株式会社e-skett 電子回路設計 コンサルティング

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e-scope 3-in-1(Ver 2.2)の使い方

e-scope 3-in-1(Ver 2.2)の使い方

バージョンアップ時のお願い:
バージョンアップ後に、再度マイクアクセスの許可を求められることがありますが、必ず許可するようにお願いします。
また、万が一動作に不具合がある場合、iPhone自体の再起動お試しください。

e-scope 3-in-1は、オシロスコープ、FFTアナライザ(スペアナ)、信号発生器、の3つの機能をひとつにまとめたアプリです。

理科の教材や、趣味のオーディオ等、幅広く活用が可能です。
信号発生器とFFTアナライザを使用してオーディオ装置の周波数特性の観察などもできます。
通常は時間とともに周波数の変化するスイープ信号を使用して、周波数特性を測定しますが、精度よく測定するためにはかなりゆっくりと周波数を変化させる必要があります。
本アプリに内蔵されたFFT同期スイープモードを使用すれば、リアルタイムでの周波数特性の観察が可能です。

さらに、
自動測定オプション
を追加購入すると、オーディオアンプの評価に最適な、
*ゲイン周波数特性
*THD対出力レベル
の自動測定が可能になります。

詳細はこのリンク先
(自動測定オプションの使い方)
で確認してください。

基本機能概要はこのビデオを見るとわかり易いと思います。


(1)オシロスコープ

これがオシロスコープの画面です。

e-scope2_1
それぞれのボタンの機能および画面表示の意味に関しては上図の吹き出しに記載してあります。
横軸のスケールはms/divとなっており、一目盛りあたりの時間を示しています。
縦軸のスケールはmV/divで、一目盛りあたりの電圧を示していますが、マイク入力の場合は相対的な感度を示していると考えてください。
縦軸、横軸共に、ピンチイン、ピンチアウトの操作でレンジを変更することができます。
e-scope2_2
メニュー領域の左側をタップすることで下図のようのにメニューを隠した全画面表示にすることができます。
e-scope2_2a
再度メニューを表示する場合は画面の右端をタップしてください。

e-scope3in1のオシロスコープには3つのモードがあります。

  • normalモード:基本となるモードで、音楽波形等を観察するのに適しています。
  • Triggerモード:正弦波のような繰り返し波形に適したモードで、波形が流れずに静止した状態で観察できます。
    トリガーレベルは画面表示の8%に設定してあるので、これ以下の信号が継続すると、表示は更新されません。
  • Singleモード:打撃音のような単発の波形を観察するのに適したモードです。
    このモードに切り替えると、下図のように、入力待ちの画面になります。この状態は感度や時間スケールの変更ができません。
    あらかじめ上記2つのどちらかのモードで、時間軸と感度を適切なものに設定してから、Singleモードに切り替えてください。
    e-scope2_8
    信号が入力されると、黄色の波形が表示されます。この記録された波形はピンチイン、ピンチアウトで時間軸や波形の大きさを変更できます。
    また、時間軸を拡大した状態で、左右にスワイプすることで、表示を開始する時間の変更ができます。
    再度入力待ちモードにするには、Resetボタンを押してください。
    e-scope2_3

 

記憶した波形はモードを変更したり、アプリを終了すると消去されますので、必要に応じてCopyボタンを押して画面のキャプチャを撮ってください。

(2)FFTアナライザ

入力された信号の周波数スペクトラムを解析することができます。
これがFFTアナライザの画面です。
e-scope2_4
画面左上部にピーク周波数とレベルが表示されるので、単一信号を入力した場合は簡易周波数カウンタとしても使用できます。
また、画面左下にTHD(歪み率)を表示します(画面上、一番大きな信号を基準とし、その高調波成分の2乗加算平方根との比率を表示)。
分解能ボタンを押すことで、3種類の周波数分解能を選択することができます。
また画面を上下にスワイプすると10dBステップで感度が変化します。
ピーク保持ボタンを押すと、現在表示している信号の最大値を保持し、赤色線で表示します。
保持結果を消去してやり直したい時は、ピーク保持ボタンを2回押してください。

e-scope2_5_2
上図はピーク保持機能とスイープ信号を使用して周波数応答を表示しようとしているものですが、非常に時間がかかります。
冒頭に記載したように、本アプリにはFFT同期スイープモードが搭載されているため、周波数応答をリアルタイムに観察することもできます。
下図がそのFFT同期スイープモードの画像例です。
e-scope2_6_2

(3)信号発生器

信号発生器は4種類の信号を発生することができます。
1Hz〜20kHzまでの正弦波、ホワイトノイズ、20Hz〜20KHzまで周波数が変化するリニアスイープとLogスイープの4種類です。
周波数及び、スイープ時間の表示されているエリアをタップするとドラム状のピッカーが表示されるので適切な数値を設定してください。
(logスイープの場合、低い周波数を出力する時間が長いため、スイープ時間を長くすると、iPhoneのスピーカーから音が聞こえるのは、かなり時間が経ってからになります。)
[FFT用に最適化]モードにしておくと、指定周波数をFFT分解能ごとに、FFT解析精度がもっとも高くなる周波数に自動変更します。

THDを精度よく測定したい時に使用してください。
e-scope2_7
周波数表示の時、000を入力しても無視されますが、スイープ時間表示の時に000を入力した場合はFFT同期スイープモードになります。
FFT同期スイープモードは、FFTの解析単位時間(0.1秒弱)毎に高速に周波数を変化させるモードです。
前述のように、このモードでは周波数特性をリアルタイムに観察することが可能です。

Copyボタンを押すと、すべてのモードで、画面のキャプチャ画像をカメラロールに保存することができます。

(4)カーソル表示(Ver2.2で追加)

オシロスコープモード、FFTモードともにカーソルを表示することができます。
カーソルボタンを1回押すとカーソルが表示され、オレンジ色のAカーソル移動モードになります。
タップしたポイントにカーソルの交点が移動します。カーソルの位置を微調整したい時は画面から指を離さず、スライドさせてください。カーソルボタンをもう一度押すと、黄色のBカーソル移動モードになります。
さらにもう一度カーソルボタンを押すとカーソル表示を終了します。
画面の右下にはA,B両カーソルの交点の座標の値が表示されます。また、AカーソルとBカーソルの差分も表示されます。
e-scope2_26

(5)背景色変更

メニューの設定ボタン(歯車のアイコン)を押すと、下図のような設定画面が表示されます。
スクリーンショット 2015-04-10 12.31.45
ここでは背景の色を3種類設定することができます。
また、クラッシックを選択すると、立体的なメニューボタンを使用した外観になります。
e-scope2_10

 

e-scope3-inの信号発生器の出力周波数が高い時に、外部マイク入力に信号が漏れることがあります。
このような場合、L,R位相反転ボタンを押して置くと、L出力とR出力が逆位相となり、信号の漏れ込みを少なくすることができます。
ただし、この機能が働くのはヘッドホンジャックを使用した外部マイク入力モードのみです。
内蔵スピーカーを使用している場合は変化がありません。

スクリーンショット 2015-04-10 12.32.01

補足事項:

  • 本アプリの信号処理のサンプリング周波数は44.1KHzです。
  • オシロスコープとして使用するにはサンプリング周波数が低いため、高い周波数では波形ひずみが目立ちます。
  • FFTの1フレームサンプル数は4096,2048,1024の三種類です(分解能ボタンで切り替えます)
  • FFTの窓関数は矩形(フィルター無し)です。
  • 本アプリで扱えるのものは、内蔵マイク、内蔵スピーカー及び、ヘッドホン端子出力とヘッドホン端子に接続されたマイクです。
  • 自動測定オプションを追加購入すると、被測定アンプの出力と入力の差分を表示することができます。
    差分を取ることで、iPhone内蔵アンプの周波数特性の影響を軽減した周波数特性の測定が可能です。
    アンプの周波数特性をより正確に測定したい場合は購入のご検討をお願いします。
  • ヘッドホン端子出力を外部アンプと接続するためには4極ミニプラグ付きケーブルが必要になります。AVケーブルで流用可能なもの(100円ショップCanDoのビデオケーブル等)もありますが、下記注意が必要です。
  • 4極ミニプラグの一番下(ケーブル寄り)の端子がマイク端子になりますが、ここがiPhoneケースのGNDとショートしやすいので、絶縁シートを張るなどの工夫が必要です。CanDoのケーブルでは、RCA端子の白がL出力、黄色がR出力、赤がマイク端子になります、このマイク端子の扱いはやや特殊なので、一般の方は絶縁テープを巻くなどをして使用しないようにしてください。
  • マイク入力経由ではなく、電気信号として直接iPhoneに入力したいという場合は、この
    リンク先を参照
    してください。ただし、このような使い方はApple社の想定外のものとなり、使用方法を誤るとiPhone本体にダメージを与える危険性もあります。
    このことをご理解の上、参照していただくようお願いします。
  • iPhoneヘッドホン出力を外部アンプに接続する際はスピーカー等の破壊を防ぐため、かならず双方のボリュームをしぼっておき、徐々にボリュームを上げるようにしてください。
  • アプリ初回起動時に、マイクやカメラロールへのアクセス許可の確認ダイアログが表示されますが、ここで不許可にしてしまうと、アプリが正常に動作しません。
    このアクセス許可設定を後から変更するには、iPhoneの標準機能の設定設定 を使用します。
    設定アイコンを押し、次にプライバーボタン設定2 を押します。
    次に許可を変更したい項目(写真またはマイク)設定4 をタップします。
    つぎに、e-scope3-3in-1のアイコンを探して、スイッチをオンにします。設定3
    これで、設定完了ですので、e-scope3-in-1に戻って動作を確認してみてください。

 

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コメント

  1. 宮本 より:

    最初の設定時カメラロールへの保存許可しなかったため保存出来ないのですが 後に許可する方法ありますでしょうか

    • 管理人 より:

      投稿ありがとうございます。

      カメラロールへの書き込み許可設定ですが、iPhoneの「設定」で行います。
      「設定」アイコンをタップし、次に「プライバシー」をタップしてください。
      次に「写真」をタップします。
      アプリ名がたくさん並んでいると思いますが、「e-scope3-in-1」を探して、スイッチをONにすれば許可設定完了です。

      本アプリでは無く、iPhoneの「設定」で行うというのがわかりにくいと思いますので、ヘルプにも追記したいと思います。

  2. 太郎 より:

    いつも、愛用しております。
    素晴らしいアプリの公開、ありがとうございます。

    さて、測定した結果のファイルを複数選択して、メールで送信したところ、確かに選択した数だけcsvファイルが添付されていますが、内容が全て同じになってしまいます。
    例えば、AとBというファイルを選択して送信すると、Aが2つ添付されます。
    バグだと思われますので、修正をお願いいたします。

    • 管理人 より:

      ご愛用及びバグ情報のご連絡、ありがとうございます。

      当方でも自動測定オプションの、複数添付ファイル送信不具合を確認いたしました。
      修正バージョンがリリースされるまで、お手数ですがファイルを一つずつ送信しての対応をお願いいたします。

    • 管理人 より:

      2015年1月21日に修正バージョンをリリースしました。

  3. 福田 邦夫 より:

    ミュージック再生で中断されるのが惜しい
    マルチタスクで動作して欲しい
    Soundbeam は値段は半分なのに動作します

    改良をお願いします

    • 管理人 より:

      ご提案、ありがとうございます。
      次回バージョンアップ時の機能アップ項目として、検討させていただきます。

  4. なな より:

    色々ダウンロードしましたが、これが画面をコピー出来るのでとても使い易く、助かりました。小学生の子供の自由研究で使うのですが、グラフの縦軸、横軸の説明を何と表現すればいいのかよくわかりません(特にFFTの方)。よろしければ教えて頂けたら助かります。よろしくお願いします。

  5. 管理人 より:

    ご購入ありがとうございます。
    オシロスコープモードは縦軸が電圧、横軸が時間で、FFTモードのときは縦軸が電圧(dB表記)、横軸が周波数です。
    小学生のお子さんにわかるように、説明するとすると、
    オシロスコープモードの縦軸は「音の大きさ」横軸は「時間の流れ」、FFTモードの時の縦軸は同じく「音の大きさで」横軸は「1秒間の音の波の数」でしょうか。
    「音の波の数」だとまだわかりにくかもしれませんので、たとえば、太鼓を叩いた時に「1秒間に膜が震える数」もしくは「1秒間に空気が震える数」とするるとイメージしやすいかもしれません。
    ちなみに単位で「k」という記号を使っていますが、「キロ」です。1キログラムは1000グラムのキロと同じです。同じくオシロスコープで使っている「m」は「ミリ」で1メートルは1000ミリメートルのミリと同じものです。
    ご参考まで。

  6. なな より:

    ありがとうございます!何となくわかりました!

  7. なな より:

    何度もすいません、FFTの目盛りはなんとなく分かるのですが、オシロスコープの横の1目盛りは、時間でいうと何秒でしょうか?縦軸の1目盛りの単位(?)は何になりますか?グラフの見方の説明をつけたいのですが、調べてもよく分からなかったです。初歩的な質問ばかりですいませんが、よろしくお願いします。

    • 管理人 より:

      オシロスコープ画面の左上に表示されているのが縦軸、横軸の目盛の値です。
      5.0ms/div というのが横軸です。「/div」というのは「1目盛あたり」という意味です。なのでこの場合1目盛あたり5m秒(5リ秒)=0.005秒になります。
      画面の端から端まで約10目盛あるので、画面左端から右端までで0.05秒ということですね。
      500mV/divが縦軸です。マイク入力で使われていると思いますが、音の大きさを電圧に換算したものだと思ってください。
      こちらは1目盛あたり500mV(500ミリボルト)=0.5ボルトですね。

  8. なな より:

    こんな感じになりました。
    とても分かり易い説明で大変たすかりました!

  9. YS より:

    簡易オシロが使えて、時間軸で波形が見られるのがいいですね。
    FFT表示部について教えてください。
    ピークホールドした周波数を読むことができますか?
    周波数帯域を任意で選べますか?

    窓関数も選べると良いですね。

    • 管理人 より:

      投稿ありがとうございます。
      *画面左上に入力信号のピーク値と周波数を表示していますが、現バージョンではピークホールドモードでも、リアルタイム入力のピーク値周波数を表示しています。
      ご質問をいただき、ピークホールドモードでは、ピークホールドされたピーク値周波数を表示する仕様としたほうが良いかもしれないと考えています。次期バージョンで変更を検討したいと思います。
      *FFTモードの周波数帯域は20Hz~22kHzで固定です。
      *窓関数に関しては、使いこなしが難しいことと、メニューをシンプルにするため、あえて矩形固定となっています。ご了承ください。

  10. YS より:

    ご返事送れてすみません。
    ”ピークホールド時の周波数表示”、是非お願いいたします。
    虫の鳴き声や日常のいろいろな音を周波数という視点でみるのも面白いものです。

    iPhone4sを使用しています、DOCコネクタに接続するMIC(マイクロフォン)を持っているのですが、このMICは使えないですか?

    • 管理人 より:

      DOCコネクタに接続する外部マイクに関しましては、動作確認が困難なため、現時点ではサポートの対象外とさせていただいています。ご了承ください。

  11. 工作 より:

    簡単に波形が見れますので便利です。
    信号の種類についてお聞きします。
    1、方形波は観測可能でしょうか?
    2、直流は観測可能でしょうか?
      (入力のCapacitorを外す)

    • 管理人 より:

      お問い合わせありがとうございます。
      (1)方形波を観測した場合、周波数にもよりますが、期待したような波形とは異なってしまうと思います。きちんとした波形で表示するためには、低域から高域まで広い周波数帯域が必要なためです。
      (2)iPhone内部で直流をカットしていますので、残念ながら、直流は観測することはできません。

  12. 太郎 より:

    iPhone6s plus ios9.02ですが、オシロスコープで音が反応しないです、そのような不具合は出ていないですか?
    アップデートの予定はないですか?
    設定でマイク、カメラともオンにしています。アプリ削除し再ダウンロードしてもだめでした。ちなみにiPhone5cでは問題なくオシロスコープ使えました。

    • e-skett より:

      情報提供ありがとうございます。また、ご迷惑をおかけして申し訳ありません。
      iPhone6 Plus ios9.02で動作することは確認いたしましたが、iPhone6s系での動作確認はまだ行っていませんでした。状況を大至急調査したいと思います。
      なお、現在次期バージョン(ver2.2)のリリース直前でしたが、状況調査を優先し、対応を考えたいと思います。
      申し訳ありませんが、しばらくお待ちください。

    • e-skett より:

      もう少し詳しい症状を教えて頂けると助かります。
      オシロスコープモード、FFTモード共にマイク入力に反応しない状態でしょうか?
      あと、お手数ですが一度iPhone本体を再起動して、動作確認していただけないでしょうか?

  13. 太郎 より:

    オシロスコープモードでは音に全く反応しません。よろしくお願い致します。

  14. 太郎 より:

    再起動してみましたがだめでした。このモードでは音を拾います。

    • e-skett より:

      確認、ありがとうございます。
      いただいた情報をもとに、対策を考えたいと思います。
      ご不便をおかけしますが、今しばらくお待ちください。

    • e-skett より:

      不具合対策を追加したVer2.2のリリース手続きを行いました。
      Appleでの審査に1〜2週間ほどかかりますので、もうしばらくお待ちください。

  15. 太郎 より:

    ご対応有難うございました。

    • e-skett より:

      こちらこそ情報提供ありがとうございました。
      残念ながら、すべての環境で動作チェックを行うのは難しく、今回のような情報は大変助かります。

  16. Abi より:

    I was looking for a Feature Request section to ask a capability add to “e-scope 3in1”, I hope here would be the place.

    I find very useful e-scope and I’d like to ask you add Audiobus SDK and/or IAA to the app, it is very helpful in sound design mesurements.
    Many thanks and best regards!

  17. 脇村 勲 より:

    ピークレベルの値の意味を教えてください。通常の騒音計の指示値と違うようですが。例えば全くの無音はマイナス無限大なのでしょうか?0dBはどの程度の音なのでしょうか?

    • 管理人 より:

      通常の騒音計はいろいろな周波数の音のレベルの合算値を表示しますが、このアプリのピークレベルは特定周波数(一番レベルの大きい周波数)のレベルだけを表示します。
      全くの無音は本来はマイナス無限大ですが、実際は-100dB程度の表示になります。
      このピークレベルの値と騒音計などの表示値との換算は難しく、あくまでも相対的な音の大きさを表しているとお考えください。

  18. kosukes より:

    信号発生器についてですが、一般的なファンクションジェネレータ的な波形(矩形波、PWM等)には対応出来ないのでしょうか?

    • 管理人 より:

      矩形波出力への対応はソフト的には可能なのですが、ハード上の制約のため、現時点ではあえて対応していません。
      矩形波を正確に出力するためには、かなり高い周波数成分が必要になるのですが、iPhoneで出力可能な最大周波数は22kHz程度です。
      そのため、特に高い周波数の矩形波を出力すると、かなり、なまった波形となり、矩形波からイメージする波形とは異なったものになってしまいます。
      そのため、正弦波のみの対応としております。ご了承ください。

  19. Ange.S より:

    中学生です。自由研究で使いたいと思い自分なりに調べてこのアプリを購入させていただきました。ですがやはりわからない点が多く、基本的なことだと思いますが教えていただけますでしょうか。

    自由研究の内容:アコースティックギター等弦楽器の弦の長さと音の高さの関係を調べる。平均律と純正律の比較。

    知りたい内容:弦楽器の音の周波数(Hz)を調べたい。

    質問内容:FFTモードで左上の数値(Hz)を参考にすれば良いのかと考えているのですが合っていますでしょうか。また設定をどうしたら良いが教えてください。
    ①分解能(df)
    ②信号種別
    ③信号種別によっては周波数/Sweep時間

    質問に的外れな点があったらすみません。

  20. ange.S より:

    先ほどの中学生です。
    すみません!もしかすると隣り合った音階(ド→ド#)の周波数差はすごく小さいのですね。大前提として分解能11dfよりさらに細かい単位のものが必要ということかと今更ながら考えました。

    的外れな質問ですみませんでした。先ほどの質問と合わせ削除してくださって構いません。

    • 管理人 より:

      ②と③は信号を出力する時の設定なので、周波数を測定する時は、どんな設定でもかまいません。
      ①は測定周波数の分解能なので、df=11Hzは11Hz単位で測定するという意味になります(±5Hz)。
      ピアノの調律などに使われる「ラ」の音は440Hzで「ラ#」は約466Hzですね。
      e-scope 3in1で測定するとそれぞれ、441Hzと463Hzと表示されると思います。

  21. ange.S より:

    わかりやすく教えてくださってありがとうございました。

  22. 大島 賢一 より:

    小学生からプロまで使い甲斐のあるソフトだと重います。
    アンドロイド版もつくって小学校に導入すれば、日本の電子技術は根幹から強化されるに違いありません。
    頑張って下さい。

    • 管理人 より:

      お褒めの言葉、ありがとうございます。
      開発リソースの関係で、直近でのアンドロイド版開発の計画はございませんが、ご意見、参考にさせていただきます。

  23. Hiro.K より:

    Ver2.2でlowboostのボタンが出てこないのですが、この機能はなくなったのでしょうか?
    外付けマイクでFFTで周波数特性を測定しようとしていますが、iPhone内蔵マイクに特性を合わされているのでしょうか?

    • 管理人 より:

      以前は、iPhone内蔵のローカットフィルタをオフにできなかったため、lowboost機能を付けていました。
      現在のバージョンではディフォルトでiPhone内蔵のローカットフィルタをオフに変更し、より低域まで周波数特性をフラットにしました。そのためlowboost機能は廃止となっています。
      (周波数特性の確認は、http://e-skett.co.jp/nyumon/20130611のケーブルで行っています)

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