CZ289508B6 - Způsob a zařízení pro vytváření kódovaného obrazového signálu a zařízení pro zobrazování obrazového signálu - Google Patents

Abstract

P°i zp sobu se k duj hodnoty barvy pixel ve sledu sn mk digitalizovan ho obrazu, p°i em se v ka d m sn mku p°i°azuje ka d odli n barv hodnota barvy. Pro ka d² sn mek se zji uje p°evl daj c barva z r zn²ch barev, kter se v n m vyskytuj , b hy nejm n dvou po sob n sleduj c ch pixel p°evl daj c barvy se k duj jako prvn k dov slovo, kter ud v b h, a druh k dov slovo, ud vaj c d lku b hu, p°i em pixely s barvami odli n²mi od p°evl daj c barvy se k duj jako k dy obsahuj c nejm n odpov daj c hodnoty barvy. Za° zen pro k dov n obrazu obsahuje procesor programovan² pro p°i°azov n odpov daj c ho k du barvy ka d odli n barv v obrazu, p°i em programovan² procesor obsahuje prost°edky pro zji ov n p°evl daj c barvy z r zn²ch barev sn mku, prost°edky pro zji ov n , v datov m toku, b h nejm n dvou po sob n sleduj c ch pixel s p°evl daj c barvou, a vyd v n , pro ka d² takov² b h, p°edem ur en ho prvn ho k dov ho slova, ud vaj c ho b h, a druh ho k dov ho slova, ud vaj c ho d lku b hu, a prost°edky pro zji ov n , v tomto datov m toku, pixel s barvami odli n²mi od p°evl daj c barvy, a pro jejich k dov n jako k d obsahuj c ch alespo p° slu n hodnoty barvy. D le je navr eno za° zen pro zobrazov n obrazov ho sign lu, uzp soben pro p° jem a dek dov n k dovan ho obrazov ho sign lu, vytvo°en ho zp sobem.\

Description

Způsob a zařízení pro vytváření kódovaného obrazového signálu a zařízení pro zobrazování obrazového signálu

Oblast techniky

Vynález se týká kódování a dekódování snímků digitálních obrazů a zejména kódování hodnot barev pixelů.

Dosavadní stav techniky

Dobře známým způsobem, používaným například jako jeden ze způsobů kódování ve standardu Compact Disc interactive (CD-i), je kódování délky běhu (run length coding). Umožňuje kompaktněji kódovat soubory sousedních hodnot pixelů tím, že se barva udává pouze jednou a místo n násobného opakování kódu barvy se po té udává počet (n) shodných pixelů. Další informace o kódování délky běhu je možné najít např. v lit. Newman, W.M., Sproul, R.F.: Principles of Interactive Computer Graphics, Intemational Student Edition, 1979, pp. 287-289, McGraw-Hill, ISBN 0-07-066455-2 a krátké shrnutí příslušných bodů bude uvedeno dále, s odvoláním na obr. 1 až 3, shrnující stav techniky.

Zatímco kódování délky běhu je velmi efektivní pro kompresi dat dlouhých běhů, je jeho efektivnost menší pro kratší běhy, a kódování snímků s velkým počtem krátkých běhů může být náročné na výpočet. Vynález si proto klade za úkol navrhnout způsob kódování, kterým by se dosáhlo alespoň uspokojivé míry komprese bez přílišných nároků na kapacitu paměti a zařízení, vyplývajících ze zvýšené složitosti.

Podstata vynálezu

Vynález přináší způsob vytváření kódovaného obrazového signálu, při kterém se kódují hodnoty barvy pixelů ve sledu snímků digitalizovaného obrazu, přičemž se v každém snímku přiřazuje každé odlišné barvě hodnota barvy, jehož podstatou je, že se pro každý snímek zjišťuje převládající barva z různých barev, které se vněm vyskytují, běhy nejméně dvou po sobě následujících pixelů převládající barvy se kódují jako první kódové slovo, které udává běh, a druhé kódové slovo, udávající délku běhu, přičemž pixely s barvami odlišnými od převládající barvy se kódují jako kódy obsahující nejméně odpovídající hodnoty barvy.

Podle jednoho provedení vynálezu se každý pixel s barvou odlišnou od převládající barvy se kóduje odděleně jako pouze jemu příslušná hodnota barvy.

Podle jiného provedení se že běhy dvou nebo více po sobě následujících pixelů barvy odlišné od převládající barvy se kódují dohromady jako první kódové slovo, udávající běh, a druhé kódové slovo, které udává délku běhu, a třetí kódové slovo, které udává hodnotu barvy.

Podle dalšího znaku vynálezu první kódové slovo obsahuje subkód, udávající jeden zvíce možných rozsahů délky běhu, a druhé kódové slovo udává délku běhu v rámci udávaného rozsahu.

Do toku kódů barvy pixelů se podle dalšího znaku vynálezu zavádí další kód obsahující specifikaci hodnoty barvy, přičemž po začlenění dalšího kódu do toku kódů barvy pixelů se převládající barva, udávaná pro kódované běhy, mění na barvu udávanou v uvedeném dalším kódu. Další kód s výhodou obsahuje první kódové slovo, které udává běh, a subkód, který udává

-1 CZ 289508 B6 změnu převládající barvy, a druhé kódové slovo, které obsahuje hodnotu barvy pro novou převládající barvu.

Podle dalšího provedení vynálezu se běhy jednoho nebo dvou pixelů převládající barvy kódují 5 jako jedna nebo dvě po sobě následující iterace hodnoty barvy pro převládající barvu.

Jestliže se do toku kódů barvy pixelů zavádí další kód obsahující specifikaci hodnoty barvy, přičemž po začlenění dalšího kódu do toku kódů barvy pixelů se převládající barva, udávaná pro kódované běhy, mění na barvu udávanou v uvedeném dalším kódu, začíná s výhodou kódová 10 sekvence pro snímek dalším kódem udávajícím počáteční převládající barvu.

Podle dalšího provedení vynálezu se v obrazu zjišťuje podsoubor barev jako převládající barvy, přičemž barvám odlišným od převládajících barev se přiřazují odpovídající barvy z prvního rozsahu kódů hodnot barvy první délky, převládajícím barvám se přiřazují odpovídající barvy 15 z druhého rozsahu hodnot barvy druhé délky, která je kratší než první délka, a běh alespoň dvou pixelů jedné z převládajících barev se kóduje jako první kódové slovo, které udává běh převládající barvy, a druhé kódové slovo, které udává v samostatných odpovídajících subkódech délku běhu a kód hodnoty barvy.

Podle dalšího znaku vynálezu předchází druhé kódové slovo prvnímu kódovému slovu v kódu pro daný běh.

Vynález dále navrhuje zařízení pro kódování obrazu k provádění výše uvedeného způsobu, obsahující vstup pro přijímání toku dat, definujících hodnoty barvy pixelů digitalizovaného 25 obrazu snímku, a procesor pro zpracování digitálních dat, připojený ke vstupu pro přijímání uvedeného toku dat a programovaný pro přiřazování odpovídajícího kódu barvy každé odlišné barvě v obrazu, přičemž podstata zařízení spočívá v tom, že programovaný procesor pro zpracování digitálních dat obsahuje prostředky pro zjišťování převládající barvy z různých barev snímku, prostředky pro zjišťování, v datovém toku, běhů nejméně dvou po sobě následujících 30 pixelů s převládající barvou, a vydávání, pro každý takový běh, předem určeného prvního kódového slova, udávajícího běh, a druhého kódového slova, udávajícího délku běhu, a prostředky pro zjišťování, v tomto datovém toku, pixelů s barvami odlišnými od převládající barvy, a pro jejich kódování jako kódů obsahujících alespoň příslušné hodnoty barvy.

Vynález dále navrhuje obrazový signál, který obsahuje kódované hodnoty barev pixelů snímků, přičemž dva nebo více po sobě následujících pixelů s předem určenou převládající barvou ve snímku kódovány ve formě prvního kódového slova, které označuje běh, a druhého kódového slova, které určuje délku běhu, přičemž pixely s barvami odlišnými od převládající barvy jsou kódovány ve formě kódu obsahujícího nejméně odpovídající hodnotu barvy. Vynález dále 40 přináší záznamové médium (jako například kompaktní disk nebo floppy disk), na němž je zaznamenán takový obrazový signál, spolu s inicializačními daty obsahujícími specifikaci uvedené předem určené převládající barvy.

Dále přináší vynález zařízení pro zobrazování obrazového signálu, uzpůsobené pro příjem 45 a dekódování kódovaného obrazového signálu, vytvořeného výše uvedeným způsobem, přičemž zařízení obsahuje vstup zapojený pro přijímání kódovaného obrazového signálu, procesorový prostředek pro zpracování digitálních dat, spojený s vstupem a uzpůsobený pro zjišťování kódovaných hodnot barvy pixelů v kódovaném obrazovém signálu, přičemž podstata tohoto zařízení spočívá v tom, že zařízení obsahuje nejméně jedno paměťové ústrojí uzpůsobené pro 50 ukládání dat definujících vyhledávací tabulku barev pixelů včetně převládající barvy, přičemž paměťové ústrojí, spojené s procesorovým prostředkem pro zpracování dat, je adresovatelné kódovanými hodnotami barvy pixelů, přičemž s procesorovým prostředkem pro zpracovávání dat je dále spojeno zařízení pro formátování zobrazování, uzpůsobené pro generování, na výstupu k zobrazovacímu prostředku pixelů, běhů nejméně dvou po sobě následujících pixelů

-2 CZ 289508 B6 převládající barvy, jakož i jednotlivě specifikovaných pixelů, majících jiné barvy než je převládající barva.

V prvním provedení vynálezu se kóduje kódováním délky běhu pouze převládající barva snímku. Proto není pro převládající barvu nutné specifikovat kód barvy pokaždé, kdy se udává běh. Výkonnost je vyšší v případě, když je pravděpodobnost běhů převládající barvy obecně nejvyšší. Obzvláště obvyklá situace je ta, když je mnoho běhů krátké až střední délky s převládající barvou a menší počet běhů s jinými barvami. Pro dosažení vyšší účinnosti pro tuto situaci mohou být všechny běhy například dvou nebo více pixelů stejné barvy kódovány kódováním délky běhu pro dosažení vyšší datové komprese, ale stále bez požadavku, aby alespoň krátké až střední délky běhu (tj. 3 až 9 pixelů) obsahovaly kód barvy, kde jde o běh s převládající barvou.

První kód může s výhodou obsahovat subkód, který udává jeden z více možných rozsahů délky běhu, a druhé kódové slovo, které určuje délku běhu z uvedeného rozsahu. Tímto způsobem může být délka druhého slova udržována kratší, než by byla v případě, kdy by bylo zapotřebí specifikovat absolutní délku.

Aby se vzal zřetel na situace, kdy se převládající barva během snímku mění (např. dělená obrazovka s odlišnou barvou v každé části), může být použit další kód, který obsahuje specifikaci hodnoty barvy, přičemž po začlenění dalšího kódu do toku kódů barev pixelů se převládající barva, udávaná pro kódované běhy, mění na barvu specifikovanou v dalším kódu. Tento další kód bude v dalším popisu označován jako kód změny pozadí a může obsahovat první kódové slovo, udávající běh, a subkód udávající změnu převládající barvy a druhé kódové slovo obsahující hodnotu nové převládající barvy. Tím, že se použije stejný subkód v prvním kódovém slovu pro udávání jak běhu, tak i změny převládající barvy, přičemž rozdíl je udáván specifickým subkódem prvního kódového slova, je počet řídicích kódů udržován na minimu, čímž se umožňuje, že větší počet volných kódů může být přiřazován barvám.

Pro vyloučení neefektivnosti spojené s kódováním krátkých běhů mohou být jeden či dva pixely převládající barvy kódovány jako jedna či dvě odpovídající po sobě následující iterace hodnoty převládající barvy, nebojím mohou být přiřazeny odpovídající jedinečné krátké kódy.

Aby se vzal zřetel na situaci, kde se převládající barva mění mezi po sobě následujícími snímky, může vhodně začínat kódová sekvence pro snímek dalším kódem, udávajícím počáteční převládající barvu, což udání změny na určenou převládající barvu, která se má použít ve všech následujících bězích, i když beze změny z předchozího snímku.

Pokud se převládající barva může několikrát měnit během snímku, může se příkaz změny ukázat jako neefektivní. Proto může být v dalším provedení vynálezu podsoubor barev v obrazu identifikován jako převládající barvy, přičemž barvám (jiným než převládajícím), se přiřazují příslušné kódy barev první délky, převládajícím barvám se přiřazují příslušné kódy barvy druhé délky, která je kratší než první, a běhy jedné z převládajících barev se kódují jako první kódové slovo udávající běh převládající barvy a druhé kódové slovo udávající v samostatných subkódech délku běhu a (kratší) kód barvy.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 známý kód barvy pro jeden pixel, obr. 2 známý kód barvy pro běh pixelů o délce L, obr. 3 sekvenci hodnot barev pixelů, převedených na kódy barvy jako na obr. 1 a 2, obr. 4 tabulku kódových hodnot podle prvního provedení vynálezu, obr. 5 alternativní verzi tabulky z obr. 4, reprezentující první alternativní provedení vynálezu, obr. 6 a 7 tabulky kódových hodnot pro pixely pozadí a pixely ostatních částí, ukazující další

-3 CZ 289508 B6 možné provedení vynálezu, obr. 8 blokové schéma detektoru kódu pixelů jako část dekódovacího zařízení a obr. 9 až 13 vývojové diagramy, znázorňující činnost řadiče z obr. 8.

Příklady provedení vynálezu

Nejprve bude pro ilustraci vhodné uvažovat běžné schéma pro kódování hodnot barev pixelů s odvoláním na obr. 1 až 3. V případě, kdy každá hodnota barvy pixelů má sedm bitů (obr. 1), jako při kódování délky běhu použitém ve standardu CD-i, zaujímá specifikace běhu (obr. 2) dva bity. Jeden bajt obsahuje hodnotu barvy C v sedmi bitech a další obsahuje hodnotu délky L. Pro běh s délkou větší než dva pixely bude kódovaná forma získaná kódováním délky běhu kompaktnější než oddělené kódování každého pixelů v uvedeném běhu.

V tomto případě by však kódování jednoho pixelů jako běhu o délce jedna bylo neefektivní, protože by vyžadovalo dva bajty, zatímco jeden barevný pixel by zabíral pouze jeden bajt. Kódování délky běhu, používané pro CD-i, proto umožňuje definovat dva sousední pixely jak opakováním jednobajtového kódu, tak dvoubajtovou sekvencí kódu délky běhu. Volný bit v bajtu barvy (nejvýznamnější neboli řádově nejvyšší bit) se použije pro indikaci tohoto rozdílu. Pokud má bajt barvy nejvýznamnější (řádově nejvyšší) bit nastaven na nulu, pak je to hodnota jednoho pixelů, jak ukazuje obr. 1, zatímco když je řádově nejvyšší bit nastaven na jedničku, je tento bajt počátkem udávání (specifikace) běhu a bude následován bajtem délky, jak ukazuje obr. 2. Tyto jedno- a dvou- bajtové kódy se kombinují podle potřeby pro vytvoření kódové sekvence, jejíž část je znázorněna na obr. 3.

První provedení vynálezu přináší kódování pro konkrétní případ, kdy obraz v zásadě sestává z jedné barvy pozadí s malým výskytem významnějších běhů jakékoliv jiné barvy Za takovýchto okolností je vhodnější kódovat délky běhu pixely s barvou pozadí, zatímco pixely jiných barev se kódují jednotlivě. To odstraňuje potřebu udávat v kódovaném toku dat, které hodnoty barvy v kódovaném toku dat reprezentuje kód délky běhu, a které nikoliv. Není tak zapotřebí nastavovat úvodní bity na 1 či 0 (jako na obr. 2 a 3). Tento způsob také umožní, že data kódovaná pomocí kódování délky běhu mohou obsahovat pouze načítanou hodnotu. Protože jedna barva je již specifikovaná jako barva pozadí, není zapotřebí specifikovat hodnotu barvy pro běh.

Jak bude vysvětleno dále, používá způsob kód s proměnlivou délkou, který může obsahovat kódová slova s proměnlivou délkou pro další optimalizaci. V konkrétním provedení, které bude dále popsáno, jsou všechny kódy s proměnlivou délkou celočíselné násobky délky čtyřbitových (půlbajtových) slov.

Každá hodnota barvy pixelů je definovaná ve čtyřech bitech. Obvykle toto umožní specifikaci 16 možných barev při použití vyhledávací tabulky barev, ačkoliv v tomto provedení je počet různých barev omezen na patnáct z důvodů vysvětlených níže, aby se zlepšila realizace kódování.

Kódy barvy 1 až 15 (vyjádřeny binárními hodnotami půlbajtu 0001 až 1111) nejsou komprimovány, ale jsou jednoduše přidány do toku kódovaného toku dat bez další komprese. Kódování použité na udávání délky běhu barvy pozadí je naznačeno v tabulce na obr. 4. Názvy různých kódů (SHORT, MEDIUM, atd.) jsou pouze ilustrační a nemají vliv na samotný kód. Přínos kódování délky běhu je zřejmý z nejdelšího kódového slova na obr. 4, kde pro běh 303 pixelů barvy pozadí je zapotřebí pouze čtyř půlbajtů pro definování běhu, místo toho, aby byl pro každý pixel požíván půlbajtu kódu barvy.

Pro běhy barvy pozadí o délce tři nebo více pixelů je začleněn do kódovaného toku dat kód barvy 0 (binárně 0000) pro udávání začátku sekvence, kódované pomocí kódování délky běhu, barvy 0,

-4CZ 289508 B6 která se považuje za barvu pozadí. Pokud je následující čtyřbitový kód v rozsahu 0011 až 1111, pak běh (SHORT) má délku od 3 do 15 pixelů, s binárně kódovaným číslem druhého půlbajtu přímo reprezentujícím délku běhu. Tam, kde je druhý půlbajt také kód 0 (0000), je délka běhu (MEDIUM) od 17 do 31 pixelů, přičemž třetí půlbajt udává hodnotu od 1 až 15 (binárně 0001 až 5 1111), která se má přidat k 16 pro udávání délky běhu.

Pokud je naproti tomu druhý půlbajt v sekvenci 0001, pak má třetí půlbajt v datovém toku má hodnotu od 0000 a 1111, reprezentující délku běhu (LONG) mezi 32 a 47 pixely.

ío Poslední případ (LONGER) je ten, kdy druhý půlbajt má hodnotu 0010 a dva následující půlbajty jsou spojeny jako osmibitová hodnota reprezentující délky běhu od 48 do 303.

Aby bylo umožněno, že jeden pixel barvy pozadí bude reprezentován v jednom čtyřbitovém půlbajtu, aniž by byl následující kód chybně interpretován jako délka běhu, použije se 15 k reprezentaci barvy pozadí také kódu barvy 0001. To je důvod, proč při tomto postupu může být reprezentováno pouze 15 barev. Pokud přímo nenásleduje kód barvy 0000 (jako v kódech pro délky běhu 17, 32 nebo 49 pixelů), reprezentuje kromě toho kód 0001 jeden pixel barvy pozadí. Jak je zřejmé z obr. 4, nikdy nebude za sebou následovat více než dva nulové kódy barvy (0000). To umožní splnit při tomto postupu omezovači požadavky MPEG, kde série takových kódů je 20 použita na indikaci opětovné synchronizace.

Protože výše popsané kódování umožní pouze běhy barvy pozadí o délce tří a více pixelů, je běh barvy pozadí o délce 2 (SINGLE+) reprezentován dvěma po sobě následujícími hodnotami barvy 0001. Také běh barvy pozadí o délce 16 (SHORT+) je ve formě kódovaného běhu o délce 15, 25 následovaného jedním pixelem kódovaným 0001. Použitím tohoto druhého kódu barvy pro převládající barvu či barvu pozadí se zabrání tomu, aby se kódování rozšířilo, tj. obrazovka sN pixely bude kódována maximálně N kódy a zpravidla mnohem menším počtem kódů.

V prostředí, kde není požadavek, aby délka kódu byla násobkem čtyř bitů, může zabezpečit ještě 30 efektivnější kompresi Huffmanovo kódování (přiřazující nejkratší kódy nejběžněji specifikovaným délkám běhů). Kde je potřeba mít větší rozsah možných barev, mohou být použity kódy s osmi či více bity, zatímco tam, kde je potřeba velmi málo barev, mohou být použity dvoubitové kódy.

V alternativním provedení může být výše popsaný způsob pozměněn tak, jak je popsáno dále s odvoláním na tabulku na obr. 5, aby se mohla barva pozadí reprezentovaná kódem barvy 0000 dynamicky měnit. To je vhodné tam, kde se základní barva v obrazu vertikálně mění nebo tam, kde je velká oblast nějaké jiné barvy, a kde výhoda kódování délky běhu vyváží nároky na vybavení pro změnu barvy kódované pomocí kódování délky běhu.

Porovnání obr. 4 a 5 ukazuje, že obě schémata jsou v podstatě shodná až na to, že kódy pro běhy 4 pixelů a výše z původního provedení nyní reprezentují odpovídající délky běhu o jeden pixel kratší. V původním provedení je kód pro běh o délce 3 pixely (0000 0011) nyní použit jako kód změny pozadí, který udává, že binární hodnota (cccc) od 1 do 15 následujícího půlbajtu (Oje 45 rezervována na obecné označení pozadí) je kód barvy pro novou barvu pozadí. Nové pozadí bude používáno až je přijat kód 0000 0011 0001 (změna kódu + původní kód barvy pozadí) nebo je specifikována změna na třetí barvu pozadí. Je třeba poznamenat, že při změněné barvě pozadí bude mít kód pro běh o délce 15 pixelů kód barvy pro toto nové pozadí jako třetí půlbajt.

Toto alternativní provedení dovoluje, aby byla změna v obecné barvě pozadí obrázku udávána za cenu 12 datových bitů. Dočasná změna umožní, aby byl dlouhý běh některé barvy odlišné od barvy pozadí byl kódován za cenu 24 bitů (12 na změnu barvy odlišné od barvy pozadí a 12 na zpětné přepnutí na barvu pozadí), což poskytuje úsporu pro běhy o délce 9 pixelů a více.

-5CZ 289508 B6

V dalším alternativním uspořádání mohou být všechny běhy hodnot barev (převládající barvy/barvy pozadí či jiné) kódovány pomocí kódování délky běhu, při současném používání udávání převládající barvy pro umožnění úspory tam, kde je výskyt informace určené ke kódování nejčastější, tj. relativně krátkých běhů pixelů s barvou pozadí. Kódová schémata pro běhy pixelů s barvou pozadí a ostatními barvami jsou na obr. 6 a 7. V tomto schématu jsou k dispozici kódy barvy 0 až 15 (na obr. 7 označené jako čtyřbitový kód cccc), a pouze kód 0 je rezervován pro převládající barvu. Protože kód 0 je použit také na indikaci začátku běhu (jakékoliv barvy), je kód pro jediný pixel barvy pozadí (0000 1111) nadbytečný, ale je ho zapotřebí, aby se předešlo anomáliím. Pokud by byl barvě pozadí přiřazen druhý kód barvy (např.l), mohl by samostatný pixel barvy pozadí být kódován jedním půlbajtem, stejně jako ve schématech na obr. 4 a 5, i když za cenu redukce celkového počtu kódů barvy, jaké jsou k dispozici. Jak je patrné z obr. 6, projeví se úspora tohoto schématu při délce běhů barvy pozadí od tří do devíti pixelů, kdy každý z nich je kódován jako kód se dvěma půlbajty. Pro běhy pozadí s deseti a více pixely je použito stejné schéma kódování délky běhu jako v případě ostatních barev (obr. 7), které obsahuje kód běhu (kód 0), kód rozsahu (1100 nebo 1101 pro běhy MEDIUM resp. LONG), kód délky běhu (4 bity pro MEDIUM a 8 bitů pro LONG) a kód barvy.

Jak je patrné z obr. 7, jsou běhy 1 až 3 pixelů barev odlišných od barvy pozadí jednoduše kódovány jako samostatné výskyty kódu barvy. Běhy od 4 do 7 pixelů jsou kódovány jako kód běhu (kód 0), kód délky běhu (4 až 7 ve formě binárních hodnot 1000 až 1011) a kód barvy (cccc). Podobně jako kódy SHORT+ z obr. 4 a 5 je kódován běh osmi pixelů s barvami odlišnými od barvy pozadí jako běh sedmi pixelů, následovaný opakováním kódu barvy (tj. kódu projeden pixel).

Protože kódované hodnoty pixelů budou zpravidla vysílány nebo uloženy jako bloky hodnot, je použit další kód (0000 0000) pro indikaci konce bloku. Určení začátku kódu bude zabezpečeno na systémové úrovni, takže výskyt dvou po sobě následujících půlbajtů 0000 po začátku kódu (jako v kódu pro běh 25 pixelů s barvou pozadí) nebude považován za indikátor konce bloku.

V ještě dalším alternativním provedení mohou být výhody vyplývající z výběru převládající barvy nebo barvy pozadí dále rozšířeny pro umožnění specifikace podsouboru převládajících barev. Tímto způsobem se může předejít opakovanému použití kódu změny pozadí z obr. 5. Specifikace podsouboru je zvláště výhodná při použití delších kódů, např. 8-bitových kódů tam, kde je k dispozici 256 kódů barvy. V takovém případě je 16 nej používanějších barev kódováno jako 4 bitové (spíše než 8 bitové) hodnoty. Tímto způsobem mohou být kódovány běhy mezi 3 a 9 pixely dvěma 8-bitovými slovy jako

0000 0000 OLLL cccc kde první slovo indikuje běh jedné z převládajících barev, první polovina druhého slova specifikuje délku běhu (0001 až 01110 a druhá polovina druhého slova obsahuje 4-bitový kód barvy. Je vhodné poznamenat, že první bit druhého slova je v tomto uspořádání 0, což poskytuje další možnosti kódování, včetně plného rozsahu barev (indikovaného použitím 1 na začátku tohoto slova).

I když jsou výhody větší pro řešení s větším počtem bitů, bude zřejmé, že výše uvedené způsoby s podsouboiy mohou být použity i na 4-bitový postup, ačkoliv rozsah použitelných délek běhů nebo kódů barvy tím bude značně omezen.

Nyní bude popsáno zařízení pro použití výše popsaných způsobů. Kódování bude zpravidla prováděno vhodně naprogramovaným mikroprocesorem, který vykonává funkce indikace převládající barvy, přiřazování kódů barvy pixelů, a detekování jednotlivých výskytů a běhů převládající barvy. Mikroprocesor může být nahrazen speciálním hardwarem, ale flexibilita přeprogramovatelného systému je výhodnější.

-6CZ 289508 B6

V detailní implementaci schématu z obr. 4 odpovídajícím zařízením může být detektor, použitý v dekódovacím zařízení, vhodně vytvořen hardwarem s uspořádáním z obr. 8, kde řadič 20 ovládá hodnotu výstupního půlbajtu (kód barvy pro každý konkrétní pixel), stejně jako výstupní hodinový signál, který taktuje tyto hodnoty půlbajtů. Řadič vyžaduje vstup půlbajtu na vedení 22 vysláním spouštěcího signálu na vedení 24. Tento vstupní půlbajt je veden na první vstup multiplexoru 26 a na všechny komparátory 28, 30 a 32, jejichž výstupy jsou vedeny do řadiče 20. Uvedené tři komparátory 28, 30 a 32 porovnávají příslušný půlbajt s odpovídajícími kódy 0000, 0001 a 0010. Pokud je výstup z komparátoru 28 kladný, což znamená, že vstupní půlbajt je kód 0000, pak je indikován začátek běhu, ve kterém řadič vede signál na vybírací vedení 34 multiplexoru 26, který vybere místo vstupní hodnoty půlbajtu kód barvy pro převládající barvu (barvu pozadí) uloženou v registru 36.

Po zjištění, že běh začíná, bude volán následující půlbajt (přes vedení 24) a pokud výstupy z kteréhokoliv komparátoru 28, 30 nebo 32 jsou kladné, bude to znamenat, že běh je v rozsahu označeném jako MEDIUM, LONG nebo LONGER podle obr. 4. Pokud výstup z žádného komparátoru není kladný, pak běh je v rozsahu SHORT, to znamená mezi třemi a patnácti pixely a hodnota výstupního půlbajtu je délka běhu. Tato hodnota půlbajtu je taktována do 8-bitového čítače 38 jako nejméně významný (řádově nejnižší) půlbajt při řízení hodinového signálu na vedení 40 z řadiče 20. Když čítač 38 odpočítává hodnotu reprezentovanou tímto půlbajtem, výstupní hodinový signál na vedení 42 taktuje hodnotu základní barvy z registru 36 na výstupu vedení 44 do toho okamžiku, kdy hodnota půlbajtu byla odpočítána, když signál detekující nulu je přiveden z čítače na řadič vedením 46.

V případě, kdy byl detekován běh a druhý půlbajt dává kladný výstup na jednom z komparátorů 28. 30 nebo 32, bude taktován následující půlbajt (po jeho vyvolání) do čítače 38 jako neméně významný (řádově nejnižší) půlbajt (v případě kladného výstupu z komparátorů 28 nebo 30 ) a následující dva půlbajty budou načteny do čítače jako nejvíce a nejméně významný (řádově nejnižší) půlbajt v případě kladného výstupu z komparátoru 32. Když jsou dva půlbajty nataktovány do 8-bitového čítače 38, tj. v případě běhu LONGER, nejvýznamnější (řádově nejvyšší) půlbajt je nataktován do čítače při řízení další vedení 48 hodinového signálu z řadiče.

Činnost řadiče 20 z obr. 8, který určuje, zda vstupní kód popisuje běh a pokud ano, jak je dlouhý, bude nyní popsána s odvoláním na vývojový diagram z obr. 9 až 13. Z počátečního bodu A (obr. 9) je spuštěn nový vstupní půlbajt v kroku 71, následkem čeho se testují v kroku 72 výstupy komparátorů, zda je půlbajt kód 0000. Pokud tomu tak není, kód odpovídajícím způsobem představuje kód barvy (barvy odlišné od barvy pozadí) pixelu, a v kroku 73 se multiplexor 26 (obr. 8) nastavuje na výstup hodnoty půlbajtu. V kroku 74 je také vydáván jeden hodinový signál pro tuto hodnotu půlbajtu, načež se postup vrací na začátek v bodě A pro následující vstupní půlbajt.

Pokud je hodnota půlbajtu v kroku 72 rovna 0000, je indikován běh, který se zpracovává, jak ukazuje obr. 10. Zpracování běhu začíná v kroku 81 spuštěním dalšího vstupního půlbajtu, a v kroku 82 nastavením multiplexoru 26 (obr. 8) na výstup kódu barvy 0000 z registru 36. Poté je testován nový vstupní půlbajt v krocích 83, 84 a 85, zda odpovídá jednomu z půlbajtů kódu 2 z obr. 4, reprezentujících běh MEDIUM, LONG nebo LONGER, jak je zřejmé z obrázku. Pokud je odpověď ne ve všech těchto testech, potom je běh v rozmezí od tří do patnácti pixelů a hodnota půlbajtu, přivedená do 8-bitového čítače, nastaví hodnotu pro taktování. Opakovaný výstup hodinového signálu pro kód barvy 0000 je zpracováván v krocích smyčky 87, 88 a 89. které opakovaně dekrementují hodnotu hodinového signálu atestují ji na nulu, při které se proces vrací na začátek A (obr. 9) pro následující vstupní hodnotu půlbajtu.

Když je v kterémkoliv z kroků 83, 84 nebo 85 na obr. 10 odpověď ano , je určen rozsah 17 až

303 pixelů. Pokud je výstupu kroku 83 ano (hodnota druhého půlbajtu je 0000), má běh délku mezi 17 a 31 pixely, a je zpracováván podle obr. 11. Nejprve se v kroku 91 odpočítává hodnota 0000 z registru 36 16 krát, a poté se spustí nový vstupní půlbajt v kroku 92, který se zavede do 8bitového čítače v kroku 93. Tato hodnota nejméně významného (řádově nejnižšího) půlbajtu je pak v čítači 38 odpočítávána pomocí dekrementační smyčky s detekcí nuly (kroky 94, 95 a 96 ). až čítač dosáhne nuly, kdy se proces vrací na začátek A (obr. 9) pro hodnotu dalšího půlbajtu.

Když je v kroku 84 na obr. 10 hodnota půlbajtu 2 detekována jako 0001, má běh délku mezi 32 a 47 pixely, a je zpracováván podle obr. 12. Zpracování běhu LONG na obr. 12 je v zásadě stejné jako pro běh MEDIUM na obr. 11, až na to, že před spuštěním je na stupni 101 odpočítáván 32 krát kód barvy 0000 a do čítače je nataktována následující hodnota půlbajtu v krocích 102 a 103. Dekrementační smyčka kroků 104, 105 a 106 dává výstup pro opakování časovačích hodnot nad 32, čímž se vytvoří celková délka běhu.

Když je výstup kroku 85 na obr. 10 kladný, tj. běh je délky LONGER od 48 do 303 pixelů, je běh zpracováván podle obr. 13. V tomto případě proces začíná odpočítáním hodnoty 0000 0000 48 krát v kroku 111, načež je následující půlbajt spuštěn v kroku 112. Protože pro běhy LONGER je délka běhu větší než 48 pixelů specifikována jako 8-bitový kód, půlbajt spuštěný v kroku 112 reprezentuje nejvýznamnější (řádově nejvyšší) polovinu 8-bitového kódu a je načten do 8-bitového čítače jako takový při řízení signálem z řadiče na vedení 48 (obr. 8). Poté je v kroku 114 spuštěn následující půlbajt, který obsahuje nejméně významný (řádově nejnižší) půlbajt 8-bitového kódu, a který se načte jako nejméně významný (řádově nejnižší) půlbajt do čítače 38. Nakonec odpočítává dekrementační smyčka kroků 116, 117 a 118 8-bitovou hodnotu, reprezentovanou v čítači až do nuly, kdy se proces vrací na začátek A podle obr. 9.

I když to není na obr. 8 znázorněno, je zřejmé, že pokud je změna pozadí povolena (jako v tabulce na obr. 5), může být obsah registru 36 změněn při řízení řadičem 20 tak, aby obsahoval nově vybranou hodnotu barvy pozadí, odlišné od 0000. Počet opakování těchto hodnot na běh v krocích 91. 101 a 111 zodpovídajících obr. 11, 12, 13, bude 15, 31 a 47, na rozdíl od 16, 32 a 48, jak bylo popsáno výše.

Z implementace kódového schématu z obr. 6 a 7 budou odborníkovi zřejmé modifikace zařízení z obr. 8 a nebudou proto detailně popisovány. Je zřejmé, že komparátory 28, 30 a 32 budou muset být uspořádány tak, aby prováděly test použitého kódového slova a že registr 37 bude mít za úkol přijímat, ukládat a vést na výstup (při řízení řadičem 26) hodnoty barev odlišných od barvy pozadí během běhů s barvami odlišnými od barvy pozadí. Podobné úvahy jsou platné i pro provedení, které používá podsoubory převládajících barev.

Z výše uvedeného popisu budou odborníkovi zřejmé i další obměny. Tyto obměny mohou obsahovat další vlastnosti, již známé v oboru kódování obrazových signálů a zařízení pro provádění tohoto kódování ajejich části, které mohou být místo znaků zde popsaných a/nebo přídavně k nim.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob vytváření kódovaného obrazového signálu, při kterém se kódují hodnoty barvy pixelů ve sledu snímků digitalizovaného obrazu, přičemž se v každém snímku přiřazuje každé odlišné barvě hodnota barvy, vyznačený tím, že se pro každý snímek zjišťuje převládající barva z různých barev, které se vněm vyskytují, běhy nejméně dvou po sobě následujících pixelů převládající barvy se kódují jako první kódové slovo, které udává běh,

   -8CZ 289508 B6 a druhé kódové slovo, udávající délku běhu, přičemž pixely s barvami odlišnými od převládající barvy se kódují jako kódy obsahující nejméně odpovídající hodnoty barvy.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že každý pixel sbarvou odlišnou od převládající barvy se kóduje odděleně jako pouze jemu příslušná hodnota barvy.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že běhy dvou nebo více po sobě následujících pixelů barvy odlišné od převládající barvy se kódují dohromady jako první kódové slovo, udávající běh, a druhé kódové slovo, které udává délku běhu, a třetí kódové slovo, které udává hodnotu barvy.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že první kódové slovo obsahuje subkód, udávající jeden z více možných rozsahů délky běhu, a druhé kódové slovo udává délku běhu v rámci udávaného rozsahu.
5. 5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený t í m , že se do toku kódů barvy pixelů zavádí další kód obsahující specifikaci hodnoty barvy, přičemž po začlenění dalšího kódu do toku kódů barvy pixelů se převládající barva, udávaná pro kódované běhy, mění na barvu udávanou v uvedeném dalším kódu.
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že další kód obsahuje první kódové slovo, které udává běh, a subkód, který udává změnu převládající barvy, a druhé kódové slovo, které obsahuje hodnotu barvy pro novou převládající barvu.
7. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že běhy jednoho nebo dvou pixelů převládající barvy se kódují jako jedna nebo dvě po sobě následující iterace hodnoty barvy pro převládající barvu.
8. 8. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že kódová sekvence pro snímek začíná dalším kódem udávajícím počáteční převládající barvu.
9. 9. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se v obrazu zjišťuje podsoubor barev jako převládající barvy, přičemž barvám odlišným od převládajících barev se přiřazují odpovídající barvy z prvního rozsahu kódů hodnot barvy první délky, převládajícím barvám se přiřazují odpovídající barvy z druhého rozsahu hodnot barvy druhé délky, která je kratší než první délka, a běh alespoň dvou pixelů jedné z převládajících barev se kóduje jako první kódové slovo, které udává běh převládající barvy, a druhé kódové slovo, které udává v samostatných odpovídajících subkódech délku běhu a kód hodnoty barvy.
10. 10. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že druhé kódové slovo předchází prvnímu kódovému slovu v kódu pro daný běh.
11. 11. Zařízení pro kódování obrazu k provádění způsobu podle kteréhokoli z nároků 1 až 10, obsahující vstup pro přijímání toku dat, definujících hodnoty barvy pixelů digitalizovaného obrazu snímku, a procesor pro zpracování digitálních dat, připojený ke vstupu pro přijímání uvedeného toku dat a programovaný pro přiřazování odpovídajícího kódu barvy každé odlišné barvě v obrazu, vyznačené tím, že programovaný procesor pro zpracování digitálních dat obsahuje prostředky pro zjišťování převládající barvy z různých barev snímku, prostředky pro zjišťování, v datovém toku, běhů nejméně dvou po sobě následujících pixelů s převládající barvou, a vydávání, pro každý takový běh, předem určeného prvního kódového slova, udávajícího běh, a druhého kódového slova, udávajícího délku běhu, a prostředky pro zjišťování, v tomto datovém toku, pixelů s barvami odlišnými od převládající barvy, a pro jejich kódování jako kódů obsahujících alespoň příslušné hodnoty barvy.

    -9CZ 289508 B6
12. 12. Zařízení pro zobrazování obrazového signálu, uzpůsobené pro příjem a dekódování kódovaného obrazového signálu, vytvořeného způsobem podle kteréhokoli z nároků 1 až 10, obsahující vstup zapojený pro přijímání kódovaného obrazového signálu, procesorový prostředek 5 pro zpracování digitálních dat, spojený s vstupem a uzpůsobený pro zjišťování kódovaných hodnot barvy pixelů v kódovaném obrazovém signálu, vyznačený tím, že obsahuje nejméně jedno paměťové ústrojí uzpůsobené pro ukládání dat definujících vyhledávací tabulku barev pixelů včetně převládající barvy, přičemž paměťové ústrojí, spojené s procesorovým prostředkem pro zpracování dat, je adresovatelné kódovanými hodnotami barvy pixelů, přičemž io s procesorovým prostředkem pro zpracovávání dat je dále spojeno zařízení pro formátování zobrazování, uzpůsobené pro generování, na výstupu k zobrazovacímu prostředku pixelů, běhů nejméně dvou po sobě následujících pixelů převládající barvy, jakož i jednotlivě specifikovaných pixelů, majících jiné barvy než je převládající barva.