(57)【要約】【課題】  針式のＶＵ計や騒音計等の測定器の針そのものが持つ質量や針の振れすぎを防ぐための制動装置などによる影響までも考慮した特性を正確にシミュレートすることが可能な動特性シミュレーション技術を提供することである。【解決手段】  一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出ステップと、平均値算出ステップにおいてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、平均値算出ステップにおいてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)と、を用いてシミュレーションの対象となっている測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａを設定する時定数設定ステップと、入力レベルＶi(n+1)と、出力レベルＶo(n)と、時定数設定ステップで設定された係数ａと、を用いて入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)を算出する演算ステップとを有する動特性シミュレーション方法である。【選択図】        図１
2005283343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定器の指示値の動特性シミュレーション方法であって、
一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出ステップと、
前記平均値算出ステップにおいてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、前記平均値算出ステップにおいてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)と、を用いてシミュレーションの対象となっている前記測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａを設定する時定数設定ステップと、
前記入力レベルＶi(n+1)と、前記出力レベルＶo(n)と、前記時定数設定ステップで設定された前記係数ａと、を用いて前記入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)を算出する演算ステップと、
を有する動特性シミュレーション方法。
【請求項２】
測定器の指示値の動特性をシミュレーションする動特性シミュレーション装置であって、
一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部においてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、前記平均値算出部においてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)と、を用いてシミュレーションの対象となっている前記測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａを設定する時定数設定部と、
前記入力レベルＶi(n+1)と、前記出力レベルＶo(n)と、前記時定数設定部で設定された前記係数ａと、を用いて前記入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)を算出する演算部と、
を有する動特性シミュレーション装置。
【請求項３】
請求項２記載の動特性シミュレーション装置において、
前記演算部が算出した前記出力レベルＶo(n)を一定時間ΔＴごとに更新して表示させる動特性シミュレーション装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の動特性シミュレーション装置において、
前記時定数設定部は、前記時定数τに対応した係数ａをａ＝ｅ(-ΔT/τ)で算出する動特性シミュレーション装置。
【請求項５】
請求項２ないし４の内の何れかに記載の動特性シミュレーション装置において、
前記演算部は、前記出力レベルＶo(n+1)をＶo(n+1)＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)で算出する動特性シミュレーション装置。
【請求項６】
請求項２ないし５の内の何れかに記載の動特性シミュレーション装置において、
前記平均値算出部は、前記入力信号の絶対値の平均値を算出する一定時間ΔＴを可変にした動特性シミュレーション装置。
【請求項７】
請求項２ないし６の内の何れかに記載の動特性シミュレーション装置において、
前記時定数設定部は、前記係数ａの設定を前記出力レベルＶo(n)と前記入力レベルＶi(n+1)を比較して行う動特性シミュレーション装置。
【請求項８】
請求項２ないし６の内の何れかに記載の動特性シミュレーション装置において、
前記時定数設定部は、前記係数ａの設定を前記出力レベルＶo(n)と前記入力レベルＶi(n+1)とを比較した結果と、前記出力レベルＶo(n)とに依存して行う動特性シミュレーション装置。
【請求項９】
測定器の指示値の動特性をシミュレーションする動特性シミュレーション装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、
一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出ステップ、
前記平均値算出ステップにおいてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、前記平均値算出ステップにおいてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)とを比較した結果を用いて、シミュレーションの対象となっている前記測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａをａ＝ｅ(-ΔT/τ)で算出する時定数設定ステップ、
前記入力レベルＶi(n+1)と、前記出力レベルＶo(n)と、前記時定数設定ステップで設定された前記係数ａとを用いて、前記入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)をＶo(n+1)＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)で算出する演算ステップ、および、
前記出力レベルＶo(n)を前記一定時間ΔＴごとに更新して表示する表示ステップ、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
測定器の指示値の動特性をシミュレーションする動特性シミュレーション装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、
一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出ステップ、
前記平均値算出ステップにおいてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、前記平均値算出ステップにおいてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)とを比較した結果と、前記出力レベルＶo(n)とに依存して、シミュレーションの対象となっている前記測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａをａ＝ｅ(-ΔT/τ)で算出する時定数設定ステップ、
前記入力レベルＶi(n+1)と、前記出力レベルＶo(n)と、前記時定数設定ステップで設定された前記係数ａとを用いて、前記入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)をＶo(n+1)＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)で算出する演算ステップ、および、
前記出力レベルＶo(n)を前記一定時間ΔＴごとに更新して表示する表示ステップ、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定器の指示値の動特性シミュレーション技術に関し、特に、針式のＶＵ計や騒音計など、立ち上がり特性や時定数などが規定されている測定器の針の指示値を電気的にシミュレートするための方法、装置、およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＵ計の指示値を電気的にシミュレートする方法として、Ｌ、Ｃ、Ｒを用いた積分回路があった（非特許文献１参照）が、このシミュレータはＶＵ計を１つの時定数で近似していた。また、計算機を用いてＶＵ計をシミュレートする方法もあった（非特許文献２参照）が、この方法はサンプルデータの相加平均値をＶＵ計の指示値とみなしており、ＶＵ計の動特性を正確にはシミュレートしていなかった。
いずれの方法も、針式ＶＵ計の針そのものが持つ質量や針の振れすぎを防ぐための制動装置などによる影響までも考慮した特性を正確にシミュレートしてはいなかった。
【０００３】
【非特許文献１】柴田光之、「番組音の平均の音の大きさとＶＵ計による音量レベル」、ＮＨＫ技術研究、第２２巻第５号（通巻第１２０号）、ｐ．４３３〜４３９、昭和４５年
【０００４】
【非特許文献２】斉藤隆、「番組音のＶＵ計指示値の分析と音量感について」、ＮＨＫ第５２回本部・関東甲信越地方技術報告会、ｐ．４７〜４８、（平成１１年９月２〜３日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＤやコンピュータグラフィックスの普及にともなって、機械的な機構を持つ針式のＶＵ計や騒音計だけではなく、ＬＥＤやＣＲＴ上に測定値を電気的に表示するタイプのメータが多くなってきている。しかし、針式のＶＵ計や騒音計などの、針そのものが持つ質量や針の振れすぎを防ぐための制動装置などによる影響までも考慮した特性を正確にはシミュレートできていなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、針式のＶＵ計や騒音計等の測定器の針そのものが持つ質量や針の振れすぎを防ぐための制動装置などによる影響までも考慮した特性を正確にシミュレートすることが可能な動特性シミュレーション方法、装置、およびプログラムを提供することにある。
【０００７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【０００９】
（１）測定器の指示値の動特性シミュレーション方法であって、一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記平均値算出ステップにおいてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、前記平均値算出ステップにおいてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)と、を用いてシミュレーションの対象となっている前記測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａを設定する時定数設定ステップと、前記入力レベルＶi(n+1)と、前記出力レベルＶo(n)と、前記時定数設定ステップで設定された前記係数ａと、を用いて前記入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)を算出する演算ステップと、を有する動特性シミュレーション方法である。
【００１０】
（２）測定器の指示値の動特性をシミュレーションする動特性シミュレーション装置であって、一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、前記平均値算出部においてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、前記平均値算出部においてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)と、を用いてシミュレーションの対象となっている前記測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａを設定する時定数設定部と、前記入力レベルＶi(n+1)と、前記出力レベルＶo(n)と、前記時定数設定部で設定された前記係数ａと、を用いて前記入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)を算出する演算部と、を有する。
【００１１】
（３）前述した（２）記載の動特性シミュレーション装置において、前記演算部が算出した前記出力レベルＶo(n)を一定時間ΔＴごとに更新して表示させる。
【００１２】
（４）前述した（２）または（３）記載の動特性シミュレーション装置において、前記時定数設定部は、前記時定数τに対応した係数ａをａ＝ｅ(-ΔT/τ)で算出する。
【００１３】
（５）前述した（２）ないし（４）の内の何れかに記載の動特性シミュレーション装置において、前記演算部は、前記出力レベルＶo(n+1)をＶo(n+1)＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)で算出する。
【００１４】
（６）前述した（２）ないし（５）の内の何れかに記載の動特性シミュレーション装置において、前記平均値算出部は、前記入力信号の絶対値の平均値を算出する一定時間ΔＴを可変にした。
【００１５】
（７）前述した（２）ないし（６）の内の何れかに記載の動特性シミュレーション装置において、前記時定数設定部は、前記係数ａの設定を前記出力レベルＶo(n)と前記入力レベルＶi(n+1)を比較して行う。
【００１６】
（８）前述した（２）ないし（６）の内の何れかに記載の動特性シミュレーション装置において、前記時定数設定部は、前記係数ａの設定を前記出力レベルＶo(n)と前記入力レベルＶi(n+1)とを比較した結果と、前記出力レベルＶo(n)とに依存して行う。
【００１７】
（９）測定器の指示値の動特性をシミュレーションする動特性シミュレーション装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出ステップ、前記平均値算出ステップにおいてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、前記平均値算出ステップにおいてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)とを比較した結果を用いて、シミュレーションの対象となっている前記測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａをａ＝ｅ(-ΔT/τ)で算出する時定数設定ステップ、前記入力レベルＶi(n+1)と、前記出力レベルＶo(n)と、前記時定数設定ステップで設定された前記係数ａとを用いて、前記入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)をＶo(n+1)＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)で算出する演算ステップ、および、前記出力レベルＶo(n)を前記一定時間ΔＴごとに更新して表示する表示ステップ、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００１８】
（１０）測定器の指示値の動特性をシミュレーションする動特性シミュレーション装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する平均値算出ステップ、前記平均値算出ステップにおいてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、前記平均値算出ステップにおいてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)とを比較した結果と、前記出力レベルＶo(n)とに依存して、シミュレーションの対象となっている前記測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａをａ＝ｅ(-ΔT/τ)で算出する時定数設定ステップ、前記入力レベルＶi(n+1)と、前記出力レベルＶo(n)と、前記時定数設定ステップで設定された前記係数ａとを用いて、前記入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)をＶo(n+1)＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)で算出する演算ステップ、および、前記出力レベルＶo(n)を前記一定時間ΔＴごとに更新して表示する表示ステップ、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明により、針式のＶＵ計や騒音計の針そのものが持つ質量や針の振れすぎを防ぐための制動装置などによる影響までも考慮した特性を正確にシミュレートすることができるようになる。
また、本発明により、例えばＬＥＤ表示のＶＵ計の動特性を針式のＶＵ計の動特性に正確に合わせることができるだけではなく、針式ＶＵ計が示す値をデータとして記録したり、統計的に分析することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
まず、本発明の実施の形態の概要を説明する。
針式ＶＵ計や騒音計等の測定器の指示値は、入力信号である「入力音声レベル」だけに依存するのではなく、「現在の指示値」と「新しく入ってきた音声レベル」の両者に依存する。また、立ち上がり特性および立ち下がり特性の時定数は、「現在の指示値」と「新しく入ってきた音声レベル」に依存して、ダイナミックに変化している。
【００２１】
そこで、本発明の実施の形態では、デジタル音声信号を立ち上がり特性および立ち下がり特性の時定数よりも十分短い時間間隔ごとに分割し、この時間間隔ごとにＶＵ計などの指示値に対応する出力信号を出すようにする。まず、１つの区間内のサンプルデータの絶対値の平均値を求めて入力音声レベルとし、「入力音声レベル」と「その時刻の出力レベル」とから、ダイナミックに時定数を変化させた後、時定数に対応する係数を求め、「入力音声レベル」と「その時刻の出力レベル」と時定数に対応する係数とから「新しい出力レベル」を算出するようにする。
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の動特性シミュレーション装置の原理的構成例を示す図である。以下の説明では、動特性シミュレーション装置の入力信号として、音声信号（以下、入力音声信号と記す）が入力される場合について説明するが、入力信号は音声信号に限定されるものではなく、測定器で計測可能な他の信号でもよい。また、出力信号は針式ＶＵ計等の指示値をシミュレートした信号である。
【００２４】
図１に示すように、実施の形態１の動特性シミュレーション装置は、入力音声信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１と、デジタル信号に変換された入力音声信号の絶対値を計算する絶対値部２と、一定時間ΔＴごとに、絶対値部２の出力信号の相加平均値を計算する短時間平均値部３と、一定時間ΔＴ前の出力信号であるｎ番目の出力信号Ｖo(n)を出力する遅延部４と、入力音声信号から得られたｎ＋１番目の入力信号Ｖi(n+1)とｎ番目の出力信号Ｖo(n)とから時定数を決定し、この時定数に対応する係数を出力する時定数設定部５と、ｎ＋１番目の入力信号Ｖi(n+1)とｎ番目の出力信号Ｖo(n)と時定数設定部５の出力である時定数に対応する係数とに基づいて、ｎ＋１番目の入力信号Ｖi(n+1)に対応するｎ＋１番目の出力信号Ｖo(n+1)を演算する演算部６とから構成される。なお、絶対値部２と短時間平均値部３を合わせて平均値算出部ということがある。
【００２５】
実施の形態１の動特性シミュレーション装置は、絶対値部２、短時間平均値部３、遅延部４、時定数設定部５、および演算部６の一部または全部をＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）またはＣＰＵと記憶装置に格納したプログラムで構成してもよい。
【００２６】
実施の形態１の動特性シミュレーション装置は、入力音声信号をＡ／Ｄ変換部１において、例えば、４８ｋＨｚ、１６ビットのデジタル信号に変換する。絶対値部２では、各サンプル値の絶対値を計算する。次に、短時間平均値部３においてサンプルデータを一定時間ΔＴごとに分割し、１つの区間ΔＴごとに絶対値の相加平均値を計算する。１つの区間の時間ΔＴはＶＵ計の立ち上がりおよび立ち下がり特性（約３００ｍｓ）と比較して十分短い時間であれば良い。例えば、サンプリング周波数が４８ｋＨｚの場合には１０２４サンプル、すなわち、１０２４／４８０００＝２１．３ｍｓごとに平均値をとれば実用上は十分である。なお、平均する時間が短いほど、ＶＵ計の動特性を精度良くシミュレートすることができる。ここで、短時間平均値部３のｎ番目の出力をＶi(n)と記述する。平均値を２１．３ｍｓごとに計算する場合にはＶi(n)は２１．３ｍｓごとに新しい値をとることになる。時定数設定部５は短時間平均値部のｎ＋１番目の値Ｖi(n+1)と出力信号Ｖo(n+1)の１区間前の値Ｖo(n)を用いて、時定数に対応する係数ａを決定するが、決定の方法は後で述べる。演算部６では１区間ごとに決定される係数ａの値を用いて
Ｖo(n+1)＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)      ・・・（１）
の演算を行い、ｎ＋１番目の出力Ｖo(n+1)を出力する。
【００２７】
図２は時定数τを持つ回路の動作を説明するための図であり、図３は時定数τを持つ回路における立ち上がり時の入力信号と出力信号の関係を説明するための図であり、図４は時定数τを持つ回路における立ち下がり時の入力信号と出力信号の関係を説明するための図である。
【００２８】
図２〜４に基づいて、図１の方法で針式ＶＵ計等の指示値がシミュレートできる原理を説明する。入力音声信号がデジタル信号の場合には図１のＡ／Ｄ変換部１は不要である。
【００２９】
レベル変動のない定常的な音声信号、例えば、正弦波、三角波、白色雑音などを入力した時の針式ＶＵ計の針の振れは、入力音声信号の両波整流値の平均値に比例する。そこで、図１の絶対値部２と短時間平均値部３で針式ＶＵ計の針の振れに対応する値を計算する。なお、絶対値部２は針式ＶＵ計の両波整流回路に対応する。
【００３０】
動特性を時定数で記述するために、ここで、図２に示す時定数τを持つ回路７の動作を検討する。図３（１）に示すように入力信号が時刻ｔ０でＶ１からＶ２（Ｖ２≧Ｖ１）に変化した時の出力信号は図３（２）に示すように変化する。式で表現すれば
Ｖo＝（Ｖ２−Ｖ１）×（１−ｅ(-(t-t0)/τ)）＋Ｖ１
＝Ｖ１×ｅ(-(t-t0)/τ)＋Ｖ２×（１−ｅ(-(t-t0)/τ)）    ・・・（２）
である。ただし、ｔ≧ｔ０の範囲とする。また、図４（１）に示すように入力信号が時刻ｔ０でＶ１からＶ２（Ｖ２≦Ｖ１）に変化した時の出力信号は図４（２）に示すように変化する。式で表現すれば
Ｖo＝（Ｖ１−Ｖ２）×ｅ(-(t-t0)/τ)＋Ｖ２
＝Ｖ１×ｅ(-(t-t0)/τ)＋Ｖ２×（１−ｅ(-(t-t0)/τ)）    ・・・（３）
である。ただし、ｔ≧ｔ０の範囲とする。（２）、（３）式はまったく同じであり、Ｖ１とＶ２の大小に無関係に、出力信号は（２）式で計算できることが分かる。
【００３１】
図２の回路７で、入力信号がΔＴの時間間隔で離散的に入力される場合を考える。ｎ番目の入力信号をＶi(n)、ｎ＋１番目の入力信号をＶi(n+1)、ｎ番目の出力信号をＶo(n)、ｎ＋１番目の出力信号をＶo(n+1)とする。出力信号がＶo(n)である時、入力信号がＶi(n)からＶi(n+1)に変化した時のΔＴ時間後の値Ｖo(n+1)は（２）式から
Ｖo(n+1)＝Ｖo(n)×ｅ(-ΔT/τ)＋Ｖi(n+1)×（１−ｅ(-ΔT/τ)）
＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)          ・・・（４）
ここに、ａ＝ｅ(-ΔT/τ)
で与えられる。すなわち、（１）式が得られる。
【００３２】
針式ＶＵ計の立ち上がり特性の時定数と立ち下がり特性の時定数は、針の質量や針の振れすぎを防ぐための制動装置などの影響で異なっている。一例として、立ち上がりの時定数τが約８４ｍｓ、立ち下がりの時定数τが約１７３ｍｓである針式ＶＵ計をシミュレートする場合を考える。
【００３３】
図１の時定数設定部５で時定数に対応した係数ａを決定するが、Ｖi(n+1)≧Ｖo(n)の場合には立ち上がり特性の時定数を用い、Ｖi(n+1)＜Ｖo(n)の場合には立ち下がり特性の時定数を用いなければならないので、係数ａは
Ｖi(n+1)≧Ｖo(n)の場合はａ＝ｅ(-ΔT/τ)＝ｅ(-21.3/84)＝０．７７６
Ｖi(n+1)＜Ｖo(n)の場合はａ＝ｅ(-ΔT/τ)＝ｅ(-21.3/173)＝０．８８４
・・・（５）
である。なお、（５）式のａの値は短時間平均値が２１．３ｍｓごとに得られる場合である。また、Ｖi(n+1)＝Ｖo(n)の場合は、ａが（５）式のどちらの値をとっても（１）式から、Ｖo(n+1)＝Ｖo(n)＝Ｖi(n+1)となるのでＶi(n+1)≧Ｖo(n)の場合に含めた。
【００３４】
このような時定数設定部５は、例えば、立ち上がり特性および立ち下がり特性の時定数を格納する図示しない時定数格納部と、現在の入力信号から得られたｎ＋１番目の入力信号Ｖi(n+1)とｎ番目の出力信号Ｖo(n)とを比較して、出力信号の増減を判定する図示しない判定部と、判定結果に応じた時定数を読み出して、この時定数に対応した係数を計算し演算部６に出力する図示しない係数部とで構成できる。または、時定数設定部５は、立ち上がり特性および立ち下がり特性の時定数と各時定数に対応した係数をテーブルデータとして格納しておき、判定部の判定結果に応じて時定数に対応する係数を読み出し、この読み出した係数を演算部６に出力する構成でもよい。
【００３５】
実施の形態１の動特性シミュレーション装置は、まず、時定数設定部５がｎ＋１番目の入力信号Ｖi(n+1)とｎ番目の出力信号Ｖo(n)を比較することによって、ｎ＋１番目の出力信号（測定器の指示値）の増減を判定する。
【００３６】
ここで、入力信号Ｖi(n+1)の方が大きい場合には、時定数設定部５はｎ＋１番目の出力信号Ｖo(n+1)を演算する際の係数として、立ち上がり特性の時定数に対応する係数を決定し、この係数を演算部６に出力することによって、演算部６は立ち上がり特性の時定数に従った出力信号Ｖo(n+1)を演算する。
【００３７】
一方、ｎ＋１番目の入力信号Ｖi(n+1)とｎ番目の出力信号Ｖo(n)を比較して、入力信号Ｖi(n+1)の方が小さい場合には、時定数設定部５はｎ＋１番目の出力信号Ｖo(n+1)を演算する際の係数として、立ち下がり特性の時定数に対応する係数を決定し、この係数を演算部６に出力することによって、立ち下がり特性の時定数に従った出力信号Ｖo(n+1)を演算する。
【００３８】
このように、実施の形態１の動特性シミュレーション装置では、シミュレーション対象とする針式の計測器の立ち上がり特性および立ち下がり特性を計測して得られた時定数から計算した係数ａと、ｎ＋１番目の入力信号Ｖi(n+1)と、ｎ番目の出力信号Ｖo(n)に基づいて、演算手段６がｎ＋１番目の出力信号Ｖo(n+1)を計算する構成となっているので、針式のＶＵ計や騒音計の針そのものが持つ質量や針の振れすぎを防ぐための制動装置などによる影響までも考慮した特性を正確にシミュレートすることができる。このとき、出力信号Ｖo(n+1)を一定時間ΔＴごとに更新して表示させることによって、針式の計測器を表示部（針の動く速度）まで含めて正確に実時間でシミュレートすることができる。例えば、一定時間ΔＴごとに更新される出力信号Ｖo(n+1)と０ＶＵ時の電圧の電圧比を計算することによりＶＵ値を計算し、このＶＵ値に基づいてΔＴ時間ごとに、ＬＥＤやＣＲＴ上にＶＵ値を電気的に表示させたＶＵ値を更新させることにより正確な実時間によるシミュレートが可能となる。なお、出力信号Ｖo(n+1)を一定時間ΔＴごとに更新して表示させる構成に限定されることはない。
【００３９】
その結果、針式ＶＵ計の指示値のデータとして出力信号Ｖo(n+1)を記録したり、出力信号Ｖo(n+1)を統計的に分析することができる。この場合には、表示を更新するタイミングを一定時間ΔＴと異なるタイミングに設定する等でもよいことはいうまでもない。
【００４０】
なお、実施の形態１の動特性シミュレーション装置における立ち上がり特性および立ち下がり特性の時定数は、実際に測定した針式ＶＵ計の時定数を１例として用いたものであり、前述の値に限定されるものではない。針式ＶＵ計等の測定器の指示値は測定器によって多少異なるのでシミュレートしたい測定器の時定数を測定して、本発明の実施の形態による計算方法を適用することが望ましい。
【００４１】
図６に実施の形態１の動特性シミュレーション装置をＣＰＵと記憶装置に格納したプログラムで構成した場合のプログラムのフロー図の例を示す。
【００４２】
まず、一定時間ΔＴごとに入力信号の絶対値の平均値を算出する（ステップ６１）。
次に、ステップ６１においてｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、ステップ６１においてｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)とを比較した結果を用いて、シミュレーションの対象となっている測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａをａ＝ｅ(-ΔT/τ)で算出する（ステップ６２）。
【００４３】
次に、入力レベルＶi(n+1)と、出力レベルＶo(n)と、ステップ６２で設定された係数ａとを用いて、入力レベルＶi(n+1)に対応する出力レベルＶo(n+1)をＶo(n+1)＝ａ×Ｖo(n)＋（１−ａ）×Ｖi(n+1)で算出する（ステップ６３）。
次に、出力レベルＶo(n)を一定時間ΔＴごとに更新して表示する（ステップ６４）。
ステップ６４が終了するとステップ６１に戻る。
【００４４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の動特性シミュレーション装置は時定数設定部５の構成が異なるのみで、他の構成は実施の形態１の動特性シミュレーション装置と同様である。従って、以下の説明では、時定数設定部５の構成および動作について詳細に説明する。
【００４５】
ＶＵ計の針の重心が、正確に回転中心（回転軸）にある場合には針の自重による影響は無視できると考えられるが、僅かに指針側にあり、その自重の影響が無視できないと考えられる。
【００４６】
また、ＶＵ計の目盛りは図７に示すように、ほぼ真上に−２ＶＵの目盛りがある。従って、入力音声信号の立ち上がり時と立ち下がり時では、以下のように時定数が変化すると考えられる。
（１）立ち上がりの場合：
針８の振れが小さい時（例えば、−２ＶＵより小さい時）は図８（ａ）に示すように、針８の重力９に大きく逆らって針を振らせる必要があるので、針８は振れにくい。すなわち、時定数は大きい。針８の振れが大きい時（例えば、−２ＶＵより大きい時）は図８（ｂ）に示すように、針８の重力９がトルク（針と直角方向）におよぼす影響は小さく、また、指示値が真上を通りこした場合にはトルクと同じ方向に働くので、針８は振れやすくなる。すなわち、時定数は小さくなる。
（２）立ち下がりの場合：
針８の振れが大きい時（例えば、実測値によると−７ＶＵより大きい時）は図８（ｂ）に示すように、針８の重力９の影響は小さく、また、指示値が真上を通りこして−２ＶＵより大きい場合には戻る方向と逆方向に働くので、針８は振れにくくなる（戻りにくくなる）。すなわち、時定数は大きい。針８の振れが小さい時（例えば、−７ＶＵより小さい時）は図８（ａ）に示すように、針８の重力９が針８の戻る方向に加わるので、針８は振れやすくなる（戻りやすくなる）。すなわち、時定数は小さくなる。
【００４７】
従って、ＶＵ計の動特性をさらに精度良くシミュレートするためには立ち上がり特性および立ち下がり特性の時定数をさらに詳細に変化させる必要がある。実施の形態１では、立ち上がりと立ち下がりの時定数の２種類で針式ＶＵ計をシミュレートしたが、実施の形態２では、立ち上がりと立ち下がりの時定数がさらにｎ番目の出力信号Ｖo(n)にも依存する場合の例を述べる。
【００４８】
実施の形態２の動特性シミュレーション装置は、立ち上がり特性および立ち下がり特性ごとにそれぞれ２つの時定数を用意しておき、立ち上がり特性と立ち下がり特性の時定数が測定器の指示値すなわちｎ番目の出力信号Ｖo(n)にも依存することを利用して、ＶＵ計の動特性をさらに精度良くシミュレートする構成である。
【００４９】
すなわち、実施の形態２の動特性シミュレーション装置が有する時定数設定部５は、例えば、立ち上がり特性および立ち下がり特性ごとにそれぞれ２つの時定数を格納する図示しない時定数格納部と、入力音声信号から得られたｎ＋１番目の入力信号Ｖi(n+1)とｎ番目の出力信号Ｖo(n)とを比較して、出力信号の増減を判定する図示しない判定部と、判定結果とｎ番目の出力信号Ｖo(n)に応じた時定数を読み出して、この時定数に対応した係数を計算し演算部６に出力する図示しない係数部とで構成される。
【００５０】
従って、入力音声信号から絶対値の相加平均値を計算するまでの動作は実施の形態１の動特性シミュレーション装置と同じである。しかしながら、実施の形態２の動特性シミュレーション装置では、時定数設定部５が短時間平均値部のｎ＋１番目の値Ｖi(n+1)と出力信号Ｖo(n+1)の１区間前の値Ｖo(n)を比較して出力信号の増減を判定すると共に、この判定結果とｎ番目の出力信号Ｖo(n)を用いて、係数ａを決定し、この係数ａを用いて演算部６が（１）式によってｎ＋１番目の出力Ｖo(n+1)を演算するので、立ち上がり特性と立ち下がり特性の時定数が測定器の指示値に依存する場合であっても、より正確なシミュレートが可能となる。
【００５１】
実施の形態２の時定数設定部５に格納される時定数として、針式ＶＵ計の立ち上がり特性の時定数が−２ＶＵ以下（電圧比で０ＶＵの０．７９以下）では約８４ｍｓで、−２ＶＵより大きい場合には時定数が約４２ｍｓであり、立ち下がり特性の時定数が−７ＶＵ以上（電圧比で０ＶＵの０．４５以上）では約１７３ｍｓで、−７ＶＵより小さい場合には時定数が約１０１ｍｓである場合を例として考える。
【００５２】
１６ビットで量子化し、−１８ｄＢＦＳ（Ｆｕｌｌ  Ｓｃａｌｅ）を０ＶＵに設定した場合には振幅が４０９５の正弦波が０ＶＵである。したがって、０ＶＵの正弦波の絶対値の平均値は２×４０９５／π＝２６０７．０となる。すなわち、−２ＶＵの値は２６０７．０×０．７９＝２０５９．５、−７ＶＵの値は２６０７．０×０．４５＝１１７３．２である。
【００５３】
入力信号が２１．３ｍｓごとに得られる場合のａの値は時定数設定部５において以下のように決定される。
【００５４】
Ｖi(n+1)≧Ｖo(n)、Ｖo(n)≦２０５９．５の場合はａ＝ｅ(-21.3/84)＝０．７７６
Ｖi(n+1)≧Ｖo(n)、Ｖo(n)＞２０５９．５の場合はａ＝ｅ(-21.3/42)＝０．６０２
Ｖi(n+1)＜Ｖo(n)、Ｖo(n)＜１１７３．２の場合はａ＝ｅ(-21.3/101)＝０．８１０
Ｖi(n+1)＜Ｖo(n)、Ｖo(n)≧１１７３．２の場合はａ＝ｅ(-21.3/173)＝０．８８４
・・・（６）
針式ＶＵ計の場合には（６）式のように、立ち上がり特性および立ち下がり特性ごとにそれぞれ２つの時定数として合計４種類用いることで、図５の曲線１０、１１で示すように、×で示す実測値をほぼ正確にシミュレートすることができる。図５は、０ＶＵの入力信号が針式ＶＵ計に入力された後の経過時間と指示値の関係（曲線１０）および０ＶＵの入力信号が長時間加えられた後、時刻０ｍｓで入力信号が０となった場合の経過時間と指示値の関係（曲線１１）を示す図である。縦軸は針式ＶＵ計の指示値（出力信号Ｖo(n)と０ＶＵ時の電圧との電圧比）であり、横軸は経過時間である。×は実測値であり、曲線１０、１１はシミュレーション結果である。曲線１０、１１では、１５０ｍｓ以前と以後で異なった時定数を用いている。
【００５５】
さらに精度を高めるためには、時定数を切り替えるレベルの数をさらに増やせば良い。また、針式ＶＵ計の動特性は製品によっても多少異なるので、シミュレートをしたいＶＵ計の時定数を実際に測定してａの値を決定すると良い。なお、例としてあげた針式ＶＵ計の時定数は測定例の１つである。
なお、図５に示す△は、実施の形態１の（５）式のように、立ち上がり特性および立ち下がり特性ごとに１つの時定数を用いてシミュレートした場合である。
【００５６】
実施の形態２の動特性シミュレーション装置をＣＰＵと記憶装置に格納したプログラムで構成した場合のプログラムのフロー図の例は図６と同様である。ただし、時定数設定ステップ（ステップ６２）において、ｎ番目に算出された入力レベルＶi(n)に対応する出力レベルＶo(n)と、ｎ＋１番目に算出された入力レベルＶi(n+1)とを比較した結果と、出力レベルＶo(n)とに依存して、シミュレーションの対象となっている測定器の指示値の時定数を近似する複数の時定数τの中の１つに対応した係数ａをａ＝ｅ(-ΔT/τ)で算出する点が実施の形態１と異なる。
【００５７】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１の動特性シミュレーション装置の原理的構成例を示す図である。
【図２】時定数τを持つ回路を説明するための図である。
【図３】時定数τを持つ回路における入力信号と出力信号の関係（Ｖ２≧Ｖ１の場合）を説明するための図である。
【図４】時定数τを持つ回路における入力信号と出力信号の関係（Ｖ２≦Ｖ１の場合）を説明するための図である。
【図５】０ＶＵの入力信号が針式ＶＵ計に入力された後の経過時間と指示値の関係（曲線１０）および０ＶＵの入力信号が長時間加えられた後、時刻０ｍｓで入力信号が０となった場合の経過時間と指示値の関係（曲線１１）を示す図である。
【図６】実施の形態１の動特性シミュレーション装置をＣＰＵと記憶装置に格納したプログラムで構成した場合のプログラムのフロー図の例である。
【図７】ＶＵ計の目盛りを説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２の動特性シミュレーション装置における指示値と時定数の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…Ａ／Ｄ変換部                        ２…絶対値部
３…短時間平均値部                      ４…遅延部
５…時定数設定部                        ６…演算部
７…時定数τを持つ回路                  ８…針を示す矢印
９…針にかかる重力を示す矢印
Ｖo(n)…ｎ番目の出力信号                Ｖo(n+1)…ｎ＋１番目の出力信号
Ｖi(n+1)…ｎ＋１番目の入力信号          Ｖo …出力信号
Ｖi …入力信号                          ｔ０…時刻
Ｖ１、Ｖ２…入力信号レベル              τ…時定数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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