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    深入理解示波器的灰度顯示和色溫顯示

    發布時間:2019-03-08 責任編輯:wenwei

    【導讀】本文主要論述波形三維映射原理,結合ZDS示波器講述灰度顯示和色溫顯示的意義以及相應的功能,以幫助工程師加深對示波器波形顯示的理解,在示波器后續的使用上更加的得心應手。
     
    波形數據的三維信息包括:時間,幅度和幅度命中次數。傳統DSO對波形的處理過程中,通過波形的原始數據進行抽樣提取一幅波形所需要的數據進行繪制,這樣抽樣顯示就只有時間和幅度信息。而在現代DSO中,可將一次觸發后采集到的所有數據展現在屏幕上,并通過三維映射灰度圖來體現時間,幅度以及波形數據在每一個幅度上命中次數。例如一次觸發采樣有14000個采樣點,DSO屏幕水平方向上有700個像素點,那么在傳統的DSO中只需要在14000個采樣點中,每隔200個樣點抽取1個,共抽取700個像素點來表現波形的整體概貌。而進行波形三維映射時,這200個樣點將全部壓縮在一個時間點上,并根據不同的幅度值映射到三維數據庫中。
     
    深入理解示波器的灰度顯示和色溫顯示
    圖1 三維波形數據庫
     
    如圖1所示,三維波形數據庫可以看作是一個m×k的二維矩陣,m表示DSO屏幕的垂直分辨率(幅度),k表示DSO的水平分辨率(時間),而矩陣中元素amk表示幅度命中次數,如圖2所示。
     
    深入理解示波器的灰度顯示和色溫顯示
    圖2 三維數據庫矩陣
     
    為了將三維波形數據庫中的信息轉換為方便用戶觀察的顯示畫面,需要將幅度命中次數轉換為波形灰度或顏色等級,所以波形三維映射模型實質上是一種三維波形成像技術。它直接將每次采集到得數據映射到三維數據庫(灰度圖),然后將灰度圖以人眼可以接受的速率傳送到屏幕上顯示。
     
    圖3左側是8次采樣并疊加后的三維波形數據庫實例,右側是轉換后的波形顯示。從中可以看出,每一列元素的和等于采樣次數8,每個元素的值大小代表了該采樣點在8次采樣中的命中次數。在通過表 1的顏色查找表將命中次數值與顏色對應起來時,命中次數信息就轉換成了顏色信息。
     
    表1 顏色查找表
    深入理解示波器的灰度顯示和色溫顯示
     
    深入理解示波器的灰度顯示和色溫顯示
    圖3 三維波形數據庫
     
    通過上面的原理介紹,我們就可以知道,示波器中每一屏的波形其實是由若干幀采樣波形疊加而成的。在正常顯示模式下,示波器用灰度大小表示波形出現的概率,波形出現的概率越大,波形的顏色就越亮,波形出現的概率越小,波形的顏色就越暗,如下圖4所示:
     
    深入理解示波器的灰度顯示和色溫顯示
    圖4 波形灰度圖
     
    除此之外,為了方便用戶更清除的觀察波形出現的概率大小,ZDS系列示波器還配備了色溫顯示功能。在色溫顯示模式下,通過波形的色溫的冷暖來反映波形出現的概率的大小,出現頻率低的波形用冷色顯示,出現頻率高的波形用暖色顯示,如下圖5所示:
     
    深入理解示波器的灰度顯示和色溫顯示
    圖5 波形色溫圖
     
     
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