対象の、異常
の発生とその度合いの検出が容易となる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を一実施例を示す図面に基づいて
説明する。

【００１４】この発明の可聴化システムは図２，図３に
示すように観測地点から送られる観測記録の内、モニタ
リングの対象とする特定の観測情報を、予めプログラム
上で設定された音程，音圧，音色のいずれかの音情報へ
変換し、この音情報から音源モジュール２を動作させる
ためのコントロール信号を作成し、コントロール信号を
音源モジュール２に出力するパーソナルコンピュータ１
と、パーソナルコンピュータ１のコントロール信号に従
って音程，音圧，音色を合成してモニタリング音を作成
し、これをモニタスピーカ３に出力する音源モジュール
２と、モニタリング音を発生するモニタスピーカ３とか
ら構成され、地震，温度，気流等の自然現象の観測情報
を聴覚によってモニタリングさせるものである。

【００１５】観測情報はまず、パーソナルコンピュータ
１にプログラムされた、音源モジュール２に対する出力
信号となる音程，音圧，音色のいずれかの音情報に対応
させられ、これらの音情報へ変換される。この音情報か
ら更にパーソナルコンピュータ１によって音源モジュー
ル２に対するコントロール信号に変換され、このコント
ロール信号が音源モジュール２に出力されることにより
音源モジュール２において各音情報に対応した音程，音
圧，音色が合成され、モニタリング音となってモニタス
ピーカ３から出力され、観測者へ伝達される。

【００１６】本発明は記録が電気的，あるいは数値的に
表現される観測であれば観測対象を問わないが、ここで
は主に一例として図示した地震観測の場合の処理内容を
説明する。観測情報は観測記録の時刻歴波形から直接、
またはパーソナルコンピュータ１の分析を経て得られる
各種特性の他、観測システムにおける解析の結果得ら
れ、要求に応じてモニタリングの対象として選別可能な
全情報を含む。

【００１７】観測記録は観測センターから時々刻々伝送
される時刻歴波形として得られ、これには振幅特性，周
期特性が含まれる。地震観測の場合には他に、地震のマ
グニチュード，震源位置，震源深さ，観測地点の震度，
任意位置に予想される震度等、観測事象の原因とも言う
べき情報があるが、パーソナルコンピュータ１において
分析される対象は前者の振幅特性と周期特性で、後者の
情報については観測システムにおける解析で求まり、こ
れらはパーソナルコンピュータ１での分析を要すること
なく観測情報の一要素となる。振幅特性は時刻歴波形の
値そのもので、観測記録から直接得られるが、周期特性
はバンドパスフィルタや高速フーリエ変換等による分析
の結果抽出される。

【００１８】オンライン・リアルタイムの地震観測で
は、図１に示すようにＮ箇所の観測地点における地動を
地震計により常時計測し、その記録を送信機より電話回
線，無線，光ケーブル等を利用して地震観測センターに
送信する操作が行われる。地震観測センターでは、受信
機で受けた地動記録を地震観測システムにより分析，整
理し、地震が発生したと判断されれば、地震動波形を収
録し、同時に地震の規模，震源位置、また観測地点にお
ける震度等の地震情報を求める。ここで、既往のモニタ
リングシステムでは、前記した通りこれらの地震情報を
可視化してモニタリングすることになるが、本発明の可
聴化システムを地震観測センター内に置くことにより、
可聴化システムは地震観測システムから地震検知信号を
受けると同時に、パーソナルコンピュータ１において観
測記録から振幅特性と周期特性の分析を行う一方、これ
らの特性を始め、各種の観測情報の音によるモニタリン
グを開始する。モニタリング音には振幅特性と周期特性
以外の、上記した地震観測システムにおいて求まってい
る、マグニチュード等の地震情報を反映させる場合もあ
る。なお、図１ではモニタスピーカ３を地震観測センタ
ー内に設置しているが、必要によりエンドユーザへのサ
ービス装置として地震観測センターから離れた場所に置
き、建物全体に地震情報を流す等、モニタスピーカ３の
設置場所は特定されない。

【００１９】地震検知信号，地震情報，及び地震観測記
録は図２に示すように可聴化システムのパーソナルコン
ピュータ１に送信され、これらの観測情報を基に、パー
ソナルコンピュータ１と音源モジュール２においてモニ
タリングの対象となる情報の可聴化が実行される。

【００２０】図３にパーソナルコンピュータ１と音源モ
ジュール２の処理内容のブロック図を示すが、パーソナ
ルコンピュータ１は地震観測記録の特性（振幅特性，周
期特性）を分析し、地震観測記録値の大小，特性の変化
等、数ある地震情報の内、対象とする情報を後述する音
情報へ変換し、更にこれらの音情報からモニタリング音
を発生させるために音源モジュール２に対するコントロ
ール信号を作成する。

【００２１】音源モジュール２はこれらのコントロール
信号に基づいて観測情報を可聴音に変換する。可聴音で
あるモニタリング音はモニタスピーカ３から発生され
る。

【００２２】観測情報の可聴化の実施に先立ち、観測情
報がモニタリング音に可聴音として表現される必要か
ら、パーソナルコンピュータ１における音情報の周波数
特性と音圧特性はその可聴範囲内で観測情報が変換され
るように前もって処理される。

【００２３】また地震観測の場合は音程，音圧，音色の
いずれかにより異常値の認識が容易であること、異常を
警報として人間の注意を喚起する音で表現すること等、
モニタリングする上で満たすべき条件は事前にパーソナ
ルコンピュータ１に入力され、可聴化システムはこれら
の条件を基礎に、観測記録の異常値の検出に伴い、下記
一連の処理を行う。

【００２４】図４はパーソナルコンピュータ１における
作業内容のフローチャートであるが、パーソナルコンピ
ュータ１ではまず、モニタリング音作成の基本となる音
の周波数（音程),振幅（音圧),スペクトル形状（音色）
の音情報がプログラミングされる。これらの音情報は幾
通りかの中から要求に応じて選択可能に設定される。

【００２５】この段階でパーソナルコンピュータ１は地
震発生と同時にその観測記録を読み込み、上記した特性
の分析を行うとともに、地震情報を各音情報に対応さ
せ、観測記録の値及び特性値、その他の地震情報の時刻
毎の変化を音程，音圧，音色の変化に対応させて評価す
る。引き続き、これらの評価値（音情報とその変化）を
音源モジュール２に対するコントロール信号に置き換え
て出力する。観測記録の読み込みから音源モジュール２
へのコントロール信号出力までの動作は地震終了まで継
続して行われる。

【００２６】観測情報の音情報への変換は、例えば振幅
特性を音程に、周期特性を音色に対応させ、それぞれの
値の時間的変化を音程や音色の変化で表現する等、観測
記録の内、特定の情報を上記プログラムで設定された音
程，音圧，音色のいずれかに対応させ、記録値や特性値
の変化をそれぞれが対応した音程，音圧，音色のいずれ
かの変化として表現することにより行われる。更に具体
的には周期特性を音色に対応させた場合、短周期成分が
卓越するときはこれに金属的な音色を、長周期成分には
柔らかい音色を用いる等、観測情報の各音情報への対応
と、音色の使用はプログラムで設定されたパターンの中
から自由に選択される。地震情報の場合はまた、上記特
性以外のマグニチュードを音圧、震源位置を音色、震度
を音程に反映させて表現することもあり、モニタリング
の対象によって各情報は任意に、選択的に音情報に対応
させられる。

【００２７】各観測情報から変換された音程，音圧，音
色の各音情報は上記の通りパーソナルコンピュータ１に
よって音源モジュール２を動作させるためのコントロー
ル信号に変換される。

【００２８】コントロール信号は音源モジュール２を動
作させる命令信号であり、パーソナルコンピュータ１の
プログラムにおける観測記録の分析と並行して作成さ
れ、例えばMIDI(Musical Instrument Digital Interfac
e)信号という１バイトを単位とする数値データで表現さ
れ、作成と同時に音情報毎に音源モジュール２に対して
発信されるようにプログラムに組み込まれる。

【００２９】音源モジュール２はシンセサイザーに代表
される、音程，音圧，音色を電子回路によって自由に合
成して演奏する装置であり、パーソナルコンピュータ１
からのコントロール信号に従い、観測情報から変換され
た音情報に対応した音程，音圧，音色を合成してモニタ
リング音を作成する。

【００３０】音源モジュール２の構造は大略して音源(O
scillator)、音質加工(Filter)、音量変化(Amplifier)
の三段階からなり、音程，音圧，音色の組み合わせから
なる基本的なモニタリング音の合成を音源部分が、また
付加的な、例えば観測波形の周期特性に対応した音色変
化を音質加工部分がそれぞれコントロール信号の指令を
受けることにより実施し、モニタリング音の作成を行
う。

【００３１】以上、モニタリング音の作成により可聴化
の作業が完了し、モニタリング音はモニタスピーカ３か
ら発生され、観測者に伝達される。

【００３２】

【発明の効果】この発明は以上の通りであり、パーソナ
ルコンピュータによって観測記録の内の特定の観測情報
を音程や音圧等の音の情報へ変換し、この音情報に基づ
いて音源モジュールによって音程や音圧等を合成したモ
ニタリング音を作成し、このモニタリング音をモニタス
ピーカから発生するシステムを構成してモニタリング音
に必要な観測情報を反映させたものであるため、観測情
報の入手場所の自由度が増し、必要な情報が任意の場所
で得られ、観測者を画面への拘束から解放することがで
きる。

【００３３】また記録値や特性値の時刻毎の変化が音
程，音圧，音色の変化として表現されるため、伝達が明
快，且つ能率的であり、予測されない観測対象の、異常
の発生とその度合いの検出が容易となる。この結果、観
測者は観測機器から離脱した態勢からも異常発生の認識
と同時に、迅速に観測記録を確保する行動に移ることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】地震観測システムの全容と本発明の可聴化シス
テムの関係を示したブロック図である。

【図２】可聴化システムの機器の構成を示したブロック
図である。

【図３】可聴化システムの機器毎の処理の流れを示した
ブロック図である。

【図４】パーソナルコンピュータにおける作業内容を示
したフローチャートである。

【符号の説明】

１……パーソナルコンピュータ、２……音源モジュー
ル、３……モニタスピーカ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 研一 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観測地点から送られる観測記録の内、モ
   ニタリングの対象とする特定の観測情報を、予めプログ
   ラムで設定された音程，音圧，音色のいずれかの音情報
   に対応させてこれらの音情報へ変換し、この音情報を音
   源モジュールを動作させるためのコントロール信号に変
   換し、このコントロール信号を音源モジュールに出力す
   るパーソナルコンピュータと、パーソナルコンピュータ
   のコントロール信号に従い、前記音情報に対応した音
   程，音圧，音色を合成してモニタリング音を作成し、こ
   のモニタリング音をモニタスピーカに出力する音源モジ
   ュールと、音源モジュールに接続し、モニタリング音を
   発生するモニタスピーカとから構成される観測記録の可
   聴化システム。