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JP2009236818A - Frequency characteristic measuring device - Google Patents

Frequency characteristic measuring device Download PDF

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JP2009236818A
JP2009236818A JP2008085569A JP2008085569A JP2009236818A JP 2009236818 A JP2009236818 A JP 2009236818A JP 2008085569 A JP2008085569 A JP 2008085569A JP 2008085569 A JP2008085569 A JP 2008085569A JP 2009236818 A JP2009236818 A JP 2009236818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
sine wave
module
analyzer
measurement signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008085569A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Komura
肇 小村
Toshifumi Kunimoto
利文 国本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP2008085569A priority Critical patent/JP2009236818A/en
Publication of JP2009236818A publication Critical patent/JP2009236818A/en
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for measuring frequency characteristics without being affected by noise even in the case of high frequency region. <P>SOLUTION: A generator 2 receives a command which generates sine wave by which frequency sweep is carried out to step-like at intervals of predetermined frequency from an analyzer 4, and supplies a measured signal to an object to be measured 3 by generating sine wave of indicated frequency, whenever frequency which should be generated by this command is indicated. The analyzer 4 measures and displays the frequency characteristics of the object to be measured 3, by FFT-analyzing the measured signal output from the object to be measured 3 for sine wave of each step of step-like frequency sweep. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、コンピュータに搭載されているアプリケーションプログラムにプラグインしたモジュールにより周波数特性を測定するようにした周波数特性測定装置に関する。   The present invention relates to a frequency characteristic measuring apparatus that measures a frequency characteristic by a module plugged into an application program installed in a computer.

従来、DAW(Digital Audio Warkstation )と呼ばれるパーソナルコンピュータ(以下、「パソコン」という)にインストールされるアプリケーションソフトウェアが知られている。DAWが搭載されたパソコンは音楽処理装置として動作可能となり、MIDIイベントやオーディオ信号の録音/再生、編集、ミキシングなどの一連の音楽処理を実行することができるようになる。この音楽処理装置では、各音楽ファイルについて、MIDIイベントを記録するMIDIトラック、オーディオ信号を記録するオーディオトラック、オーディオ信号をミキシングするバスが作成されて、それぞれのトラックに記録できるようにされている。各トラックに対応してMIDIチャンネルストリップおよびオーディオchストリップが作成される。MIDIチャンネルストリップには、操作子が用意されておりその操作子の操作に応じて、対応するMIDIトラックで再生されるMIDIイベントの音量(エクスプレッション)や定位(パン)などが制御されるようになる。また、オーディオチャンネルストリップに用意されている操作子の操作に応じて、オーディオ信号の周波数特性、音量、定位などが制御されるようになる。このようなオーディオ信号の各種信号処理は、それぞれDAWに用意されている信号処理モジュールにより実行される。また、アプリケーションソフトウェアに追加機能を提供するためのプログラムをプラグインすることができる。   Conventionally, application software installed in a personal computer (hereinafter referred to as “personal computer”) called DAW (Digital Audio Warkstation) is known. A personal computer equipped with a DAW can operate as a music processing apparatus, and can perform a series of music processing such as recording / playback, editing, and mixing of MIDI events and audio signals. In this music processing apparatus, for each music file, a MIDI track for recording a MIDI event, an audio track for recording an audio signal, and a bus for mixing the audio signal are created and recorded on each track. A MIDI channel strip and an audio channel strip are created corresponding to each track. The MIDI channel strip is provided with an operator, and the volume (expression) and localization (pan) of a MIDI event reproduced on the corresponding MIDI track are controlled according to the operation of the operator. . In addition, the frequency characteristics, volume, and localization of the audio signal are controlled in accordance with the operation of an operator provided in the audio channel strip. Such various signal processing of the audio signal is executed by a signal processing module prepared in the DAW. In addition, a program for providing an additional function to the application software can be plugged in.

信号処理モジュールでは、イコライザやコンプレッサなどのエフェクトモジュールがあるが、このようなエフェクトモジュールの開発をする際には、例えばエフェクトアルゴリズムをDAWにプラグインし、その試聴や検証を行っている。この場合、プラグインしたエフェクトモジュールの周波数特性等を測定する場合には、DAWにプラグインしたエフェクトモジュールに測定信号を与え、その出力の波形ファイルを別に設けた測定装置で解析することにより周波数特性を測定するようにしていた。このように、エフェクトモジュールの周波数特性等を測定する作業は繁雑であることから、エフェクトモジュールの周波数特性を測定することのできるアナライザモジュールをDAWにプラグインさせることが考えられる。このようにすれば、測定対象とするエフェクトモジュールとアナライザモジュールとをDAW上で結線するだけで簡易にエフェクトモジュールの周波数特性を測定することができるようになる。さらに、DAWから測定信号を外部エフェクト機器に与えてその出力を再びDAWに戻し、プラグインされているアナライザモジュールで解析することにより、プラグインされたエフェクトモジュールと同様に外部エフェクト機器の周波数特性等を測定することもできるようになる。   In the signal processing module, there are effect modules such as an equalizer and a compressor. When developing such an effect module, for example, an effect algorithm is plugged into the DAW, and audition and verification thereof are performed. In this case, when measuring the frequency characteristics, etc. of the plugged-in effect module, the measurement signal is given to the effect module plugged into the DAW, and the output waveform file is analyzed by a separate measuring device, and the frequency characteristics are analyzed. I was trying to measure. As described above, since the work of measuring the frequency characteristics and the like of the effect module is complicated, it is conceivable to plug an analyzer module capable of measuring the frequency characteristics of the effect module into the DAW. In this way, the frequency characteristics of the effect module can be easily measured by simply connecting the effect module to be measured and the analyzer module on the DAW. Furthermore, the measurement signal from the DAW is supplied to the external effect device, the output is returned to the DAW again, and the analysis is performed by the plugged-in analyzer module. Can also be measured.

従来のDAWがインストールされたパソコン上で実現可能な周波数特性測定装置101の構成の概要を図12に示す。
図12に示す周波数特性測定装置101は、ジェネレータ102が発生するホワイトノイズ等の測定信号を、エフェクト等の測定対象103に入力し、測定対象103から出力される測定信号をアナライザ104においてFFT(Fast Fourier transform)することにより測定対象103の周波数特性を測定する。アナライザ104は、DAWにプラグインされたアナライザモジュールにより実現されており、ジェネレータ102および測定対象103も、DAWにプラグインされたジェネレータモジュールおよびエフェクトモジュールとすることができる。
測定対象103のエフェクトモジュールに与える測定信号としては、DAWの再生音かジェネレータ102が発生した測定信号のいずれかを選択することができる。ジェネレータ102をプラグインしたジェネレータモジュールで構成した場合は、ジェネレータ102のパラメータ設定を行うユーザインタフェースが用意され、ユーザインタフェース画面を開いて測定信号をサイン波とするかホワイトノイズとするかを選択できると共に、測定信号の振幅を設定することができる。さらに、サイン波を選択した場合はサイン波の周波数も設定することができる。
FIG. 12 shows an outline of the configuration of the frequency characteristic measuring apparatus 101 that can be realized on a personal computer on which a conventional DAW is installed.
The frequency characteristic measuring apparatus 101 shown in FIG. 12 inputs a measurement signal such as white noise generated by the generator 102 to a measurement target 103 such as an effect, and the analyzer 104 outputs the measurement signal output from the measurement target 103 to the FFT (Fast The frequency characteristic of the measuring object 103 is measured by performing Fourier transform. The analyzer 104 is realized by an analyzer module plugged into the DAW, and the generator 102 and the measurement target 103 can also be a generator module and an effect module plugged into the DAW.
As a measurement signal to be applied to the effect module of the measurement object 103, either a DAW playback sound or a measurement signal generated by the generator 102 can be selected. When the generator 102 is configured by a generator module plugged in, a user interface for setting parameters of the generator 102 is prepared, and a user interface screen can be opened to select whether the measurement signal is a sine wave or white noise. The amplitude of the measurement signal can be set. Furthermore, when a sine wave is selected, the frequency of the sine wave can also be set.

また、アナライザ104の設定を行うユーザインタフェース(UI)が用意され、アナライザUI画面140の例が図13に示されている。図13に示すアナライザUI画面140においては、横軸が対数スケールの周波数とされ、縦軸がデシベル単位の振幅とされた測定対象103の周波数特性を表示する周波数特性表示領域140aと、アナライザ104のパラメータ設定を行う第1設定部140bと第2設定部140cの設定欄が設けられている。第1設定部140bではType欄aにおいてFFTを行う際に使用される時間窓が選択される。時間窓としては矩形窓、ハニング窓、ハミング窓、ブラックマン窓、ブラックマン−ハリス窓、フラットトップ窓のいずれかから選択することができる。測定信号が周期信号の場合はフラットトップ窓が好適とされる。また、Size欄bにおいて、周波数の分解能を決定する時間窓の窓長を、測定信号を時間窓内においてサンプルできるサンプル数で設定することができる。第2設定部140cではNum欄cにおいて同一条件でのFFT結果を加算することにより、信号に含まれるノイズ成分を相対的に減少させるために同期加算する加算回数を設定する。このNum欄cで加算回数を決定し、Startボタンで加算が開始される。   Further, a user interface (UI) for setting the analyzer 104 is prepared, and an example of the analyzer UI screen 140 is shown in FIG. In the analyzer UI screen 140 shown in FIG. 13, a frequency characteristic display region 140 a that displays the frequency characteristic of the measurement target 103 in which the horizontal axis is a logarithmic scale frequency and the vertical axis is an amplitude in decibels, Setting fields for the first setting unit 140b and the second setting unit 140c for setting parameters are provided. In the first setting unit 140b, a time window used when performing FFT in the Type column a is selected. The time window can be selected from a rectangular window, Hanning window, Hamming window, Blackman window, Blackman-Harris window, and flat top window. When the measurement signal is a periodic signal, a flat top window is preferable. In the Size column b, the window length of the time window that determines the frequency resolution can be set by the number of samples that can sample the measurement signal within the time window. The second setting unit 140c sets the number of additions for synchronous addition in order to relatively reduce the noise component included in the signal by adding the FFT results under the same condition in the Num column c. The number of additions is determined in the Num column c, and the addition is started with the Start button.

図13において周波数特性表示領域140aには、測定対象103をイコライザとした際の周波数特性の一例が表示されている。この周波数特性を参照すると、高域においてイコライザの本来の特性と異なり周波数特性があばれている。これは、広帯域の周波数成分を含むホワイトノイズが測定信号としてジェネレータ102において発生されて測定対象103に供給されており、アナライザ104は全周波数帯域に対してFFTを行っているため、高域になるほどノイズ成分の影響を受け易いからである。このように、従来の周波数特性測定装置101ではノイズ成分の影響を受け易いという問題点があった。
また、測定対象103が入力される信号の周波数によって応答の異なる非線形特性を有している場合は、ホワイトノイズのような広帯域の周波数成分を含む測定信号を測定対象103に入力しても、入力される信号の周波数によって応答の異なる非線形特性を測定することができないという問題点があった。
In FIG. 13, an example of frequency characteristics when the measurement target 103 is an equalizer is displayed in the frequency characteristic display area 140a. Referring to this frequency characteristic, the frequency characteristic is increased in the high range, unlike the original characteristic of the equalizer. This is because white noise including a wideband frequency component is generated as a measurement signal in the generator 102 and supplied to the measurement target 103, and the analyzer 104 performs FFT on the entire frequency band, so This is because it is easily affected by noise components. Thus, the conventional frequency characteristic measuring apparatus 101 has a problem that it is easily affected by noise components.
In addition, when the measurement target 103 has nonlinear characteristics with different responses depending on the frequency of the input signal, even if a measurement signal including a broadband frequency component such as white noise is input to the measurement target 103, the input There is a problem that it is impossible to measure nonlinear characteristics having different responses depending on the frequency of the signal to be generated.

そこで、本発明は高域になってもノイズの影響を受けない周波数特性を測定することができると共に、入力される信号の周波数によって応答の異なる非線形特性を測定することのできる周波数特性測定装置を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention provides a frequency characteristic measuring apparatus that can measure frequency characteristics that are not affected by noise even when the frequency becomes high, and that can measure nonlinear characteristics having different responses depending on the frequency of an input signal. It is intended to provide.

上記目的を達成するために、本発明の周波数特性測定装置は、所定周波数間隔でステップ状に周波数掃引されたサイン波を発生させるコマンドをアナライザモジュールから受けて、該コマンドにより発生すべき周波数が指示される毎に、指示された周波数のサイン波を発生して測定対象とされるモジュールに測定信号として供給すると共に、ジェネレータモジュールから発生されるステップ状に周波数掃引されている各ステップ毎のサイン波に対する測定対象とされるモジュールから出力される測定信号のスペクトル情報を解析することにより、測定対象とされるモジュールの周波数特性を測定して表示することを最も主要な特徴としている。   In order to achieve the above object, the frequency characteristic measuring apparatus of the present invention receives a command from the analyzer module for generating a sine wave swept in steps at predetermined frequency intervals, and indicates the frequency to be generated by the command. Each time, a sine wave of the instructed frequency is generated and supplied as a measurement signal to the module to be measured, and a sine wave for each step generated from the generator module is swept in steps. The most important feature is to measure and display the frequency characteristics of the measurement target module by analyzing the spectrum information of the measurement signal output from the measurement target module.

本発明によれば、所定周波数間隔でステップ状に周波数掃引されたサイン波を発生させるコマンドをアナライザモジュールから受けて、該コマンドにより発生すべき周波数が指示される毎に、指示された周波数のサイン波を発生して測定対象とされるモジュールに測定信号として供給すると共に、ジェネレータモジュールから発生されるステップ状に周波数掃引されている各ステップ毎のサイン波に対する測定対象とされるモジュールから出力される測定信号のスペクトル情報を解析することにより、測定対象とされるモジュールの周波数特性を測定して表示するようにしている。これにより、広帯域の周波数成分を有するホワイトノイズを測定信号として使用することなく周波数特性を測定することができることから、高域においてもノイズの影響を受けることなく周波数特性を測定することができる。
また、所定周波数間隔でステップ状に周波数掃引されたサイン波が測定信号として測定対象とされるモジュールに供給されるため、入力される信号の周波数によって応答の異なる非線形特性も測定することができるようになる。
According to the present invention, each time a command to generate a sine wave that is swept in steps at predetermined frequency intervals is received from the analyzer module and the frequency to be generated is indicated by the command, the sine of the indicated frequency is indicated. A wave is generated and supplied as a measurement signal to a module to be measured, and is output from the module to be measured for a sine wave generated at each step and swept in steps. By analyzing the spectrum information of the measurement signal, the frequency characteristic of the module to be measured is measured and displayed. As a result, the frequency characteristic can be measured without using white noise having a broadband frequency component as a measurement signal, so that the frequency characteristic can be measured without being affected by noise even in a high frequency range.
In addition, since a sine wave swept in steps at predetermined frequency intervals is supplied as a measurement signal to a module to be measured, it is possible to measure nonlinear characteristics having different responses depending on the frequency of the input signal. become.

本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置は、パーソナルコンピュータ(以下、「パソコン」という)にインストールされるアプリケーションソフトウェアにプラグインされたモジュールにより構成されており、その概要の構成を示すユーザインタフェース(UI)画面を図1に示す。
図1に示す測定装置UI画面1aは、本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置1が起動された際に表示されるユーザインタフェース画面である。周波数特性測定装置1が動作するアプリケーションソフトウェアは、例えば、MIDIイベントやオーディオ信号の録音/再生、編集、ミキシングなどの一連の音楽処理を実行することができるDAW(Digital Audio Warkstation )とすることができる。図1に示す周波数特性測定装置1は、ジェネレータ2が発生する測定信号が、エフェクト等の測定対象3に入力され、測定対象3から出力される測定信号がアナライザ4においてFFT(Fast Fourier transform)されることにより測定対象3の周波数特性が測定されるようになる。ジェネレータ2はアプリケーションソフトウェアにプラグインされたジェネレータモジュールとされており、アナライザ4も、アプリケーションソフトウェアにプラグインされたアナライザモジュールにより実現されている。また、測定対象3はパソコンに外部接続されているエフェクトやアプリケーションソフトウェアにプラグインされているエフェクトモジュール等とすることができる。
A frequency characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a module plugged into application software installed in a personal computer (hereinafter referred to as a “personal computer”). A UI screen is shown in FIG.
A measurement apparatus UI screen 1a shown in FIG. 1 is a user interface screen displayed when the frequency characteristic measurement apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is activated. The application software on which the frequency characteristic measuring apparatus 1 operates can be, for example, a DAW (Digital Audio Warkstation) that can execute a series of music processing such as recording / playback, editing, and mixing of MIDI events and audio signals. . In the frequency characteristic measuring apparatus 1 shown in FIG. 1, a measurement signal generated by a generator 2 is input to a measurement target 3 such as an effect, and the measurement signal output from the measurement target 3 is subjected to FFT (Fast Fourier Transform) in the analyzer 4. As a result, the frequency characteristic of the measuring object 3 is measured. The generator 2 is a generator module plugged into the application software, and the analyzer 4 is also realized by an analyzer module plugged into the application software. The measurement object 3 can be an effect externally connected to the personal computer or an effect module plugged into the application software.

図1に示すように、ジェネレータ2の出力ポート2aは測定対象3の入力ポート3aに論理的に接続されてジェネレータ2において発生された測定信号が測定対象3に供給される。また、測定対象3の出力ポート3bはアナライザ4の入力ポート4aに論理的に接続されて測定対象3から出力される測定信号がアナライザ4に入力されてFFTされることにより測定対象3の周波数特性が測定される。さらに、アナライザ4のコマンド出力ポート4bがジェネレータ2のコマンド入力ポート2bに論理的に接続されて、アナライザ4によりジェネレータ2が発生する測定信号の周波数や振幅を指示することができるようにされている。そして、アナライザ4は所定周波数間隔でステップ状に周波数掃引されたサイン波をジェネレータ2が発生するように、周波数掃引される各ステップ毎のサイン波の周波数および振幅の情報を含むコマンドをジェネレータ2に送っている。周波数掃引される各ステップ毎にコマンドを受けたジェネレータ2は、コマンドで指示された周波数および振幅のサイン波を発生して周波数掃引されるステップ毎に測定信号として測定対象3に供給する。この場合に、ジェネレータ2が発生するステップ状に周波数掃引されたサイン波(Stepped Sine)の例を図5(a)に示す。図5(a)に示すグラフの横軸は時間とされ、縦軸はサイン波の周波数とされており、ジェネレータ2は所定周波数間隔でステップ状に上昇するサイン波を発生して出力することが分かる。   As shown in FIG. 1, the output port 2 a of the generator 2 is logically connected to the input port 3 a of the measurement target 3, and the measurement signal generated in the generator 2 is supplied to the measurement target 3. Further, the output port 3b of the measurement object 3 is logically connected to the input port 4a of the analyzer 4, and the measurement signal output from the measurement object 3 is input to the analyzer 4 and subjected to FFT so that the frequency characteristic of the measurement object 3 is obtained. Is measured. Further, the command output port 4b of the analyzer 4 is logically connected to the command input port 2b of the generator 2, so that the analyzer 4 can instruct the frequency and amplitude of the measurement signal generated by the generator 2. . Then, the analyzer 4 sends a command including information on the frequency and amplitude of the sine wave for each frequency swept to the generator 2 so that the generator 2 generates a sine wave that is swept in steps at predetermined frequency intervals. sending. The generator 2 that has received a command for each step that is frequency swept generates a sine wave having the frequency and amplitude specified by the command, and supplies it to the measurement object 3 as a measurement signal for each step that is swept in frequency. In this case, FIG. 5A shows an example of a sine wave (Stepped Sine) frequency-swept in a step shape generated by the generator 2. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5A is time, the vertical axis is the frequency of the sine wave, and the generator 2 can generate and output a sine wave that rises stepwise at a predetermined frequency interval. I understand.

アナライザ4は、周波数掃引される各ステップ毎に測定対象3から出力される測定信号をFFTし、FFT結果におけるピーク周波数の振幅値を解析する。これにより、ジェネレータ2において測定信号の周波数掃引が終了してアナライザ4による測定信号のFFTが終了した際に、アナライザ4により測定対象3の周波数特性が測定されるようになる。周波数特性の測定結果はグラフとして表示されるようになる。図5(b)にアナライザ4によりFFT解析により得られた周波数特性のグラフの例を示す。図5(b)の横軸は周波数とされ、縦軸はFFT結果におけるピーク周波数の振幅値とされており、例としてジェネレータ2が発生するステップ状に周波数掃引されるサイン波の2つのステップに対応する周波数が図5(a)から破線で図5(b)に示されている。   The analyzer 4 performs FFT on the measurement signal output from the measurement object 3 for each step in which the frequency is swept, and analyzes the amplitude value of the peak frequency in the FFT result. As a result, when the frequency sweep of the measurement signal is completed in the generator 2 and the FFT of the measurement signal by the analyzer 4 is completed, the frequency characteristic of the measurement object 3 is measured by the analyzer 4. The measurement result of the frequency characteristic is displayed as a graph. FIG. 5B shows an example of a graph of frequency characteristics obtained by FFT analysis using the analyzer 4. In FIG. 5B, the horizontal axis is the frequency, and the vertical axis is the amplitude value of the peak frequency in the FFT result. As an example, two steps of the sine wave frequency-swept in the step generated by the generator 2 are shown. Corresponding frequencies are shown in FIG. 5 (b) by broken lines from FIG. 5 (a).

ここで、測定対象3のパラメータ設定を行うことのできる測定対象UI画面30の一例を図2に示す。
図2に示す測定対象UI画面30は、4バンドのイコライザの例とされており、A,B,C,Dの4バンドを有し各バンドにおいてゲイン(G)、周波数(F)と選択度(Q)を設定する合計12個の操作子30aを有している。これらの12個の操作子30aの内の所望の操作子30aを操作してイコライザ特性を設定する毎に、周波数特性測定装置1において周波数特性を測定することにより所望の周波数特性とされたイコライザに設定することができる。
Here, an example of the measurement target UI screen 30 on which the parameter setting of the measurement target 3 can be performed is shown in FIG.
The measurement target UI screen 30 shown in FIG. 2 is an example of a four-band equalizer, and has four bands A, B, C, and D, and gain (G), frequency (F), and selectivity in each band. A total of twelve operators 30a for setting (Q) are provided. Each time the desired operating element 30a of these 12 operating elements 30a is operated to set an equalizer characteristic, the frequency characteristic measuring apparatus 1 measures the frequency characteristic to obtain an equalizer having a desired frequency characteristic. Can be set.

次に、アナライザ4のパラメータ設定を行うことのできるアナライザUI画面40を図3に示す。
図3に示すように、アナライザUI画面40においては、横軸が対数スケールの周波数とされ、縦軸がデシベル単位の振幅とされた測定対象3の周波数特性を表示する周波数特性表示領域40aを有している。この周波数特性表示領域40aにおいてFFT結果の値をグラフにプロットする際に、ひとつのグラフプロット点に対して複数の値が対応する場合は、複数の値の内の例えばピークの値をプロットした周波数特性を表示するようにしている。また、ジェネレータ2のパラメータの設定を行う第1設定部40bおよび第2設定部40cの欄が設けられていると共に、アナライザ4のパラメータ設定を行う第3設定部40dおよび第4設定部40eの設定欄が設けられている。アナライザUI画面40の詳細を図8に示しており、各欄の説明を図8を参照して行う。第1設定部40bのGenerator欄におけるGain欄aでは測定対象3に供給する測定信号の振幅を単位をdBで設定する。図示する例では、0.00dBの振幅値に設定されている。また、Frequency欄におけるFrom欄bでは測定信号であるサイン波の周波数をステップ状に周波数掃引させるときの開始周波数を設定し、To欄cで終了周波数を設定し、Step欄dで周波数の分割ステップ数を設定する。例えばFrom欄bが10Hz、To欄cが22.05kHz、Step欄dが1/24Octであれば、10Hzから22.05kHzまで、1オクターブを24分割するステップ数で測定信号とされるサイン波の周波数をステップ状に上昇させて周波数掃引する。
Next, an analyzer UI screen 40 on which the parameters of the analyzer 4 can be set is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the analyzer UI screen 40 has a frequency characteristic display area 40a for displaying the frequency characteristic of the measuring object 3 with the horizontal axis representing the logarithmic scale frequency and the vertical axis representing the amplitude in decibels. is doing. When plotting the FFT result value on the graph in the frequency characteristic display area 40a, when a plurality of values correspond to one graph plot point, for example, the frequency at which the peak value is plotted among the plurality of values. The characteristics are displayed. The first setting unit 40b and the second setting unit 40c for setting the parameters of the generator 2 are provided, and the settings of the third setting unit 40d and the fourth setting unit 40e for setting the parameters of the analyzer 4 are provided. A column is provided. Details of the analyzer UI screen 40 are shown in FIG. 8, and each column will be described with reference to FIG. In the Gain column a in the Generator column of the first setting unit 40b, the unit of the amplitude of the measurement signal supplied to the measurement object 3 is set in dB. In the illustrated example, the amplitude value is set to 0.00 dB. In the From column b in the Frequency column, the start frequency when the frequency of the sine wave as the measurement signal is swept in steps is set, the end frequency is set in the To column c, and the frequency dividing step in the Step column d Set the number. For example, if the From column b is 10 Hz, the To column c is 22.05 kHz, and the Step column d is 1/24 Oct, the sine wave used as the measurement signal is divided into 10 octaves by 24 steps from 10 Hz to 22.05 kHz. The frequency is swept up in steps.

さらに、第2設定部40cのDuration欄におけるTime欄eではサイン波の周波数をステップ状に周波数掃引させるときの各ステップの測定信号の持続時間を設定する。図示する例では0.29secに設定されている。Silent time欄fではサイン波の周波数をステップ状に周波数掃引させるときの各ステップ間の無音時間を設定する。図示するようにSilent timeが1.00secに設定されている場合は、ステップ毎に信号を振幅ゼロまでフェードアウトさせ、Silent timeで設定された時間(1sec)だけ無音時間を置いた後、次の周波数のサイン波をフェードインさせるようにする。Silent timeが0.00secに設定されている時には、振幅を変化させないままステップ状に周波数を変化させていく。ただしこのとき、周波数が切り替わったときも位相はつながるようにされる。このように、アナライザUI画面40においてジェネレータ2のパラメータを設定することができる。   Furthermore, in the Time column e in the Duration column of the second setting unit 40c, the duration of the measurement signal at each step when the frequency of the sine wave is swept in steps is set. In the illustrated example, it is set to 0.29 sec. In the silent time column f, a silent time between steps when the frequency of the sine wave is swept in steps is set. As shown in the figure, when Silent time is set to 1.00 sec, the signal is faded out to zero amplitude at each step, and after the silent time is set for Silent time (1 sec), the next frequency is set. Fade in the sine wave. When the Silent time is set to 0.00 sec, the frequency is changed stepwise without changing the amplitude. At this time, however, the phases are connected even when the frequency is switched. Thus, the parameters of the generator 2 can be set on the analyzer UI screen 40.

第3設定部40dではAnalyzer欄におけるType欄gにおいてFFTを行う際に使用される時間窓が選択される。時間窓としては矩形窓、ハニング窓、ハミング窓、ブラックマン窓、ブラックマン−ハリス窓、フラットトップ窓のいずれかから選択することができる。図示する場合は、測定信号が周期信号とされていることからフラットトップ窓(FlatTop)が選択されている。また、Size欄hにおいて、周波数の分解能を決定する時間窓の窓長を、測定信号を窓長内においてサンプルできるサンプル数で設定することができる。図示する例では、窓長が8192サンプル数に設定されている。第4設定部40eではNum欄iにおいて同一条件でのFFT結果を加算することにより、信号に含まれるノイズ成分を相対的に減少させるために同期加算する加算回数を設定する。また、Type欄jで同期加算の方式をnormalとcorrelationの内から選択する。図示する例では加算回数が10に、同期加算の方式がnormalに設定されている。   In the third setting unit 40d, a time window used when performing FFT in the Type column g in the Analyzer column is selected. The time window can be selected from a rectangular window, Hanning window, Hamming window, Blackman window, Blackman-Harris window, and flat top window. In the illustrated case, the flat top window (FlatTop) is selected because the measurement signal is a periodic signal. In the Size column h, the window length of the time window that determines the frequency resolution can be set by the number of samples that can sample the measurement signal within the window length. In the illustrated example, the window length is set to 8192 samples. The fourth setting unit 40e sets the number of additions to be added synchronously in order to relatively reduce the noise component included in the signal by adding the FFT results under the same conditions in the Num column i. In the Type column j, a synchronous addition method is selected from normal and correlation. In the illustrated example, the number of additions is set to 10, and the synchronous addition method is set to normal.

ところで、周波数の分解能を決定する時間窓の窓長であるが、窓長をTdとし測定信号を窓長内においてサンプルできるサンプル数をSs、サンプリング周波数をFsとすると、窓長TdはSs/Fsで表される。例えば、Fs=44.1kHz、Ss=8192とすると窓長Tdは約185.76msとなる。この場合、FFTを行うと0Hzからサンプリング周波数のナイキスト周波数Fn(=Fs/2=22.05kHz)までの周波数帯域に等間隔に配置されたSs/2個の周波数ビンが得られる。この周波数ビンは時間窓を乗算してサンプリングした測定信号をFFTした際に得られる周波数成分(スペクトル)になる。すなわち、FFTにおける周波数の分解能は、
Fn/(Ss/2)=2Fn/Ss=Fs/Ss
となる。例えば、Fs=44.1kHz、Ss=8192とすると周波数の分解能は約5.38Hzとなる。なお、サイン波の周波数をステップ状に周波数掃引させるときの終了周波数はナイキスト周波数Fnを超えないようにナイキスト周波数Fn以下とされる。
By the way, the window length of the time window for determining the resolution of the frequency is assumed to be Ss / Fs, where Ts is the window length, Ss is the number of samples that can be sampled within the window length, and Fs is the sampling frequency. It is represented by For example, if Fs = 44.1 kHz and Ss = 8192, the window length Td is about 185.76 ms. In this case, when FFT is performed, Ss / 2 frequency bins arranged at equal intervals in the frequency band from 0 Hz to the Nyquist frequency Fn (= Fs / 2 = 22.05 kHz) of the sampling frequency are obtained. This frequency bin becomes a frequency component (spectrum) obtained when the measurement signal sampled by multiplying by the time window is FFTed. That is, the frequency resolution in FFT is
Fn / (Ss / 2) = 2 Fn / Ss = Fs / Ss
It becomes. For example, if Fs = 44.1 kHz and Ss = 8192, the frequency resolution is about 5.38 Hz. The end frequency when the frequency of the sine wave is swept stepwise is set to be equal to or lower than the Nyquist frequency Fn so as not to exceed the Nyquist frequency Fn.

ここで、図1に示す周波数特性測定装置1において、ジェネレータ2からの測定信号を測定対象3を介さずに直接アナライザ4に入力したところ、アナライザ4により測定された周波数特性が完全なフラットにはならずわずかに揺らぐようになった。そこで、この原因を検討した所、測定信号であるステップ状に周波数掃引させたサイン波の周波数とFFT分析した際に得られる周波数ビンとのずれが周波数掃引時のステップによって異なるためであることが分かった。そこで、周波数特性における揺らぎを極力解消するように、ステップ状に周波数掃引させるサイン波の周波数として、FFT分析することにより得られる周波数ビンの内の最も近い周波数を当該ステップで発生させるべき周波数としてステップ毎に取得して、当該周波数をそのステップで発生させるようアナライザ4がジェネレータ2に指示するようにしている。
また、周波数掃引時のステップ毎の周波数間隔Fdと所定の周波数分解能を満たす窓長Tdにおけるサンプリング数Ssとの関係は、Fd≧Fs/Ssと表され、
Ss≧Fs/Fd (1)
となる。この(1)式のサンプリング数Ssを満足する窓長Tdに設定される。
Here, in the frequency characteristic measuring apparatus 1 shown in FIG. 1, when the measurement signal from the generator 2 is directly input to the analyzer 4 without passing through the measurement object 3, the frequency characteristic measured by the analyzer 4 is not completely flat. It started to shake slightly. Therefore, when this cause was examined, the difference between the frequency of the sine wave that was swept in a stepwise manner as the measurement signal and the frequency bin obtained when performing the FFT analysis was different depending on the step during the frequency sweep. I understood. Therefore, in order to eliminate fluctuations in the frequency characteristics as much as possible, as the frequency of the sine wave to be swept in steps, the nearest frequency among the frequency bins obtained by FFT analysis is set as the frequency to be generated in the step. The analyzer 4 instructs the generator 2 to acquire the frequency every time and generate the frequency in that step.
Further, the relationship between the frequency interval Fd for each step during frequency sweep and the sampling number Ss in the window length Td satisfying a predetermined frequency resolution is expressed as Fd ≧ Fs / Ss,
Ss ≧ Fs / Fd (1)
It becomes. The window length Td that satisfies the sampling number Ss of the equation (1) is set.

さらに、周波数特性表示領域40aにおける横軸は対数スケールの周波数とされているため、ステップ状に周波数掃引させるサイン波の周波数を等間隔で上昇させていくと周波数が高くなるにつれて一つのグラフプロット点に対する値が増加していくことになる。そこで、ステップ状に周波数掃引させるサイン波の各ステップの周波数を対数スケールの周波数とすると共に、周波数間隔Fdの大きさに応じて周波数の分解能を粗くすることにより一つのグラフプロット点に対する値を減少させるようにしてもよい。すなわち、ステップ状に周波数掃引されるサイン波の各ステップの周波数が対数スケールの周波数とされると各ステップにおける周波数間隔Fdが異なるようになる。この場合においても、上記(1)式のサンプリング数Ssを満足する窓長Tdに設定されるが、周波数間隔Fdが大きくなるほど窓長Tdが短くなるよう(サンプル数が減少するよう)変更されてFFTされるようになる。   Further, since the horizontal axis in the frequency characteristic display area 40a is a logarithmic scale frequency, if the frequency of the sine wave to be swept in steps is increased at equal intervals, one graph plot point as the frequency increases. The value for will increase. Therefore, the frequency of each step of the sine wave to be swept in steps is set to a logarithmic scale frequency, and the value for one graph plot point is reduced by coarsening the frequency resolution according to the size of the frequency interval Fd. You may make it make it. That is, if the frequency of each step of the sine wave that is swept in steps is a logarithmic scale, the frequency interval Fd in each step is different. Even in this case, the window length Td satisfying the sampling number Ss of the above equation (1) is set, but the window length Td is changed so that the window length Td becomes shorter (the sample number decreases) as the frequency interval Fd becomes larger. FFT is performed.

次に、本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置1が実現されるパーソナルコンピュータの構成を示すブロック図を図4に示す。
図4において、CPU(Central Processing Unit)10はパソコンの全体の動作を制御すると共に、プラグインされたジェネレータモジュールやアナライザモジュールのプログラムや制御用プログラム等の動作ソフトウェアを実行している。ROM(Read Only Memory)11には、CPU10が実行する制御用プログラム等の動作ソフトウェアが格納されており、RAM(Random Access Memory)12には、CPU10のワークエリアや読み出されたシーンデータの記憶エリアが設定されている。このROM11をフラッシュメモリ等の書き換え可能なROMとすることで、動作ソフトウェアの書き換えを可能とすることができ、動作ソフトウェアのバージョンアップを容易に行うことができる。なお、図示されていないがハードディスク装置等の大容量記憶装置を備えており大容量記憶装置にインストールされたDAW等のアプリケーションソフトウェアやプラグインされるジェネレータモジュールやアナライザモジュールのプログラムが記憶されている。
Next, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a personal computer in which the frequency characteristic measuring apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is realized.
In FIG. 4, a CPU (Central Processing Unit) 10 controls the overall operation of the personal computer and executes operation software such as a plug-in generator module and analyzer module program and a control program. A ROM (Read Only Memory) 11 stores operation software such as a control program executed by the CPU 10, and a RAM (Random Access Memory) 12 stores a work area of the CPU 10 and read scene data. An area is set. By making this ROM 11 a rewritable ROM such as a flash memory, the operation software can be rewritten, and the version of the operation software can be easily upgraded. Although not shown, a large-capacity storage device such as a hard disk device is provided, and application software such as DAW installed in the large-capacity storage device and generator module and analyzer module programs to be plugged in are stored.

検出回路14は、パソコンに設けられているキーボードやマウス等の操作子13を走査することによって操作子13のイベントを検出して、イベントのあった操作子13に対応するイベント出力を出力している。操作子13には、ユーザインタフェース画面において設けられている操作子30a等のパラメータを設定する操作子が含まれている。表示回路16は液晶表示器(LCD)等の表示器15を備え、この表示器15にユーザインタフェース画面等が表示される。各種操作は、ユーザインタフェース画面においてはGUI(Graphical User Interface)を利用した設定操作を行えるようにされている。通信インターフェース(I/F)18は、外部エフェクト等の外部機器17を接続するインターフェースであり、このインタフェースを介してパソコンと外部機器17とが論理的に接続される。これらの各部は通信バス19に接続されて、通信バス19を介してデータの授受を行っている。   The detection circuit 14 detects an event of the operation element 13 by scanning an operation element 13 such as a keyboard or a mouse provided in the personal computer, and outputs an event output corresponding to the operation element 13 having the event. Yes. The operator 13 includes an operator for setting parameters such as the operator 30a provided on the user interface screen. The display circuit 16 includes a display 15 such as a liquid crystal display (LCD), and a user interface screen or the like is displayed on the display 15. Various operations can be performed using a GUI (Graphical User Interface) on the user interface screen. The communication interface (I / F) 18 is an interface for connecting an external device 17 such as an external effect, and the personal computer and the external device 17 are logically connected through this interface. These units are connected to a communication bus 19 and exchange data via the communication bus 19.

次に、本発明にかかる周波数特性測定装置1において実行される解析処理のフローチャートを図6に示す。
測定装置UI画面1aにおける接続設定や、測定対象UI画面30やアナライザUI画面40におけるパラメータ設定を行った後、周波数測定スタートボタンを操作する等して周波数測定をスタートさせると解析処理がスタートされ、ステップS10にてアナライザUI画面40で設定されたサイン波の周波数をステップ状に周波数掃引させるときの開始周波数、終了周波数、出力レベル、周波数の分割ステップ数が取得される。次いで、ステップS11にてサンプリング周波数FsとアナライザUI画面40にて設定された時間窓の窓長とされるサンプリング数Ssから周波数の分解能を算出する。さらに、ステップS10で取得した開始周波数、終了周波数および分割ステップ数とから周波数掃引される各ステップの周波数をステップ毎に算出し、上記周波数ビンの周波数の内の算出された各ステップの周波数に最も近い周波数を測定対象3に供給する測定信号の周波数として決定し、決定された各ステップの周波数情報をステップS12にてレジスタに保存する。この場合、周波数掃引される各ステップの周波数を対数スケールの周波数として算出して、上記周波数ビンの周波数の内の算出された各ステップの周波数に最も近い周波数を測定対象3に供給する測定信号の周波数として決定するようにしてもよい。
Next, FIG. 6 shows a flowchart of analysis processing executed in the frequency characteristic measuring apparatus 1 according to the present invention.
After setting the connection on the measurement device UI screen 1a and setting the parameters on the measurement target UI screen 30 and the analyzer UI screen 40, the analysis process is started when the frequency measurement is started by operating the frequency measurement start button. In step S10, the start frequency, the end frequency, the output level, and the frequency division step number when the frequency of the sine wave set on the analyzer UI screen 40 is swept in steps are acquired. Next, in step S11, the frequency resolution is calculated from the sampling frequency Fs and the sampling number Ss which is the window length of the time window set on the analyzer UI screen 40. Further, the frequency of each step that is swept in frequency is calculated for each step from the start frequency, end frequency, and number of division steps acquired in step S10, and the frequency of each step calculated among the frequencies in the frequency bin is the largest. The near frequency is determined as the frequency of the measurement signal supplied to the measurement object 3, and the determined frequency information of each step is stored in the register in step S12. In this case, the frequency of each step to be swept is calculated as a logarithmic scale frequency, and the frequency of the measurement signal that supplies the frequency closest to the calculated frequency of each step among the frequencies of the frequency bins to the measurement object 3 You may make it determine as a frequency.

次に、決定された各ステップの周波数から求められるステップ間の周波数間隔Fdに応じて上記(1)式のサンプリング数Ssを満足する窓長Tdがステップ毎に算出されてステップS13にてレジスタに保存される。この場合、周波数掃引される各ステップの周波数が対数スケールの周波数とされている場合は、測定周波数が高くなるにつれて周波数間隔Fdが拡がることから算出される窓長Tdが短くなり、窓長Td内でサンプルされるサンプル数が減少するようになる。次いで、ステップS14にてレジスタに保存されている全ての各ステップの周波数をジェネレータ2から測定対象3に供給してアナライザ4により測定を行ったか否かが判断されるが、この場合は一回目なのでまだ測定していないと判断されてステップS15に進む。ステップS15では、レジスタに保存されている最初のステップのサイン波の周波数情報とステップS10にて取得された出力レベルとからなる発音設定の情報を取得し、ステップS16にて発生すべきサイン波の周波数情報と出力レベルの情報からなる発音指示コマンドをジェネレータ2に送信する。発音指示コマンドを受けたジェネレータ2は指示された周波数情報の周波数とされたサイン波の測定信号を指示された出力レベルで出力し、測定対象3に供給する。   Next, a window length Td that satisfies the sampling number Ss of the above equation (1) is calculated for each step according to the frequency interval Fd between the steps obtained from the determined frequency of each step, and stored in the register in step S13. Saved. In this case, when the frequency of each step to be swept is a logarithmic scale frequency, the calculated window length Td is shortened because the frequency interval Fd is increased as the measurement frequency is increased. The number of samples to be sampled decreases. Next, in step S14, it is determined whether or not the frequency of all the steps stored in the register is supplied from the generator 2 to the measurement object 3 and measurement is performed by the analyzer 4. In this case, it is the first time. It is determined that the measurement has not been performed yet, and the process proceeds to step S15. In step S15, sound generation setting information including the frequency information of the sine wave of the first step stored in the register and the output level acquired in step S10 is acquired, and the sine wave to be generated in step S16 is acquired. A sound generation instruction command including frequency information and output level information is transmitted to the generator 2. Receiving the sound generation instruction command, the generator 2 outputs a measurement signal of a sine wave having the frequency of the instructed frequency information at the instructed output level and supplies it to the measurement object 3.

測定対象3から出力された測定信号はアナライザ4に入力され、ステップS17にてアナライザ4に入力された測定信号をFFT解析する。FFT解析することにより周波数ビンとその振幅が得られ、得られたピーク周波数ビンとその振幅値に基づく描画をステップS18にてアナライザUI画面40の周波数特性表示領域40aにおいて行う。ステップS18の処理が終了するとステップS14に戻り、ステップS14ないしステップS18の処理が繰り返し行われることにより、第2のステップのサイン波の周波数における測定信号のFFT解析および描画処理が行われ、次いで第3のステップのサイン波の周波数における測定信号のFFT解析および描画処理が順次に行われ、最終ステップである第Nのステップのサイン波の周波数における測定信号のFFT解析および描画処理が終了すると、アナライザUI画面40の周波数特性表示領域40aに測定対象3の周波数特性が表示されるようになる。そして、ステップS14にて全ての周波数を測定したと判断されて解析処理は終了する。なお、周波数特性表示領域40aにおいてFFT解析の結果をグラフにプロットする際に、ひとつのグラフプロット点に対して複数の値が対応する場合は、複数の値の内のピークの値をプロットした周波数特性を表示するようにしている。この解析処理を実行することによりアナライザUI画面40の周波数特性表示領域40aに表示された測定対象3の周波数特性の例が図8に示されている。この場合、測定対象3はイコライザのエフェクトとされており、約700Hzが減衰のピークとされて約38dB減衰する周波数特性とされていることがわかる。   The measurement signal output from the measurement object 3 is input to the analyzer 4, and the measurement signal input to the analyzer 4 is subjected to FFT analysis in step S17. The frequency bin and its amplitude are obtained by performing the FFT analysis, and drawing based on the obtained peak frequency bin and its amplitude value is performed in the frequency characteristic display area 40a of the analyzer UI screen 40 in step S18. When the process of step S18 is completed, the process returns to step S14, and the process of steps S14 to S18 is repeatedly performed, so that the FFT analysis and the drawing process of the measurement signal at the frequency of the sine wave of the second step are performed, and then When the FFT analysis and the drawing process of the measurement signal at the frequency of the sine wave of step 3 are sequentially performed, and the FFT analysis and the drawing process of the measurement signal at the frequency of the sine wave of the Nth step as the final step are finished, the analyzer The frequency characteristic of the measuring object 3 is displayed in the frequency characteristic display area 40a of the UI screen 40. And it is judged that all the frequencies were measured in step S14, and an analysis process is complete | finished. When plotting the FFT analysis result on the graph in the frequency characteristic display area 40a, if a plurality of values correspond to one graph plot point, the frequency at which the peak value of the plurality of values is plotted. The characteristics are displayed. FIG. 8 shows an example of the frequency characteristic of the measuring object 3 displayed in the frequency characteristic display area 40a of the analyzer UI screen 40 by executing this analysis process. In this case, it can be seen that the measurement object 3 is an equalizer effect, and has a frequency characteristic in which about 700 Hz is a peak of attenuation and attenuates by about 38 dB.

次に、解析処理においてステップS14ないしステップS18の処理が繰り返し行われる際のアナライザ4とジェネレータ2との間で行われる通信のシーケンスを示すシーケンス図を図7に示す。
解析処理においてステップS14ないしステップS18の処理が繰り返し行われる際に、アナライザ4はまず、第1ステップのサイン波の周波数F1Hzと振幅L1dBをレジスタから読み出して、この情報を含むサイン波出力コマンドをジェネレータ2に送る。このサイン波出力コマンドを受信したジェネレータ2はステップS20で周波数がF1Hzで振幅がL1dBの第1ステップのサイン波を発生して測定対象3に出力する。この第1ステップのサイン波は徐々に振幅が高くなるようフェードインさせて発生する。そして、サイン波出力コマンドが指示した第1ステップのサイン波を発生して出力したことをアナライザ4に通知する。第1ステップの出力通知を受けたアナライザ4は、測定対象3から出力される測定信号のFFT解析を行い、得られたピーク周波数ビンとその振幅値に基づく描画をステップS21で行う。
Next, FIG. 7 shows a sequence diagram showing a sequence of communication performed between the analyzer 4 and the generator 2 when the processing from step S14 to step S18 is repeatedly performed in the analysis processing.
When the processing from step S14 to step S18 is repeatedly performed in the analysis processing, the analyzer 4 first reads the frequency F1 Hz and the amplitude L1 dB of the sine wave of the first step from the register, and generates a sine wave output command including this information as a generator. Send to 2. Receiving this sine wave output command, the generator 2 generates a first step sine wave having a frequency of F1 Hz and an amplitude of L1 dB in step S20 and outputs the sine wave to the measuring object 3. The sine wave of the first step is generated by fading in so that the amplitude gradually increases. Then, the analyzer 4 is notified that the first step sine wave instructed by the sine wave output command has been generated and output. Receiving the output notification in the first step, the analyzer 4 performs an FFT analysis of the measurement signal output from the measurement object 3, and performs drawing based on the obtained peak frequency bin and its amplitude value in step S21.

次に、アナライザ4は第2ステップのサイン波の周波数F2Hzと振幅L2dBをレジスタから読み出して、この情報を含むサイン波出力コマンドをジェネレータ2に送る。このサイン波出力コマンドを受信したジェネレータ2はステップS22で周波数がF2Hzで振幅がL2dBの第2ステップのサイン波を発生して測定対象3に出力する。そして、サイン波出力コマンドが指示した第2ステップのサイン波を発生して出力したことをアナライザ4に通知する。第2ステップの出力通知を受けたアナライザ4は、測定対象3から出力される測定信号のFFT解析を行い、得られたピーク周波数ビンとその振幅値に基づく描画をステップS23で行う。   Next, the analyzer 4 reads out the frequency F2 Hz and the amplitude L2 dB of the sine wave in the second step from the register, and sends a sine wave output command including this information to the generator 2. Receiving this sine wave output command, the generator 2 generates a sine wave of the second step having a frequency of F2 Hz and an amplitude of L2 dB in step S22 and outputs the sine wave to the measurement object 3. Then, the analyzer 4 is notified that the sine wave of the second step designated by the sine wave output command has been generated and output. Receiving the output notification in the second step, the analyzer 4 performs an FFT analysis of the measurement signal output from the measurement object 3, and performs drawing based on the obtained peak frequency bin and its amplitude value in step S23.

同様のシーケンスがサイン波を周波数掃引する各ステップ毎に行われ、最終ステップにおいて、アナライザ4は最終ステップのサイン波の周波数FNHzと振幅LNdBをレジスタから読み出して、この情報を含むサイン波出力コマンドをジェネレータ2に送る。このサイン波出力コマンドを受信したジェネレータ2はステップS24で周波数がFNHzで振幅がLNdBの最終ステップのサイン波を発生して測定対象3に出力する。そして、サイン波出力コマンドが指示した最終ステップのサイン波を発生して出力したことをアナライザ4に通知する。最終ステップの出力通知を受けたアナライザ4は、測定対象3から出力される測定信号のFFT解析を行い、得られたピーク周波数ビンとその振幅値に基づく描画をステップS25で行う。次いで、ジェネレータ2にサイン波の発生を停止させるサイン波出力停止コマンドを送る。このサイン波出力停止コマンドを受けたジェネレータ2は、徐々にサイン波の振幅を減少させてフェードアウトしてサイン波を停止させる。これにより、アナライザUI画面40の周波数特性表示領域40aに図8に示すような測定対象3の周波数特性が表示されるようになる。   A similar sequence is performed for each step of frequency sweeping the sine wave. In the final step, the analyzer 4 reads the frequency FNHz and amplitude LNdB of the sine wave of the final step from the register, and outputs a sine wave output command including this information. Send to generator 2. Receiving this sine wave output command, the generator 2 generates a sine wave of the final step having a frequency of FN Hz and an amplitude of LN dB in step S24 and outputs the sine wave to the measuring object 3. Then, the analyzer 4 is notified that the sine wave of the final step designated by the sine wave output command has been generated and output. Receiving the output notification of the final step, the analyzer 4 performs an FFT analysis of the measurement signal output from the measurement target 3, and performs drawing based on the obtained peak frequency bin and its amplitude value in step S25. Next, a sine wave output stop command for stopping the generation of the sine wave is sent to the generator 2. Receiving this sine wave output stop command, the generator 2 gradually decreases the amplitude of the sine wave and fades out to stop the sine wave. As a result, the frequency characteristic of the measurement object 3 as shown in FIG. 8 is displayed in the frequency characteristic display area 40 a of the analyzer UI screen 40.

次に、ジェネレータ2が発生するサイン波の周波数掃引をステップ状に行った測定信号を図9ないし図11に示す。
図9に示す測定信号は、図8に示すアナライザUI画面40の第2設定部40cにおけるSilent time欄fで有意のSilent timeが設定された際の測定信号とされている。この場合は、アナライザ4から受信した第1ステップのサイン波出力コマンドに応じてジェネレータ2は周波数がF1Hzで振幅がL1dBの第1ステップのサイン波を発生しフェードインさせて出力する。フェードイン後のこのサイン波の持続期間はDuration欄におけるTime欄eで設定された時間とされる。この時間が経過すると、サイン波はフェードアウトされて停止される。そして、無音時間とされるSilent timeが経過すると、アナライザ4から受信した第2ステップのサイン波出力コマンドに応じてジェネレータ2は周波数がF2Hzで振幅がL2dBの第2ステップのサイン波を発生しフェードインさせて出力する。フェードイン後のこのサイン波の持続期間はDuration欄におけるTime欄eで設定された時間とされる。この時間が経過すると、サイン波はフェードアウトされて停止される。以降は、同様の動作が繰り返されて最終ステップの周波数がFNHzで振幅がLNdBのサイン波が発生されフェードインさせて出力されTime欄eで設定された時間の経過後に、サイン波はフェードアウトされて停止される。
Next, FIG. 9 to FIG. 11 show measurement signals obtained by stepping the frequency sweep of the sine wave generated by the generator 2.
The measurement signal shown in FIG. 9 is a measurement signal when a significant Silent time is set in the Silent time column f in the second setting unit 40c of the analyzer UI screen 40 shown in FIG. In this case, in response to the first step sine wave output command received from the analyzer 4, the generator 2 generates a first step sine wave having a frequency of F1 Hz and an amplitude of L1 dB, and fades in and outputs the sine wave. The duration of this sine wave after fade-in is the time set in the Time column e in the Duration column. When this time elapses, the sine wave fades out and stops. When Silent time, which is the silent time, has passed, the generator 2 generates a second step sine wave having a frequency of F2 Hz and an amplitude of L2 dB according to the second step sine wave output command received from the analyzer 4 and fades. Output. The duration of this sine wave after fade-in is the time set in the Time column e in the Duration column. When this time elapses, the sine wave fades out and stops. Thereafter, the same operation is repeated, and a sine wave having a final step frequency of FN Hz and an amplitude of LN dB is generated, faded in and output, and after the time set in the Time column e has elapsed, the sine wave is faded out. Stopped.

また、図10に示す測定信号は、図8に示すアナライザUI画面40の第2設定部40cにおけるSilent time欄fで時間が設定されなかったあるいは無音時間を設けない設定とされた際の測定信号とされている。この場合は、アナライザ4から受信した第1ステップのサイン波出力コマンドに応じてジェネレータ2は周波数がF1Hzで振幅がL1dBの第1ステップのサイン波を発生しフェードインさせて出力する。フェードイン後のこのサイン波の持続期間はDuration欄におけるTime欄eで設定された時間とされる。この時間が経過すると、アナライザ4から受信した第2ステップのサイン波出力コマンドに応じてジェネレータ2は周波数がF2Hzで振幅がL2dBの第2ステップのサイン波を発生しフェードインさせて出力する。ただし、周波数が切り替わったときも位相はつながるようになっている。以降は、同様の動作が繰り返されて最終ステップの周波数がFNHzで振幅がLNdBのサイン波が発生され、フェードインさせて出力されるが、Time欄eで設定された時間の経過後に、サイン波はフェードアウトされて停止される。
なお、Delayは測定対象3の遅延を補正するための遅延時間であり、設定されたDelay時間後においてアナライザ4は測定信号のサンプリングを開始するようになる。
Further, the measurement signal shown in FIG. 10 is a measurement signal when the time is not set in the Silent time column f in the second setting unit 40c of the analyzer UI screen 40 shown in FIG. It is said that. In this case, in response to the first step sine wave output command received from the analyzer 4, the generator 2 generates a first step sine wave having a frequency of F1 Hz and an amplitude of L1 dB, and fades in and outputs the sine wave. The duration of this sine wave after fade-in is the time set in the Time column e in the Duration column. When this time elapses, the generator 2 generates a second-step sine wave having a frequency of F2 Hz and an amplitude of L2 dB according to the second-step sine wave output command received from the analyzer 4, and outputs the sine wave. However, the phase is connected even when the frequency is switched. Thereafter, the same operation is repeated, and a sine wave having a frequency of FN Hz and an amplitude of LN dB is generated and output after fading in, but after the time set in the Time column e has elapsed, the sine wave Is faded out and stopped.
Delay is a delay time for correcting the delay of the measurement object 3, and the analyzer 4 starts sampling the measurement signal after the set delay time.

図11には図10に示す測定信号とされた際に測定対象3から出力される測定信号をアナライザ4によりFFT解析する態様が示されており、第2ステップの測定信号を解析する際には、周波数F2Hzに周波数が切り替わってから設定されたStart時間が経過した後の時刻t0で測定が開始されることにより、測定信号における窓長の部分がFFTされ、FFT結果におけるピーク周波数の振幅値が解析される。このFFT解析は時刻t1,時刻t2,時刻t3,・・・と第4設定部40eのNum欄iにおいて設定された回数だけDuration期間において行われ、FFT解析結果が同期加算される。このようなFFT解析は、第2ステップを含む全てのステップにおいて行われる。   FIG. 11 shows an aspect in which the analyzer 4 performs FFT analysis on the measurement signal output from the measurement object 3 when the measurement signal shown in FIG. 10 is obtained. When analyzing the measurement signal in the second step, FIG. When the measurement is started at time t0 after the set Start time has elapsed after the frequency is switched to the frequency F2 Hz, the portion of the window length in the measurement signal is FFTed, and the amplitude value of the peak frequency in the FFT result is Analyzed. This FFT analysis is performed in the Duration period as many times as set in the num column i of the time t1, time t2, time t3,... And the fourth setting unit 40e, and the FFT analysis results are synchronously added. Such FFT analysis is performed in all steps including the second step.

以上説明した本発明において、アプリケーションソフトウェアをDAWとしたがこれに限るものではなく、オーディオ信号を扱うアプリケーションソフトウェアに適用することができる。この場合、ジェネレータおよびアナライザのプログラムをそのアプリケーションソフトウェアにプラグインすればよい。
また、ジェネレータから発生された測定信号を測定対象およびアナライザに供給し、アナライザにおいて測定対象から出力された測定信号と、ジェネレータから直接供給された測定信号を利用することにより測定対象の伝達関数を測定するようにしてもよい。
In the present invention described above, the application software is DAW. However, the present invention is not limited to this and can be applied to application software that handles audio signals. In this case, the generator and analyzer programs may be plugged into the application software.
In addition, the measurement signal generated from the generator is supplied to the measurement target and the analyzer, and the transfer function of the measurement target is measured by using the measurement signal output from the measurement target in the analyzer and the measurement signal directly supplied from the generator. You may make it do.

本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置の概要の構成を示すユーザインタフェース(UI)画面である。It is a user interface (UI) screen which shows the structure of the outline | summary of the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置における測定対象のパラメータ設定を行うことのできる測定対象UI画面の一例である。It is an example of the measuring object UI screen which can perform the parameter setting of the measuring object in the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置におけるアナライザのパラメータ設定を行うことのできるアナライザUI画面である。It is the analyzer UI screen which can perform the parameter setting of the analyzer in the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置が実現されるパーソナルコンピュータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the personal computer by which the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention is implement | achieved. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置におけるジェネレータが発生するステップ状に周波数掃引されたサイン波およびアナライザによりFFT解析された周波数特性の測定結果のグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph of the measurement result of the frequency characteristic by which FFT analysis was carried out by the sine wave frequency-swept by the generator which the generator in the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention generated in the step shape. 本発明にかかる周波数特性測定装置において実行される解析処理のフローチャートである。It is a flowchart of the analysis process performed in the frequency characteristic measuring apparatus concerning this invention. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置において、アナライザとジェネレータとの間で行われる通信のシーケンスを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the sequence of the communication performed between an analyzer and a generator in the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置におけるアナライザUI画面の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the analyzer UI screen in the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置において無音時間を設定した際の測定信号を示す図である。It is a figure which shows the measurement signal at the time of setting silence time in the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置において無音時間を設定しない際の測定信号を示す図である。It is a figure which shows the measurement signal when not setting silence time in the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention. 本発明の実施例にかかる周波数特性測定装置において図10に示す測定信号とされた際の測定信号をアナライザによりFFT解析する態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect which FFT-analyzes the measurement signal when it is set as the measurement signal shown in FIG. 10 in the frequency characteristic measuring apparatus concerning the Example of this invention. 従来のDAWがインストールされたパソコン上で実現可能な周波数特性測定装置の構成の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a structure of the frequency characteristic measuring apparatus realizable on the personal computer in which the conventional DAW was installed. 従来の周波数特性測定装置におけるアナライザUI画面である。It is an analyzer UI screen in the conventional frequency characteristic measuring apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 周波数特性測定装置、1a 測定装置UI画面、2 ジェネレータ、2a 出力ポート、2b コマンド入力ポート、3 測定対象、3a 入力ポート、3b 出力ポート、4 アナライザ、4a 入力ポート、4b コマンド出力ポート、10 CPU、11 ROM、12 RAM、13 操作子、14 検出回路、15 表示器、16 表示回路、17 外部機器、18 通信I/F、19 通信バス、30 測定対象UI画面、30a 操作子、40 アナライザUI画面、40a 周波数特性表示領域、40b 第1設定部、40c 第2設定部、40d 第3設定部、40e 第4設定部、101 周波数特性測定装置、102 ジェネレータ、103 測定対象、104 アナライザ、140 アナライザUI画面、140a 周波数特性表示領域、140b 第1設定部、140c 第2設定部 1 Frequency characteristic measuring device, 1a measuring device UI screen, 2 generator, 2a output port, 2b command input port, 3 measurement object, 3a input port, 3b output port, 4 analyzer, 4a input port, 4b command output port, 10 CPU 11 ROM, 12 RAM, 13 operator, 14 detection circuit, 15 display, 16 display circuit, 17 external device, 18 communication I / F, 19 communication bus, 30 measurement target UI screen, 30a operator, 40 analyzer UI Screen, 40a frequency characteristic display area, 40b first setting unit, 40c second setting unit, 40d third setting unit, 40e fourth setting unit, 101 frequency characteristic measuring device, 102 generator, 103 measuring object, 104 analyzer, 140 analyzer UI screen, 140a Frequency characteristics display area 140b first setting unit, 140c second setting unit

Claims (4)

コンピュータに搭載されているアプリケーションプログラムに、サイン波を発生可能なジェネレータモジュールと、周波数特性を測定することのできるアナライザモジュールとがプラグインされている周波数特性測定装置であって、
所定周波数間隔でステップ状に周波数掃引されたサイン波を発生させるコマンドを前記アナライザモジュールから受けて、該コマンドにより発生すべき周波数が指示される毎に、指示された周波数のサイン波を発生して測定対象とされるモジュールに測定信号として供給する前記ジェネレータモジュールと、
前記コマンドを前記ジェネレータモジュールに供給すると共に、前記ジェネレータモジュールから発生されるステップ状に周波数掃引されている各ステップ毎のサイン波に対する前記測定対象とされるモジュールから出力される測定信号のスペクトル情報を解析することにより、前記測定対象とされるモジュールの周波数特性を測定して表示する前記アナライザモジュールと、
を備えることを特徴とする周波数特性測定装置。
A frequency characteristic measuring device in which a generator module capable of generating a sine wave and an analyzer module capable of measuring a frequency characteristic are plugged into an application program installed in a computer,
Each time a command to generate a sine wave that is swept in steps at predetermined frequency intervals is received from the analyzer module, a sine wave of the specified frequency is generated every time a frequency to be generated is specified by the command. The generator module that supplies the measurement target module as a measurement signal;
The command information is supplied to the generator module, and the spectrum information of the measurement signal output from the module to be measured with respect to the sine wave for each step generated by the generator module in a stepwise manner is obtained. By analyzing, the analyzer module that measures and displays the frequency characteristics of the module to be measured, and
A frequency characteristic measuring apparatus comprising:
前記測定対象とされるモジュールが、アプリケーションプログラムが備える信号処理を実行可能な信号処理モジュールとされていることを特徴とする請求項1記載の周波数特性測定装置。   The frequency characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein the module to be measured is a signal processing module capable of executing signal processing included in an application program. 前記アナライザモジュールにおいては、前記測定対象とされるモジュールから出力される測定信号を所定のサンプリングレートでサンプリングすると共に所定の窓長の時間窓を乗算した測定信号のスペクトル情報を解析するようにされており、
前記コマンドでは、測定信号のスペクトル情報を解析した際に得られる周波数成分であって前記サンプリングレートと前記窓長により決定される複数の周波数ビンの内の当該ステップで発生すべき周波数に最も近い周波数を指示するようにしたことを特徴とする請求項1記載の周波数特性測定装置。
In the analyzer module, the measurement signal output from the module to be measured is sampled at a predetermined sampling rate and spectrum information of the measurement signal multiplied by a time window having a predetermined window length is analyzed. And
In the command, the frequency component obtained when analyzing the spectrum information of the measurement signal and the frequency closest to the frequency to be generated in the step among the plurality of frequency bins determined by the sampling rate and the window length The frequency characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein
前記ジェネレータモジュールは対数スケールの周波数間隔でステップ状に周波数掃引されたサイン波を発生するように前記コマンドにより指示されており、
前記アナライザモジュールにおいては、前記測定対象とされるモジュールから出力される測定信号に乗算する前記時間窓の窓長を、周波数掃引されたサイン波におけるステップ間の周波数間隔に応じた所定の周波数分解能を満たす窓長に、ステップ毎に変化させるようにしたことを特徴とする請求項3記載の周波数特性測定装置。
The generator module is instructed by the command to generate a sine wave that is swept in steps at logarithmic scale frequency intervals,
In the analyzer module, the window length of the time window multiplied by the measurement signal output from the module to be measured is set to a predetermined frequency resolution corresponding to the frequency interval between steps in the frequency swept sine wave. 4. The frequency characteristic measuring apparatus according to claim 3, wherein the window length to be satisfied is changed for each step.
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