DE3827131A1 - Verfahren und schaltung zum codieren und decodieren komprimierter videoinformationen - Google Patents
Verfahren und schaltung zum codieren und decodieren komprimierter videoinformationenInfo
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- DE3827131A1 DE3827131A1 DE19883827131 DE3827131A DE3827131A1 DE 3827131 A1 DE3827131 A1 DE 3827131A1 DE 19883827131 DE19883827131 DE 19883827131 DE 3827131 A DE3827131 A DE 3827131A DE 3827131 A1 DE3827131 A1 DE 3827131A1
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- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Komprimieren
von Videoinformationen von einer Bit-eingeteilten bzw. -abge
bildeten (bit-mapped) Grafikanzeige oder einem ähnlichen Ge
rät.
Bekannt sind zahlreiche Verfahren zum Komprimieren von Daten
in Computersystemen und zum Komprimieren von Daten für Video
displays oder Bit-eingeteilten Grafikanzeigen. Alle bekannten
Verfahren sind jedoch mit erheblichen Mängeln behaftet. Ge
wünscht wird ein Verfahren, das die Speicherung von Daten in
einer komprimierten Form nach deren Empfang aus einer Bit-ein
geteilten Grafikanzeige oder einem ähnlichen Gerät ermöglicht.
Die Daten sollten so gespeichert sein, daß sie mit einem Mini
mum an Aufwand und Ressourcen decodiert werden können. Außerdem
sollten die Daten in möglichst kompakter Form gespeichert
werden.
Die Erfindung reduziert die Anzahl der für die Speicherung
eines Videobildes physikalisch zu speichernden Bits. Dabei
sieht die Erfindung als Hauptverfahrensschritte vor, daß eine
Bit-Abbildung bzw. -Einteilung (bit-map) des Videobildes an
Nullen angereichert und das angereicherte Bild in Folgen
(runs) von Nullen und Datenbytes codiert wird.
Die Anreicherung des Videobildes an Nullen geschieht mittels
Durchführung einer Autokorrelation (Verschiebung und Exklusiv
-ODER-Verknüpfung) für horizontale und vertikale Linien (Zei
len und Spalten). Die sich aus jeder Korrelation ergebende
Zahl von Nullen wird gezählt, bis feststeht, welche Kombina
tion zur höchsten Null-Dichte führt.
Die Bit-Abbildung von mit Nullen angereicherten Linien wird
dann in Folgen oder Serien von Nullen und Datenbytes codiert.
Spezielle Fälle, beispielsweise eine Zeile nur aus Nullen oder
nur aus Einsen, werden festgestellt und mit einem besonderen
Code versehen. Zusätzlich werden besondere Codes dem Fall
zugeordnet, daß eine Nullübereinstimmung einer Zeile mit der
Zeile unmittelbar zuvor oder der Zeile zwei Zeilen zuvor be
steht. Spezielle Codes sind auch dafür vorgesehen, daß sich
ein Code mehrmals wiederholt. Andere spezielle Codes ergeben
sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
Die Erfindung umfaßt auch die Rekonstruktion oder Wiedergewin
nung der komprimierten Daten. Dabei werden die codierten Daten
gelesen und unkomprimierte Daten wiedergewonnen. Angegeben
werden auch Weiterbildungen, mit deren Hilfe die Geschwindig
keit des erfindungsgemäßen Verfahrens optimiert werden kann
sowie die Verwendung einer Tabelle zum Decodieren gewisser
codierter Daten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm mit den Schritten bei der
Codierung von Videodaten gemäß einem Beispiel
der Erfindung;
Fig. 2A ein Anzeigegerät mit einem schwarzen Rechteck
in der Mitte, das mit den Mitteln der Erfindung
komprimiert werden soll;
Fig. 2B die schwarze Rechteckanzeige nach einem ersten
Komprimierungsschritt;
Fig. 2C die schwarze Rechteckanzeige nach einem zweiten
Komprimierungsschritt entsprechend der Erfin
dung.
Fig. 3 einen Adreßraum von Operationscodes, die bei
der Erfindung benutzt werden können;
Fig. 4A mehrere Datenzeilen, die erfindungsgemäß kom
primiert werden können;
Fig. 4B einen Schritt einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung
von Datenzeilen, wie sie gemäß dem beschriebe
nen Beispiel der Erfindung im Zuge der Kompres
sion von Daten durchgeführt werden kann;
Fig. 4C die Datenzeilen und zugehörige Komprimierungs
codes, wie sie bei der Erfindung verwendet
werden können;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das vorläufige Tests an
Datenzeilen während der Codierung darstellt;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Be
stimmung einer optimierten Null-Anreicherungs
methode gemäß einem Beispiel der Erfindung
veranschaulicht;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Re
konstruktion von Videodaten aus komprimierten
Daten veranschaulicht;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Ver
arbeitung eines Beginns eines Zeilenoperations
codes veranschaulicht; und
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Deco
dieren von durch Verschieben und Exklusiv-ODER-
Verknüpfung codierten Zeilen gemäß einer Wei
terbildung der Erfindung veranschaulicht.
Im folgenden wird ein Verfahren zum Komprimieren und Rekon
struieren von Videodaten beschrieben. Dabei werden zahlreiche
besondere Einzelheiten, beispielsweise Operationscodes, spezi
elle Codierschritte usw. angegeben, um das Verständnis für die
Erfindung zu erleichtern. Es ist für den Fachmann klar, daß
die Erfindung auch ohne diese speziellen Einzelheiten reali
siert werden kann. In anderen Fällen werden bekannte Konstruk
tionen und Methoden nicht im einzelnen beschrieben, um die
Erfindung nicht mit überflüssigen Details zu belasten.
Die Erfindung ist auf ein Verfahren zum Komprimieren von Vi
deoinformationen, insbesondere solchen von einer Bit-einge
teilten bzw. organisierten (bit-mapped) Anzeige oder einem
ähnlichen Gerät und ein Verfahren zur Rekonstruktion der kom
primierten Videoinformation zwecks Datenwiedergabe gerichtet.
Sie basiert auf der Erkenntnis, daß ein typisches Bit-einge
teiltes (bit-mapped) Videobild eine Majorität von entweder
"weißen" Zonen oder Mustern von Daten enthält. Ein rein will
kürliches Muster von weißen und dunklen Zonen auf einer Bit-
eingeteilten Videoanzeige ist selten.
Die Erfindung zieht daher Nutzen aus diesen Erkenntnissen
durch weitere Anreicherung einer Bit-Abbildung (bit-map) eines
Videobildes an Nullen unter Durchführung einer Autokorrelation
von vertikalen und horizontalen Linien. Die Anreicherung an
Nullen gründet sich auf den hohen Anteil an "weißem Raum" auf
dem Schirm vor dem Anreicherungsvorgang und die Muster, welche
in dem Videobild existierten. Erfindungsgemäß werden einige
unterschiedliche Korrelationen versucht, wobei die Anzahl von
durch jede Korrelation erzeugten Nullen gezählt wird. Schließ
lich wird diejenige Korrelation benutzt, welche das an Nullen
reichste Gemisch erzeugt. Die an Nullen angereicherte Anzeige
wird dann codiert, es werden codierte Wiederholungskombinatio
nen erfaßt und ihnen werden spezielle Codes zur weiteren Da
tenkomprimierung zugeordnet.
Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen. In dieser ist ein
bevorzugtes Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Komprimieren von Daten veranschaulicht. Bei dem Verfahren
werden zunächst einige vorläufige Tests an jeder Zeileneingabe
(Block 1) durchgeführt. Diese Tests werden in Verbindung mit
Fig. 5 weiter unten genauer beschrieben. Die Tests umfassen
die Prüfung danach, ob eine Zeile nur aus Nullen oder nur aus
Einsen besteht usw. Wenn eine der vorläufigen Bedingungen
erfüllt ist, Zweig 2, wird ein Code gespeichert und die näch
ste Zeile als Eingabe akzeptiert. Wenn keine der vorläufigen
Bedingungen erfüllt ist, Zweig 3, werden einige Möglichkeiten
durchgeprüft, um eine Null-Anreicherung der Daten zu erreichen
(Block 4). Diese Möglichkeiten werden in Verbindung mit Fig. 6
weiter unten genauer erörtert. Als nächstes wird die Null-an
gereicherte Zeile codiert, Block 5. Danach wird geprüft, ob
die konzentrierten Daten weniger Platz als die nicht-angerei
cherten Informationen benötigen. Ist dies nicht der Fall,
Zweig 7, so wird die unkonzentrierte Information gespeichert,
Block 9. Ist dies der Fall, Zweig 8, so wird die konzentrierte
Information gespeichert, Block 10. Die nächste Datenzeile aus
der Bit-abgebildeten Grafikanzeige wird sodann dem gleichen
Prozeß unterworfen.
Fig. 2A stellt ein Beispiel für Daten dar, welche unter Ver
wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert werden
können. Es ist klar, daß die Erfindung Daten, die auf einer
Bit-eingeteilten bzw. organisierten Grafikanzeige wiedergege
ben werden, mit variablen Wirkungsgraden zu handhaben vermag.
Fig. 2A stellt ein schwarzes Rechteck 21 dar, das auf einer
Videoanzeige wiedergegeben ist. Ein Verfahren zum Komprimieren
der Daten in Fig. 2A ist die Anwendung einer Exklusiv-ODER-
Funktion auf jede Zeile mit der darüberliegenden Zeile.
Das Ergebnis ist in Fig. 2B dargestellt. Die Anwendung einer
Exklusiv-ODER-Verknüpfung für jede Datenzeile auf einem Bild
schirm bzw. einer Bildanzeige ergibt zwei Linien; Linie 23 und
Linie 24. Linie 23 ist dieselbe Zeile wie die oberste Zeile
des Rechtecks 21 in Fig. 2A. Linie 24 ist eine Zeile unterhalb
der Bodenbegrenzung des Rechtecks 21.
Fig. 2C stellt das Ergebnis der Anwendung einer ähnlichen
Exklusiv-ODER-Verknpüfung auf die beiden Linien 23 und 24 in
Fig. 2B dar. Hier wurde die Exklusiv-ODER-Verknüpfung an ver
tikalen Linien über die Anzeige angewandt, wobei jede vertika
le Linie mit der links benachbarten Vertikallinie der Exklu
siv-ODER-Verknüpfung unterworfen wurde. Das Ergebnis sind vier
schwarze Pixel oder Bildelemente 26, 27, 28 und 29. Die beiden
Pixel 26 und 29 sind die links äußersten Pixel der Zeilen 23
und 24. Die anderen beiden Pixel 27 und 28 sind die rechts
außen gelegenen Pixel der Zeilen 23 und 24. Die Fig. 2A, 2B
und 2C dienen zur Veranschaulichung eines Beispiels der Erfin
dung bei der Null-Anreicherung von Bit-eingeteilten bzw. orga
nisierten Daten. Wie jedoch zu sehen sein wird, verwendet das
beschriebene bevorzugte Beispiel einige Variationen des zuvor
beschriebenen Verfahrens zum Zwecke der Optimierung sowohl der
Speicherung als auch der Wiedergewinnung der Daten.
Das bevorzugte Beispiel der Erfindung verwendet einen Satz von
1-Byte (8-Bit)-Codes zum Komprimieren der Daten. Diese Codes
sind in Verbindung mit Fig. 3 dargestellt. Die Codes können in
fünf Haupttypen zerlegt werden, Normalablaufcodes (normal
runs) 31, Mischcodes 32, Wiederholungscodes 33, große Daten
folgen 34 und große Nullfolgen 35. Die Normalablaufcodes 31
verwenden Hexadezimalwerte 00-7F. Das Format eines Normalab
laufcodes ist bei dem bevorzugten Beispiel der Erfindung
0dddzzzz, wobei ddd eine Zählung von Datenbytes ist, die die
sem Codebyte folgen, und zzzz eine Zahl von Nullen zwischen 0
und 15 ist. Beispielsweise kann eine Datengruppe, bestehend
aus acht Nullen, gefolgt von zwei Datenbytes, eines darge
stellt durch Hexadezimal FF oder alle schwarz und das zweite
Byte dargestellt durch AA oder grau verschlüsselt werden als
Hexadezimal 28 FF AA. Daher sind vier Datenbytes auf drei
Datenbytes komprimiert worden.
Eine Anzahl von Mischcodes wird bei dem beschriebenen Beispiel
der Erfindung zum Speichern von Informationen über Zeilen
benutzt, die die vorläufigen Bedingungen, wie sie in Verbin
dung mit Fig. 1 und Fig. 5 beschrieben werden, erfüllen, und
zur Speicherung von Informationen bezüglich des zur Datenzeile
mit optimaler Nullanreicherung führenden Verfahrens verwendet
werden. Das bevorzugte Beispiel der Erfindung verwendet Hexa
dezimalwerte 80-9F, wie weiter unten für Mischcoces darge
stellt ist.
MISCHCODES | |
CODE | |
BESCHREIBUNG | |
$80 | |
NICHT ZU KONZENTRIEREN | |
$81 | ZEILE NUR AUS NULLEN |
$82 | ZEILE NUR AUS EINSEN |
$83 | FÜLLE DATEN |
$84 | FÜLLE GLEICHE DATEN |
$85 | DUPLIZIERE 1 ZEILE ZUVOR |
$86 | DUPLIZIERE 2 ZEILEN ZUVOR |
$87 | UNBENUTZT |
$88 | DH, DV = 16, 0 |
$89 | DH, DV = 0, 0 |
$8A | DH, DV = 0, 1 |
$8B | DH, DV = 0, 2 |
$8C | DH, DV = 1, 0 |
$8D | DH, DV = 1, 1 |
$8E | DH, DV = 2, 2 |
$8F | DH, DV = 8, 0 |
$90-9F | UNBENUTZT |
Hexadezimalcode 80 zeigt an, daß die Daten mit weniger Raum
als bei den ursprünglichen Daten nicht zu konzentrieren waren.
Den unverdichteten Daten folgt der Code. Hexadezimalcode 81
zeigt an, daß die Zeile nur aus Nullen besteht. Hexadezimalco
de 82 zeigt an, daß die Zeile nur aus Einsen besteht. Hexade
zimalcode 83 zeigt an, daß die Zeile aus Bytes von wiederhol
ten Daten bestand. In diesem Falle folgt dem Code ein Einzel
datenbyte, welches das wiederholte Datenbyte angibt. Hexadezi
malcode 84 zeigt an, daß diese Zeile dasselbe Datenbyte wie
derholt, welches in der vorhergehenden Zeile wiederholt wurde.
Hexadezimalcode 85 zeigt an, daß diese Zeile ein Duplikat der
unmittelbar vorausgegangen Zeile darstellt. Hexadezimalcode 86
zeigt an, daß diese Zeile ein Duplikat der Zeile aus zwei
Zeilen zuvor ist. Hexadezimalcode 87 bleibt bei dem beschrie
benen Beispiel unbenutzt. Hexadezimalcodes 88 bis 8F geben an,
welche von verschiedenen horizontalen Deltas (DH) und vertika
len Deltas (DV) benutzt wurden, um die optimale Null-angerei
cherte Zeile zu erzeugen. Bei dem beschriebenen Beispiel sind
Hexadezimalcodes 90 bis 9F unbenutzt.
Jeder dieser Mischcodes 80 bis 9F findet nur bei der Analysie
rung einer Zeile zu Beginn der Zeile Verwendung. Diese Codes
sind daher unbenutzt bei der Speicherung von Daten innerhalb
einer Zeile und können für eine zukünftige Erweiterung inner
halb einer Zeile genutzt werden.
Codes A 0 bis BF geben an, daß der vorhergehende Ein-Byte-Ope
rationscode sich null- bis einunddreißigmal wiederholt. Das
Format dieser Codes ist 101nnnnn2, wobei nnnnn ein Wert
zwischen 010 und 3110 ist. Wenn beispielsweise der vorher
gehende op-Code 81 war und ein Wiederholungscode von A 6 fest
gestellt wird, so werden als Folge davon sechs weiße Linien
bzw. Zeilen zur Anzeige gebracht.
Codes C 0 bis DF zeigen an, daß eine Serie von Datenbytes
folgt. Das Format dieser Codes ist in Binärzahlen 111ddddd,
wobei ddddd die Zahl der folgenden Datenbytes geteilt durch 8
ist. Wenn beispielsweise eine Folge von sechzehn Datenbytes
darzustellen ist, so wird ein Code von Hexadezimal C 2 (16-8
=2) gespeichert, gefolgt von den sechzehn Datenbytes.
Codes E 0 bis FF geben an, daß eine Folge von Nullen in den
Daten existiert. Das Format dieses Codes ist 111zzzzz, wobei
zzzzz die Anzahl von Nullen, geteilt durch 16 ist. Wenn bei
spielsweise eine Folge von 160 Nullen in einer Datenzeile
gefunden wurde, so wird ein Code von Hexadezimal CA (160-16
=1010 oder A16) gespeichert.
Fig. 4A bis 4C zeigen diese Art der Codierung von Daten. In
Fig. 4A ist eine Folge von Datenzeilen gezeigt, die erfin
dungsgemäß komprimiert werden können. Die Daten bestehen aus
einer Zeile 41 nur aus Nullen, gefolgt von vier Zeilen 42, die
ein schwarzes Rechteck wiedergeben, und einer weiteren Zeile
43 nur aus Nullen. Die erste Zeile 41 kann mit dem Code 81 für
eine nur aus Nullen bestehende Zeile dargestellt werden. Die
Zeile 2 kann um ein Bit nach rechts verschoben und einer Ex
klusiv-ODER-Operation mit sich selbst unterworfen werden. Dies
ist in Fig. 4B gezeigt. Die mit 44 bezeichnete Zeile 2 wird
einer Exklusiv-ODER-Operation mit einer Kopie von sich selbst,
verschoben um ein Bit nach rechts, Zeile 45, unterworfen, was
zu einem Ergebnis 46 führt. Diese Zeile ist an Nullen opti
miert. Ein Operationscode 8C wird bei dem beschriebenen Bei
spiel der Erfindung gespeichert, um ein Delta der horizontalen
Rechtsverschiebung um ein Bit und der vertikalen Verschiebung
um null Bits anzugeben, wenn die Exklusiv-ODER-Operation
durchgeführt wird. Zeilen 3, 4 und 5 können durch Code 85
dargestellt werden, der angibt, daß sie Duplikate der unmit
telbar vorausgegangenen Zeilen darstellen. Zeile 6 kann durch
Code 81 dargestellt werden, der eine aus Nullen bestehende
Zeile bezeichnet. Fig. 4C zeigt die Zeilen 1-6 und die resul
tierenden Codes 50.
Im folgenden wird auf Fig. 5 Bezug genommen, in der ein Ab
laufdiagramm gezeigt ist, das die bei dem beschriebenen Aus
führungsbeispiel durchgeführten vorläufigen Tests während der
Komprimierung von Daten zeigt. Eine Zeile wird zunächst gete
stet, um festzustellen, ob sie ganz weiß ist oder nur Nullen
enthält, und wenn dies der Fall ist, wird der Zweig 55 einge
schlagen und derjenige Code aufgezeichnet, der den ganz weißen
Zustand der Zeile bezeichnet.
Als nächstes wird ein Test durchgeführt, bei dem bestimmt
wird, ob die Zeile vollständig schwarz ist oder aus Einsen
besteht. Ist dies der Fall, so wird Zweig 56 genommen und ein
Code aufgezeichnet, der angibt, daß die Zeile ganz schwarz
ist.
Als nächstes wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob
dasselbe Datenbyte über die gesamte Zeile wiederholt wird. Ist
dies der Fall, so wird der Zweig 57 beschritten. Bei Beschrei
ten des Zweiges 57 wird ein Test durchgeführt, um festzustel
len, ob in der Zeile das gleiche Byte wiederholt wird, das von
der vorhergehenden Zeile wiederholt worden ist. Ist dies der
Fall, so wird der Zweig 54 beschritten und ein Code gespei
chert, der die Wiederholung desselben Codes angibt. Anderen
falls wird ein Code gespeichert, der die Wiederholung eines
Bytes angibt, und dieses Byte wird gespeichert.
Als nächstes wird geprüft, ob die Zeile mit der letzten vor
ausgegangenen Zeile übereinstimmt. Ist dies der Fall, so wird
Zweig 58 genommen und ein Code gespeichert, der angibt, daß
die Zeile ein Duplikat der darüberliegenden Zeile ist.
Als nächstes wird in einem Test bestimmt, ob die Zeile mit der
Zeile zwei Reihen zuvor übereinstimmt. Ist dies der Fall, wird
Zweig 59 genommen und ein Code gespeichert, der angibt, daß
die Zeile mit der zweiten Zeile zuvor übereinstimmt.
Wie oben in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde, wird für
den Fall, daß keine dieser vorläufigen Bedingungen erfüllt
ist, bestimmt, welche von verschiedenen Verschiebeoperationen
und/oder Exklusiv-ODER-Verknüpfungen der Datenzeilen eine
Zeile erzeugt, die in Nullen optimiert ist. Hierzu wird auf
Fig. 6 Bezug genommen. In Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm für
ein Verfahren zur Bestimmung einer optimalen Nullanreicherung
gezeigt, wie es bei dem beschriebenen Beispiel der Erfindung
Verwendung findet. Bei diesem Verfahren werden zunächst einige
Variable initialisiert, einschließlich des Setzens einer als
"Bestzahl" bezeichneten Variablen auf die Anzahl von Nicht-
Null-Worten in der aktuellen Zeile, Block 60. Danach werden
die ungleichen Worte zwischen der aktuellen Zeile und der
unmittelbar vorausgegangenen Zeile bestimmt, Block 61. Wenn
diese Anzahl von ungleichen Wort kleiner als die Bestzahl ist,
wird Zweig 62 eingeschlagen und Null als bestes horizontales
Delta (Best-DH) gespeichert, wobei Eins als das beste vertika
le Delta (Best-DV) und die Anzahl als Bestzahl gespeichert
werden. Mit anderen Worten, wenn dies die Optimalmethode sein
sollte, so wird der Exklusiv-ODER-Prozeß durchgeführt unter
Verwendung der der aktuellen Zeile unmittelbar vorausgegange
nen Zeile und der aktuellen Zeile als Eingänge ohne Verschie
bung der aktuellen Zeile nach rechts. Danach wird geprüft, ob
die Bestzahl kleiner als ein Schwellwert ist, wobei der
Schwellwert als 2 plus der Wortzahl des Zeilenpuffers, divi
diert durch 8, berechnet wird. Wenn die Bestzahl kleiner als
der Schwellwert ist, wird angenommen, daß es sich dabei um die
optimale Methode zur Nullanreicherung dieser Datenzeile han
delt. Anderenfalls wird mit Zweig 75 fortgefahren.
Wenn entweder Zweig 63 oder Zweig 75 beschritten wird, besteht
der nächste Schritt darin, die Anzahl ungleicher Worte zwi
schen der aktuellen Zeile und der um zwei Zeilen vorausgegan
genen Zeile zu ermitteln, Block 64. Wenn diese Zahl kleiner
als die Bestzahl ist, wird Zweig 65 genommen und 0 als bestes
DH sowie 2 als bestes DV gespeichert. Dieser Zählwert wird
dann als Bestzahl im Block 76 gespeichert. Wenn die Bestzahl
kleiner als der Schwellwert ist, wird Zweig 77 genommen und
angenommen, daß die optimale Null-Anreicherungsmethode die
Verwendung der Zeile zwei Zeilen vor der aktuellen Zeile und
der aktuellen Zeile als Eingänge zu einer Exklusiv-ODER-Schal
tung ist. Anderenfalls wird Zweig 78 beschritten.
Wenn Zweig 66 oder Zweig 78 genommen wird, wird eine Schleife
ausgeführt, um festzustellen, welche der verschiedenen verti
kalen und horizontalen Delta-Kombinationen zu der optimalen
Null-Anreicherungsmethode führen. Bei dem beschriebenen Aus
führungsbeispiel der Erfindung umfassen diese Kombinationen
ein horizontales Delta von 1 mit einem vertikalen Delta von 0,
mit anderen Worten, eine Verschiebung der aktuellen Zeile nach
rechts um ein Bit und die Verwendung der verschobenen Zeile
und der aktuellen Zeile als Eingänge zu einer Exklusiv-ODER-
Verknüpfung, ein horizontales Delta von 1 und ein vertikales
Delta von 1, ein horizontales Delta von 2 und ein vertikales
Delta von 2, ein horizontales Delta von 8 und ein vertikales
Delta von 0 und ein horizontales Delta von 16 und ein vertika
les Delta von 0. Für jede dieser Kombinationen wird eine An
zahl von Nicht-Null-Wörtern bestimmt, Block 67. Wenn diese
Anzahl kleiner als die Bestzahl ist, Zweig 69, so wird diese
Kombination als das beste DH und beste DV gespeichert. Wenn
die Zahl nicht kleiner als die Bestzahl ist, Zweig 70, so wird
die nächste DH-, DV-Kombination versucht, Zweig 71. Wenn es
nicht mehr DH-, DV-Kombinationen gibt, wird angenommen, daß
die derzeit gespeicherten Best-DH- und Best-DV-Werte für die
Null-Anreicherung dieser Zeile optimal sind.
Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Decodie
ren der komprimierten Videoinformation zeigt, wie es im Rahmen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Dieses Ver
fahren umfaßt die Initialisierung einer Variablen, genannt
Wiederholungszahl, auf 0. Als nächstes wird eine Schleife
eingegeben, die für jeden für das Videobild gespeicherten Code
ausgeführt wird. Beim ersten Schritt wird festgestellt, ob die
Wiederholungszahl größer als 0 ist. Ist dies der Fall, Zweig
82, so wird der Operationscode auf den vorhergehenden Operati
onscode gesetzt, d.h. der Operationscode wird wiederholt und
die Wiederholungszahl dekrementiert (vermindert), Block 84.
Wenn die Wiederholungszahl gleich 0 ist, Zweig 83, wird der
nachste Operationscode gelesen, Block 85. Danach wird eine
Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob dieser Operations
code den Beginn einer Datenzeile anzeigt. Ist dies nicht der
Fall, Zweig 86, bleibt die Zeileninformation unkonzentriert
(unpacked), Block 88.
Wenn der Code den Beginn einer Zeile anzeigt, wird Zweig 87
genommen. Ein Test wird durchgeführt, um zu bestimmen, ob der
Operationscode ein Wiederholungsoperationscode ist. Ist dies
der Fall, Zweig 89, wird die Wiederholungszahl auf die Wieder
holungszahl des Wiederholungsoperationscodes gesetzt, und der
nächste Operationscode wird als der zu wiederholende Operati
onscode gespeichert, Block 91.
Wenn der Operationscode nicht gleich dem Wiederholungsoperati
onscode ist, wird Zweig 90 genommen, und ein Beginn eines
Zeilenoperationscodes wird verarbeitet, Block 92. Die Verar
beitung eines Beginns eines Zeilenoperationscodes wird weiter
unten in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 genauer erläutert
werden. Die Daten werden dann in einen Puffer eingelegt, Block
93. Ein Test wird durchgeführt, um festzustellen, ob noch mehr
Operationscodes zur Verarbeitung anstehen. Ist dies der Fall,
so wird Zweig 94 beschritten. Anderenfalls wird Zweig 95 ge
nommen.
Die Verarbeitung eines Beginns eines Zeilenoperationscodes
entsprechend dem beschriebenen Beispiel der Erfindung ist in
Fig. 8 veranschaulicht. Der erste Schritt bei der Verarbeitung
eines Beginns eines Zeilenoperationscodes ist die Prüfung nach
einem Code, der angibt, daß die Daten nicht komprimiert sind.
Sind die Daten nicht komprimiert, Zweig 101, werden die unkom
primierten Daten in einen Puffer kopiert, Block 110.
Wenn die Daten komprimiert sind, wird ein Test durchgeführt,
um zu bestimmen, ob der Operationscode angibt, daß die Zeile
mit Nullen gefüllt werden solle (d.h. die Zeile ist weiß) Wenn
die Zeile mit Nullen gefüllt werden soll, Zweig 102, wird eine
Operation zum Füllen der Zeile mit Nullen durchgeführt, Block
111. Anderenfalls wird getestet, ob die Zeile mit Einsen ge
füllt werden soll (d.h. die Zeile schwarz ist). Ist dies der
Fall, wird Zweig 103 genommen, und die Zeile wird mit Einsen
gefüllt, Block 112.
Anderenfalls wird geprüft, ob der Code angibt, daß ein Daten
byte über die Zeile wiederholt wird. Ist dies der Fall, wird
Zweig 104 genommen, und das gegebene Datenbyte wird gelesen
und über die Zeile dupliziert, Block 113. Als nächstes wird in
einem Test festgestellt, ob der Operationscode angibt, daß das
über die vorhergehende Zeile wiederholte Datenbyte auch über
diese Zeile wiederholt werden sollte. Ist dies der Fall, so
wird Zweig 105 eingeschlagen, und das Datenbyte wird über die
Zeile repliziert, Block 114.
Anderenfalls wird in einem Test festgestellt, ob die aktuelle
Zeile ein Duplikat der Zeile unmittelbar zuvor ist, und ist
dies der Fall, so wird Zweig 106 genommen. Eine Kopie der
unmittelbar vorausgehenden Zeile wird dann gemacht, Block 115.
Schließlich wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob
der Code die Zeile als exaktes Duplikat der Zeile in der zwei
ten Zeile zuvor ist. Ist dies der Fall, wird Zweig 107 genom
men, und die zweite Zeile über der aktuellen Zeile wird ko
piert, Block 116.
Wenn alle oben genannten Tests negativ verlaufen, wird eine
Reihe von Tests durchgeführt, um zu bestimmen, welches hori
zontale Delta und vertikale Delta bei der Verschiebung und
Exklusiv-ODER-Operation für diese Zeile verwendet werden soll
ten, Block 117.
Nach der Einstellung des aktuellen horizontalen Deltas und des
aktuellen vertikalen Deltas wird die Verschiebe- und Exklusiv-
ODER-Operation ausgeführt. Der erste Schritt besteht in der
Bestimmung des geeigneten horizontalen Deltas für die Daten
zeile und Verschiebung einer Kopie der Zeile der Deltazahl von
Bytes nach links. Eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung wird danach
unter Verwendung der verschobenen Kopie der Zeile und der
originalen aktuellen Zeile von Daten als Eingänge durchge
führt. Als nächstes werden Tests durchgeführt, um festzustel
len, ob die resultierende Zeile einer Exklusiv-ODER-Verknüp
fung entweder mit der unmittelbar vorausgehenden Zeile oder
der Zeile zwei Zeilen zuvor unterworfen werden sollte.
Im folgenden wird auf Fig. 9 Bezug genommen. Bei dem bevorzug
ten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zunächst geprüft,
ob das horizontale Delta für die aktuelle Zeile eine 1 ist.
Ist dies der Fall, wird Zweig 121 genommen. Eine Tabelle dient
bei dem beschriebenen Beispiel der Erfindung zur Übersetzung
der gespeicherten Zeile von Daten in die wiederzugebende Da
tenzeile. Die Verwendung der Tabelle erhöht die Datenverarbei
tungsgeschwindigkeit. Die Tabelle besteht aus den übersetzten
Werten für jeden möglichen codierten Wert. So erscheint bei
spielsweise in der Tabelle bei einem relativen Offset von
14₁₀ ein Wert 11₁₀. Dies geht darauf zurück, daß der Wert
11₁₀ (1011₂) nach Verschiebung um eine Position (0101₂)
nach recht aus Eingang zu einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung mit
dem anderen Eingang 11₁₀ zu einem Ergebnis 14₁₀ (1011₂
XOR 1010₂ = 1110₂) führt. Die codierte Zeile hat daher bei
Verwendung dieser Tabelle eine 14₁₀ rückübersetzt zu einer
11₁₀. Die Tabelle enthält ähnliche Übersetzungswerte an den
geeigneten Offsetadressen für andere Eingangswerte.
Wenn das horizontale Delta eine 2 ist, wird Zweig 124 genommen
und eine ähnliche Tabelle zur Gewinnung der übersetzten Codes,
Block 123, verwendet. Wenn das horizontale Delta gleich 8 ist,
wird Zweig 125 genommen, und die Zeile wird um 8 Bytes ver
schoben und einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung zur Gewinnung der
ursprünglichen Daten unterworfen. Wenn das horizontale Delta
schließlich gleich 16 ist, wird der Zweig 127 genommen, und
die Zeile wird um 16 Bytes verschoben und einer Exklusiv-ODER-
Verknüpfung unterworfen, Block 128.
Nach der Verarbeitung der horizontalen Deltas wird eine Prü
fung vorgenommen, um festzustellen, ob das vertikale Delta
gleich 1 ist. Ist dies der Fall, wird Zweig 130 genommen. Die
aktuelle Zeile und die unmittelbar vorausgegangene Zeile wer
den als Eingänge zu einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung verwendet,
um den Ursprungswert für die aktuelle Zeile zu gewinnen, Block
131. Anderenfalls wird geprüft, ob das vertikale Delta gleich
einer 2 ist. Ist dies der Fall, wird Zweig 132 genommen, und
die aktuelle Zeile wird einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung mit
der Zeile zwei Zeilen zuvor unterworfen, wobei das Ergebnis
der Ursprungswert für diese Zeile ist, Block 133.
Claims (20)
1. Verfahren zum Komprimieren einer Information,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Bit-Abbildung (bit-map) der Information in einem
ersten Binärzustand angereichert wird und daß die angereicher
te Bit-Abbildung codiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Codieren der angereicherten Bit-Abbildung bestimmt wird,
ob eine erste Zeile der Bit-Abbildung eine aus einer Gruppe
von vorgegebenen Bedingungen erfüllt, und daß bei Erfüllung
einer der vorgegebenen Bedingungen ein vorgegebener Code aus
einer ersten Codegruppe gespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Bestimmung verschiedener Bedingungen festgestellt
wird, ob alle Bits in der ersten Zeile im ersten Binärzustand
sind; ob alle Bits in der ersten Zeile in einem zweiten Binär
zustand sind; ob eine erste Gruppe von Bits sich in der ersten
Zeile wiederholt; und ob die erste Zeile mit einer zweiten
Zeile der Bit-Abbildung übereinstimmt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Anreicherung der Bit-Abbildung die fol
genden Schritte enthält:
- a) Kopieren einer ersten Zeile der Bit-Abbildung.
- b) Verschieben der Kopie der ersten Zeile um eine vorge gebene Anzahl von Bits in einer ersten Richtung;
- c) Durchführung einer Exklusiv-ODER-Operation unter Ver wendung der ersten Datenzeile und der Kopie der ersten Daten zeile als Eingang zur Gewinnung einer zweiten Datenzeile;
- d) Bestimmung derjenigen Anzahl von Datenworten in der zweiten Datenzeile, die sich im ersten Binärzustand befinden;
- e) wenn die Anzahl von Worten in dem ersten Binärzustand größer als ein erster Wert ist, Speicherung der Anzahl von Worten als ersten Wert und Speicherung der vorgegebenen Anzahl als zweiten Wert;
- f) Wiederholung der Schritte b) bis e) für jede aus einer ersten Gruppe vorgegebener Anzahlen.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Anreichern der Bit-Abbildung die folgenden Schritte
durchgeführt werden:
- a) Durchführen einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung unter Verwendung der ersten Datenzeile und einer dritten Datenzeile als Eingänge, wobei die dritte Datenzeile um eine vorgegebene Anzahl von Zeilen gegenüber der ersten Datenzeile versetzt ist, und Bildung einer vierten Datenzeile;
- b) Bestimmung derjenigen Anzahl von Datenworte in der vierten Datenzeile, die sich im ersten Binärzustand befinden;
- c) wenn die Anzahl von Worten in dem ersten Binärzustand größer als ein dritter Wert ist, Speicherung dieser Anzahl von Worten als dritten Wert und Speicherung der vorgegebenen An zahl als vierten Wert; und
- d) Wiederholung der Schritte a) bis c) für jede aus einer zweiten Gruppe von vorgegebenen Anzahlen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
als erste Gruppe von vorgegebenen Anzahlen die Zahlen 1, 2, 8
und 16 verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Gruppe von vorgegebenen Anzahlen die Zahlen 0,
1 und 2 enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die codierte Information decodiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Decodieren die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- a) Lesen eines Operationscodes;
- b) Feststellung, ob der Operationscode den Beginn einer ersten Datenzeile angibt;
- c) Verarbeitung des Operationscodes, wenn der Operations code den Beginn der ersten Datenzeile anzeigt; und
- d) anderenfalls Nicht-Konzentrieren (unpacking) der er sten Datenzeile.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verarbeitung eines Beginns eines Zeilenoperationscodes die
folgenden Schritte enthält:
- a) wenn der Operationscode angibt, daß die Daten nicht komprimiert sind, Kopieren der unkomprimierten Daten;
- b) Füllen der ersten Zeile mit Bits des ersten Binärzu stands, wenn der Operationscode anzeigt, daß die erste Zeile insgesamt aus Bits des ersten Binärzustands besteht;
- c) Füllen der ersten Zeile mit Bits eines zweiten Binär zustandes, wenn der Operationscode anzeigt, daß die erste Zeile aus Bits des zweiten Binärzustandes besteht;
- d) Füllen der ersten Zeile mit Duplikaten eines Blocks aus Daten, wenn der Operationscode anzeigt, daß die Daten den Datenblock wiederholen; und
- e) Kopieren einer um eine vorgegebene Anzahl von Zeilen gegenüber der ersten Zeile beabstandeten zweiten Zeile, wenn der Operationscode angibt, daß die erste Zeile gleich der zweiten Zeile ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Entkonzentrieren der Daten eine Tabelle mit vorgegebenen
Werten verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Codieren der angereicherten Bit-Ab
bildung die angereicherte Bit-Abbildung mit Bitfolgen in dem
ersten Binärzustand und Bitfolgen in einem zweiten Binärzu
stand darstellenden Codes dargestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß als erster Binärzustand ein niedriger
Zustand verwendet wird.
14. Verfahren zum Komprimieren und erneuten Wiedergeben von
Videoinformation von einem Bit-Abbildungs-Displaygerät, da
durch gekennzeichnet,
daß festgestellt wird, ob eine aus einer Gruppe von vor gegebenen Bedingungen von einer ersten Datenzeile erfüllt wird,
daß ein Code aus einer ersten Codegruppe gespeichert wird, wenn eine aus der ersten Gruppe vorgegebener Bedingungen erfüllt ist,
daß die Bit-Abbildung der Information in einem ersten Zustand durch Verschieben und Exklusiv-ODER-Verknüpfen ange reichert wird,
daß die angereicherte Bit-Abbildung durch Darstellung der Bit-Abbildung als Serien des ersten Binärzustandes und Serien eines zweiten Binärzustandes codiert wird und
daß die Information durch Lesen einer Mehrzahl von Opera tionscodes und Rekonstruktion der Bit-Abbildung aus den Opera tionscodes decodiert wird.
daß festgestellt wird, ob eine aus einer Gruppe von vor gegebenen Bedingungen von einer ersten Datenzeile erfüllt wird,
daß ein Code aus einer ersten Codegruppe gespeichert wird, wenn eine aus der ersten Gruppe vorgegebener Bedingungen erfüllt ist,
daß die Bit-Abbildung der Information in einem ersten Zustand durch Verschieben und Exklusiv-ODER-Verknüpfen ange reichert wird,
daß die angereicherte Bit-Abbildung durch Darstellung der Bit-Abbildung als Serien des ersten Binärzustandes und Serien eines zweiten Binärzustandes codiert wird und
daß die Information durch Lesen einer Mehrzahl von Opera tionscodes und Rekonstruktion der Bit-Abbildung aus den Opera tionscodes decodiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
als erste Gruppe vorgegebener Bedingungen die folgenden Bedin
gungen verwendet werden:
Bestimmung, ob alle Bits in der ersten Zeile der Informa tion in dem ersten Binärzustand sind;
Bestimmung, ob alle Bits der ersten Zeile der Information in dem zweiten Binärzustand sind;
Bestimmung, ob eine erste Gruppe von Bits sich in der ersten Zeile wiederholt; und
Bestimmung, ob die erste Zeile mit einer zweiten Zeile der Bit-Abbildung identisch ist.
Bestimmung, ob alle Bits in der ersten Zeile der Informa tion in dem ersten Binärzustand sind;
Bestimmung, ob alle Bits der ersten Zeile der Information in dem zweiten Binärzustand sind;
Bestimmung, ob eine erste Gruppe von Bits sich in der ersten Zeile wiederholt; und
Bestimmung, ob die erste Zeile mit einer zweiten Zeile der Bit-Abbildung identisch ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Dekonzentrieren der Daten eine Übersetzungstabelle mit
vorgegebenen Werten für die Dekonzentrierung der Daten verwen
det wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Binärzustand ein niedriger Zu
stand ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Binärzustand ein hoher Zustand
ist.
19. Schaltung zum Unterdrücken von Bit-abgebildeter bzw.
-organisierter (bit-mapped) Videoinformation in einem Compu
tersystem, gekennzeichnet durch:
erste Speichermittel zum Speichern eines Bit-organisier ten Videobildes;
erste Vergleichsmittel, die bestimmen, ob eine erste Zeile des Bit-organisierten Videobildes eine aus einer Gruppe vorgegebener Bedingungen erfüllt; Verschiebemittel zum Ver schieben der ersten Zeile des Bit-organisierten Videobil des;
zweite Vergleichsmittel zum Vergleichen der ersten Zeile des Bit-organisierten Videobildes mit einer zweiten Zeile des Bit-organisierten Videobildes,
wobei die ersten Vergleichsmittel, die Verschiebemittel und die zweiten Vergleichsmittel Informationen zum Codieren des Bit-organisierten Videobildes erzeugen; und
zweite Speichermittel zur Speicherung der codierten Vi deoinformation.
erste Speichermittel zum Speichern eines Bit-organisier ten Videobildes;
erste Vergleichsmittel, die bestimmen, ob eine erste Zeile des Bit-organisierten Videobildes eine aus einer Gruppe vorgegebener Bedingungen erfüllt; Verschiebemittel zum Ver schieben der ersten Zeile des Bit-organisierten Videobil des;
zweite Vergleichsmittel zum Vergleichen der ersten Zeile des Bit-organisierten Videobildes mit einer zweiten Zeile des Bit-organisierten Videobildes,
wobei die ersten Vergleichsmittel, die Verschiebemittel und die zweiten Vergleichsmittel Informationen zum Codieren des Bit-organisierten Videobildes erzeugen; und
zweite Speichermittel zur Speicherung der codierten Vi deoinformation.
20. Schaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweiten Vergleichsmittel eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung
aufweisen.
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