測量儀器中的各種波形抽取方式

　　幾乎所有需要進行波形顯示的測量儀器都面臨一個問題：待顯示的波形片段中的采樣點數不等于屏幕顯示區域的像素數，在這樣的情況下，如何把波形繪制到顯示區域中去?本文將為你介紹一下解決這一問題的幾種方案。

　　第一種情況：波形片段中的采樣點數大于屏幕顯示區域的像素數，在不同情況下，使用的抽取方案不同。

　　1.等間隔抽取

　　圖1 等間隔抽取

　　這其實就是一個如何把大量波形壓縮到特定點數的問題，針對這個問題我們很自然就可以想到采用等間隔波形抽取。以波形片段的采樣點數與屏幕點數的固定比例，等間隔地抽取采樣點，抽出來的采樣點顯示到屏幕上。這種方案優點在于實現簡單且能反應波形的大致輪廓，適用于較低頻率的信號，缺點在于對于太高頻的信號，峰值會被過濾掉，無法反映信號的峰值。

　　2.峰值抽取

　　圖2 峰值抽取

　　峰值抽取是把波形原始采樣片段分成若干組，如圖所示分成了5組，每組分別比較出最大值和最小值作為抽取點，并保持這兩個點的先后順序關系。這種抽取方法針對高頻信號，優點在于找出峰值，但不保證相鄰兩點之間的時間間隔相等。

　　3.均值抽取

　　圖3 均值抽取

　　均值抽取同樣把原始采樣波形分成若干段，每段各自算出平均值，作為該段的抽取點。這種方案可以認為是前兩種方案的折中，通過求均值，既保證相鄰點之間的時間間隔均等，又盡可能使抽取波形與原波形保持一致;但是也存在對于太高頻的信號，峰值會被過濾掉，無法反映信號的峰值。

　　我們再來看第二種情況：波形片段中的采樣點數少于屏幕顯示區域的像素數。

　　這種情況就需要在采樣點間填充虛構的采樣點來解決。

　　1.直接填充

　　圖4 直接填充

　　在需要填充虛構采樣點的位置上，直接復制前面一個真實采樣點。這種方案實現簡單，缺點在于會使波形呈階梯狀，不真實。

　　2.線性填充

　　圖5 線性填充

　　線性填充先連接相鄰的采樣點，然后從這條相鄰的連接線的對應位置上找到填充的點。這種方案不會產生第一種方案中的階梯，但還是會人為地產生了非線性現象。

　　3.正弦填充

　　圖6 正弦填充

　　正弦填充又叫正弦插值，用于高速采樣時對信號的還原，具體實施方式需要用到濾波手段。這種方案實現方法較前兩種復雜，但較好避免了非線性現象。