JPH01209392A - 周波数スペクトル解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパッシブソーナー等の周波数分析において、信
号対雑音比の悪い部分を最適表示するのに好適な周波数
スペクトル解析装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特公昭５８−１９２０８号に記載のよう
に、表示変換テーブル部を持たず、又記録器上に表示す
ることを意識した構成となっていた。又、特開昭５９−
２２１６８１号記載の技術では、信号レベルの高いもの
は、それよりも低いものより表示輝度を明るくするよう
な構成となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、信号対雑音比の悪い部分の最適表示に
ついての配慮がなされておらず、従来技術のままでデイ
スプレィに表示すると見にくい表示となると共に、スペ
クトルを長時間見つめると目が疲れるという問題があっ
た。

本発明の目的は、信号対雑音比の悪いスペクトルをデイ
スプレィに最適表示することにある。

（ｉａｌＭを解決するための手段〕 水中等の雑音を周波数分析し平滑化処理を行うと、その
レベル分布は、はぼレーレ−分布に従う形状を示す。又
、平滑化処理は、その演算において予め平均値を与える
ようにすることにより前記レーレ−分布を平滑化処理の
平均値で表現できる。

さらに、平滑化データをグラフィックディスプレイに表
示する為に、データの最大値をある一定の値にクリッピ
ングする必要がある。この時、平滑化の平均値に対して
クリッピング値が小さいと、その分布はレーレ−分布か
ら逸脱するが、クリッピング値が平滑化の平均値の２倍
程度以上であれば問題にならないことが実験的に判明し
た。

ところで、平滑化データをグラフィックディスプレイに
表示するには、平滑化データレベル（ｘ）に対し表示強
度（Ｌ）を与える必要がある。この関数Ｌ’（Ｘ）を以
下の条件で与えれば、デイスプレィの表示は最適となる
ことが実験的に求められた。

五Ａ−ｘ−２０≦Ｌ≦五息、　ｘ（１）ｘ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　ｘｉ：平滑化の平均値
（０く９：≦５０）Ｘ：平滑化データレベル（Ｄ≦Ｘ≦
２１）Ｌ：表示強度（０≦Ｌ≦１００） 二二で、表示強度（Ｌ）は、モノクロデイスプレィでは
輝度に、カラーデイスプレィでは輝度・色相・彩度の総
合強度に対応する。なお、モノクロデイスプレィではＬ
＝Ｏの時に表示強度が最大となるように設定すると、見
つめるべきスペクトル部分の発光が低い為疲れにくくな
る。カラーデイスプレィでは、モノクロに比べ疲れやす
いのはさけられないが、Ｌ＝Ｏの時に表示強度を最小と
し、最大発光強度を弱めに設定すれば良い。さらに（１
）式に加え、次の関係も維持する必要がある。

Ｌ（２・ｘ’）≦Ｌ　（ｘ）　　　　　−（２）２マく
ｘ≦１００ Ｌ　（ｘｌ）≦Ｌ　（Ｘ、）　　　　　　−（３）Ｘ工
＜ｘ。

又、（１）式は最適表示範囲であるが、多少の品質劣化
を許容するなら、次の範囲まで拡張することができるこ
とも確かめられた。

５１ｔ、ｘ　　３（、≦Ｌ≦−５＝Ω−＋１０−　（４
）ｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ｘ〔作用〕 関数Ｌ　（ｘ）を制限することにより、グラフィックデ
ィスプレイの管面全体の発光強度が常に一定の範囲に押
えられる。その為、どのデイスプレィを用いても最適な
表示画面が得られることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第４図により説明
する。

第１図は、本実施例の周波数スペクト解析装置のブロッ
クダイヤグラムである。本図において、音響信号は１は
、Ａ／Ｄ変換器１０により量子化される。このＡ／Ｄ変
換器１ｏのサンプリング周波数は、音響信号１の帯域の
２倍以上である必要がある。Ａ／Ｄ変換後のディジタル
音響信号２は、高速フーリエ変換器２０により周波数領
域の信号に変換されＦＦＴ信号３になる。さらに、平滑
化処理器３０により、周波数軸方向の包絡線を平坦にし
、平滑化信号４となる。そして、前述の最適表示範囲に
入るような表示データ変換器４ｏにより表示変換信号５
を得る。表示変換信号５は、表示制御器５０により、グ
ラフィックディスプレイ６０の表示信号としてＲＧＢ信
号又は輝度信号となる。なお、図の信号名の下部に音響
信号から平滑化信号までのデータの変換例を示している
。図に示したように、音響信号は、レベルの平均値がほ
ぼ一定となるような周波数領域の信号に変換されていく
。

第２図は、第１図の表示データ変換器４０の詳細なブロ
ック図である。平滑化信号４は、入力取り込み部４１に
より内部メモリに取り込まれ、平滑化信号Ｘとして蓄え
られる。そして、信号レベル判定器４２により、Ｘが２
マ以上か未満かに分離し、それぞれ輝度演算部（１）４
３又は（２）４４に送られる。なお、マは平滑化平均値
である。

ここで、輝度演算部（１）４３の関数は。

Ｌ＝二・ｘ＋８０ （ｘ：平滑化信号、 ｉ：平滑化平均値 Ｌ：輝度信号） であり、輝度演算部（２）４４の関数は、Ｌ＝↓・Ｘ＋
８０ である。さらに、輝度演算部（２）４４の出力は、輝度
レベル判定器４５に入力され、Ｌが０以上か未満かに分
類する。Ｌが０未滴の場合は輝度演算部（３）４６によ
り、 Ｌ＝０ となる。それぞれの結果は、表示出力部４７により表示
変換信号５として表示制御器に送られる。

第３図は、本実施例の平滑化信号−表示強度の関数をグ
ラフ化したもので、実線が輝度関数であり、破線が最適
表示範囲である。図のように、本実施例の平滑化平均値
は２５％である。

第４図は、本実施例の出力結果の一例であり、第４図（
ａ）は最適表示下限関数以下の場合で、スペクトルの表
示が弱すぎ、第４図（ｂ）は最適表示上限関数以上の場
合で、ノイズが強すぎるためスペクトルが見にくくなる
。第４図（Ｃ）は最適表示関数内であり、ノイズとスペ
クトルが適度に表示されている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、グラフィックディスプレイに常に最適
表示を与えることができるので、表示によるスペクトル
の見やすさを向上させる効果がある。又、目に与える負
担を小さくする効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のブロックダイヤグラム、
第２図は表示データ変換器のブロックダイヤグラム、第
３図は本実施例の輝度関数グラフ、第４図（ａ）〜（Ｃ
）は本実施例の出力結果を示す図である。 １０・・・Ａ／Ｄ変換器、２０・・・高速フーリエ変換
処理器、３０・・・平滑化処理器、４０・・・表示デー
タ変換器、５０・・・表示制御器、６０・・・グラフィ
ックディスプレイ、４１・・・信号取り込み部、４２・
・・信号レベル判定部、４３・・・輝度演算部１．４４
・・・輝度演算部２．４５・・・輝度レベル判定器、４
６・・・輝度演算部３．４７・・・表示信号出力部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、水中等における音響信号の周波数分析結果をディジ
   タル量で出力する演算部と、該演算出力の包絡線を任意
   の値に平均化する平滑化処理部と、前記平滑化処理の平
   均値をパラメータとして表示強度に割り当てる表示デー
   タ変換部と、表示データを濃淡で表わし時間的にずらし
   て表示する表示制御部及びグラフィックディスプレイよ
   り成り、該表示データ変換部は信号対雑音比の悪い部分
   を最適表示するような表示変換特性持つことを特徴とす
   る周波数スペクトル解析装置。