Битовая плоскость - Bit plane
Битовую плоскость из цифрового дискретного сигнала (например, изображения или звука) представляет собой набор битов , соответствующих заданной битовой позиции в каждом из двоичных чисел , представляющих сигнал.
Например, для 16-битного представления данных есть 16-битные плоскости: первая битовая плоскость содержит набор наиболее значимых битов, а 16-я содержит наименее значимые биты.
Можно видеть, что первая битовая плоскость дает самое грубое, но наиболее критическое приближение значений среды, и чем больше номер битовой плоскости, тем меньше ее вклад в заключительный этап. Таким образом, добавление битовой плоскости дает лучшее приближение.
Если бит на n-й битовой плоскости в m-битовом наборе данных установлен в 1, он дает значение 2 m-n , в противном случае он ничего не дает. Следовательно, битовые плоскости могут вносить половину значения предыдущей битовой плоскости. Например, в 8-битном значении 10110101 (181 в десятичной системе) битовые плоскости работают следующим образом:
| Битовая плоскость | Значение | Вклад | Нарастающий итог |
|---|---|---|---|
| 1-й | 1 | 1 × 2 7 = 128 | 128 |
| 2-й | 0 | 0 × 2 6 = 0 | 128 |
| 3-й | 1 | 1 × 2 5 = 32 | 160 |
| 4-й | 1 | 1 × 2 4 = 16 | 176 |
| 5-й | 0 | 0 × 2 3 = 0 | 176 |
| Шестой | 1 | 1 × 2 2 = 4 | 180 |
| 7-е | 0 | 0 × 2 1 = 0 | 180 |
| 8-е | 1 | 1 × 2 0 = 1 | 181 |
Битовая плоскость иногда используется как синоним Bitmap ; однако технически первое относится к расположению данных в памяти, а второе - к самим данным.
Одним из аспектов использования битовых плоскостей является определение того, является ли битовая плоскость случайным шумом или содержит важную информацию.
Один из методов вычисления этого - сравнение каждого пикселя (X, Y) с тремя соседними пикселями (X - 1, Y) , (X, Y - 1) и (X - 1, Y - 1) . Если пиксель совпадает с хотя бы двумя из трех соседних пикселей, это не шум. Шумная битовая плоскость будет иметь от 49% до 51% пикселей, которые являются шумом.
Приложения
Форматы медиафайлов
Например, при кодировании звука PCM первый бит в образце обозначает знак функции, или, другими словами, определяет половину всего диапазона значений амплитуды , а последний бит определяет точное значение. Замена более значимых битов приводит к большему искажению, чем замена менее значимых битов. При сжатии носителей с потерями, в котором используются битовые плоскости, это дает больше свободы для кодирования менее значимых битовых плоскостей, и более важно сохранять более значимые.
Как проиллюстрировано на изображении выше, ранние битовые плоскости, в частности первая, могут иметь постоянные серии битов и, таким образом, могут быть эффективно кодированы кодированием длин серий . Это делается (в области преобразования) , например, в формате изображения файла прогрессивной графики .
Растровые изображения отображаются
Некоторые компьютеры отображали графику в формате битовой плоскости , в первую очередь ПК с видеокартой EGA , Amiga и Atari ST , в отличие от более распространенного упакованного формата . Это позволяло выполнять определенные классы манипуляций с изображениями с помощью побитовых операций (особенно с помощью блиттера ) и эффектов параллаксной прокрутки.
Оценка движения видео
Некоторые алгоритмы оценки движения могут выполняться с использованием битовых плоскостей (например, после применения фильтра, чтобы преобразовать характерные грани в двоичные значения). Иногда это может обеспечить достаточно хорошее приближение для операций корреляции с минимальными вычислительными затратами. Это основано на наблюдении, что пространственная информация более значима, чем фактические значения. Свертки могут быть сведены к операциям сдвига бит и всплывающего счета или выполнены на специализированном оборудовании.
Нейронные сети
Форматы битовых плоскостей могут использоваться для передачи изображений в нейронные сети Spiking или приближений с низкой точностью в нейронные сети / сверточные нейронные сети .
Программ
Многие пакеты обработки изображений могут разбивать изображение на битовые плоскости. Инструменты с открытым исходным кодом, такие как Pamarith от Netpbm и Convert от ImageMagick, могут использоваться для генерации битовых плоскостей.
Смотрите также
Ссылки
- ^ "Битовая плоскость" . Журнал ПК . Проверено 2 мая 2007 .
- ^ "Битовая плоскость" . FOLDOC . Проверено 2 мая 2007 .
- ^ Strutz, Тил (2001). «Быстрое подавление шума для кодирования изображений без потерь» . Труды симпозиума по кодированию изображений (PCS'2001), Сеул, Корея . Проверено 15 января 2008 .
- ^ Чо, Чуан-Ю; Чен, Хун-Шэн; Ван, Цзя-Шунг (июль 2006 г.). «Плавное качество потоковой передачи с маркировкой в битовой плоскости». Визуальные коммуникации и обработка изображений (аннотация). Визуальные коммуникации и обработка изображений 2005. Международное общество оптической инженерии. 5690 : 2184–2195. Bibcode : 2005SPIE.5960.2184C . DOI : 10.1117 / 12.633501 . S2CID 62549171 .
-
^ "Оценка движения битовой полосы". CiteSeerX 10.1.1.16.1755 . Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - ^ Растегари, Мохаммед; Ордонез, Висенте; Редмон, Джозеф; Фархади, Али (2016). "xnor net". arXiv : 1603.05279 [ cs.CV ].