专利名称：显示具有可变持久性的波形的设备及其提供方法
技术领域：
本公开涉及显示具有可变持久性的波形的设备及其提供该设备的方法。
背景技术：
许多测量仪器包括显示设备，和/或为显示设备提供输出，以用于显示对应于对应用到仪器的输入信号的仪器测量的波形图像。这些仪器的示例包括示波器、逻辑分析器和数字频谱分析器。在这些仪器中，以显示设备的视频帧率(例如60帧每秒)在栅格化的显示设备上绘制出波形图像。波形图像的“持久性”描述了波形图像在被擦除之前连续地全部或部分地显示在显示设备上的时间长度。如果波形图像在被绘制出之后的一个帧被擦除，则波形图像具有最小的持久性(有时也称作为非持久性)。在另一个极端情况下，如果波形图像从未被从显示设备擦除，则波形图像将具有无限的持久性。在这两种极端情况之间，存在用于所显示的波形图像的一系列有限持久性。图1示出了具有可变持久性的示例示波器100。示波器100包括用于接收信号的输入110、用于显示对应于一个或多个输入信号的仪器测量的一个或多个波形图像的显示设备120、以及具有多个控制输入的控制部件130，所述控制输入包括可变持久性控制输入 135 (例如可旋转旋钮)，每一个可变持久性控制输入135用于示波器的每一个通道。图2示出了数字示波器200的一个示例的部分的功能性框图。示波器200包括探针210、垂直系统220、触发器系统230、水平系统M0、采集系统250、数字显示系统260和显示设备270。经常希望向测量仪器的用户提供一个或多个控制输入(例如示波器100中的可变持久性控制输入13 ，以用于接收用户输入来控制或调节所显示波形图像的持久性。当用户选择小的持久性值(例如0.5秒)时，则波形图像仅仅在短时间内保持被显示，提供实时的反应灵敏的显示。更长的持久性时间使得波形图像在显示器上逗留，使用户有更多的时间来分析波形。在现有仪器中，该灵活性以仪器的存储需求为代价。在数字示波器中的显示设备上在可变的时间内显示波形的常见方法是记录波形图像的每一个像素已经显示了多长时间，并且按规则的速率将该时间递减到零。一种常见的实现方式是在存储器中存储用于显示设备的每一个像素的“在屏幕上的剩余时间”值。对于每一个视频帧，从存储器中对于每一个像素读取该值。如果值为非零，则显示像素，递减值，并且将新值写回到存储器。对于为其显示持久波形图像的示波器的每一个通道，重复上面的处理。这需要用于每个通道的高速多位递减器。这还需要对于每一个视频帧中的每一个像素进行读取-修改-写入存储器操作。使用具有大量像素的显示设备，这转化为具有较高的显示存储器带宽的大量显示存储器，结果是相当昂贵的显示存储器系统。期望提供另一种解决方案来在关联于测量仪器的显示设备中显示具有可变持久性的波形，所述测量仪器可以是不那么复杂和昂贵的。
发明内容
在一个示例实施例中，一种设备包括存储器，其被配置为存储用于显示设备的多个像素中的每一个的持久性位，所述持久性位具有对应的像素应当被照亮以用于显示持久图像的第一值，并且具有对应的像素不应当被照亮以用于持久图像的第二值；伪随机像素值生成器，其被配置为在每一个视频帧期间接收用于显示设备的每一个视频帧的种子值并且响应于此而生成用于多个像素的伪随机像素值，每一个伪随机像素值不大于对应于持久图像的期望持久性的指定可变持久性值；帧值生成器，其被配置为输出用于显示设备的每一个视频帧的帧值，每一个帧值不大于指定的可变持久性值；和匹配检测器，其被配置为在每一个视频帧期间将帧值与用于多个像素的伪随机像素值进行比较，并且对于比较指示为匹配的每一个像素，使得持久性显示存储器中的用于对应像素的持久性位具有第二值。在另一个示例实施例中，一种方法包括在存储器中存储用于显示设备的多个像素中的每一个的持久性位，所述持久性位具有对应的像素应当被照亮以用于显示持久图像的第一值，并且具有对应的像素不应当被照亮以用于持久图像的第二值；建立可变持久性值，该可变持久性值表示用于显示持久图像的持久性的视频帧数量；并且在显示设备的每一个视频帧期间生成不大于可变持久性值的帧值，为多个像素中的每一个像素生成不大于可变持久性值的伪随机像素值，并且对于伪随机像素值匹配于帧值的显示设备的每一个像素，使得持久性显示存储器中用于对应像素的持久性位具有第二值。
根据结合附图阅读以下详细描述来最好地理解示例实施例。实际上，为了论述清楚，尺寸可能被任意地增加或减少。只要可应用和实用，相同的标号指代相同的元件。图1示出了具有可变持久性的示例示波器。图2示出了数字示波器的一个示例的功能性框图。图3示出了用于处理数据以在显示设备上显示可变持久图像的过程的一个实施例的流程图。图4示出了在显示设备上显示可变持久图像的方法的一个实施例。图5示出了用于处理数据以在显示设备上显示可变持久图像的设备的一个实施例的高层次功能性框图。图6示出了用于处理数据以在显示设备上显示可变持久图像的设备的一个实施例的详细框图。
具体实施例方式在以下详细描述中，为了说明而非限制的目的，阐述了公开具体细节的示例实施例，以便对根据本教导的实施例提供透彻的理解。然而，对于已受益于本公开的本领域普通技术人员来说明显的是，不同于这里公开的具体细节的根据本教导的其它实施例仍然处于所附权利要求的范围内。此外，可能省略了对众所周知的装置和方法的描述，以便不模糊对示例实施例的描述。这些方法和装置很明显处于本教导的范围内。除非另外说明，当第一设备被称为连接到第二设备时，这包括可能使用了一个或多个中间设备来将两个设备相互连接的情况。然而，当第一设备被称为直接连接到第二设备时，这仅包括两个设备相互连接而没有任何中间或其间的设备的情况。类似地，当信号被称为连接到设备时，这包括可能使用了一个或多个中间设备来将信号连接到设备的情况。 然而，当信号被称为直接连接到设备时，这仅包括信号直接连接到设备而没有任何中间或其间的设备的情况。图3示出了用于处理数据以在显示设备上显示可变持久图像(例如用于测量仪器的可变持久波形图像，测量仪器例如为数字示波器、逻辑分析器、数字频谱分析器或在显示设备上显示数据或测量结果的其它测量仪器)的过程300的一个实施例的流程图。在步骤310，例如响应于经由测量仪器(例如数字示波器)的控制输入接收的用户输入选择可变持久性值V。例如，测量仪器的用户可操作测量仪器的控制输入来提供用户输入，以便选择用于所显示数据轨迹的期望持久性的时段(例如五秒钟)。响应于用户输入，测量仪器可按测量仪器的显示设备的视频帧为单位确定可变持久性值V。例如，如果用户输入选择了三秒的持久性，并且如果显示设备的视频帧率为60帧/秒，则V将为180。 实践中，可变持久性值V的范围从零到测量仪器所支持的最大持久性值。在某些实施例中， 测量仪器还可具有单独的控制单元，用于使得用户能够选择“无限持久性”，其中只要使能了控制输入则波形图像保持被永久地显示。将在下面具体参考图4更详细地描述设置可变持久性值V的另外细节。在步骤320，帧值生成器将帧值F设置为零。将在下面更详细地说明，对于每一个视频帧递增帧值F —次，直到它达到最大帧值V-I。在步骤330，伪随机像素值Pxy被指派给显示设备的每一个像素(X，Y)，其中X代表显示设备的行并且Y代表列。在各个实施例中，伪随机像素值Pxy可具有0和V-I之间的任何整数值。例如，在某些实施例中，伪随机像素值生成器可包括在每个视频帧被重置一次并且对于显示设备的每一个像素(X，Y)以像素时钟率生成新的伪随机像素值Pxy的伪随机数生成器(PRNG)。在某些实施例中，对于每一个所显示的像素(X，Y)，伪随机像素值生成器为每一个视频帧生成确切相同的伪随机像素值Ρχγ。在步骤340，伪随机像素值Pxy匹配或等于帧值F的显示设备的每一个像素(X，Y) 对于正被显示的持久图像关闭。在步骤350，确定新的视频帧是否正在开始。如果否，则过程在步骤350等待，直到新的帧开始。如果是，则过程进行到步骤360，确定是否帧值等于V-I。如果在步骤360确定帧值不等于V-I，则在步骤370帧值递增并且过程返回到步骤 340，在那伪随机像素值Pxy匹配或等于新的帧值F的像素(X，Y)对于正被显示的持久图像关闭。如果在步骤360确定帧值不等于V-1，则过程返回到步骤310，在那帧值生成器被重新加载并且重置为零。为了能直观地理解这如何工作，图4示出了在显示设备上显示可变持久图像的方法400的一个实施例。图4示出了用于具有5X6阵列的像素(X，Y)的显示设备420的相应的5X6阵列010)的伪随机像素值Ρχγ。在示出的示例中，假设指定的可变持久性值V 设置为等于5 ；伪随机像素值生成器生成在图4的顶行上的阵列410中示出的伪随机像素值Pxy ；并且在图4的从顶部开始第二行上的是要被显示的持久图像，如显示设备420上所示出的。
如图4中所示，在视频帧“0”期间，帧值F为0，并且在阵列410中对应的伪随机像素值Pxy为0的显示设备420中的每一个像素(X，Y)对于在显示设备420中显示可变持久图像关闭。在视频帧“1”期间，帧值F为1，并且在阵列410中对应的伪随机像素值Pxy为1 的显示设备420中的每一个像素(X，Y)对于在显示设备420中显示可变持久图像关闭。过程继续，一直到视频帧“4”，其中帧值F等于V-1，在那时显示设备420中的所有像素(Χ，Υ) 对于可变持久图像都已关闭。注意到，在V = 5显示帧期间逐渐地擦除所显示的可变持久图像。而且，由于分配给显示设备420中的像素(X，Y)的伪随机像素值Pxy的伪随机分布，该擦除跨越显示设备 420 “伸展”。在图4示出的示例中，在每一个视频帧期间擦除1/5的像素，并且用V = 5个帧保证擦除了每一个像素。相比于等待一直到第五个帧并且然后一起擦除持久图像(这与图4示出的方法相比没有提供持久图像的“年龄”表示)，该行为可被认为是所期望的。如图4所示，因为对于持久图像保持为开启的像素数量从视频帧到视频帧有所减少，持久图像的整体亮度逐渐减弱，以使得持久图像对于观看者呈现为逐渐消失到背景中。应当注意，在过程300期间，通常新的另外的实时数据轨迹可被测量仪器收集，并且因此将被添加到持久存储器中。这些数据轨迹可被认为在任意的帧号进入了过程300中的循环。即，过程300的循环连续运行或被执行，并且将用V(例如幻个显示帧来清除该新轨迹。有利地，通过该布置，系统不必记录持久图像的“年龄”，并且因此不需要昂贵的存储器来保存或存储该年龄。因此，可使用保存的数据在任何特定的时间总是变化的年龄轨迹的混合的每像素一位的持久性显示存储器。图5示出了用于处理数据以在显示设备上显示可变持久图像(例如测量仪器生成的可变持久波形图像)的设备500的一个实施例的高层次功能性框图。设备500包括帧值生成器510、伪随机像素值生成器520、匹配检测器530、存储器MO (以下称作为持久性显示存储器Μ0)和定时生成器550。在操作中，持久性显示存储器540存储用于显示设备的每一个像素的持久性位， 所述持久性位具有显示设备中的对应像素应当被照亮以用于表示测量仪器的测量的持久图像的第一值(例如“1”)，并且具有对应的像素不应当被照亮以用于持久图像的第二值 (例如“0”)。帧值生成器510生成用于每一个视频帧的帧值F。帧值F可采用从0到V_1的任何值，其中V是表示持久性的视频帧数量的可变持久性值，以用于对应于持久图像的期望持久性来在显示设备上显示持久图像，该期望持久性可以是用户经由测量仪器的控制输入选择的持久性。在一个实施例中，帧值生成器510可包括用可变持久性值V加载并且在每个视频帧递增一次的N位计数器。在该情况下，选择N来支持用于设备500的最大可容许可变持久性。例如，使用N= 10位的计数器，以及60帧/秒的视频帧率，帧值生成器510 可支持21(1/60 = 17秒的最大可变持久性。例如，如果用户输入指示用于持久性图像的期望持久性为两秒，则V将被设置为等于2*60 = 120，并且响应于来自定时生成器550的定时信号(例如垂直同步信号)，帧值生成器510的N位计数器将从0向上计数到119(或者作为候选，从119向下计数到0)。伪随机像素值生成器520接收用于显示设备的每一个视频帧的种子值，并且响应于此在每一个视频帧期间生成用于显示设备的每一个像素(X，Y)的伪随机像素值Ρχγ。在一个实施例中，响应于来自定时生成器阳0的定时信号(例如垂直同步信号)，利用用于显示设备的每一个视频帧的相同种子值来重新加载伪随机像素值生成器520。在该情况下，对于显示设备的每一个像素(X，Y)，伪随机像素值生成器520为每一个视频帧生成相同的伪随机像素值Ρχγ。每一个伪随机像素值Pxy小于指定的可变像素值V。在每一个视频帧期间，匹配检测器530比较帧值F与用于每一个像素(X，Y)的伪随机像素值Ρχγ，并且对于比较指示匹配的每一个像素(X，Y)，匹配检测器530生成这样的输出，该输出使得持久性显示存储器讨0中用于对应像素(X，Y)的持久性位具有指示显示设备中的对应像素不应当被照亮以用于持久图像的值(例如第二值或“0”)。因为定时生成器阳0使得帧值生成器510生成用于每一个视频帧的新的帧值F，在每一个视频帧时重复匹配检测，并且对于显示设备的每一个像素(X，Y)在每一个视频帧中产生不同的结果，逐渐地对于持久图像关闭所有的像素，并且由此擦除持久图像。图6示出了用于处理数据以在显示设备上显示可变持久图像的设备600的详细框图。设备600包括存储器610 (以下称作为实时数据显示存储器610)、存储器620 (以下称作为每像素一位持久性显示存储器620)、一个或多个行/列计数器630、伪随机像素值生成器640、计数器650 (以下称作为帧计数器650)、匹配检测器660、图像检测器670和逻辑电路680。伪随机像素值生成器640包括伪随机数生成器(PRNG) 642和模运算单元644。在一个实施例中，PRNG 642可包括P位移位寄存器和将来自寄存器的反馈提供到其输入的异或门。实时数据显示存储器610和每像素一位持久性显示存储器620都包括对应于可变持久图像要在其上显示的显示设备的像素之一的一个存储位置。通常，实时数据显示存储器610为每一个像素存储许多位，例如表示要照亮对应像素时使用的亮度和/或颜色。在有利特征中，每像素一位持久性显示存储器620确切地存储用于显示设备的每一个像素的一个持久性位。持久性位具有显示设备中的对应像素应当被照亮以用于表示测量仪器的测量的持久图像的第一值(例如“1”)，并且具有对应的像素不应当被照亮以用于持久图像的第二值(例如“0”)。在操作中，行/列计数器630接收像素时钟并且响应于此在每一个视频帧期间连续地输出对应于显示设备的完全扫描的行和列地址。行和列地址被提供给实时数据显示存储器610和每像素一位持久性显示存储器620，以便由此连续地扫描对应于显示设备像素的存储位置。行/列计数器630还输出包括每一个新的视频帧的表示(例如脉冲或选通脉冲)的视频帧同步信号(例如垂直同步VSYNC)。当响应于行/列计数器630访问对应于显示设备的每一个像素的实时数据显示存储器610的每一个存储位置时，图像检测器670检测像素是否被照亮，并且如果是，将相应的每像素一位持久性显示存储器620设置为具有第一值(例如“1”)，由此表示显示设备中的对应像素应当被照亮以用于表示测量仪器的测量的持久图像。用表示持久性的视频帧数量的持久性值V加载帧计数器650，以用于对应于持久图像的期望持久性来在显示设备上显示持久图像，该期望持久性可以是用户经由测量仪器的控制输入选择的持久性。响应于来自行/列计数器630的视频帧同步信号，递增计数器 (或在候选实施例中递减计数器)以便为每一个视频帧生成从0到V-I的帧值F。响应于来自行/列计数器630的视频帧同步信号，伪随机像素值生成器640接收对于显示设备的每一个视频帧被重新加载的常数种子值。响应于此，伪随机像素值生成器 640响应于来自行/列计数器630的定时信号(例如垂直同步信号)，在每一个视频帧期间生成用于显示设备的每一个像素(Χ，γ)的伪随机像素值Ρχγ。具体地，响应于像素时钟，PRNG 642为每一个像素周期生成新的伪随机数一次。模运算单元644接收指定的可变持久性值 V并且响应于此将来自PRNG 642的伪随机数转变为相应的伪随机像素值Ρχγ。每一个伪随机像素值Pxy是小于指定的可变持久性值V的整数。因为用用于显示设备的每一个视频帧的相同种子值来重新加载伪随机像素值生成器640，对于显示设备的每一个像素(X，Y)，伪随机像素值生成器640为每一个视频帧生成相同的伪随机像素值Pxyt5在每一个视频帧期间，匹配检测器660比较帧值F与用于每一个像素(X，Y)的伪随机像素值Pxy，并且对于比较指示匹配的每一个像素(X，Y)，匹配检测器660向逻辑电路 680提供输出信号，以使得在每像素一位持久性显示存储器620中用于对应像素(X，Y)的持久性位具有指示显示设备中的对应像素不应当被照亮以用于持久图像的值(例如第二值或“0”)。当行/列计数器630使得帧计数器650对于每一个视频帧将帧值F递增(或递减)一时，匹配检测器在每一个视频帧时重复，并且对于显示设备的每一个像素(Χ，Υ)在每一个视频帧中产生不同的结果，逐渐地使得每像素一位的持久性显示存储器620中的所有持久性位具有指示显示设备中的对应像素不应当被照亮以用于持久图像的值(例如第二值或“0”)，由此擦除持久图像。在各个实施例中，设备600可以是数字示波器、逻辑分析器、数字频谱分析器或在显示设备上显示数据或测量结果的其它测量仪器的一部分。在有利特征中，当仪器包括要为其测量数据的多个通道(例如两个通道或四个通道)并且要显示可变持久图像时，可在多个通道之间共享设备600的许多组件(例如包括行/列计数器630、伪随机像素值生成器 640、帧计数器650、匹配检测器660和图像检测器670)。修改设备600以支持多个通道需要为每一个另外的通道添加另外的每像素一位持久性显示存储器620。在上面具体参考图3、4和6描述的示例中，描述了随着每个帧严格递增(或递减) 帧值(例如序列(0、1、2、3丨￥-2、￥-1、0、1、2、3、4、···))的实施例。这保证了用于持久图像的每一个像素的生命期不长于V个帧。然而，在候选实施例中，可能为每一个视频帧选择来自{0:V-1}的伪随机帧值，例如序列(7、V-l、5、l、3、V-3、0、3、…)。在该情况下，用于持久图像的显示设备的每一个像素的生命期是可变的并且有可能比“固定”情况中的更长。此外，在上面具体参考图3、4和6描述的示例中，描述了这样的实施例，其中因为用用于每个帧的相同种子值重新加载伪随机像素值生成器，所以针对给定的持久性值V对于每一个帧来说伪随机像素值是固定的。然而在候选实施例中，可以在每次帧计数器重置为零时(即对于每一组的V个视频帧)用不同的种子值重新加载伪随机像素值生成器。在该情况下，在一组的V个视频帧期间，持久图像的所有像素用一个空间模式消失，并且在另一组的V个视频帧期间，用不同的空间模式消失。尽管这里公开了示例实施例，本领域普通技术人员理解，根据本教导的许多变化是可能的并且处于所附权利要求的范围内。因此，本发明只由所附权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种设备，包括存储器，其被配置为针对显示设备的多个像素中的每一个像素存储持久性位，所述持久性位具有对应的像素应当被照亮用于显示持久图像时的第一值，并且具有对应的像素不应当被照亮用于所述持久图像时的第二值；伪随机像素值生成器，其被配置为在每一个视频帧期间接收用于所述显示设备的每一个视频帧的种子值并且响应于此而生成用于所述多个像素的伪随机像素值，每一个伪随机像素值不大于与所述持久图像的期望持久性时间相对应的指定的可变持久性值；帧值生成器，其被配置为输出针对所述显示设备的每一个视频帧的帧值，每一个帧值不大于所述指定的可变持久性值；和匹配检测器，其被配置为在每一个视频帧期间将所述帧值与用于所述多个像素的所述伪随机像素值进行比较，并且对于所述比较指示为匹配的每一个像素，使得用于对应像素的所述持久性位具有所述第二值。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述伪随机像素值生成器包括伪随机数生成器，其被配置为接收所述种子值并且响应于此而输出伪随机值；和模运算单元，其被配置为接收所述伪随机值和所述指定的可变持久性值，并且响应于此而输出均是不大于所述指定的可变持久性值的整数的伪随机像素值。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述帧值生成器包括计数器，该计数器被配置为用所述指定的可变持久性值来加载，并且对于每一个视频帧向上或向下计数一次。
4.根据权利要求1到3中任何一个所述的设备，还包括为所述多个像素中的每一个像素存储第二持久性位的第二存储器，所述第二持久性位具有对应像素应当被照亮用于显示第二持久图像时的所述第一值，并且具有对应像素不应当被照亮用于所述第二持久图像时的第二值，其中，所述匹配检测器还被配置为针对所述比较指示出匹配的每一个像素，使得所述第二存储器中用于对应像素的所述第二持久性位具有所述第二值。
5.根据权利要求1到4中任何一个所述的设备，包括测量仪器，该测量仪器包括 所述显示设备；至少一个输入，用于接收要在所述显示设备上表示的至少一个信号；和可变持久性控制输入，其被配置为接收指定所述可变持久性值的用户输入，所述可变持久性值对应于用于显示所述持久图像的期望持久性时间。
6.一种方法，包括在存储器中为显示设备的多个像素中的每一个像素存储持久性位，所述持久性位具有对应的像素应当被照亮用于显示持久图像时的第一值，并且具有对应的像素不应当被照亮用于所述持久图像时的第二值；建立可变持久性值，该可变持久性值表示用于显示所述持久图像的持久性的视频帧数量；以及在所述显示设备的每一个视频帧期间 生成不大于所述可变持久性值的帧值，为所述多个像素中的每一个像素生成不大于所述可变持久性值的伪随机像素值，以及对于伪随机像素值与所述帧值匹配的每一个像素，使得用于对应像素的持久性位具有所述第二值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，生成所述伪随机像素值包括响应于所述种子值输出伪随机值；和响应于所述伪随机值和所述指定的可变持久性值，输出均是不大于所述指定的可变持久性值的整数的伪随机像素值。
8.根据权利要求7或8所述的方法，其中，生成所述帧值包括用所述指定的可变持久性值来加载计数器；并且对于每一个视频帧向上或向下计数一次。
9.根据权利要求6到8中任何一个所述的方法，还包括在第二存储器中为所述多个像素中的每一个像素存储第二持久性位，所述第二持久性位具有对应像素应当被照亮用于第二持久图像时的第一值，并且具有对应像素不应当被照亮用于所述第二持久图像时的第二值；并且在所述显示设备的每一个视频帧期间，对于伪随机像素值与所述帧值匹配的每一个像素，使得用于对应像素的所述第二持久性位具有所述第二值。
10.根据权利要求6到9中任何一个所述的方法，其中，在存储器中为显示设备的所述多个像素中的每一个像素存储持久性位包括在所述存储器中为所述显示设备的每一个像素存储正好一个持久性位。
全文摘要
本发明公开了显示具有可变持久性的波形的设备及其提供方法。设备包括存储器，其存储用于显示设备的多个像素中的每一个的持久性位，所述持久性位具有对应的像素应当被照亮以用于显示持久图像的第一值，并且具有对应的像素不应当被照亮以用于持久图像的第二值；伪随机像素值生成器，其在每一个视频帧期间接收种子值并且生成用于多个像素的伪随机像素值，每一个伪随机像素值不大于指定可变持久性值；帧值生成器，其输出用于每一个视频帧的帧值；和匹配检测器，其在每一个视频帧期间将帧值与用于多个像素的伪随机像素值进行比较，并且对于比较指示为匹配的每一个像素，使得用于对应像素的持久性位具有第二值。
文档编号G01R13/00GK102375083SQ201110158338
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月7日 优先权日2010年7月6日
发明者马修·S·浩康比 申请人:安捷伦科技有限公司