JPH0643854A - 波形圧縮表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波形を圧縮して表示する場合に、圧縮により
失われる情報をできるだけ少なくする。 【構成】 波形遷移方向の表示分解能がｍドットの表示
装置８０と、ｎ（ｎ＞ｍ）サンプル分の波形データを記
憶可能な波形メモリ５０とを備え、この波形メモリ５０
の記憶データのうちの表示したい範囲の波形サンプル数
をｋ（ｎ≧ｋ＞ｍ）としたとき、表示したい範囲の波形
サンプルのｋ／ｍ個のサンプル毎を、表示装置８０の波
形遷移方向の各ドット位置の表示値に対応させて、波形
を圧縮表示する。表示したい範囲の波形サンプルのｋ／
ｍ個のサンプル毎に、波形データの頻度分布を計算する
圧縮手段６０を設ける。この圧縮手段６０で計算した頻
度分布を圧縮後の表示データの輝度情報に対応させて表
示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、波形メモリに記憶さ
れた波形データを時間軸方向に圧縮して表示する波形圧
縮表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばディジタル・ストレージ・オシロ
スコープのような波形表示装置においては、その波形表
示部は、波形遷移方向の表示分解能は有限である。一
方、この波形表示装置が備える波形メモリとしては、そ
の表示分解能以上のサンプルデータ数を記憶することが
一般に可能な容量の高速メモリが使用され、その波形メ
モリ中の必要な範囲の波形データのみを読み出して、波
形表示部に表示することができる。このため、表示した
い範囲の波形サンプルデータ数が、前記表示分解能を越
えるときには、波形データを波形遷移方向に圧縮して表
示する必要がある。

【０００３】従来、波形遷移方向に５００〜１０００ド
ット程度の表示分解能を持つ表示装置に、波形遷移方向
の波形サンプル数がこの表示分解能より多い波形デー
タ、例えば１Ｍサンプルの波形データを表示すること
は、一般的に行われてきた。例えば、時間軸方向の表示
分解能が５００ドットの表示画面に、同じく時間軸方向
が１Ｍサンプルの波形データを表示する場合には、時間
軸方向を１／２０００に圧縮して表示するようにする。

【０００４】従来の圧縮表示の例を図８及び図９に示
す。今、説明のため、表示画面の波形遷移方向の表示分
解能は５００ドットとし、それぞれに番地を付ける。図
の例では、波形サンプル値の表示レベルの分解能は４０
０ドットである。また、１Ｍサンプルの波形データは波
形メモリの、０番地から９９９９９９番地に格納されて
いるとする。

【０００５】例えば、図８Ｂの１Ｍサンプルの波形デー
タを図８Ａの５００ドットの分解能の表示画面に表示す
るためには、波形メモリの０〜１９９９番地の２０００
サンプルの内容を読み出し、その内容を圧縮して、表示
画面の０番地に、波形メモリの２０００〜３９９９番地
の２０００サンプルの内容を読み出し、その内容を圧縮
して、表示画面の１番地に、……と、２０００サンプル
毎の波形メモリの内容を、表示番地の１番地分に圧縮し
て表示する必要があり、従来いろいろな特長を持つ圧縮
方法が用いられてきた。

【０００６】ここでいう圧縮方法とは、元のデータの特
長をなるべく残しながら、表示分解能に対応するデータ
を作成することが重要である。従来技術の圧縮方法の例
を挙げると、 （ａ） 波形データの２０００サンプル毎のデータの最
大値と最小値を計算し、最大値と最小値の間を線で結ぶ （ｂ） 波形データの２０００サンプル毎のデータを重
ね書きするの２つの方法が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術（ａ）の圧縮方法では、波形データの最大値と最小値
のみを取り出すので、それ以外の情報が失われるという
欠点があった。

【０００８】また、従来技術（ｂ）の圧縮方法では、同
一の値のデータが複数個存在した場合、その情報が失わ
れるという欠点があった。

【０００９】例えば、図８Ｂに示すような振幅変化をす
る正弦波を、従来技術（ａ）または（ｂ）で圧縮する
と、その圧縮波形は図８Ａに示すように時間軸方向に徐
々に振幅が大きくなる三角形で、その内部が塗り潰され
たような表示波形になる。

【００１０】また、図９Ｂに示すような振幅変化をする
方形波を、従来技術（ａ）または（ｂ）で圧縮すると、
その圧縮波形も、また、図９Ａに示すように時間軸方向
に徐々に振幅が大きくなる三角形で、その内部が塗り潰
されたような表示波形になる。

【００１１】すなわち、従来技術（ａ）を使用しても、
また、従来技術（ｂ）を使用しても、圧縮された表示画
面は、図８Ａ、図９Ａに示すような塗りつぶしの表示に
なってしまい、元のデータが正弦波であったか、方形波
であったかの見分けがつかなくなってしまう。区別がつ
かなくなる理由は、圧縮したときに情報が失われるから
である。

【００１２】この発明は、従来技術の圧縮で失われる情
報をできるだけ少なくすることを目的としている。

【００１３】また、この発明は、ディジタル・ストレー
ジ・オシロスコープの表示を、従来型のアナログのオシ
ロスコープにできるだけ近づけることも目的としてい
る。すなわち、従来技術を使用したディジタル・ストレ
ージ・スコープの欠点として、従来のアナログのオシロ
スコープでは区別のついた波形の区別がつかなくなって
しまうということがあり、この発明はこれを解消するこ
とも目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明による波形圧縮表示装置は、波形遷移方向
の表示分解能がｍドットの波形表示部８０と、ｎ（ｎ＞
ｍ）サンプル分の波形データを記憶可能な波形メモリ５
０とを備え、この波形メモリ５０の記憶データのうちの
表示したい範囲の波形サンプル数をｋ（ｎ≧ｋ＞ｍ）と
したとき、前記表示したい範囲のｋ個の波形サンプルを
ｍ個に分割し、各分割範囲内の複数個のサンプル毎を、
波形表示部８０の波形遷移方向の各ドット位置の表示値
に対応させて、波形を圧縮表示する装置であって、前記
波形表示部８０は、輝度が可変であって、前記表示した
い範囲のｋ個の波形サンプルの各分割範囲内の複数個の
サンプル毎に、波形データの頻度分布を計算する圧縮手
段６０を有し、この圧縮手段６０で計算した頻度分布を
圧縮後の表示データの輝度情報に対応させて表示させる
ことを特徴とする。

【００１５】

【作用】波形メモリ５０に取り込まれたデータのうちの
ｋサンプルは、例えばｋ／ｍ個のサンプル毎にｍ分割さ
れる。そして、圧縮手段６０において、ｋ／ｍ個毎の波
形データサンプルについての頻度分布が計算される。次
に、各頻度情報が輝度情報に変換され、その輝度情報に
基づいて圧縮波形が表示装置に表示される。

【００１６】この構成によれば、波形メモリに取り込ま
れたデータの頻度情報が、表示装置に輝度情報として反
映されるから、波形メモリの内容を表示メモリに圧縮す
るときに失うデータが少なくなり、ディジタル・ストレ
ージ・スコープの表示を従来型のアナログのオシロスコ
ープに近づけることができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明をディジタル・ストレージ・
オシロスコープに適用した場合の一実施例を、図を参照
しながら説明する。

【００１８】図１は、この実施例のブロック図である。
図１において、１０は被測定回路、２０は入力回路、３
０はサンプリング回路、４０はＡ／Ｄコンバータ、５０
は高速メモリからなる波形メモリ、６０は圧縮手段、７
０は表示メモリ、８０は表示装置、９０は頻度メモリで
ある。この例では、後述もするように、高速波形メモリ
５０のデータ容量を１Ｍサンプルとし、この１Ｍサンプ
ルの高速波形メモリ５０のデータを、横５００ドット×
縦４００ドットの表示装置８０に、圧縮表示するように
する。１Ｍサンプルを５００ドットに圧縮するのである
から、圧縮率は１／２０００である。

【００１９】入力回路２０は、被測定回路１０から被測
定信号を取り出し、サンプリング回路３０でこの信号を
サンプリングするのに必要な電圧レベルにする。サンプ
リング回路３０は、入力回路２０から送られてきた信号
をサンプリングし、Ａ／Ｄコンバータ４０に送る。Ａ／
Ｄコンバータ４０は、サンプリング回路３０でサンプリ
ングされた信号をディジタル値に変換する。１サンプル
は、この例では１６ビットである。波形メモリ５０に
は、Ａ／Ｄコンバータ４０でディジタル化された信号が
格納される。

【００２０】圧縮手段６０は、波形メモリ５０の圧縮対
象番地（例えば１／２０００の圧縮の場合には、これか
ら圧縮しようとする２０００サンプルの波形データが格
納されている番地）毎に、２つのことを行う。

【００２１】一つは、波形メモリ５０の内容から圧縮対
象番地のデータを取り出し、その頻度分布を計算し、そ
の計算結果を頻度メモリ９０に書き込む。もう一つは、
高速メモリ５０の圧縮対象番地の、表示装置上での位置
情報を計算し、その位置情報に対応した表示メモリ７０
のアドレスに、頻度メモリ９０に格納されている頻度情
報を、輝度情報に対応させたデータ（輝度情報）を書き
込む。表示メモリ７０には、表示装置８０の位置情報と
輝度情報が記憶されていることになる。

【００２２】表示装置８０には、表示メモリ７０からの
位置情報と、輝度情報によって波形が表示される。表示
装置８０の画面は、この例では、画面の横方向である波
形の遷移方向例えば時間軸方向の分解能が、５００ドッ
ト、これと直交する画面の縦方向である波形のレベル方
向の分解能が４００ドットである。

【００２３】図２に、表示メモリ７０と、表示メモリ７
０の前記位置情報及び輝度情報と、表示装置８０の関係
を示した。図２に示すように、表示メモリ７０の番地
は、表示装置８０の表示画面上の位置情報である。この
場合、表示画面は２０００００個のマトリクス状配列の
ドットからなるものと考えられるので、表示メモリ７０
の番地は、表示画面の各ドットに対応して、「０」から
「１９９９９９」までである。表示メモリ７０の「０」
番地が表示画面の左上、「１９９９９９」番地が表示画
面の右下に対応する。

【００２４】表示メモリ７０の輝度情報は、例えば４ビ
ット幅で構成されており、表示メモリ７０の各番地の取
る輝度の値は、０から１５までである。０が低輝度
（黒）、１５が高輝度（白）に対応する。

【００２５】高速波形メモリ５０は、この実施例では、
前述したように、１Ｍサンプル分のデータを格納できる
容量を有する。図３に高速波形メモリ５０の詳細を示し
た。この波形メモリ５０には、この例では１６ビット幅
でそれぞれ０から６５５３５までの値ｄ（ｎ）（ｎは波
形メモリのアドレス）が記憶される。

【００２６】また、図４に頻度メモリ９０の詳細を示し
た。この頻度メモリ９０は、この例の場合には、０から
２０００の値を取り、表示装置８０の画面の縦方向のド
ット数４００に対応したアドレスを持つ。したがって、
番地は０から３９９である。この頻度メモリ９０には、
表示装置８０の縦方向の１列の４００個のドットに対応
して、当該１列の輝度情報として表示されるべき高速波
形メモリ５０の圧縮対象番地の２０００データの頻度分
布情報が格納される。

【００２７】次に動作の詳細を説明する。ディジタル・
ストレージ・オシロスコープにデータの取り込み開始が
指示されると、被測定回路１０の信号は、入力回路２
０、サンプリング回路３０、Ａ／Ｄコンバータ４０を経
由して、高速波形メモリ５０に取り込まれる。これ以後
のディジタル・ストレージ・オシロスコープの周知の動
作に関しては、この発明とは関係がないので、説明を省
略する。

【００２８】以下は、高速波形メモリ５０のデータを１
／２０００に圧縮し、表示メモリ７０に書き込む動作に
ついての説明である。

【００２９】表示装置８０の表示画面の横方向の左から
ｉ（ｉ＝０，１，２，…，４９９）ドット目の縦１列に
は、高速波形メモリ５０の２０００×ｉ番地から｛２０
００×（ｉ＋１）−１｝番地までの２０００ワードのデ
ータを、１／２０００に圧縮して表示する。例えば左か
ら１００ドット目の縦１列には、波形メモリ５０の２０
００００番地から２０１９９９番地までの２０００サン
プルのデータを、１／２０００に圧縮して表示する。

【００３０】以下、図５のフローチャートを参照しなが
ら説明する。先ず、表示装置８０の表示画面の横方向の
左から順に圧縮動作を始めるとして、初期値ｉ＝０を設
定する（ステップ１０１）。次に、圧縮手段６０におい
ては、圧縮を始める前に頻度メモリ９０の内容を、例え
ばオール０でクリアする（ステップ１０２）。

【００３１】次に、圧縮手段６０は、高速波形メモリ５
０から圧縮対象番地の２０００個のサンプルの波形デー
タ（ｉ＝０では、０番地から１９９９番地のサンプル）
を読み出す（ステップ１０３）。次に、読み出した各サ
ンプルデータ値ｄ（ｎ）について、 ｄ（ｎ）×４００／６５５３６ … なる計算式を実行する。ここで、６５５３６＝２¹⁶であ
って、この計算式により、各波形サンプルデータ値ｄ
（ｎ）が、レベル方向の４００ドットのいずれのドット
位置に相当するか（画面の下側を０レベルとしてときの
値ｄ（ｎ）のレベルに相当）が計算される。この計算結
果は、０から３９９までの値をとる。そして、圧縮手段
６０は、各波形データサンプルについての計算結果に対
応する頻度メモリ９０の番地の内容に１を加える（ステ
ップ１０４）。これを２０００個の波形サンプルについ
て繰り返す。

【００３２】これにより、頻度メモリ９０には、図４に
示すように、高速波形メモリ５０の圧縮対象番地である
２０００番地の波形データについての頻度情報ｈ（ｊ）
（ｊは頻度メモリ９０のアドレスで、ｊ＝０，１，２，
…，３９９）が格納される。

【００３３】次に、圧縮手段６０は、頻度メモリ９０の
頻度情報ｈ（ｊ）を輝度情報に変換する（ステップ１０
５）。この変換は、例えば、輝度レベル０から１５のそ
れぞれと、それに対応する頻度情報（頻度数）の範囲と
の対応テーブルにより行なうことができる。そして、頻
度メモリ９０の各頻度情報ｈ（ｊ）の格納位置に対応す
る表示メモリ７０の位置情報（アドレス）を、 ｉ＋５００×ｊ … なる計算式により求める（ステップ１０６）。そして、
各頻度情報ｈ（ｊ）に対応する輝度情報を、前記式に
より求めた位置情報で示される表示メモリ７０の番地に
格納する（ステップ１０７）。

【００３４】このようにして、表示メモリ７０の、表示
装置８０の画面の縦１列に対応する４００個の位置情報
（アドレス）として、圧縮されたデータの位置情報が決
定され、そのアドレスの表示メモリ７０の輝度情報とし
て、圧縮されたデータの頻度分布情報に対応する輝度値
が格納される。

【００３５】次に、上記のように圧縮処理が行なわれた
表示装置８０の表示画面の横方向のｉ番目の縦１列の位
置が、画面の横方向の最後の位置、すなわち、ｉ＝４９
９であるか否かであるかを判別し（ステップ１０８）、
最後の位置であればこの書き込み処理を終了する。最後
の位置でなければ、ｉ＝ｉ＋１（ステップ１０９）とし
て、表示装置８０の表示画面の横方向の次の縦１列の位
置を指定する。そして、ステップ１０２に戻り、次の縦
１列の位置についての圧縮処理を、上記の動作を繰り返
すことにより行なう。

【００３６】図６Ｂに示すような振幅変化をする正弦波
を、以上のような圧縮処理を行なうと、例えばｉ＝１０
０番目の位置に圧縮表示されるべき２０００個の波形サ
ンプルの頻度分布は、図６Ｃに示すようなものとなり、
表示装置８０の画面に表示される圧縮波形は、図６Ａに
示すように、三角形波形領域の内部が、縦方向の中央部
から上または下方向に推移するにしたがって徐々に白色
が濃くなる（輝度が高くなる）表示となる。

【００３７】また、図７Ｂに示すような振幅変化をする
方形波を、以上のような圧縮処理を行なうと、例えばｉ
＝１００番目の位置に圧縮表示されるべき２０００個の
波形サンプルの頻度分布は、図７Ｃに示すようなものと
なり、表示装置８０の画面に表示される圧縮波形は、図
７Ａに示すように、三角形波形領域の内部が薄い白色で
表示され、傾斜部分のみが特に濃く（輝度が高く）表示
される。

【００３８】すなわち、従来技術では、図８Ａ及び図９
Ａに示したように、波形の区別はつかなかった正弦波と
方形波とが、この発明を使用することにより区別がつ
く。

【００３９】なお、以上の例では、高速波形メモリ５０
のすべての波形データを表示装置８０の１画面に圧縮し
て表示する場合について説明したが、波形メモリ５０の
一部のデータ、例えば１Ｍサンプルの内の半分の０．５
Ｍサンプルのデータを、５００ドットの表示分解能の画
面に１／１０００に圧縮する場合にも、この発明が適用
できることは言うまでもない。

【００４０】また、波形遷移方向としては、時間軸方向
に限らず、例えば周波数軸方向やその他の波形遷移方向
をとることができるのはもちろんである。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、波形遷移方向の１位置のデータとして圧縮する範囲
の複数サンプルについて頻度情報求め、その頻度情報を
輝度情報に対応させて波形を表示させる。すなわち、従
来技術の圧縮では失われる情報のうち、頻度情報を輝度
情報に対応させて波形を表示させるので、従来技術では
区別のつかなかった例えば図６、図７に示すような正弦
波と、方形波の波形を、区別可能な表示をさせることが
できる。

【００４２】このため、ディジタル・ストレージ・オシ
ロスコープの表示を従来型のアナログのオシロスコープ
にできるだけ近づけることができる。つまり、この発明
の技術を使用したディジタル・ストレージ・スコープ
は、従来のアナログのオシロスコープと同様に区別のつ
く波形表示を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図である。

【図２】表示メモリ７０の位置情報及び輝度情報と、表
示装置８０の関係を示す図である。

【図３】高速波形メモリ５０の内容の詳細を示す図であ
る。

【図４】頻度メモリ９０の内容の詳細を示す図である。

【図５】この発明の一実施例の要部の動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図６】この発明の一実施例により振幅の変化する正弦
波を圧縮表示した例を示す図である。

【図７】この発明の一実施例により振幅の変化する方形
波を圧縮表示した例を示す図である。

【図８】従来技術により振幅の変化する正弦波を圧縮表
示した例を示す図である。

【図９】従来技術により振幅の変化する方形波を圧縮表
示した例を示す図である。

【符号の説明】

２０ 入力回路 ３０ サンプリング回路 ４０ Ａ／Ｄコンバータ ５０ 高速波形メモリ ６０ 圧縮手段 ７０ 表示メモリ ８０ 表示装置 ９０ 頻度メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波形遷移方向の表示分解能がｍドットの
   波形表示部と、ｎ（ｎ＞ｍ）サンプル分の波形データを
   記憶可能な波形メモリとを備え、この波形メモリの記憶
   データのうちの表示したい範囲の波形サンプル数をｋ
   （ｎ≧ｋ＞ｍ）としたとき、前記表示したい範囲のｋ個
   の波形サンプルをｍ個に分割し、各分割範囲内の複数個
   のサンプル毎を、前記波形表示部の波形遷移方向の各ド
   ット位置の表示値に対応させて、波形を圧縮表示する装
   置であって、 前記波形表示部は、輝度が可変であって、 前記表示したい範囲のｋ個の波形サンプルの各分割範囲
   内の複数個のサンプル毎に、波形データの頻度分布を計
   算する圧縮手段を有し、 この圧縮手段で計算した頻度分布を圧縮後の表示データ
   の輝度情報に対応させて表示させることを特徴とする波
   形圧縮表示装置。