JPH02134572A - ディジタル・オシロスコープにおけるディジタル時系列データの圧縮方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディジタル・データを圧縮するための方法お
よび装置に関し、特に使用可能なデータ・ポイント数が
表示スクリーンの水平分解能よりも大きい時ディジタル
・オシロスコープまたは過渡状態レコーダの表示スクリ
ーン上に表示されるべきディジタル時系列データを圧縮
するための方法および装置に関する。

（従来の技術および解決しようとする課題）ディジタル
・オシロスコープの重要な用途は、例えば素粒子物理学
の分野および電力系統における過渡的現象の研究におけ
る高い速度の現象に対するデータの取得および表示を含
む。高い速度のデータ取得装置は、物理的プロセスをサ
ンプルして、このサンプル・データをディジタル形態に
変換する。このデータは、元の時系列データとしてメモ
リーに格納される。データ・ポイントの数Ｎは、典型的
には１００，０００にも達し得る。このデータは、ディ
ジタル・オシロスコープの表示スクリーン上に表示され
ねばならず、このオシロスコープの水平分解能は最大Ｍ
個のデータ・ポイントの表示を可能にする（但し、Ｍは
一般に１．０００程度）。

従って、−数的な問題は、分解能Ｍを有する表示スクリ
ーン上にＮ個のデータ・ポイントの時系列データを表示
することである（但し、ＮはＭよりも著しく大きい）。

典型的には、Ｎ／Ｍ＝Ｌ　＝　４−１００である。

技術水準においてはこの問題を取扱う２つの方法が公知
であるが、その両者は下記の主な欠点を有する。即ち、 １）Ｎ即ち１００，０００の内のＭ即ち約１，０００の
データ・ポイントは、データ・ポイントｉ％　ｉ＋Ｌ、
ｉ＋２Ｌ、ｉ＋３Ｌ、　　　　ｉ＋　（Ｍ−１）Ｌの値
のみを用いることにより示される。このため、Ｌ個の測
定値の内僅かに１つしか示されず、表示されるデータ・
ポイント間の記録されたデータは単純に捨てられる。こ
の方法は、表示されたポイント間の如何なる有意義な現
象も示されないという大きな欠点を有する。小さいが有
意義な値の変動は完全に見落されるおそれがある。この
方法はまた、所謂「エイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ
）　、迷遊誤差」効果を起生じ得る。

このことを別の表現で表わせば、観察可能な最大周波数
、即ち所謂ナイキスト周波数がＬなる因数だけ減殺され
、計器の有効度を著しく低下させることである。

２）示される値は、１％　ｊ＋ｔ、ｊ＋２、、、ｊ＋Ｍ
−１（但し、Ｍは再び約１，０００）である。

僅かにＭ個の連続データ・ポイントがある時点において
示されるが、ユーザはデータ記録を初めから終りまでス
クロールすることができるように例えばノブにより始点
ｊを選択する可能性を有する。

この方法は、データを歪めることはない、即ち「エイリ
アシング」効果は存在しないが、−時にデータの小さな
部分しか調べることができず、特に短いランダム値変動
を調べなければならないか、あるいは全記録が有意義な
データを含まない確率が高い場合には、全ての信号の視
覚的分析は非常に単調なものとなるという短所を有する
。

従って、問題は、全データ記録および全ての有意義な値
変動の表示を提供するデータ圧縮方法を見出すことであ
る。

更に正確には、問題は、全信号長さおよび全ての有効最
大および最小変動、所謂［グリッチ（ｇｌｉｔｃｈ）Ｊ
が表示され、「エイリアシング」が生じることなく、ま
た表示された信号形態が全ての点が表示できれば得られ
る筈の表示に非常に近似するように、水平分解能Ｍを有
する表示スクリーン上に表示するためのＮ個のデータ・
ポイント信号のデータ圧縮のための方法および装置の提
供にある（但し、ＭはＮよりも著しく小さい）。

従って、本発明の目的は、特許請求の範囲に記載の通り
、１つの分解能Ｎのディジタル時系列データをオシロス
コープの表示スクリーンの分解能と比肩し得る別の分解
能Ｍに圧縮するディジタル・オシロスコープにおける方
法および装置の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、本方法は、取得メモリーにおける元の
Ｎ個のデータ・ポイントをＬ個の連続するデータ・ポイ
ントのＭ個のグループＧ。

（但し、ｊ＝、、、　、Ｍ）に分類しく但し、Ｍ＊Ｌ＝
Ｎ）、各グループＧｊ毎に最大値ｍａｘｊおよび最小値
ｗｉｎ、を決定し、これらの値を１対の値ＰＪ　　（ｊ
＝１．、、Ｍ）として補助メモリーに格納するステップ
からなり、表示イメージ・メモリーに格納してＭなる分
解能の表示スクリーンに表示するため補助メモリーにお
けるＭ対のＰＪ　　（ｊ＝、、、　　Ｍ）からＭ個の表
示値ｅ」（ｊ＝、、、　　Ｍ）を選択し、Ｍ個の値が元
のデータの全ての極値の変動を含みかつ元の信号を実質
的に歪められない状態で表わすようにする。

本発明の方法の利点は、全ての極値の変動が決定されて
表示のため使用できること、および表示された信号が元
の信号とよく似ることを保証することである。

本発明の望ましい実施態様においては、前記の選択ステ
ップは、補助メモリーからのに１の対の１１８Ｘ　／ｌ
＠Ｉｎ　４１１　Ｐ　ｌ　％　％　ｓ　Ｐ　ｉ＋ｋｌ−
１（但し、ｋｌは少なくとも２）、および表示イメージ
・メモリーにおける最も後に格納された表示値６１−に
２１１．８ｌ−１（但し、ｋｌは少なくとも１）の値を
繰返し考察し、これに基いて補助メモリーから読出され
た２＊ｋ１の値からに１個の表示変数ｅｌ　　　　　６
１４ｋｌ−１を選択してこれらの値を表示メモリーに格
納し、以上のステップを表示イメージ・メモリーが充填
される声でｊ＝１１１＋ｋｌ１．　、　Ｍ−ｋｌ＋１に
ついて反復するステップからなる。

別の望ましい実施態様においては、ｋｌは２に等しく、
ｋｌは１に等しく、ｅｌおよびｅ　ｌ＋１は特許請求の
範囲の請求項３または４のいず、れかに記載される方法
に従って得られる。

表示変数０１を選択するこれらの方法のいずれも、極値
が省かれないことを保証する。更に、表示されるべき信
号が平滑であり単調であるならば、この選択は表示が平
滑となるように行なわれる。

本発明はまた、本発明の方法を実現する装置を提供し、
本装置は、データ取得メモリー、データ圧縮手段、表示
イメージ・メモリーおよび表示スクリーンからなり、本
装置は、制御装置、データ取得メモリーにおけるサブグ
ループのデータの最大値および最小値を決定する極値（
ｗａｘ／Ｉｏｉｎ）計算器、対の状態で各サブグループ
の最大値および最小値を格納する補助メモリーおよび表
示イメージ・メモリーに格納されるべき値を反復的に選
択するセレクタ手段からなるデータ圧縮手段であって、
全てデータ・バスおよび制御バス上を相互にかつデータ
取得メモリーおよび表示イメージ・メモリーと結合され
るデータ圧縮手段を特徴とする。

本発明の装置の更に有利な実施態様については、特許請
求の範囲の請求項６乃至１１に記載されている。

〔実施例〕

本発明は、第１図乃至第３図に基いて更に詳細に記述す
る。

第１図においては、本発明に関するディジタル・オシロ
スコープの構成要素が略図的に示される。データ取得入
力ポート（図示せず）を介して、Ｎ個のデータ・ポイン
トを含む元の時系列データが、Ｎ個の記憶場所を含むデ
ータ取得メモリー２に対して入力される。このデータは
、表示イメージ・メモリー４から入力を受取る表示スク
リーン上に圧縮された形態で表示される。表示スクリー
ン３は水平分解能Ｍを許容するため、表示イメージ・メ
モリー４はＭ個の記憶場所を有する。記憶場所当たりの
バイト数はデイスプレィの所要の垂直分解能に従う。信
号形態の表示品質をよくするためにはベクトル・グラフ
ィック・デイスプレィが望ましいが、実際のデイスプレ
ィはラスター・デイスプレィまたはベクトル・デイスプ
レィであり得る。

データ圧縮装置５は、データ・バス７および制御バス８
を介してデータ取得メモリー２および表示イメージ・メ
モリー４と結合される。

データの圧縮は制御装置９の監視下で行なわれるため、
元のデータはＭ個のサブグループＧｊ（ｊ＝、、、　　
Ｍ）に分割される。各サブグループ毎に、Ｌ個のデータ
・ポイントが順次ｍａｘ　／ｍｉｎ値計算器ＩＯへ転送
され、この計算器がＧ、におけるＬ個のデータ・ポイン
トの最大値ｆｆ１ａＸｊおよび最小値ｍ１ｎｊを決定す
る。次に、ＩＩＩａｘｊおよびｗｉｎｊは補助メモリ一
対１１のｊ番目の場所の対に格納される。

圧縮方法の第２の部分において、表示イメージ・メモリ
ー４のＭ個の場所が、補助メモリー１１からの一時にに
１のｗａｘ−ｍｉｎ対の値および表示イメージ・メモリ
ー４における最も後に格納された値のに２の対の値を斟
酌することにより、かつこれらの値に基いて補助メモリ
ー１１から読出した２＊ｋ１の値のどのｋｌ値が表示イ
メージ・メモリー４にどんな順序で格納されるべきかを
決定することにより、セレクタ手段６によって反復的に
充填される。

次に第２図においては、もし適当な制御ビットが入力レ
ジスタ１２のロード入力側に現れるならば、ｍａｘ−ｍ
ｉｎ値計見計算器１０−タ・バス７からのフライ・オフ
（ｆｌｙ　ｏｆｆ）時のデータを捕捉し、ｗａｘ値計算
器１３およびｗｉｎ値計算器１４におけるその時の最大
値およびその時の最小値との入力値の並行的な比較を行
なう。もし入力された値が新しい最大値または新しい最
小値を表わすならば、コンパレータ１５または１６が、
ロード信号を対応するｍａｘ値レジスタ１７またはｗｉ
ｎ値レジスタ１８に送り、その時の最小値および最大値
を更新する。更に別の望ましい実施態様においては、対
応するａｔａｘ値レジ入レジスタ１フａｋｉｎ値レジス
タ１８が更新される時常に、事象レジスタ１９および２
０が事象カウンタ２１の内容でロードされる。Ｇｊの全
てのＬ値が読出されて比較される時、ｍａｘ値レジスタ
１７およびｗｉｎ値レジスタ１８の内容が読出しマルチ
プレクサ２２およびデータ・バス７を介して補助メモリ
ー１１のｊ番目の場所の対に対し書込まれる。任意に、
事象レジスタ１９および２０の内容が更に別の補助メモ
リーに対し読出すことができる。その使用可焼度は、あ
る場合の８ｊの選択および信号の表示を改善するため使
用することができる。

ｍａｘ／　ｌ１ｉｎコンパレータの実現は、元の時系列
データの大きなブロックの取扱いのため所要の演算速度
を得るためシリコン技術（集積回路、ゲート・アレイ、
等）において行なわれることが望ましい。もし速度がそ
れ程重要でなければ、マイクロプロセッサの実現もまた
可能である。

第３図の本方法のフローチャートに示されるように、Ｎ
個の元のデータ・ポイントのＭ個のサブグループＧｊへ
の分割の後、Ｍ対のｗａｘ値およびｗｉｎ値がそれぞれ
補助メモリー１１に格納されるまで、　ｗａｘ値／ｗｉ
ｎ値の決定がＭ個の全てのデータ・グループＧｊ　　（
ｊ＝１、、、Ｍ）について行なわれる。

図に示した望ましい方法においては、ｋ１＝２およびに
２＝、、、即ち選択ステップの反復の一時点において、
２対即ち（ｆｆ１ａｘ、　、　　ｍｉｎ＋　）場よび（
ｆｆ１ａＸＩ＋ｌ　％　ｆｆ１ｌｎｉ＋１）　、および
最も後に格納された値ｅ　１−１が読出されて、ｅ。

およびｅ　＋＋＋を決定する（ｉ＝０においては、ｅｏ
は第１のデータ値に等しくセットされる）。

これは、６つの場合の１つを最初に選択することにより
行なわれ、各場合は４つの値、ｗａｘ　、、、ｗｉｎ、
、１ｌａＸ　ｒ　＋　＋、１ＩｌｉｎＩ◆１の６つのあ
り得る相対的位置の１つを表わす。表１は、この６つの
場合、対応する条件および２つの値ｖ１および■２の予
備選択を列記する。これらの値は常に極値と対応するた
め、１つの信号（Ｄ　ｍ　（ａ　（７）表示が常に保証
される。

値ｖｌおよびｖ２のこの予備選択およびその順序の以後
の決定は、多数の典型的な波形が適正に表示されねばな
らないことを語酌する。

即ち、 一単調な（単一勾配の）信号波形 一単一の局所の極値、即ち極大値または極小値−単一の
正または負の階段関数 値ｖ１およびｖ２の予備選択が少なくとも最大の極値的
変動が捕捉されることを保証するため、多数の極値のあ
る場合はそれ程重要でなく、その正確な数および順序は
それ程重要でない。

第２のステップにおいては、予め選択された値ｖ１およ
びｖ２がどんな順序で場所ｅ１およびｅ１□に割当てら
れるかが決定される。これは、（６つの場合の各々につ
いて）下記となるように論理変数ｆの関数で行なわれる
。即ち、６１　＝ｖｌ＊ｆ＋ｖ２＊ｆ’ １３１＋１　＝ｙｌ　＊ｔ”　＋ｖ２＊ｆ但し、プライ
ム記号（°）は論理的補数を表わす。

論理関数ｆは表２に従って決定される。

表−一一ス 本方法のバリエーションにおいては、ケース１および２
、ならびにケース５および６の場合、値ｅｉの割当ては
、より平滑な信号表示を行なうため値ｅｉ−１に従って
行なわれる。即ち、ケース１および２においては、もし
ａ　ｔ−ｔ≧ＩｎａＸ　ｌならば、ｅｉ　＝　ｍ１ｎ１
ぞ゛あろ・　　ケース５および６においては、もしｅム
ー鴬≦ｌ１ｉｎ。

セレクタのステップは、従来の論理回路において実現で
きるセレクタ６において実施され、表１および２の関数
は第１および第２の論理装置において実現され、あるい
はマイクロプロセッサにおけるソフトウェアにより実体
化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を示す概略図、第２図は極（ａ　
（ｗａｘ／　ｌｌｌ１ｎ）コンパレータを示す望ましい
実施態様、および第３図は本発明の方法を実現する望ま
しい実施態様を示す論理的フローチャートである。 ２・・・データ取得メモリー、３・・・表示スクリーン
、４・・・表示イメージ・メモリー　５・・・データ圧
縮装置、６・・・セレクタ手段、７・・・データ・バス
、８・・・制御バス、９・・・制御装置、１Ｏ−１ｌＩ
ａｘ値／　ｍｉｎ値計算器、１１・・・補助メモリー　
１２・・・入力レジスタ、１３−・−ｍａｘ値計算器、
１４−ｍ１ｎ値計算器、１５　、　＋６−・・コンパレ
ータ、１７−ｍａｘ値レジスタ、１８”−ｍｉｎ値レジ
スタ、１９．２０−・・事象レジスタ、２１・・・事象
カウンタ、２２・・・読出しマルチプレクサ。 図面の浄ＩＦ（内容に変更なし） 第１図 第２図 手 続 補 正 書（方力 １゜ 事件の表示 平成１年特許願第１８０１３９号 ２゜ 発明の名称 ディジタル・オシロスコープにおけるディジタル時系列
データの圧縮方法および装置 ３゜ 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 名　称　　ル・クロイ・ソシエテ・アノニム４、代理人 住所 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 新大手町ビル　２０６区 ５、補正命令の日付 平成 １年１０月３１日 （発送臼） ６、補正の対象 適正な図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｍなる水平分解能を有するディジタル・オシロスコ
   ープの表示スクリーンに表示するためＮ個のデータ・ポ
   イント（但し、ＮはＭの倍数である）からなる元のディ
   ジタル時系列データを圧縮する方法において、 取得メモリーにおける元のＮ個のデータ・ ポイントをＬ個の連続のデータ・ポイントのＭ個のグル
   ープＧ＿ｊ（ｊ＝１、、、Ｍ）に分類し（但しＭ＊Ｌ＝
   Ｎ）、 各グループＧ＿ｊ毎に最大値ｍａｘ＿ｊおよび最小値ｍ
   ｉｎ＿ｊを決定して、これらの値を１対の値ｐ＿ｊとし
   て補助メモリーに格納し、 表示イメージ・メモリーに格納するため およびＭなる分解能の表示スクリーン上に表示するため
   、前記補助メモリーにおけるＭ対のｐ＿ｊ（ｊ＝１、、
   、Ｍ）からＭ個の表示値ｅ＿ｊ（ｊ＝１、、、Ｍ）を選
   択し、Ｍ個の値が元のデータの全ての極値偏位を含みか
   つ実質的に歪みのない元の信号を表わすようにすること
   を特徴とする方法（但し、ＮはＭの倍数である）。 ２、前記選択ステップが、 前記補助メモリーからｋ１の対の最大値／ 最小値ｐ＿ｉ、、、ｐ＿ｉ＿＋＿ｋ＿１＿−＿１（但し
   、ｋ１は少なくとも２）の値、および前記表示イメージ
   ・メモリーにおける最も後に格納されたに２個の表示値
   ｅ＿ｉ＿−＿ｋ＿２、、、ｅ＿ｉ＿−＿１の値（ｋ２は
   少なくとも１）を反復的に斟酌し、 これらの値に基いて、補助メモリーから読出した値２＊
   ｋ１からｋ１個の表示変数ｅ＿ｉ、、、ｅ＿ｉ＿＋＿ｋ
   ＿１＿−＿１を選択して、これらの値を表示前記イメー
   ジ・メモリーに格納し、 上記ステップを、前記表示イメージ・メモ リーが充填されるまで反復するステップからなることを
   特徴とする請求項１記載の方法。 ３、ｋ１＝２およびｋ２＝１であり、かつ前記選択ステ
   ップが、 表１のどのケースが妥当するかを決定して、２つの値ｖ
   １およびｖ２を予め選択し、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 妥当し得るケースについて、値ｅ＿ｉ＿−＿１、ｍａｘ
   ＿ｉ、ｍｉｎ＿ｉ、ｍａｘ＿ｉ＿＋＿１、ｍｉｎ＿ｉ＿
   ＋＿１に基いて、表２に従って論理関数ｆを決定し、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ｅ＿ｉ＝ｆ＊ｖ１＋ｆ′＊ｖ２、およびｅ＿ｉ＿＋＿１
   ＝ｆ′＊ｖ１＋ｆ＊ｖ２（但し、プライム記号（′）は
   論理的補数）を割当てるステップ からなることを特徴とする請求項２記載の 方法。 ４、ケース１、２、５および６については、ｆ＝１を使
   用する代りに、値ｅ＿ｉの決定のため下記の論理を使用
   することを特徴とする請求項３記載の方法。即ち、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ５、Ｍなる水平分解能のディジタル・オシロスコープの
   表示スクリーンに表示するためＮ個のデータ・ポイント
   （但し、ＮはＭの倍数）を含むディジタル・オシロスコ
   ープにおける元のディジタル時系列データを圧縮する装
   置であって、データ取得メモリーと、データ圧縮手段と
   、表示イメージ・メモリーと、表示スクリーンとを有す
   る装置において、 前記データ圧縮手段が、制御ユニットと、前記データ取
   得メモリーにおけるサブグループのデータの最大値およ
   び最小値を決定する最大値／最小値計算器と、各サブグ
   ループの最大値と最小値とを対で格納する補助メモリー
   と、前記表示イメージ・メモリーに格納されるべき値を
   反復的に選択するセレクタ手段とを設けてなり、全てが
   データ・バスおよび制御バス上で、相互にかつ前記デー
   タ取得メモリーおよび前記表示イメージ・メモリーに接
   続されることを特徴とする装置。 ６、前記最大値／最小値計算器が、入力レジスタを含み
   、該入力レジスタは前記データ・バスからデータを読出
   してこれを最大値計算器と最小値計算器とに送り、該最
   大値計算器は、コンパレータと、該コンパレータが新し
   い最大値を決定する時更新される最大値レジスタとを含
   み、前記最小値計算器は、コンパレータと、該コンパレ
   ータが新しい最小値を決定する時更新される最小値レジ
   スタとを含み、該最大値レジスタおよび最小値レジスタ
   は、前記最大値および最低値を前記補助メモリーへ送る
   読出しマルチプレクサに接続されることを特徴とする請
   求項５記載の装置。 ７、前記最大値および最小値がどのデータ・カウントに
   おいて生じるかを記録するため前記最大値コンパレータ
   および最小値コンパレータにおける２つの事象レジスタ
   に接続されるデータ・カウンタを更に設け、前記事象レ
   ジスタはその内容を別の補助メモリーに送る前記読出し
   マルチプレクサに接続されることを特徴とする請求項６
   記載の装置。 ８、前記セレクタ手段が、前記表１および表２の関数を
   実現する論理回路を含むことを特徴とする請求項５乃至
   ７のいずれか一項に記載の装置。 ９、前記セレクタ手段がマイクロプロセッサにより実現
   されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項
   に記載の装置。 １０、前記最大値／最小値コンパレータがマイクロプロ
   セッサにより実現されることを特徴と する請求項５乃至９のいずれか一項に記載の装置。 １１、前記前記最大値／最小値コンパレータがシリコン
   技術により実現されることを特徴とする請求項５乃至９
   のいずれか一項に記載の装置。