DE10141724A1

DE10141724A1 - Verfahren zur Darstellung eines Histogramms auf einer Rasteranzeige

Info

Publication number: DE10141724A1
Application number: DE2001141724
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kohl
Original assignee: Bruel and Kjaer Vibro GmbH
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-08-25
Filing date: 2001-08-25
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2021-08-26
Also published as: DE10141724B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines Histogramms auf einer Rasteranzeige, insbesondere einer Bildschirmanzeige, bei der die als darzustellende Balken (3) vorgegebenen Daten zeilenweise mit einer Skalierungsfunktion verglichen werden. Dabei werden die als (3) Balken darzustellenden Daten je Zeile pixelweise nacheinander mit dem Skalierungswert der jeweiligen Zeile verglichen und bei Gleichheit und Überschreitung der Skalierungswerte wird eine Anzahl von Pixeln, die der Balkenbreite entspricht, in Balkendarstellung und bei Unterschreitung die Anzahl von Pixeln in Hintergrunddarstellung für jede Zeile erzeugt und angezeigt. Die Vergleichsergebnisse werden dabei in einen Akkumulator (7) geschoben und bei Erreichung der jeweiligen Wortlänge in einen Bildspeicher geschrieben und auf einem Bildschirm (4) angezeigt, wobei dieser Vorgang so lange wiederholt wird, bis das darzustellende Histogramm vollständig aufgebaut ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines Histogramms auf einer Rasteranzeige gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Meßergebnisse und andere Vergleichsgrößen sollen häufig auf Monitoren, Flüssigkristalldisplays oder anderen Rasteranzeigegeräten als Balkendiagramm dargestellt werden. Dazu müssen die Vergleichsdaten oder die Meßergebnisse in Werte umgewandelt werden, die als Balken auf einer Rasteranzeige darstellbar sind und deren Balkenlänge einem Wert des Meßergebnisses entspricht. Für die nebeneinander anzuordnenden Balken sind dabei Pixel zu erzeugen, mit denen die Balken auf dem Bildschirm dargestellt werden.
In der Praxis ist es bekannt, Schwingungsmeßwerte in Form eines Frequenzspektrums darzustellen, deren Spektrallinienlänge einem Wert der jeweiligen Amplitudenverteilung entspricht. Dazu wird die Balkenlänge auf einem vorgegebenen Bildschirmniveau mittels einer Skalierfunktion umgerechnet und pixelweise ein Balken der entsprechenden Länge erzeugt. Für jeden zu setzenden Pixel auf dem Bildschirm wird ein Wort aus dem Bildpeicher der Anzeige gelesen und mit Hilfe einer Maske in diesem das dem Pixel entsprechende Bit gesetzt. Danach wird das Wort wieder in den Bildspeicher geschrieben und auf dem Bildschirm jeder Balken in voller Höhe und in nacheinander folgenden Spalten angezeigt. Da die Balken nur durch Auslesen des Bildspeichers, einem Vergleich mit dem Inhalt und einem neuen Einschreiben in den Speicher aufgebaut werden, ist dazu ein hoher Rechenaufwand nötig, der bei begrenzter Rechenleistung nur einen langsamen Anzeigeaufbau ermöglicht, was insbesondere bei sich rasch ändernden Meßwerten von Nachteil ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei der Histogrammdarstellung auf einer rasterorientierten Anzeigevorrichtung einen schnellen Bildaufbau zu erreichen, ohne daß dafür eine hohe Rechenleistung vorgesehen werden muß.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch den zeilenweisen Bildschirmaufbau mit vorgegebener Rechenleistung ein schneller Bildschirmaufbau auf einer Rasteranzeige möglich ist, da ohne Ermittlung der vorhandenen Spalteninformation die gesamte Zeile überschrieben werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn für jede Zeile unterschiedliche Skalierungswerte wie beispielsweise bei einer logarithmischen Balkenskalierung vorgesehen werden sollen, denn diese Skalierung kann mit einer Rechenoperation für alle Balken durchgeführt werden. Dazu muß lediglich der Zeilenwert einer Skalierungstabelle entnommen und mit den jeweiligen Balkenwerten verglichen werden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Schaltung zur Darstellung eines Histogramms auf einer Bildschirmanzeige, und
Fig. 2 einen Programmausschnitt zur Erzeugung einer Bildschirmzeile.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, mit der das Spektrum von Schwingungssignalen nach einer Frequenzanalyse im logarithmischen Maßstab als Balken 3 auf einem Bildschirm 4 anzeigbar ist.
Die als Balken 3 anzeigbaren Daten werden von einer Fourier- Transformations-Schaltung (FFT) in Form von Spektrallinien n geliefert. Dabei sind lediglich die Ausgänge 2 der FFT- Schaltung 1 dargestellt, an der Werte von beispielsweise 100 Spektrallinien anliegen, die einen Wert für die zu bildenden 100 Meßbalken 3 auf dem Bildschirm 4 darstellen. Diese Daten können über elektronische Schalter S₁, S₂ bis S_n mit einem Komparator 5 verbunden werden.
Am zweiten Eingang des Komparators 5 liegt eine Speicherschaltung 6 an, in der eine Skalierungstabelle für beispielsweise 100 darzustellende Anzeigezeilen Z₁, Z₂ bis Z₁₀₀ des Bildschirms 4 im logarithmischen Maßstab eingegeben ist. Für jede darzustellende Zeile Z₁, Z₂ bis Z₁₀₀ ist ein Skalierwert von beispielsweise 0,1 bis 1.000 über elektronische Schalter S_Z1 bis S_Z100 an den Komparatoreingang schaltbar. Zunächst wird über den Schalter S_Z1 für die darzustellende Zeile 1 auf den Bildschirm 4 ein Skalierwert von 0,1 gelegt. Für die erste Zeile Z₁ werden nun die Werte für die einzelnen Spektrallinien 2 nacheinander mit Hilfe der Schalter S₁ bis S_n abgetastet und mit dem Skalierwert 0,1 der ersten Zeile Z₁ verglichen. Ist der Wert am Ausgang n1 gleich oder größer als der Skalierwert 0,1, so wird am Ausgang des Komparators 5 beispielsweise ein Digitalwert 1 erzeugt, der einem Pixel in Balkendarstellung auf dem Bildschirm 4 entspricht. Ist hingegen der Wert am Ausgang n1 kleiner als 0,1, so wird am Komparatorausgang 5 ein Digitalwert von 0 erzeugt, der einem Pixel in Hintergrunddarstellung auf dem Bildschirm 4 entspricht.
Für die Zeile Z₁ werden nacheinander alle 100 Spektrallinienwerte n1 bis n100 mit Hilfe der elektronischen Schalter S₁ bis S_n abgetastet und jeweils ein Pixelwert aufgrund des Vergleichs mit dem Skalierwert der Zeile 1 gebildet. Angenommen, die Zeile 1 würde beispielsweise aus 100 Spalten mit einem Inhalt von einem Pixel bestehen, würde für jede als Balken darzustellende Spektrallinie ein Digitalwert 0 oder 1 für ein Pixel in Balkenfarbe oder in Hintergrundfarbe erzeugt. Wäre die Wortlänge für einen Balken allerdings größer als ein Pixel, würde ein Wort mit n Wiederholungen für eine Balkenbreite erzeugt. Diese Digitalwerte werden einer nachfolgenden Akkumulatorschaltung 7 zugeführt, die ein Schieberegister darstellt, und in die die Werte eingeschrieben werden. Je nach Kapazität wird der Inhalt des Schieberegisters 7 nach beispielsweise 24 Bits in einen Anzeigespeicher der Bildschirmschaltung geschrieben und diese 24 Bit Wortlänge der ersten Zeile auf dem Bildschirm 4 dargestellt. Das Schieberegister 7 wird nunmehr wieder mit 24 Bits geladen und nachfolgend in den Bildspeicher der Zeile eins geschrieben und nacheinander folgend angezeigt, bis die Zeile eins voll dargestellt ist.
Nach Darstellung der Zeile eins wird der elektronische Schalter S_Z1 geöffnet und über den Schalter S_Z2 der Skalierwert von beispielsweise 0,11 an den Komparator 5 gelegt. Nun werden wiederum die Spektralwerte 2 an den einzelnen Ausgängen n1 bis n100 abgetastet und deren Vergleichsergebnisse als Pixel in der Zeile zwei dargestellt. Dieses Verfahren wird zeilenweise bis beispielsweise zur einhundertsten Zeile fortgeführt, bis dann das vollständige Histogramm auf der Bildschirmanzeige 4 dargestellt ist. Zur Erzeugung eines Pixels sind dabei im wesentlichen nur zwei Maschinenbefehle wie "compare" und "shift" erforderlich, so daß diese Darstellung mit einem einfachen Programm ausführbar ist und mit einer verhältnismäßig geringen Rechenleistung auskommt.
In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Programm zur Darstellung einer Zeile eines derartigen Histogramms mit Hilfe eines Signalprozessors aus der DSP56000-Familie dargestellt. Dabei enthält a die Ordinate der gerade erzeugten Zeile aus der Skalierungstabelle und r0 zeigt auf die Folge der darzustellenden Werte und r1 in den Bildspeicher. Wertefolge und Tabelle mit Ordinaten können auch im Fließkommaformat vorliegen. Dann muß der Vergleich mit doppelter Wortlänge durchgeführt werden, wobei der Exponent im oberen und die Mantisse im unteren Wort liegt. Die Werte dürfen in diesem Fall jedoch nicht negativ sein.

Claims

1. Verfahren zur Darstellung eines Histogramms auf einer Rasteranzeige, insbesondere einer Bildschirmanzeige, bei der die als darzustellende einzelne Balken vorgegebenen Daten mit einer Skalierungsfunktion in eine darzustellende Balkengröße umgewandelt und deren Pixel in einen Bildspeicher geladen und als Rasterpunkte auf der Anzeige dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die als Balken (3), darzustellenden Daten je Zeile spaltenweise nacheinander mit einer Skalierungsfunktion der jeweiligen Zeile verglichen und bei Gleichheit und Überschreitung der Skalierungswerte eine Anzahl von Pixeln, die einer Balkenbreite entsprechen, in Balkendarstellung und bei Unterschreitung die Anzahl von Pixeln in Hintergrunddarstellung für jede Zeile erzeugt und angezeigt werden und dies nacheinander folgend für jede Anzeigezeile.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalierungsfunktion in einem linearen, logarithmischen oder mathematisch beschreibbaren Maßstab vorgesehen ist und in einer Speicherschaltung (6) abgelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zeile nach dem Vergleich das Ergebnis pixelweise in einen Akkumulator (7) geschoben wird oder so oft wiederholt wird, bis die vorgesehene Balkenbreite erreicht ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach vorgesehener Wortlänge des Akkumulatorinhalts dieser in einen Bildspeicher geschrieben und auf einer Anzeige (4) angezeigt wird, wonach der Akkumulator (7) wieder mit neuen Vergleichsergebnissen geladen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach vollständiger Darstellung einer Zeile ein Vergleich mit der Skalierungsfunktion der nächstfolgenden Zeile erfolgt und die Ergebnisse für diese Zeile in den Akkumulator (7) geschoben und bei vollständiger Wortlänge in den Bildspeicher geladen und angezeigt werden, wobei dieser Vorgang so oft wiederholt wird, bis das vollständige Histogramm aufgebaut ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenwerte und die Skalierungswerte in ganzen oder in Fließkommazahlen vergleichbar sind, wobei beim Vorliegen von Fließkommazahlen der Vergleich in doppelter Wortlänge durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das anzeigbare Histogramm mittels einer programmgesteuerten Recheneinrichtung ermittelt und auf einer Rasteranzeige dargestellt wird.