(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測された地震動時系列の各サンプル値であるAビット長の符号付整数（２の補数表現による）XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮する時系列データ圧縮部を備える地震動時系列データ処理装置であって、
前記時系列データ圧縮部は、
Xが0を含む正の整数の場合（X≧0）には、以下の式（１）、（２）でXをYに圧縮し、
Y=X div 2D                               （Z ≦ C+D）    式（１）
Y=(Z-（C+D）)・2C+( X div 2Z-(C+1)) mod 2C    （C+D ＜ Z）   式（２）
（ただし、
ZはXをビット表現した場合に1であるビットの最上位の位置（ただし最下位ビットの位置を1として数える）で、
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                式（３）
X＝0の場合、Z=0                            式（４）
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Xが負の整数の場合（X＜0）には、
V=-X-1                           式（７）
として、
Xをビット単位否定したデータVを前記の式（１）、（２）で圧縮した結果をWとし、
Y=-W-1                           式（８）
として、
Wをビット単位否定した結果を圧縮結果Yとする
ことを特徴とする地震動時系列データ処理装置。
ここで
[]はガウス記号で、［P］は、Pを越えない最大の整数を表す。
divは除算を表す記号で、P div Q は、PをQで割った商を表す。
modは剰余を表す記号で、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
また、ビット単位否定はビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
【請求項２】
計測された地震動時系列の各サンプル値であるAビット長の符号付整数（２の補数表現による）XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮する時系列データ圧縮部を備える地震動時系列データ処理装置であって、
前記時系列データ圧縮部は、
圧縮に用いる演算を、ビットシフト演算、論理積演算、論理和演算、ビット単位否定演算を用いて、
Xが0を含む正の整数の場合（X≧0）には、以下の式（９）、（１０）でXをYに圧縮し、
Y=X>>D                                  （Z ≦ C+D）   式（９）
Y=((Z-(C+D))<<C)|((X>>(Z-(C+1)))&F)     （C+D ＜ Z）  式（１０）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                           式（１１）
ZはXをビット表現した場合に1であるビットの最上位の位置（ただし最下位ビットの位置を1として数える）で、
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                式（３）
X＝0の場合、Z=0                            式（４）
Cは仮数部ビット長
Dは切り捨てビット長
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Xが負の整数の場合（X＜0）には、
V=~X                            式 (１２)
として、
Xをビット単位否定したデータVを前記の式（９）、（１０）で圧縮した結果をWとし、
Y=~W                            式 (１３)
として、
Wをビット単位否定した結果を圧縮結果Yとする
ことを特徴とする地震動時系列データ処理装置。
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【請求項３】
前記時系列データ圧縮部は、圧縮に用いる演算を、前記式（１）乃至（１３）を組み合わせて用いる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地震動時系列データ処理装置。
【請求項４】
前記式（１）乃至（１３）において、
A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３
とする
ことを特徴とする請求項３に記載の地震動時系列データ処理装置。
【請求項５】
入力された圧縮済み地震動時系列の各サンプル値であるBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）Xに復号する時系列データ復号部を備える地震動時系列データ処理装置であって、
前記時系列データ復号部は、
Yが0を含む正の整数の場合（Y≧0）には、以下の式（１４）乃至（１８）でYをXに復号し、
G＝0 のとき
X=Y・2D＋2(D-1)        （0 ≦ D-1）          式（１４）
X=Y                   （0 ＞ D-1）          式（１５）
G≠0 のとき
X=(2C＋（Y mod 2C）)・2(G+D-1)＋2(G+D-2)      （0 ≦ G+D-2）    式（１７）
X=(2C＋（Y mod 2C）)                       （0 ＞ G+D-2）   式（１８）
（ただし、
G=Y div 2C                                                 式（１６）
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Yが負の整数の場合（Y＜0）には、
W=-Y-1                           式(１９)
として、
Yをビット単位否定したデータWを前記の式（１４）乃至（１８）で復号した結果をVとし、
X=-V-1                           式（２０）
として、
Vをビット単位否定した結果を復号結果Xとする
ことを特徴とする地震動時系列データ処理装置。
ここで
divは除算を表す記号で、P div Q は、PをQで割った商を表す。
modは剰余を表す記号で、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
また、ビット単位否定はビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
【請求項６】
入力された圧縮済み地震動時系列の各サンプル値であるBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）Xに復号する時系列データ復号部を備える地震動時系列データ処理装置であって、
前記時系列データ復号部は、
復号に用いる演算を、ビットシフト演算、論理積演算、論理和演算、ビット単位否定演算を用いて、
Yが0を含む正の整数の場合（Y≧0）には、下記の式（２１）乃至（２６）でYをXに復号し、
G＝0 のとき
X=(Y<<D)|(1<<(D-1))        （0 ≦ D-1）          式（２１）
X=Y                        （0 ＞ D-1）          式（２２）
G≠0 のとき
X=(((1<<C)|（Y&F）)<<(G+D-1))|(1<<(G+D-2))      （0 ≦ G+D-2）  式（２５）
X=(1<<C)|(Y&F)                                  （0 ＞ G+D-2）  式（２６）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                        式（２３）
G=Y>>C                                            式（２４）
Cは仮数部ビット長
Dは切り捨てビット長
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                            式（６）
を満たす。）
Yが負の整数の場合（Y＜0）には、
W=~Y                          式 (２７)
として、
Yをビット単位否定したデータWを前記の式（２１）乃至（２６）で復号した結果をVとし、
X=~V                          式 (２８)
として、
Vをビット単位否定した結果を復号結果Xとする
ことを特徴とする地震動時系列データ処理装置。
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【請求項７】
前記時系列データ復号部は、復号に用いる演算を、前記式（１４）乃至（２８）を組み合わせて用いる
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の地震動時系列データ処理装置。
【請求項８】
前記式（１４）乃至（２８）において、
A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３
とする
ことを特徴とする請求項７に記載の地震動時系列データ処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の前記時系列データ圧縮部と、
請求項５乃至８のいずれか１つに記載の前記時系列データ復号部と、
を備える
ことを特徴とする地震動時系列データ処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載された複数の地震動時系列データ処理装置と、
通信ネットワークと、
を備え、
前記複数の地震動時系列データ処理装置で圧縮された前記圧縮結果Ｙの時系列データを、前記通信ネットワークを通じて離れた場所に伝送し、伝送先で、圧縮された前記圧縮結果Ｙの時系列データを別の複数の地震動時系列データ処理装置によって前記復合結果Ｘの時系列データに復号する
ことを特徴とする地震動時系列データ処理システム。
【請求項１１】
Aビット長の符号付整数（２の補数表現による）XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮演算する時系列データ処理方法であって、
Xが0を含む正の整数の場合（X≧0）には、以下の式（１）、（２）でXをYに圧縮し、
Y=X div 2D                               （Z ≦ C+D）    式（１）
Y=(Z-（C+D）)・2C+( X div 2Z-(C+1)) mod 2C    （C+D ＜ Z）   式（２）
（ただし、
ZはXをビット表現した場合に1であるビットの最上位の位置（ただし最下位ビットの位置を1として数える）で、
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                式（３）
X＝0の場合、Z=0                            式（４）
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Xが負の整数の場合（X＜0）には、
V=-X-1                           式（７）
として、
Xをビット単位否定したデータVを前記の式（１）、（２）で圧縮した結果をWとし、
Y=-W-1                           式（８）
として、
Wをビット単位否定した結果を圧縮結果Yとする
ことを特徴とする時系列データ処理方法。
ここで
[]はガウス記号で、［P］は、Pを越えない最大の整数を表す。
divは除算を表す記号で、P div Q は、PをQで割った商を表す。
modは剰余を表す記号で、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
また、ビット単位否定はビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
【請求項１２】
Aビット長の符号付整数（２の補数表現による）XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮演算する時系列データ処理方法であって、
圧縮に用いる演算を、ビットシフト演算、論理積演算、論理和演算、ビット単位否定演算を用いて、
Xが0を含む正の整数の場合（X≧0）には、以下の式（９）、（１０）でXをYに圧縮し、
Y=X>>D                                  （Z ≦ C+D）   式（９）
Y=((Z-(C+D))<<C)|((X>>(Z-(C+1)))&F)     （C+D ＜ Z）  式（１０）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                           式（１１）
ZはXをビット表現した場合に1であるビットの最上位の位置（ただし最下位ビットの位置を1として数える）で、
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                式（３）
X＝0の場合、Z=0                            式（４）
Cは仮数部ビット長
Dは切り捨てビット長
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Xが負の整数の場合（X＜0）には、
V=~X                            式 (１２)
として、
Xをビット単位否定したデータVを前記の式（９）、（１０）で圧縮した結果をWとし、
Y=~W                            式 (１３)
として、
Wをビット単位否定した結果を圧縮結果Yとする
ことを特徴とする時系列データ処理方法。
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【請求項１３】
圧縮に用いる演算は、前記式（１）乃至（１３）を組み合わせて用いる
ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の時系列データ処理方法。
【請求項１４】
前記式（１）乃至（１３）において、
A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３
とする
ことを特徴とする請求項１３に記載の時系列データ処理方法。
【請求項１５】
圧縮済みデータであるBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）Xに復号演算する時系列データ処理方法であって、
Yが0を含む正の整数の場合（Y≧0）には、以下の式（１４）乃至（１７）でYをXに復号し、
G＝0 のとき
X=Y・2D＋2(D-1)        （0 ≦ D-1）          式（１４）
X=Y                   （0 ＞ D-1）          式（１５）
G≠0 のとき
X=(2C＋（Y mod 2C）)・2(G+D-1)＋2(G+D-2)      （0 ≦ G+D-2）    式（１７）
X=(2C＋（Y mod 2C）)                       （0 ＞ G+D-2）   式（１８）
（ただし、
G=Y div 2C                                                 式（１６）
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Yが負の整数の場合（Y＜0）には、
W=-Y-1                           式(１９)
として、
Yをビット単位否定したデータWを前記の式（１４）乃至（１８）で復号した結果をVとし、
X=-V-1                           式（２０）
として、
Vをビット単位否定した結果を復号結果Xとする
ことを特徴とする時系列データ処理方法。
ここで
divは除算を表す記号で、P div Q は、PをQで割った商を表す。
modは剰余を表す記号で、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
また、ビット単位否定はビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
【請求項１６】
圧縮済みデータであるBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）Xに復号演算する時系列データ処理方法であって、
復号に用いる演算を、ビットシフト演算、論理積演算、論理和演算、ビット単位否定演算を用いて、
Yが0を含む正の整数の場合（Y≧0）には、下記の式（２１）乃至（２６）でYをXに復号し、
G＝0 のとき
X=(Y<<D)|(1<<(D-1))        （0 ≦ D-1）          式（２１）
X=Y                        （0 ＞ D-1）          式（２２）
G≠0 のとき
X=(((1<<C)|（Y&F）)<<(G+D-1))|(1<<(G+D-2))      （0 ≦ G+D-2）  式（２５）
X=(1<<C)|(Y&F)                                  （0 ＞ G+D-2）  式（２６）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                        式（２３）
G=Y>>C                                            式（２４）
Cは仮数部ビット長
Dは切り捨てビット長
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                            式（６）
を満たす。）
Yが負の整数の場合（Y＜0）には、
W=~Y                          式 (２７)
として、
Yをビット単位否定したデータWを前記の式（２１）乃至（２６）で復号した結果をVとし、
X=~V                          式 (２８)
として、
Vをビット単位否定した結果を復号結果Xとする
ことを特徴とする時系列データ処理方法。
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【請求項１７】
復号に用いる演算は、前記式（１４）乃至（２８）を組み合わせて用いる
ことを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の時系列データ処理方法。
【請求項１８】
前記式（１４）乃至（２８）において、
A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３
とする
ことを特徴とする請求項１７に記載の時系列データ処理方法。
【請求項１９】
請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の前記圧縮演算と、
請求項１５乃至１８のいずれか１つに記載の前記復号演算と、
を実行する
ことを特徴とする時系列データ処理方法。
【請求項２０】
前記圧縮演算で圧縮された前記圧縮結果Ｙの時系列データを、通信ネットワークを通じて離れた場所に伝送し、伝送先で、圧縮された前記圧縮結果Ｙの時系列データを前記復号演算によって前記復合結果Ｘの時系列データに復号する
ことを特徴とする請求項１９に記載の時系列データ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震動の時系列を計測し、その地震動時系列データを圧縮復号する地震動時系列データ処理装置、それを用いた地震動時系列データ処理システム、及び時系列データ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震防災に役立てることを目的として多数の地震計が設置されている。地震計では、計測震度やSI値等の指標が計算され、それに基づき警報処理等がなされている。計測震度やSI値等の指標は地震波形記録から計算される。地震波形記録は時系列データ(地震動時系列データ）として常時計測されるが、地震動時系列データそのものはデータ量が多いため、通信回線を通じて常時伝送されることは少ない。特に、狭帯域の通信回線を用いる場合には、地震動時系列データのデータ量を圧縮して伝送することが必要となる。現在の地震観測では２４ビット（３バイト）の分解能でデータが取得されることが多い、このデータを１６ビット（２バイト）に圧縮して送信することができれば好都合である。
【０００３】
地震防災への利用では処理の即時性が要求されるため、圧縮効率の高い時系列データ圧縮方法であっても即時処理に適さない方法は採用できない。即時処理に適する時系列データの圧縮方法が備えるべき特徴としては、復号に際して後のサンプルの値を必要としないこと（データ「待ち」を必要としない）、圧縮率の下限が予め決まっていること、が上げられる。また、サンプル毎のデータサイズが一定していること、圧縮効率を上げるために過度にデータの精度を落とさないこと、計算機内で演算がしやすいこと、も備えることが望ましい特徴である。なお、データ圧縮は時系列データそのものを対象とする場合もあるが、前後の差分値の時系列や、時系列の全てのサンプルから同一の値を引いたもの等を対象とすることもある。
【０００４】
現在用いられている地震動時系列データの圧縮方法の概要は、非特許文献１に示されている。最も用いられる方法は、データを一定個数に区切り、その中の全ての値が表現できるデータのビット数（最大ビット数）を算出し、データを一定のビット数に収める方法である。データ数がＮ個で最大ビット数がＭであればＮ×Ｍビットのデータ量でデータ伝送が可能となる。なお、ここで圧縮前の地震動時系列データは符号付整数（２の補数表現による）で表現されたデータとする。
【０００５】
例えば、１００個のサンプルが有る場合、このデータが４バイト（３２ビット ）で表現されていれば、総データ量は３２×１００=３２００ビットであるが、値が−１２８〜１２７に収まっていれば、８ビットで表現できるため、総データ量を８００ビットとすることができる。なお、何ビットで表現されているかの情報は圧縮方法を示す情報として別途送信が必要である。この情報はＮサンプル毎に送信が必要となる。
【０００６】
この圧縮方法は復号後に圧縮前と同じ値を再現できる可逆圧縮に属するものであるから、データ精度の劣化は全くないが、圧縮率は低い。そのため、必ず何ビット以内に圧縮するといったことはできず、最悪の場合には圧縮後のデータ量が減少しない。したがって、確実性が重要視される地震防災への利用には適さない。
【０００７】
圧縮率を高めるためには非可逆圧縮が有効である。このような方法としては、単純に下位ビットを切る方法（一定の値で割ることに相当）のほか、対数圧縮と称する、絶対値が大きな値ほど刻みを大きくする方法がある。対数圧縮は音声伝送によく使われており、非特許文献２には、その１種であるA-law法とμ-law法が示されている。これは１３もしくは１４ビットの音声データを８ビットに圧縮するものである。この方法に類似した方法は地震観測においても過去には使われていたが、２４ビットのデータが主流である現在の地震防災への適用はできない。また、この方法では圧縮後のデータを符号付整数（２の補数表現による）とみなした場合に、圧縮前後で値の大小関係が保たれないため、圧縮後の値の大小比較等の演算が簡単にできないという問題があり、現在の計算装置での処理に適していない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】卜部卓，「地震波データの伝送法−テレメータ方式」，公益社団法人日本地震学会，地震第２輯，第４４号特集号，１９９１年，ｐ．１５−２６
【非特許文献２】Charles W.Brokish, Michele Lewis, A-Law and mu-Law Companding Implementations Using the TMS320C54x, Digital Signal Processing Solutions, TEXAS INSTRUMENTS, December 1997
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
地震防災への現実の用途としては、例えば１００Ｈｚ（０．０１秒間隔）でサンプリングされた２４〜２７ビットの地震動時系列データを０．１秒（１０サンプル）区間、または１秒（１００サンプル）区間毎に、過度にデータ精度を落とすことなく、必ず１６ビット以下のデータに圧縮するといったようなことがあるが、現在、この用途に適した時系列データ圧縮の方法はない。さらに、この圧縮の方法は、計算装置での処理を効率化するために、圧縮後のデータを符号付整数（２の補数表現による）とみなした場合に、圧縮前後で値の大小関係が保たれる事が望ましい。
【００１０】
本発明では、前期課題を解決するために、一定のビット長（例えば２４〜２７ビット）の符号付整数（２の補数表現による）データが、必ず一定のビット長（例えば１６ビット）のデータに圧縮され、復号に際して他のサンプルの値を必要とせず、かつ、圧縮後のデータを符号付整数（２の補数表現による）とみなした場合に、圧縮前後で値の大小関係が保たれる時系列データ圧縮又は圧縮されたデータの復号を行う地震動時系列データ処理装置、それを用いた地震動時系列データ処理システム、及び時系列データ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
計測された地震動時系列の各サンプル値であるAビット長の符号付整数（２の補数表現による）XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮する時系列データ圧縮部を備える地震動時系列データ処理装置であって、
前記時系列データ圧縮部は、
Xが0を含む正の整数の場合（X≧0）には、以下の式（１）、（２）でXをYに圧縮し、
Y=X div 2D                               （Z ≦ C+D）    式（１）
Y=(Z-（C+D）)・2C+( X div 2Z-(C+1)) mod 2C    （C+D ＜ Z）   式（２）
（ただし、
ZはXをビット表現した場合に1であるビットの最上位の位置（ただし最下位ビットの位置を1として数える）で、
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                式（３）
X＝0の場合、Z=0                            式（４）
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Xが負の整数の場合（X＜0）には、
V=-X-1                           式（７）
として、
Xをビット単位否定したデータVを前記の式（１）、（２）で圧縮した結果をWとし、
Y=-W-1                           式（８）
として、
Wをビット単位否定した結果を圧縮結果Yとする
ことを特徴とする。
ここで
[]はガウス記号で、［P］は、Pを越えない最大の整数を表す。
divは除算を表す記号で、P div Q は、PをQで割った商を表す。
modは剰余を表す記号で、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
また、ビット単位否定はビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
【００１２】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
計測された地震動時系列の各サンプル値であるAビット長の符号付整数（２の補数表現による）XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮する時系列データ圧縮部を備える地震動時系列データ処理装置であって、
前記時系列データ圧縮部は、
圧縮に用いる演算を、ビットシフト演算、論理積演算、論理和演算、ビット単位否定演算を用いて、
Xが0を含む正の整数の場合（X≧0）には、以下の式（９）、（１０）でXをYに圧縮し、
Y=X>>D                                  （Z ≦ C+D）   式（９）
Y=((Z-(C+D))<<C)|((X>>(Z-(C+1)))&F)     （C+D ＜ Z）   式（１０）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                           式（１１）
ZはXをビット表現した場合に1であるビットの最上位の位置（ただし最下位ビットの位置を1として数える）で、
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                式（３）
X＝0の場合、Z=0                            式（４）
Cは仮数部ビット長
Dは切り捨てビット長
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Xが負の整数の場合（X＜0）には、
V=~X                            式 (１２)
として、
Xをビット単位否定したデータVを前記の式（９）、（１０）で圧縮した結果をWとし、
Y=~W                            式 (１３)
として、
Wをビット単位否定した結果を圧縮結果Yとする
ことを特徴とする。
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【００１３】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
前記時系列データ圧縮部は、圧縮に用いる演算を、前記式（１）乃至（１３）を組み合わせて用いる
ことを特徴とする。
【００１４】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
前記式（１）乃至（１３）において、
A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３
とする
ことを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
入力された圧縮済み地震動時系列の各サンプル値であるBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）Xに復号する時系列データ復号部を備える地震動時系列データ処理装置であって、
前記時系列データ復号部は、
Yが0を含む正の整数の場合（Y≧0）には、以下の式（１４）乃至（１８）でYをXに復号し、
G＝0 のとき
X=Y・2D＋2(D-1)        （0 ≦ D-1）          式（１４）
X=Y                   （0 ＞ D-1）          式（１５）
G≠0 のとき
X=(2C＋（Y mod 2C）)・2(G+D-1)＋2(G+D-2)      （0 ≦ G+D-2）    式（１７）
X=(2C＋（Y mod 2C）)                       （0 ＞ G+D-2）   式（１８）
（ただし、
G=Y div 2C                                                 式（１６）
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Yが負の整数の場合（Y＜0）には、
W=-Y-1                           式(１９)
として、
Yをビット単位否定したデータWを前記の式（１４）乃至（１８）で復号した結果をVとし、
X=-V-1                           式（２０）
として、
Vをビット単位否定した結果を復号結果Xとする
ことを特徴とする。
ここで
divは除算を表す記号で、P div Q は、PをQで割った商を表す。
modは剰余を表す記号で、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
また、ビット単位否定はビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
【００１６】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
入力された圧縮済み地震動時系列の各サンプル値であるBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）Xに復号する時系列データ復号部を備える地震動時系列データ処理装置であって、
前記時系列データ復号部は、
復号に用いる演算を、ビットシフト演算、論理積演算、論理和演算、ビット単位否定演算を用いて、
Yが0を含む正の整数の場合（Y≧0）には、下記の式（２１）乃至（２６）でYをXに復号し、
G＝0 のとき
X=(Y<<D)|(1<<(D-1))        （0 ≦ D-1）          式（２１）
X=Y                        （0 ＞ D-1）          式（２２）
G≠0 のとき
X=(((1<<C)|（Y&F）)<<(G+D-1))|(1<<(G+D-2))      （0 ≦ G+D-2）  式（２５）
X=(1<<C)|(Y&F)                                  （0 ＞ G+D-2）  式（２６）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                        式（２３）
G=Y>>C                                            式（２４）
Cは仮数部ビット長
Dは切り捨てビット長
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                            式（６）
を満たす。）
Yが負の整数の場合（Y＜0）には、
W=~Y                          式 (２７)
として、
Yをビット単位否定したデータWを前記の式（２１）乃至（２６）で復号した結果をVとし、
X=~V                          式 (２８)
として、
Vをビット単位否定した結果を復号結果Xとする
ことを特徴とする。
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【００１７】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
前記時系列データ復号部は、復号に用いる演算を、前記式（１４）乃至（２８）を組み合わせて用いる
ことを特徴とする。
【００１８】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
前記式（１４）乃至（２８）において、
A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３
とする
ことを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかる地震動時系列データ処理装置は、
前記時系列データ圧縮部と、
前記時系列データ復号部と、
を備える
ことを特徴とする。
【００２０】
本発明にかかる地震動時系列データ処理システムは、
複数の地震動時系列データ処理装置と、
通信ネットワークと、
を備え、
前記複数の地震動時系列データ処理装置で圧縮された前記圧縮結果Ｙの時系列データを、前記通信ネットワークを通じて離れた場所に伝送し、伝送先で、圧縮された前記圧縮結果Ｙの時系列データを別の複数の地震動時系列データ処理装置によって前記復合結果Ｘの時系列データに復号する
ことを特徴とする。
【００２１】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
Aビット長の符号付整数（２の補数表現による）XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮演算する時系列データ処理方法であって、
Xが0を含む正の整数の場合（X≧0）には、以下の式（１）、（２）でXをYに圧縮し、
Y=X div 2D                               （Z ≦ C+D）    式（１）
Y=(Z-（C+D）)・2C+( X div 2Z-(C+1)) mod 2C    （C+D ＜ Z）   式（２）
（ただし、
ZはXをビット表現した場合に1であるビットの最上位の位置（ただし最下位ビットの位置を1として数える）で、
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                式（３）
X＝0の場合、Z=0                            式（４）
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Xが負の整数の場合（X＜0）には、
V=-X-1                           式（７）
として、
Xをビット単位否定したデータVを前記の式（１）、（２）で圧縮した結果をWとし、
Y=-W-1                           式（８）
として、
Wをビット単位否定した結果を圧縮結果Yとする
ことを特徴とする。
ここで
[]はガウス記号で、［P］は、Pを越えない最大の整数を表す。
divは除算を表す記号で、P div Q は、PをQで割った商を表す。
modは剰余を表す記号で、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
また、ビット単位否定はビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
【００２２】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
Aビット長の符号付整数（２の補数表現による）XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮演算する時系列データ処理方法であって、
圧縮に用いる演算を、ビットシフト演算、論理積演算、論理和演算、ビット単位否定演算を用いて、
Xが0を含む正の整数の場合（X≧0）には、以下の式（９）、（１０）でXをYに圧縮し、
Y=X>>D                                  （Z ≦ C+D）  式（９）
Y=((Z-(C+D))<<C)|((X>>(Z-(C+1)))&F)     （C+D ＜ Z）  式（１０）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                           式（１１）
ZはXをビット表現した場合に1であるビットの最上位の位置（ただし最下位ビットの位置を1として数える）で、
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                式（３）
X＝0の場合、Z=0                            式（４）
Cは仮数部ビット長
Dは切り捨てビット長
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Xが負の整数の場合（X＜0）には、
V=~X                            式 (１２)
として、
Xをビット単位否定したデータVを前記の式（９）、（１０）で圧縮した結果をWとし、
Y=~W                            式 (１３)
として、
Wをビット単位否定した結果を圧縮結果Yとする
ことを特徴とする。
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【００２３】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
圧縮に用いる演算は、前記式（１）乃至（１３）を組み合わせて用いる
ことを特徴とする。
【００２４】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
前記式（１）乃至（１３）において、
A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３
とする
ことを特徴とする。
【００２５】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
圧縮済みデータであるBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）Xに復号演算する時系列データ処理方法であって、
Yが0を含む正の整数の場合（Y≧0）には、以下の式（１４）乃至（１８）でYをXに復号し、
G＝0 のとき
X=Y・2D＋2(D-1)        （0 ≦ D-1）          式（１４）
X=Y                   （0 ＞ D-1）          式（１５）
G≠0 のとき
X=(2C＋（Y mod 2C）)・2(G+D-1)＋2(G+D-2)      （0 ≦ G+D-2）    式（１７）
X=(2C＋（Y mod 2C）)                       （0 ＞ G+D-2）   式（１８）
（ただし、
G=Y div 2C                                                 式（１６）
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                          式（６）
を満たす。）
Yが負の整数の場合（Y＜0）には、
W=-Y-1                           式(１９)
として、
Yをビット単位否定したデータWを前記の式（１４）乃至（１８）で復号した結果をVとし、
X=-V-1                           式（２０）
として、
Vをビット単位否定した結果を復号結果Xとする
ことを特徴とする。
ここで
divは除算を表す記号で、P div Q は、PをQで割った商を表す。
modは剰余を表す記号で、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
また、ビット単位否定はビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
【００２６】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
圧縮済みデータであるBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）Xに復号演算する時系列データ処理方法であって、
復号に用いる演算を、ビットシフト演算、論理積演算、論理和演算、ビット単位否定演算を用いて、
Yが0を含む正の整数の場合（Y≧0）には、下記の式（２１）乃至（２６）でYをXに復号し、
G＝0 のとき
X=(Y<<D)|(1<<(D-1))        （0 ≦ D-1）          式（２１）
X=Y                        （0 ＞ D-1）          式（２２）
G≠0 のとき
X=(((1<<C)|（Y&F）)<<(G+D-1))|(1<<(G+D-2))      （0 ≦ G+D-2）  式（２５）
X=(1<<C)|(Y&F)                                  （0 ＞ G+D-2）  式（２６）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                        式（２３）
G=Y>>C                                            式（２４）
Cは仮数部ビット長
Dは切り捨てビット長
Eは対数部ビット長
で、C、D、Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                            式（５）
C+2E+D=A                            式（６）
を満たす。）
Yが負の整数の場合（Y＜0）には、
W=~Y                          式 (２７)
として、
Yをビット単位否定したデータWを前記の式（２１）乃至（２６）で復号した結果をVとし、
X=~V                          式 (２８)
として、
Vをビット単位否定した結果を復号結果Xとする
ことを特徴とする。
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【００２７】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
復号に用いる演算は、前記式（１４）乃至（２８）を組み合わせて用いる
ことを特徴とする。
【００２８】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
前記式（１４）乃至（２８）において、
A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３
とする
ことを特徴とする。
【００２９】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
前記圧縮演算と、
前記復号演算と、
を実行する
ことを特徴とする。
【００３０】
本発明にかかる時系列データ処理方法は、
前記圧縮演算で圧縮された前記圧縮結果Ｙの時系列データを、通信ネットワークを通じて離れた場所に伝送し、伝送先で、圧縮された前記圧縮結果Ｙの時系列データを前記復号演算によって前記復合結果Ｘの時系列データに復号する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
このような地震動時系列データ処理装置、それを用いた地震動時系列データ処理システム、及び時系列データ処理方法によれば、圧縮前後で値の大小関係が保たれる時系列データ圧縮又は圧縮されたデータの復号を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態の地震動時系列データ処理装置の主要構成を示す図である。
【図２】本実施形態の時系列データ圧縮部の時系列データ圧縮方法を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態の時系列データ復号部の時系列データ復号方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の時系列データ処理方法を用いて処理したデータの圧縮前、圧縮後、復号前、復号後の比較である。
【図５】本実施形態の地震動時系列データ処理システムの主要構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施の形態を図により説明する。
【００３４】
図１は、本実施形態の地震動時系列データ処理装置の主要構成を示す図である。図中、１は地震動時系列データ処理装置、２は処理部、３は制御・演算部、４は計測震度算出部、５は計測震度概算部、６は時系列データ圧縮部、７は時系列データ復号部、８は電源装置、９は計測部である。
【００３５】
地震動時系列データ処理装置１は、計測部９で計測した地動加速度等の地震波形の時系列を制御・演算部３の時系列データ圧縮部６に入力することで、地震波形記録を圧縮する。さらに通信回線を経由して取得された圧縮済みの地震波形の時系列を制御・演算部３の時系列データ復号部７に入力することで、圧縮済みの地震波形記録を復号する。また、制御・演算部３は、電源装置８により駆動される処理部２にある。本実施形態の制御・演算部３は、警報処理を行わない場合等では、計測震度算出部４、計測震度概算部５、を備えなくてもよい。また、計測部９を処理部２内に備えてもよい。さらに、時系列データ圧縮部６と時系列データ復号部７のどちらかを備えていなくても良い。
【００３６】
次に、このような地震動時系列データ処理装置１の時系列データ圧縮部６での時系列データ圧縮方法について説明する。
【００３７】
図２は、本実施形態の時系列データ圧縮部６の時系列データ圧縮方法を示すフローチャートである。時系列データ圧縮部６は、図２に示すフローチャートに示す各ステップで時系列データの各サンプル値の圧縮をサンプル毎に実現する。圧縮に係わるパラメータA,B,C,D,Eは、時系列データの圧縮開始前に予め設定さているものとする。本実施形態では、A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３とする。
ここで、
Aは圧縮前のビット長、
Bは圧縮後のビット長、
Cは仮数部ビット長、
Dは切り捨てビット長、
Eは対数部ビット長
で、A,B,C,D,Eは非負の整数であり、
B=C+E+1                             式（５）
C+2E+D=A                            式（６）
を満たす。
【００３８】
まず、ステップ１で、時系列データを１サンプル毎に取得する（ＳＴ１）。ここで、取得されたデータは、Aビット長の符号付整数（２の補数表現による）とする。これをXとする。
【００３９】
続いて、ステップ２で、Xが0を含む正の整数か（X ≧ 0）、負の整数か（X ＜ 0）を判断する（ＳＴ２）。ステップ２において、X ≧ 0の場合はステップ３に進み、X ＜ 0の場合はステップ６に進む。
【００４０】
ステップ３では、ZがC+Dより大きいか（C+D ＜ Z）、否か（Z ≦ C+D）を判断する（ＳＴ３）。ステップ３において、（C+D ＜ Z）の場合はステップ４に進み、（Z ≦ C+D）の場合はステップ５に進む。
なお、Zは、以下の式（３）及び（４）等で求めることができる。
X≠0の場合、Z=[log2(X)] +1                  式（３）
X＝0の場合、Z=0                             式（４）
ここで、[]はガウス記号で、［P］はPを越えない最大の整数を表す。
【００４１】
ステップ４では、以下の式（２）で、XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮する（ＳＴ４）。
Y=(Z-（C+D）)・2C+( X div 2Z-(C+1)) mod 2C    （C+D ＜ Z）        式（２）
ここで、divは除算を表す記号、modは剰余を表す記号である。例えば、P div Q は、PをQで割った商を表し、P mod Q は、PをQで割った剰余を表す。
【００４２】
ステップ５では、以下の式（１）で、XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮する（ＳＴ５）。
Y=X div 2D                               （Z ≦ C+D）        式（１）
【００４３】
ステップ６では、以下の式（７）で得られるXをビット単位否定したデータVでXを置き換えた後、ZがC+Dより大きいか（C+D ＜Z）、否か（Z ≦ C+D）を判断する（ＳＴ６）。ここで、ビット単位否定は、ビット列100111102を011000012に変換するような操作である。
V=-X-1                           式（７）
【００４４】
ステップ６において、（C+D ＜ Z）の場合はステップ７に進み、（Z ≦ C+D）の場合はステップ８に進む。
【００４５】
ステップ７では、
Y=(Z-（C+D）)・2C+( X div 2Z-(C+1)) mod 2C    （C+D ＜ Z）        式（２）
で、XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮する。
その後、
W=Y
とした上で、以下の式（８）によって、Yをビット単位否定したデータで置き換える（ＳＴ７）。
Y=-W-1                           式(８)
【００４６】
ステップ８では、
Y=X div 2D                               （Z ≦ C+D）        式（１）
で、XをBビット長の符号付整数（２の補数表現による）と見なせるデータYに圧縮する。
その後、
W=Y
とした上で、以下の式（８）によって、Yをビット単位否定したデータで置き換える（ＳＴ８）。
Y=-W-1                           式(８)
【００４７】
なお、
ステップ５、ステップ８の式（１）の処理は、以下の式（９）で実行することもできる。
Y=X>>D                                （Z ≦ C+D）   式（９）
ステップ４、ステップ７の式（２）の処理は、以下の式（１０），（１１）で実行することもできる。
Y=((Z-(C+D))<<C)|((X>>(Z-(C+1)))&F)   （C+D ＜ Z）    式（１０）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                      式（１１）
とする。）
ステップ６のビット否定処理は、以下の式（１２）で実行することもできる。
V=~X                            式 (１２)
ステップ７、８のビット否定処理は、以下の式（１３）で実行することもできる。
Y=~W                            式 (１３)
【００４８】
ここで、各演算子は標準的なC言語の記法に従い、
<<     は左ビットシフト演算子：    x << n               xをn桁左シフト
>>     は右ビットシフト演算子：    x >> n               xをn桁右シフト
&      は論理積演算子 ：    x & y                xとyのビット単位の論理積
|      は論理和演算子 ：    x | y                xとyのビット単位の論理和
~      はビット単位否定演算子 ：~x               x のビット単位の否定
を表す。
【００４９】
次に、地震動時系列データ処理装置１の時系列データ復号部７での時系列データ復号方法について説明する。
【００５０】
図３は、本実施形態の時系列データ復号部７の時系列データ復号方法を示すフローチャートである。
【００５１】
時系列データ復号部７は、図３に示すフローチャートに示す各ステップで圧縮された時系列データの各サンプル値の復号をサンプル毎に実現する。復号に係わるパラメータA,B,C,D,Eは、時系列データの復号開始前に圧縮時に用いたものと同じ値が予め設定さているものとする。本実施形態では、A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３とする。
【００５２】
まず、ステップ１１で圧縮された時系列データを１サンプル毎に取得する（ＳＴ１１）。ここで、取得されたデータは、Bビット長の符号付整数（２の補数表現による）とみなすことができるものとする。これをYとする。
【００５３】
続いて、ステップ１２で、Yが0を含む正の整数か（Y≧0）、負の整数か（Y＜0）を判断する（ＳＴ１２）。Y≧0の場合はステップ１３に進み、Y＜0の場合はステップ２０に進む。
【００５４】
ステップ１３では、Gが0に等しくないか(G≠0)、否か(G=0)を判断する（ＳＴ１３）。ステップ１３において、(G≠0)の場合はステップ１４に進み、(G＝0)の場合はステップ１７に進む。なお、Gは、
G=Y div 2C                                                      式（１６）
とする。
【００５５】
ステップ１４では、G+D-2が0以上か（0 ≦ G+D-2）、否か（0 ＞ G+D-2）を判断する（ＳＴ１４）。（0 ≦ G+D-2）の場合はステップ１５に進み、（0 ＞ G+D-2）の場合はステップ１６に進む。
【００５６】
ステップ１５では、以下の式（１７）で、YをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）データXに復号する（ＳＴ１５）。
X=(2C＋（Y mod 2C）)・2(G+D-1)＋2(G+D-2)      （0 ≦ G+D-2）    式（１７）
【００５７】
ステップ１６では、以下の式（１８）で、YをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）データXに復号する（ＳＴ１６）。
X=(2C＋（Y mod 2C）)                        （0 ＞ G+D-2）   式（１８）
【００５８】
ステップ１７では、D-1が0以上か（0 ≦ D-1）、否か（0 ＞ D-1）を判断する（ＳＴ１７）。（0 ≦ D-1）の場合はステップ１８に進み、（0 ＞ D-1）の場合はステップ１９に進む。
【００５９】
ステップ１８では、以下の式（１４）で、YをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）データXに復号する（ＳＴ１８）。
X=Y・2D＋2(D-1)        （0 ≦ D-1）          式（１４）
【００６０】
ステップ１９では、以下の式（１５）で、YをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）データXに復号する（ＳＴ１９）。
X=Y                    （0 ＞ D-1）          式（１５）
【００６１】
ステップ２０では、以下の式（１９）で得られるYをビット単位否定したデータWでYを置き換えた後、Gが0に等しくないか(G≠0)、否か(G=0)を判断する（ＳＴ２０）。ステップ２０において、(G≠0)の場合はステップ２１に進み、(G＝0)の場合はステップ２４に進む。
W=-Y-1                           式（１９)
【００６２】
ステップ２１では、G+D-2が0以上か（0 ≦ G+D-2）、否か（0 ＞ G+D-2）を判断する（ＳＴ２１）。（0 ≦ G+D-2）の場合はステップ２２に進み、（0 ＞ G+D-2）の場合はステップ２３に進む。
【００６３】
ステップ２２では、以下の式（１７）で、YをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）データXに復号する。
X=(2C＋（Y mod 2C）)・2(G+D-1)＋2(G+D-2)      （0 ≦ G+D-2）      式（１７）
その後、
V=X
とした上で、以下の式（２０）によって、Xをビット単位否定したデータで置き換える（ＳＴ２２）。
X=-V-1                          式 （２０）
【００６４】
ステップ２３では、以下の式（１８）で、YをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）データXに復号する。
X=(2C＋（Y mod 2C）)                        （0 ＞ G+D-2）      式（１８）
その後、
V=X
とした上で、以下の式（２０）によって、Xをビット単位否定したデータで置き換える（ＳＴ２３）。
X=-V-1                          式（２０）
【００６５】
ステップ２４では、D-1が0以上か（0 ≦ D-1）、否か（0 ＞ D-1）を判断する（ＳＴ２４）。（0 ≦ D-1）の場合はステップ２５に進み、（0 ＞ D-1）の場合はステップ２６に進む。
【００６６】
ステップ２５では、以下の式（１４）で、YをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）データXに復号する。
X=Y・2D＋2(D-1)        （0 ≦ D-1）          式（１４）
その後、
V=X
とした上で、以下の式（２０）によって、Xをビット単位否定したデータで置き換える（ＳＴ２５）。
X=-V-1                           式（２０）
【００６７】
ステップ２６では、以下の式（１５）で、YをAビット長の符号付整数（２の補数表現による）データXに復号する。
X=Y                   （0 ＞ D-1）          式（１５）
その後、
V=X
とした上で、以下の式（２０）によって、Xをビット単位否定したデータで置き換える（ＳＴ２６）。
X=-V-1                           式（２０）
【００６８】
なお、
ステップ１８、２５の式（１４）の処理は、以下の式（２１）で実行することもできる。
X=(Y<<D)|(1<<(D-1))        （0 ≦ D-1）          式（２１）
ステップ１５、２２の式（１７）の処理は、以下の式（２５）で実行することもできる。
X=(((1<<C)|（Y&F）)<<(G+D-1))|(1<<(G+D-2))      （0 ≦ G+D-2） 式（２５）
（ただし、
F=(1<<C)-1                                        式（２３）
G=Y>>C                                            式（２４）
とする。）
ステップ１６、２３の式（１８）の処理は、以下の式（２６）で実行することもできる。
X=((1<<C)|(Y&F))              （0 ＞ G+D-2）                  式（２６）
ステップ２０のビット否定処理は、以下の式（２７）で実行することもできる。
W=~Y                            式（２７)
ステップ２５、２６、２２、２３のビット否定処理は、以下の式（２８）で実行することもできる。
X=~V                            式 (２８)
【００６９】
図４は、本実施形態の地震動時系列データ処理装置での圧縮前後のビット配置図を示す。
【００７０】
このようにして圧縮復号を行うと、本実施形態のように、A=２４、B=１６、C=1２、D=４、E=３とした場合には、図４に示すように圧縮と復号が行われる。
【００７１】
図５は、本実施形態の地震動時系列データ処理装置１０２をシステムとして構築した場合を示す図である。図中、１０１は地震動時系列データ処理システム、１０２は地震動時系列データ処理装置である。
【００７２】
本実施形態の地震動時系列データ処理システム１０１では、観測点の地震動時系列データ処理装置１０２ａで圧縮された地震波形の時系列を通信ネットワーク１０３経由で遠隔地にあるデータセンターに転送し、離れた場所にあるデータセンターの地震動時系列データ処理装置１０２ｂで地震動時系列データの復号を行うものである。
【００７３】
ここで、圧縮復号処理を行う地震動時系列データ処理装置１０２は複数存在してもよい。このようなシステムにおいても、必ず一定のビット長さに圧縮できるという本方法の利点が活かされる。可逆圧縮の場合、地震発生時の地震動時系列データに対しては圧縮率が落ちることが知られているが本方法ではそれが無い。本方法による地震動時系列データの圧縮復号は安定したデータ伝送を実現する上で有用である。
【００７４】
さらに、本実施形態の時系列データ処理圧縮方法は、時系列データの各サンプル値が必ず一定のビット長さに圧縮できることが保証され、圧縮後のデータを現在の計算機で一般的な符号付整数（２の補数表現による）として扱うことができるので効率的な処理が可能になる。
【００７５】
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１…地震動時系列データ処理装置
２…処理部
３…制御・演算部
４…計測震度算出部
５…計測震度概算部
６…時系列データ圧縮部
７…時系列データ復号部
８…電源装置
９…計測部
１０１…地震動時系列データ処理システム
１０２…地震動時系列データ処理装置
１０３…通信ネットワーク
【図１】
0006596647.tif 000002
【図２】
0006596647.tif 000003
【図３】
0006596647.tif 000004
【図４】
0006596647.tif 000005
【図５】
0006596647.tif 000006