JP4374817B2 - 波形表示装置における波形データの解像度圧縮方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルオシロスコープなどの波形表示装置における波形データの解像度圧縮方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は、一般的なデジタルオシロスコープの構成を示す機能ブロック線図である。アナログ入力信号Eiは、入力アンプ1で増幅(減衰を含む)され、電圧、振幅が調整され、A/D変換器2に導かれ、所定のサンプルレートで電圧レベルがデジタル値に変換される。
【0003】
ディジタルデータは、トリガ回路3よりのトリガ条件成立信号を受け、1次データ処理回路4により、時間軸設定にあったサンプルレートで1次メモリ5に書き込まれる。1次メモリ5に書き込まれたデータは、2次データ処理回路6でアベレージング処理などを施されてアクイジションメモリ7に書き込まれる。
【0004】
アクイジションメモリ7に書き込まれたデータは、2次データ処理回路6により波形データに変換されたあと、波形取り込み回路8に転送される。9は表示制御回路であり、取り込まれた波形データを表示メモリ10に一時記憶させ、このデータを液晶などの表示装置11に表示させる。
【0005】
12は、システム全体を管理するCPU手段、13はオペレータとのインターフェイスを形成する操作部である。これらCPU手段12、操作部13及び前記波形取り込み回路8、表示制御回路9は、制御バス14を介して通信する。
【0006】
このような構成において、サンプリングでデジタル変換されて1次メモリ5に書き込まれた波形データは、その解像度が高いほど忠実に波形を再現することができる。
ところが、1次メモリの容量は有限であるため、解像度を高くすると1次データに要するメモリ領域が増大するので、サンプリングデータ数は減少する。
【0007】
従って、サンプリングデータ数を拡張する時には、情報価値の低い下位ビットを圧縮する。例えば、有効データ長16bitを8bitに圧縮を行うと、サンプリングデータ数は16bit時の2倍に拡張することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
下位ビットを圧縮する手法として、切り捨て、半値以上桁上がり、などがある。
図5は、有効データ長16bitを8bitに圧縮を行う場合に、下位8bitを切り捨てる処理のイメージ図である。
【0009】
図6は同じく有効データ長16bitを8bitに圧縮を行う場合に、半値以上桁上がり処理を実行するための機能ブロック図であり、半値以上桁上がり処理機能Pは、下位の8bitの最上位ビットによりイネーブル入力ENがオンの場合は入力(IN)に“1”を加算し、イネーブル入力ENがオフの場合は入力INをそのまま出力する。
【0010】
図7(A)は下位8bitを切り捨てる処理の場合、16bit解像度表示画面で圧縮前の16bit解像度波形と圧縮後の8bit解像度波形を比較した波形図である。(B)は、8bit解像度表示画面において圧縮後の8bit解像度の波形図である。
【0011】
図8(A)は半値以上桁上がり処理の場合、16bit解像度表示画面で圧縮前の16bit解像度波形と圧縮後の8bit解像度波形を比較した波形図である。(B)は、8bit解像度表示画面において圧縮後の8bit解像度の波形図である。
【0012】
これらの解像度圧縮手法は、切り捨てでは下位ビット全て、半値以上桁上がりでは下位の最上位ビット以外のビット全ては使用されないので、失われる情報量が多い。また、リニアな変化をしている入力データに対して、ある点を境にデータ値がシフトするため、段差のある波形に見え、多くの誤差を含む。
【0013】
本発明の目的は、波形データの解像度圧縮処理において、下位ビットの切り捨て、半値以上桁上がりにより発生する誤差を改善した解像度圧縮方法を提供する。
【0014】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載発明の特徴は、アナログ入力信号の電圧レベルを所定のサンプルレートでディジタル値に変換した波形データを1次メモリに書き込む波形表示装置における、前記波形データの下位ビットを圧縮する解像度圧縮方法において、圧縮すべき下位ビットを積算し、積算結果桁上がりした時点で上位ビットに“+1”する補正を実行する、方法にある。
【0015】
請求項2記載発明の特徴は、
前記圧縮すべき下位ビット数が全ビット数の1/2以下とした点にある。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図1は本発明を適用したデジタルオシロスコープの機能ブロック図であり、図9で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
本発明の特徴部は、1次データ処理回路4と1次メモリの間に挿入された圧縮手段15の処理機能にある。
【0017】
図2は、本発明圧縮手段15の処理を説明する機能ブロック図である。Pは図6で説明した半値以上桁上がり処理機能と同一であり、桁上がりビットによりイネーブル入力ENがオンの場合は入力(IN)に“1”を加算し、イネーブル入力ENがオフの場合は入力INをそのまま出力する。
【0018】
加算手段Q及びフリップフロップ手段Rよりなる機能は、下位ビット積算機能であり、加算手段圧縮する下位ビットを積算して積算結果桁上がりした時点で桁上がり処理機能Pのイネーブル入力ENをオンとし、上位ビットに“+1”する補正を実行する。
【0019】
図3(A)は本発明の適用による下位ビットの積算処理の場合に、16bit解像度表示画面で圧縮前の16bit解像度波形と圧縮後の8bit解像度波形を比較した波形図である。(B)は、8bit解像度表示画面における圧縮後の8bit解像度の波形図である。
【0020】
図4は実際の表示器11での表示態様を示すものであり、(A)は本発明の適用による改善後の高解像度表示画面での高解像度波形と圧縮解像度波形を比較した波形図である。(B)は、圧縮解像度表示画面における圧縮後の圧縮解像度の波形図である。
【0021】
このように、本発明によれば下位ビットは積算されるので、失われる情報量は従来の手法より少なくなる。この手法で解像度圧縮を行うと、図4のように、リニアな入力データに対して、徐々にデータ値をシフトさせることができ、生成される圧縮データは、入力値との誤差が従来に手法により小さくなる。
【0022】
以上説明した本発明における圧縮手段15の機能は、専用のハードウェアを設けて実現してもよいし、1次データ処理回路4の機能としてソフトウェアで実現することもできる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、デジタルオシロスコープなどの波形表示装置における波形データの解像度圧縮処理において、下位ビットの切り捨て、半値以上桁上がりにより発生する誤差を改善した解像度圧縮処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したデジタルオシロスコープの機能ブロック図である。
【図2】図2は、本発明圧縮手段15の処理を説明する機能ブロック図である。
【図3】(A)は本発明の適用による下位ビットの積算処理の場合に、16bit解像度表示画面で圧縮前の16bit解像度波形と圧縮後の8bit解像度波形を比較した波形図、(B)は、8bit解像度表示画面における圧縮後の8bit解像度の波形図である。
【図4】(A)は本発明の適用による改善後の高解像度表示画面での高解像度波形と圧縮解像度波形を比較した波形図、(B)は、圧縮解像度表示画面における圧縮後の圧縮解像度の波形図である。
【図5】有効データ長16bitを8bitに圧縮する場合に、下位8bitを切り捨てる処理のイメージ図である。
【図6】有効データ長16bitを8bitに圧縮する場合に、半値以上桁上がり処理を実行するための機能ブロック図である。
【図7】(A)は、16bit解像度表示画面で圧縮前の16bit解像度波形と圧縮後の8bit解像度波形を比較した波形図、(B)は、8bit解像度表示画面において圧縮後の8bit解像度の波形図である。
【図8】(A)は半値以上桁上がり処理の場合、16bit解像度表示画面で圧縮前の16bit解像度波形と圧縮後の8bit解像度波形を比較した波形図、(B)は、8bit解像度表示画面において圧縮後の8bit解像度の波形図である。
【図9】一般的なデジタルオシロスコープの構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
1 入力アンプ
2 A/D変換器
3 トリガ回路
4 1次データ処理回路
5 1次メモリ
6 2次データ処理回路
7 アクイジションメモリ
8 波形取り込み回路
9 表示制御回路
10 表示メモリ
11 表示器
12 CPU手段
13 操作部
14 制御バス
15 圧縮手段
P 桁上がり処理機能
Q 加算手段
R フリップフロップ手段
Claims (2)
- アナログ入力信号の電圧レベルを所定のサンプルレートでディジタル値に変換した波形データを1次メモリに書き込む波形表示装置における、前記波形データの下位ビットを圧縮する解像度圧縮方法において、圧縮すべき下位ビットを積算し、積算結果桁上がりした時点で上位ビットに“+1”する補正を実行する、ことを特徴とする波形表示装置における波形データの解像度圧縮方法。
- 前記圧縮すべき下位ビット数が全ビット数の1/2以下とした請求項1記載の波形表示装置における波形データの解像度圧縮方法。
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JP2001300148A JP4374817B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 波形表示装置における波形データの解像度圧縮方法 |
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