JP2000214187A

JP2000214187A - デジタル試験測定機器の調整方法及び装置

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Publication number: JP2000214187A
Application number: JP2000007191A
Authority: JP
Inventors: Roy I Siegel; ロイ・アイ・シーゲル
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2000-08-04
Anticipated expiration: 2020-01-14
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Abstract

(57)【要約】【課題】デジタル試験測定機器の表示器の輝度及びコ
ントラストの両方を同時に単一の選択器により迅速且つ
容易に制御する。【解決手段】最大ピクセル基準値を設定する。各々が
入力ピクセル輝度値を表す入力データ信号と比較するた
めの１組のブレークポイント値を夫々有すると共に、異
なるオフセット及び利得特性を夫々示す複数の曲線から
成るグループを形成する。ユーザ入力に応じて、複数の
曲線から１つの曲線を選択する。選択された曲線のブレ
ークポイント値を用いて、ピクセル輝度の割合値を発生
する。ブレークポイント値を上記割合値と乗算して、修
正されたブレークポイント値を発生する。入力ピクセル
輝度値を修正されたブレークポイント値と比較して、表
示手段上での表示用の出力ピクセル輝度値を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、輝度（ブ
ライトネス）及びコントラストの制御に関し、特に、デ
ジタル試験測定機器における輝度及びコントラストの制
御に関する。

【０００２】

【従来の技術】「輝度」及び「コントラスト」と言った
場合、直ちに感じることは、一般に、テレビジョン受像
器において親しんでいる制御である。テレビジョンにお
いて、輝度調整は、テレビジョン信号全体の直流レベル
を変更し（即ち、オフセットし）、コントラスト設定の
変更により、画像の最も明るくない部分と、最も明るい
部分との間の範囲を広げたり狭くする。最新のデジタル
・オシロスコープにおいては、輝度及びコントラストの
調整により、いくぶん類似した効果が生じるが、非常に
異なる信号によって、非常に異なる方法で動作する。

【０００３】本発明を説明する前に、最新のデジタル・
オシロスコープの動作について簡単に説明する。最新の
デジタル・オシロスコープは、一般にラスタ走査表示器
を用いて、電気信号の動作をユーザに示している。コン
ピュータ・スクリーン上で毎日見ているような各ラスタ
走査表示は、ピクセルが２次元配列されており、各ピク
セル位置は、行番号及び列番号により単一に定まる。最
も簡単で安価な表示器は、「単一ビット」（各ピクセル
を単一ビットで表す）表示器である。この形式の表示器
においては、表示される情報を発生するメモリは、各ピ
クセルに関連した強度（インテンシティ）情報が１ビッ
トである。かかる表示器において、単一ビットの情報に
より、各情報に関連したピクセルが「オン」であるか又
は「オフ」であるかを決定する。なお、「オン」は、所
定値の強度によりピクセルを明るくし、「オフ」は、ピ
クセルを全く明るくしない。

【０００４】単一ビット表示器よりも複雑で高価な表示
器は、多ビット（各ピクセルを複数ビットで表す）表示
器であり、可変強度（「グレー・スケール」として知ら
れている）を提供したり、又は輝度の代わりの指標とし
て色変化を提供できる。可変強度表示の各ビットに関連
したメモリ位置（蓄積場所）には、多ビットの強度情報
が蓄積されており、明るくすることができる可変強度レ
ベルの数（値）を示す。多ビット表示のピクセルは、単
一ビット表示のピクセルと同様に、「オフ」、即ち、暗
い（ダーク）状態を表すだけではなく、１つの値の明る
さの代わりに多数の値を有する。典型的には、利用でき
る値の数は、２^N−１個である。なお、Ｎは、ラスタ・
メモリ（ビット・マップ形式のメモリ）の各アドレスの
メモリの深さ（各アドレスが蓄積するデータのビット
数）である。よって、例えば、４ビットの深さのラスタ
走査メモリ（ビット・マップ表示メモリ）は、ダーク、
即ち、「オフ」状態と共に、最大の明るさまでの１５レ
ベルを表せる。なお、本明細書では、ビット・マップ表
示の代表としてラスタ表示について説明するが、これ
は、ラスタ表示のみに限定するものではなく、ビット・
マップ表示一般に適用できるものである。ピクセル強度
は、強度である「輝度」と同様に、異なる色にも変換で
きる。

【０００５】大容量のデータにより、多ビット表示器
は、観察の際に、特に、電気信号波形が完全な繰り返し
ではなく、いくつかの部分が他の部分より変動がない場
合、信号状態に関する更に多くの情報を示すことができ
る。例えば、カタヤマ等によるアメリカ合衆国特許第４
９４０９３１号「陰濃淡を有するデジタル波形測定装
置」が、デジタル可変強度表示を行うシステムを記載し
ている。

【０００６】典型的には、デジタル・オシロスコープ
は、回路ノードに現れる電圧を周期的にサンプリングし
て、その回路ノードの動作に関する情報を取り込んでい
る。オシロスコープ・プローブのプローブ・チップ（プ
ローブ先端）をその回路ノードに接触するように配置す
る。そして、回路ノードの信号の複製をプローブ及びオ
シロスコープのフロント・エンド（入力先端）に正確に
正確に得られるようにするか、又は、ある所定の比率で
その信号を減衰するか増幅し、アナログ・デジタル変換
器に転送する。このアナログ・デジタル変換器の出力信
号は、一連の多ビット・デジタル・ワードであり、取込
みメモリに蓄積される。連続的に取り込んだサンプル
を、取込みメモリの関連したアドレスに、即ち、時間軸
に合わせて順次蓄積する。これらアドレスを最終的に時
間軸に戻すが、これは、オシロスコープのラスタ走査表
示において、ｘ軸に沿った水平距離を表す。

【０００７】典型的なデジタル・オシロスコープにおい
て、取込みメモリの記憶場所のデータ内容から得た電圧
振幅値が、明るくされるピクセルの垂直位置（行番号）
を決定し、取込みメモリのアドレスから得た時間値が、
水平位置（列番号）を決定する。２次元のラスタ・メモ
リ（ビット・マップ形式のメモリを含む）用のデータを
発生するために、取込みメモリの内容及びアドレスを拡
張する処理は、「ラスタ化（ベクトル化）」として知ら
れている。本明細書でのラスタ化は、データ／アドレス
対のデータを行列（ビット・マップ）形式のデータに変
換することである。

【０００８】ラスタ化処理の出力は、通常、ラスタ・メ
モリの既存の記憶内容と組み合わされ、その後、この結
果の合成ラスタ内容が、定期的に、ある種の減衰処理に
かけられる。デジタル持続性及び減衰は、既知であり、
例えば、アルパット等のアメリカ合衆国特許第５４４０
６７６号「ピクセルの輝度ぼかしを伴ったラスタ走査波
形表示ラスタ化」（特開平１−２２７０６９号に対
応）、アルパット等のアメリカ合衆国特許第５３８７８
９６号「適応減衰を伴ったラスタ走査表示」（特開平４
−３１３０６６号に対応）、ロング等のアメリカ合衆国
特許第５２５４９８３号「ラスタ走査オシロスコープ表
示用デジタル合成グレー・スケール；濃淡表示機能を有
するデジタル波形測定装置」にも記載されている。

【０００９】上述の処理の結果は、ラスタ・メモリに蓄
積される。このラスタ・メモリは、複数のメモリ記憶場
所を備えており、各記憶場所には、表示の対応ピクセル
の所望の明るさを表す多ビットのデータ・ワードが蓄積
される。

【００１０】本願の出願人に譲渡され１９９８年４月３
日に出願されたシエゲル等のアメリカ合衆国特許出願第
０９／０５６０４２号「可変強度ラスタ化回路から可変
強度又はカラー表示へのピクセル当たりのビット低減」
（特開平１１−３２７５３２号公報に対応）は、上述の
如きオシロスコープにおけるコントラスト及び輝度の制
御に関する動作を記載している。この特許出願に記載さ
れた発明によれば、操作者が伝達関数の利得及びオフセ
ットを選択できる制御下で、ピクセル当たりのビット値
の値を減少させている。ユーザの視点から見れば、かか
る制御の各々が、コントラスト及び輝度の調整として夫
々現れる。かかる特許出願は、２１ビットの値を一連の
ブレークポイントと比較し、４ビットのピクセル輝度表
示ワードを設定することにより、２１ビットのピクセル
強度値を４ビットのピクセル強度表示ワードにマッピン
グすることも記載している。さらに、この特許出願は、
その一実施例において、最大ピクセル強度値を輝度制御
器により設定できることも記載している。

【００１１】本願出願人のテクトロニクス・インコーポ
レイテッドが製造しているＴＤＳ−７ｘｘＤシリーズの
オシロスコープは、上述のアメリカ合衆国特許出願を実
施した実際のオシロスコープである。このＴＤＳ−７ｘ
ｘＤシリーズでは、メニュー選択により各機能に割り当
てられる単一のノブ（摘み）により、コントラスト及び
輝度の機能を制御している。ユーザの視点から見れば、
これら機能の制御は、本質的には、１個が輝度用で別の
１個がコントラスト用である２個のノブによる制御と同
じである。この従来技術によるこれら制御の動作につい
ては、本発明の動作と対比しながら後述する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術は、適切
に機能するが、２つの異なる機能に対して同じノブを交
互に用いることは、操作者にある種の混乱を招く。これ
は、後述のように、コントラスト機能及び輝度機能は、
互いにいくらかの相互作用をもたらすためである。ま
た、後述の理由により、表示をカラーからモノクロ（白
黒）に切り替えた場合、又はその逆に切り替えた場合、
コントラスト設定及び輝度設定を再調整しなければなら
ないことが判った。

【００１３】よって、単一のノブにより、輝度及びコン
トラストの両方を同時に迅速且つ容易に制御でき、利用
可能なダイナミック・レンジを効率的に使用できる出力
を発生でき、白黒及びカラーの両方の動作モードに対し
て等価な方法で設定できる装置及び方法が必要とされて
いる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、デジタ
ル試験測定機器の輝度及びコントラストを同時に調整す
る方法であって；最大ピクセル基準値を設定し；各々が
入力ピクセル強度値を表す入力データ信号と比較するた
めの１組のブレークポイント値を夫々有すると共に、異
なるオフセット及び利得特性を夫々示す複数の曲線から
成るグループを形成し；ユーザ入力に応じて、複数の曲
線から１つの曲線を選択し；選択された曲線のブレーク
ポイント値を用いて、ピクセル強度の割合値を発生し；
ブレークポイント値を割合値と乗算して、修正されたブ
レークポイント値を発生し；入力ピクセル強度値を上記
修正されたブレークポイント値と比較して、表示手段上
での表示用の出力ピクセル強度値を発生することを特徴
とする。また、本発明の装置は、表示されたピクセル・
データの輝度及びコントラストを同時に調整するために
デジタル試験測定機器に用いる装置であって；各々が入
力ピクセル強度値を表す入力データ信号と比較するため
の１組のブレークポイント値を夫々有すると共に、異な
るオフセット及び利得特性を夫々示す複数の曲線から成
るグループを蓄積し、制御器に結合されたメモリと；ユ
ーザ入力に応じて複数の曲線から１つの曲線を選択する
選択器と；最大ピクセル基準値を設定すると共に、選択
された曲線のブレークポイント値を用いてピクセル強度
の割合値を発生する制御器と；ブレークポイント値を割
合値と乗算して、修正されたブレークポイント値を発生
する回路と；入力ピクセル強度値を、修正されたブレー
クポイント値と比較して、表示手段上での表示用の出力
ピクセル強度値を発生する回路とを具えている。すなわ
ち、本発明によれば、ユーザ入力に応じて複数の曲線か
ら１つの曲線を選択し、その曲線のブレークポイント値
を修正し、修正後の曲線のオフセット状態により輝度値
を設定でき、その曲線の利得又は傾斜によりコントラス
トを設定できる。

【００１５】本発明の装置及び方法は、試験測定機器に
おいて、単一のノブにより、コントラスト及び輝度の両
方を同時に調整するのに有用である。本発明によれば、
各々が多ビット・ピクセル強度のワードを多ビット・ピ
クセル強度の表示制御ワードにマッピングする多数のブ
レークポイントを夫々有する修正された複数のガンマ曲
線のグループを用いる。ユーザが操作可能な単一の強度
制御器は、複数のガンマ曲線のグループにおける特定ガ
ンマ曲線を選択し、コントラスト及び輝度の両方を同時
に調整できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】テレビジョン及びビデオ表示分野
において、特定ピクセルの強度値と、表示器上のピクセ
ルに生じた実際の明るさとの関係が非線形であるという
ことは周知である。この非線形を補正するために、ガン
マ（gamma）補正係数を適用して、ピクセル強度情報を
通常補正する。ガンマ曲線は、一般式ｙ＝ｘ^gammaを用
いた既知の補正曲線である。

【００１７】周知の概念に関して混乱を避けるために、
初めに、本願では、通常表示補正用途のためにガンマ関
数を用いていないが、全く異なる目的では用いている点
に留意されたい。この全く異なる目的とは、コントラス
ト及び輝度の両方の制御を同時に単一のノブで行うと共
に、使用可能なダイナミック・レンジを有効利用するた
めに、デジタル・オシロスコープ等において使用する複
数の曲線のグループを作成することである。

【００１８】上述の問題を解決する第１の試みは、標準
のガンマ曲線（即ち、ｙ＝ｘ^gammaの形式）のグループ
を用いて、強度データを表示にマッピング（写像）する
ことであった。残念なことに、その結果は、不十分であ
った。この結果を見た当該分野の専門家は、ガンマ曲線
を利用したアプローチでは、簡単にはいかない旨を指摘
した。それにも関わらず、本発明の発明者は、この線に
沿った努力をあきらめず、修正（変更）した複数のガン
マ曲線のグループを作成し、充分な結果を得ることがで
きた。図１及び図２は、かかる修正されたガンマ曲線の
グループを示しており、各ガンマ曲線は、同じデータに
基づいているが、異なる釣り合いによってグラフ化し
た。なお、図１は、１５個の曲線（ブレークポイントに
対応する）の夫々がユーザ強度とブレークポイント・レ
ベルとの関係を示し、図２は、図１に対応して、ブレー
クポイントとブレークポイント・レベルとの関係を示し
ている。

【００１９】ガンマ曲線の修正がうまくいった鍵は、以
下の点を実現したためである。ガンマ曲線毎に第１ブレ
ークポイントをゼロに設定すべきである。入力対出力伝
達関数は、２つの領域に分割すべきであり、これら２つ
の領域の間の境界が線形マッピング（即ち、ｙ＝ｍｘ）
である。これら領域は等しく分割されたものではなく、
より明るい設定（即ち、これら曲線が図２のｙ＝ｍｘ曲
線の下になる）に対しては、制御可能な７５％を割り当
て、より暗い設定（即ち、これら曲線が図２のｙ＝ｍｘ
曲線の上になる）に対しては、２５％を割り当てる。

【００２０】より暗い設定に対しては、次の式を用い
る。ｙ＝ｍｘ^{1/(b*(d-G)/n)} （式１）なお、ｂ、ｄ、ｍ、ｎは、定数であり、Ｇは、ユーザが
制御した入力強度の関数である。より明るい設定に対し
ては、次の式を用いる。ｙ＝ｍｘ^b*(G-d)/n （式２）なお、ｂ、ｄ、ｍ、ｎは、定数であり、Ｇは、ユーザが
制御した入力強度の関数である。

【００２１】広いダイナミック・レンジに利用するため
に上述の定数を調整するので、２つの領域を分割する線
形（曲）線ｙ＝ｍｘが、これら２組の曲線の間の妥当な
中点を表す。

【００２２】任意の入力に対してゼロ値を示す最高の強
度にて曲線を形成して、任意の累積した強度を発生し
て、最大限の強度又はカラーを得る。すなわち、任意の
強度がゼロしきい値を超えて、最大限の輝度表示を行
う。

【００２３】良好な曲率を有する明るいガンマ曲線は、
より低いブレークポイント値を非常にゼロに近くマッピ
ングするので、これらガンマ曲線の２／３の下部に対し
て線形マッピングを行うことにより、ダイナミック・レ
ンジをかなり良好に利用できる。

【００２４】最後に、最も明るいガンマ曲線から「ゼロ
値」曲線へのジャンプにより、強度がジャンプし、最も
明るいガンマ曲線の最上値を、このギャップをほぼ線形
に覆うように変更しなければならないことが判る。

【００２５】図１は、本発明を容易に理解するのに最良
の図であろう。１５個の曲線のグループを示す図１を参
照して説明を続ける。各曲線は、１００個の入力ピクセ
ル強度値を全体の輝度値のフル・スケール（全範囲）の
割合（パーセンテージ）にマッピングするための１組の
ブレークポイントを表す。よって、この処理の出力は、
割合（比率）乗算係数（割合値）である。出力値がピク
セル強度を直接表すことを予測できる。しかし、この処
理により生じる割合乗数（割合値）をフル・スケールの
輝度値と乗算する。フル・スケール輝度値は、それ自体
が定数ではないが、オシロスコープの設定に応じて変化
する。

【００２６】図１に応じて動作を理解するためには、総
てのブレークポイント曲線が、このグラフの左上部分で
ほぼ互いに一団になっている点に留意されたい。よっ
て、このグラフによって示される伝達関数は、グラフの
左に向かって暗いスクリーン値を発生し、グラフの右側
に向かって明るいスクリーン値を発生する傾向にある。
この点において、ピクセルを明るくする出力信号を発生
する前に、入力信号が平均範囲の８０％を超えなければ
ならないように、グラフの左側で、最低のブレークポイ
ント曲線が設定されている点に注意することが重要であ
る。

【００２７】図２においては、同じデータが異なる形式
で表示されており、１００個の曲線の各曲線毎に１５個
のブレークポイントがある。図２において、グラフの上
の方の曲線がより暗い表示を発生する点に留意された
い。これは、ブレークポイント（又はしきい値）を高く
設定して、入力ピクセル強度信号のほとんどが、これら
ブレークポイントを超えないためである。よって、低い
レベルの出力ピクセル強度データのみが発生する。最も
上の曲線を用いることにより、強度データを、最低の輝
度で且つ低いコントラストで（曲線の緩い傾斜で示され
るように）表示するようにマッピングする。グラフの２
番目に低い曲線は、強度データを、高い輝度であるが低
いコントラストで表示するようにマッピングする。最も
下の曲線は、入力信号強度の任意のレベルに対して最大
輝度を発生する。上述の如く、最高ガンマ曲線から「ゼ
ロ値」曲線へのジャンプは、輝度におけるジャンプであ
るので、図２の右下部分における７個の曲線により示す
ように、最も明るいガンマ曲線の最高値は、このギャッ
プをほぼ線形にカバーするように変化したことが理解で
きよう。

【００２８】参照符号２１０で示す線形マッピング（ｙ
＝ｍｘ）曲線は、グラフを２個の部分に分割し、より明
るい設定に対しては、制御範囲の最大値（約７５％）を
割り当て、２５％をより暗い設定に割り当てる。この特
徴は、図１にも示されており、グラフのこの領域は、最
大輝度の約２５％から最大輝度の１００％にまで広が
る。図２において、ユーザは、上述の単一の輝度制御ノ
ブを制御して、特定の曲線から１組のブレークポイント
を選択する。

【００２９】かかる選択を行うことにより、ユーザは、
オフセット（即ち、輝度）値と、特定のコントラスト
（即ち、利得、傾斜）設定との両方を同時に設定できる
点に留意されたい。上述のＴＤＳ−７ｘｘＤオシロスコ
ープの従来例では、これら設定は、順次反復的に行われ
た。この従来のシステムにおいては、２５個の輝度曲線
と、各輝度設定に対して２５個のコントラスト曲線とが
あった。この従来のシステムがどのように動作するかを
視覚的に示すために、図２の任意の曲線を考察する。こ
の従来のシステムにおいて、ユーザは、先ず、輝度レベ
ルを選択し、その後、コントラスト制御ノブを回転させ
て、その点付近のラインの傾斜を変更する。（この代わ
りに、ユーザは、先ず、コントラスト・レベルを選択
し、その後、輝度制御ノブを回転して、その点からのラ
インのオフセットを変更してもよい。）残念なことに
は、これら可能な選択により、使用可能なダイナミック
・レンジを最良に利用できと共に、スクリーン上の「良
好」な観察をあてにできるという保証を、ユーザは得ら
れなかった。

【００３０】明るさのレベルではなくカラーを用いて、
所定ピクセル上での特定のヒットの相対的繰り返し（累
積）を示すという特定の場合において、ダイナミック・
レンジを良好に使用することは、表示内で色とりどりの
カラーの利用につながる。すなわち、低いコントラスト
信号を表すカラーは、わずかな数の色のみを用いるが、
高いコントラスト信号を表すカラーは、広範囲の色を用
いる。上述の従来システムにおいては、モノクロ（白
黒）表示においてユーザに「良く見える」任意のある設
定は、カラー表示において非常に少ない色を用い、輝度
ノブ及びコントラスト・ノブの両方の再調整が必要とな
る。本発明のユーザは、単一のノブによる強度制御を再
調整することなく、カラー表示とモノクロ表示との間を
切り替えることができることが判った。

【００３１】図１及び図２の曲線は、図３及び図４の回
路（後述する）に用いる１００組の１５個のブレークポ
イントになり、上述のフル・スケール輝度値（最大ピク
セル基準値）の乗算用の割合（パーセンテージ）値を発
生する。このフル・スケール輝度値は、２つの動作モー
ドのいずれを選択するかに応じて、理論的な（しかし、
依然、設定に依存する）最大値か、最大ピクセル値（Ma
x Pix Value）と呼ばれる実際の測定値のいずれかでよ
い。自動輝度として知られるモードが「オン」（即ち、
アクティブ）ならば、選択された値は、最大ピクセル値
である実際の測定値を用いる。このモードにおいて、利
用可能な最大値を、ピクセルのヒットの実際の計数値の
最高値に割り当てる。一方、自動輝度モードが「オフ」
（即ち、非アクティブ）ならば、理論的な設定に依存す
る最大値を用いる。ちなみに、割合乗数（割合値）を発
生する代わりに、本発明における修正したガンマ曲線を
用いて、実際の所望の表示ピクセル強度値を直接選択で
きることに留意されたい。しかし、このように行うため
には、自動輝度モードの「オン」及び「オフ」の両方に
て使用する総ての可能な値を計算し、蓄積する必要があ
る。なお、これら可能な値の蓄積は、後で回収して使用
するためである。

【００３２】図３及び図４は、本発明による装置のブロ
ック図であり、図３の右側が図４の左側につながる。こ
の簡略化したブロック図から、取り込んだデータが、本
発明によるオシロスコープの取り込みメモリ及びラスタ
化部分３２００を介して表示部分３３００に向かうデー
タの流れが判る。入力信号をデジタル化する前に、垂直
スケーリング（振幅調整）機能及び垂直オフセット機能
を実施する。これら機能は、直接的に図示されていない
が、取り込み処理回路３１０の一部である。処理制御器
３８０の指示により、トリガ回路３１５は、入力信号及
びその他の特徴（図示せず）をモニタ（監視）し、トリ
ガ条件が満足されると、その旨を取り込み回路３１０及
び処理制御器３８０に知らせる。

【００３３】処理制御器３８０は、タイマー及びステー
ト・マシンを含んでいる。これらにより、処理制御器３
８０は、図示していないが後述するオプション処理のい
くつかを含んだ取り込み及びラスタ化処理の総てを制御
できる。処理制御器３８０は、トリガ回路３１５及び取
り込み回路３１０をはじめとして取り込みメモリ及びラ
スタ化部分３２００のほとんど総ての要素に、コマンド
及び情報を送ると共に、これら要素からの種々の信号を
受けることが理解できよう。処理制御器３８０は、デー
タが準備できるときをラスタ組み合わせ回路３８５に伝
える。処理制御器３８０は、トリガ回路３１５をモニタ
し、適切な時点で、即ち、ラスタ化するのに充分な取り
込みがある時点、若しくは、第１トリガ又は最後の表示
更新から充分な時間が経過して、表示器３９６にて新た
なデータが必要になった時点で、取り込み回路３１０及
びラスタ化回路３３０の動作を開始させる。

【００３４】表示器３９６がデータを必要とすると、処
理制御器３８０は、輝度マッピング処理回路３５０の動
作を開始させ、その後、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・
アクセス）回路３７０の動作を開始させる。さらに詳細
に後述するように、処理制御器３８０は、取り込み中止
が必要な時を判断し、トリガ位置の計算器を実行させ、
ブレークポイントを計算する。

【００３５】取り込み処理回路３１０の出力に応じて、
電圧と時間データ・アドレスとの対が取り込みメモリ３
２０内に蓄積される。取り込みメモリ３２０は、５１２
Ｋサンプル長までの２つの波形記録を保持できるが、取
り込みメモリ３２０を分割して、各々７６８サンプルで
ある２５６個の短い波形記録を保持してもよい。各サン
プル位置は、８ビットの情報を含んでおり、この情報
は、２５６個の可能な電圧振幅レベルの１つを定める。
これら電圧振幅レベルの内の２００個は、単位ピクセル
当たり２１ビットの２００×５００行列の取り込みラス
タ・メモリ３４０の各列における２００ピクセル位置の
１個に対応する。

【００３６】各取り込みメモリ及びラスタ化部分３２０
０は、単位秒当たり１０万波形記録を取り込むことがで
きる。なお、各記録は、５００データ点を含んでおり、
各データ点は１ナノ秒間隔で取り込まれるので、単位取
り込み当たり全部で５００ナノ秒である。多数の取り込
みメモリ及びラスタ化部分３２００、特に、２個又は４
個の部分３２００を互いにインターリーブして、１チャ
ンネルのオシロスコープで利用可能な全体のスループッ
トを２倍又は４倍にできる。表示部分３３００のラスタ
組み合わせ回路３８５は、これら多数の取り込みメモリ
及びラスタ化部分３２００の出力をマルチプレックスし
て、表示部分３３００内で一緒にする。

【００３７】必要ならば、表示ラスタ・メモリ３９０及
び３９０’並びにラスタ表示器３９６にて、適切な支援
変化を行って、ラスタ組み合わせ回路３８５は、強度変
化をカラー変化に変換する。処理制御器３８０は、図１
及び図２に応じて１００組の１５個のブレークポイント
値を含む１００個の多ビット・メモリ記憶場所３８４を
有するシステム・メモリ・モジュール３８２と通信を行
う。システム・メモリ・モジュール３８２は、ブレーク
ポイント１〜１００のどれが現在選択されているかを識
別するポインタの値を保持するメモリ記憶場所３８６も
含んでいる。

【００３８】２００×５００行列で単位ピクセル当たり
２１ビットの取り込みラスタ・メモリ３４０の蓄積内容
は、強度マッピング処理回路３５０でマッピングされ
て、深さの浅く単位ピクセル当たり４ビットの第２取り
込みラスタ・メモリ３６０に供給される。なお、このラ
スタ・メモリ３６０は、平面寸法は同じ（２００×５０
０）である。この単位ピクセル当たり４ビットの取り込
みラスタ・メモリ３６０には、２００×５００ピクセル
の蓄積場所があるが、各ピクセルは、それに関連した単
位ピクセル当たり４ビットの強度情報のみを有している
ので、１６レベルの強度を表示できる。強度マッピング
処理回路３５０は、１６個の強度レベルの境界を（単調
に）定める１５個のブレークポイントを用いて後述のよ
うに動作する。この動作により、輝度及びコントラスト
が同時に調整される。

【００３９】動作において、処理制御器３８０は、回転
強度制御ノブ（選択器）３８８の設定に応答して、１０
０組のブレークポイントのグループから、ブレークポイ
ントの特定の組み合わせを選択する。回転強度選択器３
８８によるユーザ入力に応じて、複数の曲線から１つの
曲線を選択し、その後、後述のようにブレークポイント
値を修正した後のその曲線のオフセット状態により輝度
値を設定でき、その曲線の利得又は傾斜によりコントラ
ストを設定できる点に留意されたい。

【００４０】図５は、本発明によって、ピクセル当たり
のビットを低減する強度マッピング処理回路３５０のブ
ロック図である。強度マッピング処理回路３５０は、ブ
レークポイント値により制御される。図５は、これらブ
レークポイントを強度マッピング処理回路でどのように
用いて、所望方法で単位ピクセル当たりのビットを低減
するかを示す。１５個のブレークポイント値の割り当て
て、単位ピクセル当たり４ビットのマッピングにより生
じた１６個の強度レベルの境界を定める。

【００４１】図５に示す回路は、逐次近似型デジタル化
回路として動作し、ピクセルのビット・カウントを２１
から４に減らす。図３に示す乗算器３５２により、複数
のブレークポイントの値を、図２のグラフから選択した
特定の曲線で決まる割合係数（割合値）と乗算して、修
正したブレークポイント値を発生する。ここで、修正し
たブレークポイント値による曲線のオフセット状態によ
り輝度値を設定でき、その曲線の利得又は傾斜によりコ
ントラストを設定できる点に留意されたい。比較器４５
２は、入力ピクセル強度値を修正したブレークポイント
８と比較する。入力ピクセル強度値が修正したブレーク
ポイント８よりも大きいと、４ビット・ピクセル強度値
にマッピングしたビット３（ＭＳＢ）が１になる。逆
に、入力ピクセル強度値が修正したブレークポイント８
よりも小さいと、４ビット・ピクセル強度値にマッピン
グしたビット３（ＭＳＢ）が０になる。同様な方法で、
比較器４５４は、入力ピクセル強度値を、入力ピクセル
強度値範囲の修正したブレークポイント４又は修正した
ブレークポイント１２のいずれかと比較して、４ビット
・ピクセル強度値にマッピングしたビット２を判断す
る。比較されるのがブレークポイント４であるかブレー
クポイント１２であるかは、前の比較器４５２の結果に
よりマルチプレックサ４５３が選択した出力により決ま
る。

【００４２】同様に、最初の２個の比較４５２及び４５
４の結果により、マルチプレックサ４５５の出力をブレ
ークポイント２、６、１０及び１４から選択する。この
選択されたブレークポイントを比較器４５６が入力ピク
セル強度値と比較する。比較器４５６の比較結果が、４
ビット強度値にマッピングされるビット１である。この
処理をもう１回繰り返して、最初の３個の比較器４５
２、４５４及び４５６の筆画結果に応じて、ブレークポ
イント１、３、５、７、９、１１、１３及び１５の１個
をマルチプレックサ４５７の出力とする。この出力は、
比較器４５８により、入力ピクセル強度値と比較され、
ビット０の状態を決定する。この処理の出力は、マッピ
ングされたビン（隣接した２進値の間に入るデータの
数）を探す２進検索として特徴付けられ、４ビット・ピ
クセル強度値となる。

【００４３】上述は、単一の制御によりコントラスト及
び輝度の両方を同時に調整するのに直感的でユーザに親
しみやすいシステムであり、利用可能なダイナミック・
レンジを良好に使用できるので、同じ設定をカラー・モ
ードの動作及びモノクロ・モードの動作の両方に使用で
きる。

【００４４】要素３８０に適用した用語「処理制御器」
は、マイクロコンピュータやマイクロプロセッサを含む
ものであり、ＡＳＩＣを含む専用ハードウェア制御器の
如き他の形式の制御器も含むものである。

【００４５】本明細書で用いた用語「選択器」は、機能
を選択するユーザが操作可能な任意の制御である。ま
た、この用語「選択器」は、物理的なキー、ソフトキ
ー、タッチ・スクリーン、回転選択器、メニュー駆動シ
ステムなども含むものである。

【００４６】デジタル・オシロスコープに関連して本発
明を説明したが、スペクトラム・アナライザ、ロジック
・アナライザなどの他の形式の試験測定機器にも本発明
を適用でき、この際の変更は、本発明の要しないでよい
ことが理解できよう。

【００４７】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、単一の選
択器（制御器）でのユーザ入力に応じて複数の曲線から
１つの曲線を選択し、その曲線のブレークポイント値を
修正し、修正したブレークポイントによる曲線のオフセ
ット状態により輝度値を設定でき、その利得又は傾斜に
よりコントラストを設定できる。よって、単一の選択器
により、輝度及びコントラストの両方を同時に迅速且つ
容易に制御でき、利用可能なダイナミック・レンジを効
率的に使用できる。また、白黒及びカラーの両方の動作
モードに対して同じ方法で使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの概念により、１００個の輝度値
を有する１５個の修正したガンマ曲線のグループを示す
図である。

【図２】本発明の別の概念により、１５個のブレークポ
イントを有する１００個の修正したガンマ曲線のグルー
プを示す図である。

【図３】本発明による装置のブロック図の一部である。

【図４】本発明による装置のブロック図の他の一部であ
る。

【図５】本発明によって、ピクセル当たりのビットを低
減する強度マッピング処理回路（図３の３５０）のブロ
ック図である。

【符号の説明】３１０取り込み処理回路３１５トリガ回路３２０取り込みメモリ３３０ラスタ化回路３４０ラスタ・メモリ３５０輝度マッピング処理回路３５２乗算器３６０ラスタ・メモリ３７０ＤＭＡ３８０処理制御器３８２システム・メモリ・モジュール３８４メモリ記憶場所３８５ラスタ組み合わせ回路３８６メモリ記憶場所３８８回転選択器３９０表示ラスタ・メモリ３９６ラスタ表示器３２００取り込みメモリ及びラスタ化部分３３００表示部分４５２比較器４５３マルチプレックサ４５４比較器４５５マルチプレックサ４５６比較器４５７マルチプレックサ４５８比較器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル試験測定機器の輝度及びコント
ラストを同時に調整する方法であって、最大ピクセル基準値を設定し、各々が入力ピクセル強度値を表す入力データ信号と比較
するための１組のブレークポイント値を夫々有すると共
に、異なるオフセット及び利得特性を夫々示す複数の曲
線から成るグループを形成し、ユーザ入力に応じて、上記複数の曲線から１つの曲線を
選択し、上記選択された曲線の上記ブレークポイント値を用い
て、ピクセル強度の割合値を発生し、上記ブレークポイント値を上記割合値と乗算して、修正
されたブレークポイント値を発生し、入力ピクセル強度値を上記修正されたブレークポイント
値と比較して、表示手段上での表示用の出力ピクセル強
度値を発生することを特徴とするデジタル試験測定機器
の調整方法。
【請求項２】表示されたピクセル・データの輝度及び
コントラストを同時に調整するためにデジタル試験測定
機器に用いる装置であって、各々が入力ピクセル強度値を表す入力データ信号と比較
するための１組のブレークポイント値を夫々有すると共
に、異なるオフセット及び利得特性を夫々示す複数の曲
線から成るグループを蓄積し、上記制御器に結合された
メモリと、ユーザ入力に応じて、上記複数の曲線から１つの曲線を
選択する選択器と、最大ピクセル基準値を設定すると共に、上記選択された
曲線の上記ブレークポイント値を用いてピクセル強度の
割合値を発生する制御器と、上記ブレークポイント値を上記割合値と乗算して、修正
されたブレークポイント値を発生する回路と、入力ピクセル強度値を上記修正されたブレークポイント
値と比較して、表示手段上での表示用の出力ピクセル強
度値を発生する回路とを具えたデジタル試験測定機器の
調整装置。