JPH1138047A - ディジタルグラフィクス表示装置におけるアナログ表示スルーレート輝度変動のシミュレーション - Google Patents

ディジタルグラフィクス表示装置におけるアナログ表示スルーレート輝度変動のシミュレーション

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JPH1138047A
JPH1138047A JP10154239A JP15423998A JPH1138047A JP H1138047 A JPH1138047 A JP H1138047A JP 10154239 A JP10154239 A JP 10154239A JP 15423998 A JP15423998 A JP 15423998A JP H1138047 A JPH1138047 A JP H1138047A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スルーレートについての輝度変動を高速、簡単、か
つ低コストで提供するシステムを提供すること。 【解決手段】 テ゛ィシ゛タル波形(200)を表示する表示装置(1
12)におけるヒ゜クセルについての輝度値を決定するための方
法。該輝度値は、高スルーレートでの一点の輝度が低スルーレートで
の一点の輝度よりも低くなるようアナロク゛表示装置をシミュレー
トするものとなる。輝度値は、スルーレートの関数として計算
することができる。代替的には、速度を上げるために、
連続するサンフ゜ルにおける波形の大きさの間の差の絶対値
を、輝度値の予め計算されたテーフ゛ルへの索引として用い
る。その結果として、各サンフ゜ル毎に減算又はテーフ゛ルのルックア
ッフ゜を1回行うだけで輝度値を提供することが可能とな
る。代替実施例では、輝度値はスルーレートが高くなるほど高
くされ、これにより、テ゛ィシ゛タル波形の立ち上がりエッシ゛及
び立ち下がりエッシ゛が強調される。

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、ディジタル
グラフィクス表示装置に関し、特に、ディジタルオシロ
スコープ、心臓モニター、及びスペクトルアナライザ等
の計測機器におけるディジタル波形の表示に関する。
【０００２】
【従来の技術】オシロスコープ、スペクトルアナライ
ザ、心臓モニター及びその他の電子計測機器では、アナ
ログベクトル陰極線管（ＣＲＴ）を用いて波形情報が表
示されることが多い。典型的なアナログベクトルＣＲＴ
では、電子ビームが一定の速度で一方向に掃引されると
共にアナログ信号により垂直方向に可変速度で偏向され
る。アナログＣＲＴは、表示装置の表示面を横切る電子
ビームの速度（スルーレート）及び表示装置に用いられ
る蛍光体の輝度立ち上がり(build-up)時間及び減衰時間
（残光）の関数としての固有の輝度変動を有する。アナ
ログＣＲＴに表示される波形は、電子ビームのスルーレ
ートが比較的低い場所では高い輝度を有し、スルーレー
トが比較的高い場所ではより低い輝度を有する。一般
に、かかる輝度の変動は、観察者に有益な情報を供給す
るものとなる。特に、輝度は、変化率に関する視覚的な
手掛かりを与える。輝度が高ければこれはゆっくりとし
た変化を表わし、輝度が低ければ急速な変化を表わす。
例えば、アナログ表示オシロスコープ上に方形波が表示
されている場合、その波形の垂直方向の変化率は水平方
向の掃引速度よりもはるかに高く、したがって、通常は
該方形波の高レベル及び低レベルが高輝度となり、該方
形波の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジが低輝度
となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】計測機器には、多くの
コンピュータ用モニターに用いられる表示装置と同様の
ディジタルグラフィクス表示装置も用いられる。該ディ
ジタルグラフィクス表示装置は、ピクセルと呼ばれるア
ドレス指定可能な領域の行及び列に分割される。ディジ
タルグラフィクス表示装置の各ピクセルの輝度は、典型
的には、その表示装置に関連するメモリに格納されたデ
ィジタル値によって制御される。ディジタルグラフィク
ス表示装置を用いる計測器では、波形がサンプリングさ
れ、該サンプルがディジタル値へと変換され、該ディジ
タル値が収集メモリに格納される。波形サンプルはどの
ピクセルが点灯されるかを決定するが、該サンプルは本
質的に輝度を制御するものではない。輝度の変動は、典
型的には波形イメージの後処理により、ディジタル波形
データについてのディジタル計算として達成されなけれ
ばならない。多くのシステムで、表示更新速度は重要な
要件であり、ソフトウエア後処理は典型的には比較的複
雑で時間のかかる計算上の負荷を必要とするものとな
る。代替的には、高速ベクトル描画のための特殊なハー
ドウエアに輝度の変動が含まれる場合がある。スルーレ
ートについての輝度変動を高速、簡単かつ低コストで提
供するシステムが必要とされている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】アナログベクトルＣＲＴ
の挙動を模倣するスルーレートベースの輝度変動は、デ
ィジタルグラフィクス表示装置上に波形をレンダリング
する際に用いられる。スルーレートベースの輝度変動
は、アルゴリズム的に計算することが可能である。代替
的には、速度を上げるために、スルーレートを推定し、
及びルックアップテーブルを用いて輝度を判定すること
が可能である。ある点における信号のスルーレートは、
連続するサンプル間での波形の垂直方向の変化の大きさ
の測定に基づいて推定される。垂直方向の波形変化が小
さければ、それは当該点におけるスルーレートが低いこ
とを意味し、輝度は高い値に設定される。また、垂直方
向の波形変化が大きければ、それは当該点におけるスル
ーレートが高いことを意味し、輝度は低い値に設定され
る。ルックアップテーブルは、ある点における垂直方向
の波形変化の関数としての該点又は線分の輝度について
用いられる。したがって、計算は、単一の減算及びテー
ブル検索へと低減される。
【０００５】一代替実施例では、スルーレートの関数と
しての輝度のテーブルが反転され、スルーレートの高い
点又は線分の輝度が高くなり、またスルーレートの低い
点又は線分の輝度が低くなるようにされる。この代替実
施例は、例えば立ち上がり及び立ち下がりエッジのタイ
ミングが特に問題となる場合にディジタル波形を見る際
に有用なものとなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、電子的波形を獲得して表
示する典型的なディジタル計測器を示している。同図に
おいて、アナログ信号100が増幅器102により増幅されて
サンプルホールド回路104によってサンプリングされ、
該サンプルがアナログディジタル変換器106により数値
へと変換され、該数値が収集メモリ108に格納され、該
数値が波形処理装置110により処理され、その結果とし
て最終的に得られたイメージが表示装置112上に表示さ
れる。
【０００７】図２は、アナログ電圧波形200を時間の関
数として示すグラフである。ディジタル計測器では、図
２に波形200上の点で示すように、波形200がサンプリン
グされる。ディジタル化されて表示される際に、それら
の点は、独立した点として表示するか、補間された直線
によって接続するか、又は様々な計算された曲線によっ
て接続することができる。該波形は、図２では電圧波形
として示されているが、任意の測定可能な経時変化する
現象を表わすものとすることが可能であることに留意さ
れたい。
【０００８】ＣＲＴの場合、該陰極線管の表面上の蛍光
体が電子ビームによって励起される。該蛍光体は、有限
の輝度立ち上がり時間及び減衰時間を有する。電子ビー
ムが立ち上がり時間に対して低速で移動する場合には、
輝度が高くなる。また、電子ビームのスルーレートが蛍
光体の立ち上がり時間に対して高くなると、輝度が低下
する。典型的な計測器ＣＲＴ上に波形200が表示される
場合には、点204における表示は、点206における表示よ
りも輝度が高くなる。これは、点204における電子ビー
ムのスルーレートが点206におけるスルーレートよりも
低いからである。点206におけるスルーレートは、点206
における時間に関する電圧の導関数である。点206と点2
08との間でのスルーレートは、点206から点208までの波
形の垂直方向の変化の大きさを点206と点208との間の時
間間隔で除算したものによって近似することができる。
アナログＣＲＴ表示装置では、輝度はスルーレートの逆
数にほぼ比例する（スルーレートが低くなるほど輝度が
高くなる）。したがって、アナログＣＲＴを近似的にエ
ミュレートするためには、サンプル間の時間間隔を該サ
ンプル間での波形の垂直方向の変化の大きさで除算した
ものに輝度を比例させればよい。図２において、サンプ
ル間の時間間隔はほぼ一定である。したがって、輝度
は、サンプル間の波形の垂直方向の変化の大きさの逆数
に比例するものとすることが可能である。（波形の垂直
方向の変化の大きさの逆数にほぼ比例する）輝度は、ア
ルゴリズム的な態様で計算することができる。しかし、
速度を上げるために、波形の垂直方向の変化の大きさの
関数として輝度のテーブルを計算することができる。オ
シロスコープによっては、エイリアシングを低減させる
ためにサンプリング間隔が意図的かつ動的に僅かに変更
されるものがある、という点に留意されたい。しかし、
本明細書では、本発明の説明のため、かかるサンプリン
グ間隔の変動は無視できる程度に小さく、一定のサンプ
リング間隔に基づくテーブルによって許容可能な輝度マ
ッピングが提供されることになるものとする。
【０００９】本発明の第１の実施例による計測器では、
スルーレート及び該スルーレートの関数としてのＣＲＴ
蛍光体の輝度は、簡単なルックアップテーブルで近似さ
れる。該テーブルの索引は、サンプル点間の垂直方向の
変化の大きさである。かかる点を通過する曲線を描き、
かかる曲線の小さな増分を用いることができる。速度を
上げるために、実際のサンプル点のみを用いることが可
能である。各点において、垂直方向の変化を測定するに
は、前方参照、後方参照及び対称参照の３つの方法があ
る。前方参照による測定の場合、ある点の輝度は、該点
と次の隣接する点との間の垂直方向の変化によって決定
される。例えば、図２において、前方参照による測定の
場合には、点208の輝度は、点208と点210との間の垂直
方向の変化によって決定される。また、後方参照による
測定の場合には、ある点の輝度は、該点とその前の隣接
する点との間の垂直方向の変化によって決定される。例
えば、図２において、後方参照による測定の場合には、
点208の輝度は、点208と点206との間の垂直方向の変化
によって決定される。また、対称参照による測定の場合
には、ある点の輝度は、前の隣接する点と次の隣接する
点との間の垂直方向の変化によって決定される。例え
ば、図２において、対称参照による測定の場合、点208
の輝度は、点206と点210との間の垂直方向の変化によっ
て決定される。
【００１０】上記と同様に、線分の場合には、ある線の
輝度は、その線の始点における垂直方向の変化の計算、
その線の中央における垂直方向の変化の計算、又はその
線の終点における垂直方向の変化の計算によって決定す
ることができる。前方又は後方参照による測定の場合、
各線分は好適にはその一端にのみサンプル点を有する。
例えば、線分の前方参照の場合、該線分は好適にはその
始点にのみサンプル点を有し、終点にはサンプル点を有
さない。その結果として、輝度は、一連の接続された線
分上の各サンプル点で変化し得るものとなり、各線分の
輝度がそれぞれ単一の測定で判定されることになる。ま
た、線分の対称参照による測定の場合には、隣接する点
の間の線分の輝度を一意に決定するためのアルゴリズム
が必要となる。例えば、ある点の輝度を、該点とその前
の点との間の途中まで延びる線分と、該点とその次の点
との間の途中まで延びる線分とに用いることができる。
次いで、サンプル点の間で輝度変化が生じることにな
る。
【００１１】図３は、本発明の一実施例について輝度を
前方参照による垂直方向変化の関数として示したグラフ
である。輝度軸（垂直方向）は、0〜15の10進数による
範囲を示し、15が最大輝度である。水平軸は、２つの８
ビット数（ディジタル化された電圧）の差の絶対値を表
わし、各８ビット数は10進法による範囲0〜255をそれぞ
れ有している。63を超える差は切り捨てを行って63とす
る。該グラフは、ほぼ1/(ΔV)の形状を有するが、蛍光
体の応答時間を近似するように実験値に基づき修正され
る。即ち、該曲線は、結果的に得られるディジタル表示
がアナログ表示と視覚的に一致するように調整されてい
る。一般に、あらゆる非ゼロの輝度値は観察者に見えな
ければならない。したがって、実施形態によっては最小
の非ゼロ輝度値を1.0より大きくしなければならない場
合がある。図３に対応する実施例における実際の数値を
表１に示す。図３の例には前方参照による測定が用いら
れているが、後方参照又は対称参照による測定もまた適
用可能である。図３における垂直軸及び水平軸について
の特定の数値範囲は例示を目的として用いたものであ
り、他の範囲も同様に使用可能である。
【００１２】
【表１】
【００１３】ここで図１及び図２を再び参照する。それ
ぞれのディジタル化された波形点（例えば点206）にお
いて、波形処理装置110は、第１の点（206）の値を次の
点（208）の値から減算し（前方参照）、その差の計算
された絶対値を、表１に示す値を有するテーブルへの索
引として用い、その結果として該テーブルから得られた
輝度値を用いて前記第１の点を表示する。各点が接続さ
れたとき、前記の点を適当な終点へと接続する線分の輝
度は前記の点の輝度となる。
【００１４】図４は、多数のサンプル点からなる波形記
録全体を表示する処理を示すフローチャートである。最
初のサンプル索引Nから開始して（ステップ400）、連続
するディジタル化波形サンプル間の差の絶対値が計算さ
れる（ステップ402）。該ステップ402で得られた差はテ
ーブルへの索引として用いられる（ステップ404）。前
記テーブルから得られた対応する輝度が、該計算に用い
られる２つの波形サンプルのうちの最初のサンプルすな
わち表示される次の線分に用いられる（ステップ40
6）。サンプル索引がインクリメントされ（ステップ40
8）、まだサンプル点が残っているかどうかがテストさ
れる（ステップ410）。サンプル点が残っていない場
合、処理は完了する（ステップ412）。
【００１５】アナログベクトルＣＲＴの場合とは対照的
に、輝度をラスタ表示装置のスルーレートの一般関数と
すると、さまざまな挙動をさせることによって柔軟性を
促進させることができる。例えば、ディジタル波形を見
る場合には、関心のある領域が立ち上がりエッジ及び立
ち下がりエッジであることが多い。したがって、ディジ
タル波形の場合に、高スルーレートを高輝度で強調し、
低スルーレートを低輝度で表示し、これにより立ち上が
り及び立ち下がりエッジを強調することが有用である。
これは、テーブルの垂直軸を反転させ、又はテーブルの
ルックアップ結果を最大輝度値から減算することにより
実施することができる。
【００１６】要約すれば、各点又は線分毎に、減算及び
テーブルのルックアップを１回しか必要としない、アナ
ログスルーレート輝度変動のシミュレーション方法が提
供される。ハードウエアの追加は不要である。更に、ル
ックアップテーブルを変更することにより、アナログベ
クトル表示装置では不可能な多様な挙動を実施すること
が可能となる。
【００１７】本発明についての上記説明は、本発明の図
示及び解説を目的として行なったものに過ぎない。ここ
で開示した形態は、本発明を網羅したものでも本発明を
限定するものでもなく、上記教示にしたがって他の修正
及び変更態様が可能である。また、上記実施例は、本発
明の原理及びその実際の応用について最良の説明を加え
ることにより当業者がその考案する特定の用途に適した
様々な実施形態及び様々な変更態様で本発明を最も有効
に利用しうるよう選択及び説明したものである。特許請
求の範囲は、従来技術により制限されるものを除き本発
明の他の代替的な実施形態を含むものとして解釈される
ことを意図したものである。
【００１８】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
【００１９】１．ディジタル化波形(200)を表示する表
示システム(112)におけるピクセルの輝度を決定するた
めの方法であって、(a)前記ディジタル化波形の前記ピ
クセルに表示される第１のサンプル(206)の第１の数値
を決定し、(b)前記ディジタル化波形の第２のサンプル
(208)の第２の数値を決定し、(c)前記第１のサンプルか
ら前記第２のサンプルへのスルーレートの予測値を計算
し(402)、(d)該ステップ(c)のスルーレートに対応する
輝度を計算し(404)、(e)該ステップ(d)の輝度を前記ピ
クセルに用いる(406)、という各ステップを有すること
を特徴とする方法。
【００２０】２．スルーレートと輝度との関係をスルー
レートが増大すると輝度が低下するような関係にするス
テップを前記ステップ(d)が更に有する、前項１記載の
方法。
【００２１】３．スルーレートと輝度との関係をスルー
レートが増大すると輝度が増大するような関係とするス
テップを前記ステップ(d)が更に有する、前項１記載の
方法。
【００２２】４．前記ステップ(c)が、(c1)前記第１及
び第２の数値の差の絶対値を計算する、というステップ
を更に有し、前記ステップ(d)が、(d1)前記ステップ(c
1)の結果を輝度値のルップアップテーブルへの索引とし
て用いて前記第１のサンプルの輝度値を決定する、とい
うステップを更に有する、前項１記載の方法。
【００２３】５．(f)前記第１及び第２のサンプルを線
分で接続し、(g)該線分の表示に用いる全てのピクセル
に前記ステップ(d)の輝度を用いる、という各ステップ
を更に有する、前項１記載の方法。
【００２４】６．前記ステップ(g)が、前記第２のサン
プルに対応する前記線分上の終端ピクセルには前記ステ
ップ(d)の輝度を用いない、というステップを更に有す
る、前項５記載の方法。
【００２５】７．ディジタル化波形(200)を表示する表
示システム(112)のピクセルの輝度を決定するための方
法であって、(a)前記ディジタル化波形の第１のサンプ
ル(206)の第１の数値を決定し、(b)前記ディジタル化波
形の前記ピクセルに表示される第２のサンプル(208)の
第２の数値を決定し、(c)前記ディジタル化波形の第３
のサンプル(210)の第３の数値を決定し、(d)前記第１の
サンプルから前記第３のサンプルへのスルーレートの予
測値を計算し、(e)該ステップ(d)のスルーレートに対応
する輝度を計算し、(f)該ステップ(e)の輝度を前記ピク
セルに用いる、という各ステップを有することを特徴と
する方法。
【００２６】８．前記ステップ(e)が、スルーレートと
輝度との関係をスルーレートが増大すると輝度が低下す
るような関係にするステップを更に有する、前項７記載
の方法。
【００２７】９．前記ステップ(e)が、スルーレートと
輝度との関係をスルーレートが増大すると輝度が増大す
るような関係にするステップを更に有する、前項７記載
の方法。
【００２８】10．前記ステップ(d)が、(d1)前記第１及
び第３の数値の差の絶対値を計算する、というステップ
を更に有し、前記ステップ(e)が、(e1)前記ステップ(d)
の結果を輝度値のルップアップテーブルへの索引として
用いて前記第２のサンプルの輝度値を決定する、という
ステップを更に有している、前項７記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を備えたディジタルオシロス
コープを示すブロック図である。
【図２】表示すべき波形を示すグラフである。
【図３】本発明による「輝度」対「垂直方向波形」の変
化を示すグラフである。
【図４】本発明の方法を示すフローチャートである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディジタル化波形(200)を表示する表示シ
    ステム(112)におけるピクセルの輝度を決定するための
    方法であって、 (a)前記ディジタル化波形の前記ピクセルに表示される
    第１のサンプル(206)の第１の数値を決定し、 (b)前記ディジタル化波形の第２のサンプル(208)の第２
    の数値を決定し、 (c)前記第１のサンプルから前記第２のサンプルへのス
    ルーレートの予測値を計算し(402)、 (d)該ステップ(c)のスルーレートに対応する輝度を計算
    し(404)、 (e)該ステップ(d)の輝度を前記ピクセルに用いる(40
    6)、という各ステップを有することを特徴とする方法。
JP10154239A 1997-06-03 1998-06-03 ディジタルグラフィクス表示装置におけるアナログ表示スルーレート輝度変動のシミュレーション Pending JPH1138047A (ja)

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