CN1694058A - 一种基于服务器端/客户端结构远程显示处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于服务器端\客户端结构远程显示处理方法，采用了服务器Server端特殊的帧间增量压缩和帧内相邻区位的数据比较压缩技术方案，抛弃了传统帧间压缩方案中复杂的计算方式，降低了计算机的资源占用率；客户Client端采用增量刷新的方式进行图像显示，只对变化的部分进行刷新，局部变化就只进行局部刷新；可使远程桌面的刷新速度得到大幅提高，同时可以大大降低计算机的系统资源占用率。

Description

一种基于服务器端\客户端结构远程显示处理方法
技术领域
本发明涉及一种计算机显示处理方法，尤其涉及一种基于服务器\客户端结构远程显示处理方法。
背景技术
现有的远程控制显示技术，其采用的结构方式一般是Server\Client结构，Server端主要用来采集图像信号，对信号的变化进行判断、压缩然后传输，由于其主要针对互联网上的计算机图像方面的控制显示，所以采用的压缩方式一般为无损压缩，考虑到互联网上的传输带宽的限制，所以主要以提高压缩比为主要目的；目前的图像的无损压缩编码方式主要有以下几种：行程编码技术、huffman编码压缩技术、字典压缩技术、算术压缩技术、MPEG压缩技术(可选有损或无损压缩)。行程编码技术的原理是：将一行中颜色值相同的相邻像素用一个计数值和该颜色值代替。例如：aaabccccccddeee可以表示为3a1b6c2d3e。如果一幅图像是由很多块颜色相同的大面积区域组成的，那么该方法压缩效率将是惊人的，然而该算法有一个致命缺点：如果图像中每两个相邻点的颜色都不同，则数据量反而会增加一倍。Huffman编码是一种常用的压缩编码方法，其基本原理是频繁使用的数据用较短的代码代替，较少使用的数据用较长的代码代替，每个数据的代码长度各不相同。其缺点是需要对原始图像数据进行两次扫描，建立二叉树并遍历二叉树生成编码，所以数据压缩和还原速度都较慢。字典压缩技术与haffman编码有点类似，其原理是将原始数据中的重复字符串建立一个字符表，然后用该重复字串在字符表中的索引值来代替原始数据以达到压缩的目的，这种方法的编码效率高，但解码速度低。算术压缩方法也与haffman压缩方法相似，都是利用比较短的代码取代图像数据中出现得比较频繁的数据，而利用比较长的代码取代图像数据中使用频率比较低的数据从而达到数据压缩的目的。他同时又采用了字典压缩算法的思想，不仅压缩数据值，而且压缩值序列，这种算法可以使压缩比例达到更高，但算法太复杂，压缩和解压速度会受到极大的影响。MPEG压缩技术也主要是为提高窄带环境下的数据传输而设计的压缩算法，它包括帧内压缩和帧间压缩的方式，帧内压缩算法是基于DCT的编码技术，帧间压缩算法采用预测法、补差法和运动补偿法等技术；MPEG的算法相对来说较为复杂，对于窄带传输非常有效，但运算复杂带来的后果就是CPU资源占用很大，系统资源消耗严重。
由于现有的传输带宽较之以前有了大幅的提高，尤其是局域网内的传输速度已经达到了千兆级别，所以，在无需过多关注压缩比的情况下，发明了一种新的远程控制显示处理方式，可以使得远程控制显示窗口以接近实时的速度显示。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于服务器\客户端结构远程显示处理方法，可以实现局域网内远程计算机桌面窗口在客户(Client)端快速显示，同时保证服务器(Server)端的系统资源占用很少，计算机的速度不会因此而变慢。
1、以当前桌面信号作为数据源，从中提取原始帧并保存；
2、在服务器(server)端计算机的内存中一段连续的区域内分出三个区块，第一和第二个区块的大小和原始帧数据相等，第三个区块大小是原始帧的2-3倍，第一个区块用来存储原始图像数据，第二个区块用来存储当前生成的图像数据，第三个区块用来压缩比较后将要传输的数据；
3、从第二帧开始进行当前帧与上一帧之间的一对一像素点数据比较，如果数据没有发生变化，则第一区块的相应数据不变，如果其中某一位的数据发生变化，该变化的数据将覆盖上一帧中相应的数据；然后，数据进行帧内相邻像素间的比较，完成数据采集压缩；
4、将所有按顺序传送到第三区块的数据经过压缩并打包然后传输出去；服务器(Server)端与客户(Client)端之间的数据传输采用不间断传输的工作方式(不论Server端有没有数据传送过来，Server端和Client端始终保持着传送状态)，Client端计算机主要是解压和显示的作用；
5、客户(client)端接收到来自服务器(Server)端的压缩数据后进行解压并送到计算机内存，计算机收到解压数据后，只对需要改变的部分进行刷新，没有变化的部分将不进行任何动作；由于是局部刷新，所以刷新速度非常快，有效的保证了计算机的图像显示性能。
本发明数据采集压缩方式为：
A、在比较过程中，增加判断值以判断是否发生了帧间的变化、是否为全黑或全白以及非全黑或全白的数据、是否为独立的变化数据、是否为规则的两种颜色变换；根据上述的判断情况进行压缩编码；
B、在比较过程中，利用长度标示以判断帧间连续变化的数值个数、全黑或全白的个数、非全黑全白的个数、规则的两种颜色的个数；
本发明数据采集压缩编码中对于一些判断为孤立的变化数据，还可以优化处理，如果按照上述的方式，对于一副颜色变化非常明显、色彩非常丰富的图形来说，需要更新的数据量是巨大的，本发明还可采取高位比较的方式，就是：如果一个数据既与上一个像素不同，又与下一个像素不同，则先进行该数据与上一像素的高位比较，可一个一个的比较，也可以几个几个的比较；如果最高位一致，采用预置高位的方式，即最高位置1；对于连续几个高位不相同的孤立数据，可以采用在这些连续的孤立数据前增加判断值和长度标示的方式来表示连续的高位不相同的孤立数据。
本发明数据采集压缩编码中对于判断为规则的两种颜色变换即图像中的局部或者全部只有两种颜色的数据，把该颜色数据置为一个字节；以进一步减少需要传输的数据量。
本发明Server端采用的是帧内压缩和帧间压缩的方式，其帧内压缩机制主要是进行帧内相邻像素的比较，比较方式非常简单，不需要象MPEG算法那样还要进行DCT编码变换，本发明的帧间压缩机制实际采用的是增量比较的办法，即当前帧和上一帧像素的比较，只对变化了的数据进行处理并压缩，这种比较压缩机制不需要进行预测编码、运动补偿等活动，所以非常简洁明快，缩速度也得到了大幅提高。抛弃了传统帧间压缩方案中复杂的计算方式，降低了计算机的资源占用率；Client端采用增量刷新的方式进行图像显示，只对变化的部分进行刷新，局部变化就只进行局部刷新，可使远程桌面的刷新速度得到大幅提高，同时可以大大降低计算机的系统资源占用率。
附图说明
图1为本发明工作原理框图。
具体实施方式
1、桌面信号为1024×768(16位色)，取出一幅图像作为原始帧；
2、由显示驱动向系统申请在内存中一段连续的区域分出三块，该连续区域大小为6兆左右(其中1.5兆byte用来放当前帧数据，另外1.5兆byte用来放上一帧数据，其余4兆byte空间用来放需要传送的数据)
3、开始进行上一帧和当前帧的帧间一对一的像素比较和当前帧的帧内相邻像素比较，完成数据采集压缩编码；
4、数据采集压缩编码方式如下：A)、在比较过程中，增加判断值以判断是否发生了帧间的变化、是否为全黑或全白以及非全黑或全白的数据、是否为独立的变化数据、是否为规则的两种颜色变换，根据上述判断情况进行编码；当帧间的不发生变化时设定的判断值为0；全白时设定的判断值为1；全黑时设定的判断值为2；非全黑或全白时设定的判断值为4；独立的变化数据设定的判断值为8；规则的两种颜色变换设定的判断值为3。B)、在比较过程中，利用长度标示以判断帧间连续变化的数值个数、全黑或全白的个数、非全黑全白的个数、规则的两种颜色的个数；
具体编码举例如下：
(不考虑色深，把frame buffer当作原始的内存考虑，每次以DWord(4byte，两个16位)为单位进行处理。
每一帧数据，以一屏为一块(1024×768)，从左上角开始编码到右下角。
压缩端和解压缩端，都保留了上一帧图像，新的图像都要在原来的基础上进行处理。为了方便，所有的数据都以16进制表示。编码后的数据，省略了‘0x’。
(1)判断帧间的不发生变化，帧间相同数据的编码表示：
(0？)1byte或(0？ 5？ ？？)3byte
当有1至0x10个DWord数据是和比较帧相同，表示成0？。比如说，有5个DWord相同，表示成04(0为判断值，4为长度标示值，以下相同)；
有1个DWord相同，表示成00，需要注意，个数表示成编码，需要减1，因为0个相同是没有意义的。
当有0x11至0xffff个DWord数据是相同的，表示成0？ 5？ ？？比如说，有0x11个DWord相同，表示成00 50 11
有0xab4d个DWord相同，表示成0a 5b 4d
上面0x5？是扩展的编码方式，单有0x11至0x10000个DWord数据需要进行相同的编码时，使用这个扩展，扩展的方式相同。扩展时的计数不做减1处理。
(2)判断为全白，全0x00000000的编码：
(1？)1byte或(1？ 5？ ？？)3byte
比如说，有5个0x00000000，表示成14
有1个0x00000000，表示成10
扩展方法同上。
(3)判断为全黑，全0xffffffff的编码：
(2？)1byte或(2？ 5？ ？？)3byte
比如说，有5个0xffffffff，表示成24
有1个0xffffffff，表示成20
扩展方法同上。
(4)判断为非黑白，非黑白的颜色表示：
(4？zz zz zz zz)5byte或(4？zz zz zz zz 5？ ？？)7byte
zz zz zz zz是原始数据，
当有1至0x10个zz zz zz zz数据，表示成4？zz zzzz zz
比如说，有5个48 cc 48 cc，表示成44 48 cc 48 cc有1个c3 f8 55 13，表示成40 c3 f8 55 13个数表示成编码，需要减1。
当有0x11至0xffff个zz zz zz zz数据，表示成4？zz zzzz zz 5？ ？？
比如说，有0x11个’47 cc 38 fe’，表示成40 47 cc 38fe 50 11
有0xab4d个’47 cc 38 fe’，表示成4a 47 cc 38fe 5h 4d
(5)判断为孤立数据，对孤立数据的编码：
([80|zz]zz zz zz)4byte
单一个数据是孤立的，和前后的数据都不相同，如果按照上述方法进行编码，需要5个字节，结果反而增加了数据量。考虑到很多时候图像是渐变的，高字节的值有很大的概率是一样的，对孤立数据进一步优化处理，所有做以下编码：
当数据的高位(bit31)和前一个DWord的高位(bit31)相同，则可以用这种编码。编码的时候，高位(bit31)或上1。
比如：数据7c 82 55 3f 6e 9f 28 31；前面的4个byte已经处理完成，而后面的4byte需要处理，在没有其他的优化方式下(比如和上一帧相同，或者和后面的数据可以合并)，可以用这种编码，因为两个4byte的高15位都是1。
编码后的数据是9f 6e 28 31
另外对于连续的高位不相同的孤立数据的表示：
(3？zz zz zz zz……zz zz zz zz)或(3？ zz zz zzzz……zz zz zz zz 5？ ？？)zz zz zz zz是原始数据，
比如说：对于7c 82 55 3f 6e 1f 28 31，表示为：3
(6)判断为规则的两种颜色变换，对于一帧图像中局部或全部只有两种颜色的表示：
第一种颜色表示为(7？00)2byte或(7？ 00 5？ ？？)4byte
第二种颜色表示为(7？ 01)2byte或  (7？ 01 5？ ？？)4byte
比如：数据7c 82 55 3f 7c 82 55 3f 7c 82 55 3f ae 9f28 31 ae 9f 28 31 7c 82 55 3f 7c 82 55 3f 7c 82 553f ae 9f 28 31前面的5个像素的4个byte已经处理完成，第6、7、8、9个像素处理时就可以用这种编码。
编码后的数据是73 00 71 01
5、需要传送的数据进行打包压缩，并实时传送；通讯协议可以是网络协议、也可以是USB或i1394等协议。
6、Client端收到数据后以对应的方式解压，然后对于正在显示的内容进行增量刷新，只刷新发生改变的地方。
上述实例也可以以一个DWord(4byte一个32位)为单位处理；上述实施例是把判断值和长度标示合并在一起表述，判断值可以在长度标示前面，也可以在其后面；两者也可以分开表述。

Claims (5)

1、一种基于服务器端\客户端结构远程显示处理方法，其特征在于：
(1)以当前桌面信号作为数据源，从中提取原始帧并保存；
(2)在服务器(server)端计算机的内存中一段连续的区域内分出三个区块，第一和第二区块的大小与当前桌面图像数据大小一致，第三区块的大小是当前桌面图像数据的2-3倍，第一个区块用来存储原始图像数据，第二个区块用来存储当前生成的图像数据，第三个区块用来压缩比较后将要传输的数据；
(3)从第二帧开始进行当前帧与上一帧之间的一对一像素点数据比较，如果数据没有发生变化，则第一区块的相应数据不变，如果其中某一位的数据发生变化，该变化的数据将覆盖上一帧中相应的数据；然后，数据进行帧内相邻像素间的比较完成数据采集压缩编码；
(4)将所有按顺序传送到第三区块的数据经过压缩并打包然后传输出去；服务器(Server)端与客户(Client)端之间的数据传输采用不间断传输的工作方式；
(5)客户(client)端接收到来自服务器(Server)端的压缩数据后进行解压并送到计算机内存，计算机收到解压数据后，只对需要改变的部分进行刷新并显示。
2、根据权利要求1所述的基于服务器端\客户端结构远程显示处理方法，其特征在于数据采集压缩编码方式为：
A、在比较过程中，增加判断值以判断是否发生了帧间的变化、是否为全黑或全白以及非全黑或全白的数据、是否为独立的变化数据、是否为规则的两种颜色变换；根据上述判断情况进行压缩编码；
B、在比较过程中，利用长度标示以判断帧间连续变化的数值个数、全黑或全白的个数、非全黑全白的个数、规则的两种颜色的个数。
3、根据权利要求2所述的基于服务器\客户端结构远程显示处理方法，其特征在于：判断值可以在长度标示前面，也可以在其后面；两者既可以分开表述，也可以把判断值和长度标示合并在一起表述。
4、根据权利要求2所述的基于服务器端\客户端结构远程显示处理方法，其特征在于数据采集压缩过程中对于一些孤立的变化数据采取高位比较的方式，如果一个数据既与上一个像素不同，又与下一个像素不同，则先进行该数据与上一像素的高位比较，可一个一个的比较，也可以几个同时比较；如果最高位一致，采用预置高位的方式，即最高位置1；对于连续几个高位不相同的孤立数据，采用在这些连续的孤立数据前增加判断值和长度标示的方式来表示连续的高位不相同的孤立数据。
5、根据权利要求2所述的基于服务器端\客户端结构远程显示处理方法，其特征在于数据采集压缩过程中对于图像中的局部或者全部只有两种颜色的数据，把该颜色数据置为一个字节。
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