Битовая плоскость

Битовая плоскость цифрового представляющих дискретного сигнала (например, изображения или звука) представляет собой набор битов, соответствующих данной битовой позиции в каждом из двоичных чисел, сигнал. ^[1]

Например, для 16-битного представления данных существует 16 битовых плоскостей: первая битовая плоскость содержит набор старших битов, а 16-я — младших битов.

Можно видеть, что первая битовая плоскость дает самое грубое, но и наиболее критическое приближение значений среды, и чем выше номер битовой плоскости, тем меньше ее вклад в финальную стадию. Таким образом, добавление битовой плоскости дает лучшее приближение.

Если бит в n-й битовой плоскости m-битного набора данных установлен на 1, он дает значение 2. ^м-н, в противном случае это ничего не дает. Следовательно, битовые плоскости могут вносить половину значения предыдущей битовой плоскости. Например, в 8-битном значении 10110101 (181 в десятичном формате) битовые плоскости работают следующим образом:

Битовая плоскость	Ценить	Вклад	Совокупная сумма
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-е место	0	0 × 2 ³ = 0	176
6-е место	1	1 × 2 ² = 4	180
7-е место	0	0 × 2 ¹ = 0	180
8-е место	1	1 × 2 ⁰ = 1	181

Битовая плоскость иногда используется как синоним Bitmap ; однако технически первое относится к местоположению данных в памяти, а второе — к самим данным. ^[2]

Одним из аспектов использования битовых плоскостей является определение того, является ли битовая плоскость случайным шумом или содержит значимую информацию.

Один из методов расчета — сравнение каждого пикселя (X, Y) с тремя соседними пикселями (X — 1, Y) , (X, Y — 1) и (X — 1, Y — 1) . Если пиксель совпадает хотя бы с двумя из трех соседних пикселей, это не шум. Шумная битовая плоскость будет содержать от 49% до 51% пикселей, которые являются шумом. ^[3]

Приложения

Форматы медиафайлов

Например, при PCM звука кодировании первый бит в выборке 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 мультимедиа с потерями , в котором используются битовые плоскости, это дает больше свободы для кодирования менее значимых битовых плоскостей, и более важно сохранить более значимые. ^[4]

Как показано на изображении выше, ранние битовые плоскости, особенно первая, могут иметь постоянные серии битов и, следовательно, могут эффективно кодироваться с помощью кодирования длин серий . Это делается (в домене преобразования) файла прогрессивной графики , например, в формате изображения .

Растровые дисплеи

Некоторые компьютеры отображали графику в битовом формате , в первую очередь ПК с EGA видеокартой , Amiga и Atari ST , в отличие от более распространенного упакованного формата . Это позволило выполнять определенные классы манипуляций с изображениями с использованием побитовых операций (особенно с помощью блиттерного чипа) и эффектов параллаксной прокрутки.

Оценка движения видео

Некоторые алгоритмы оценки движения могут быть выполнены с использованием битовых плоскостей (например, после применения фильтра для преобразования выступающих краев в двоичные значения). ^[5] 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 битов и popcount или выполняться на специальном оборудовании.

Нейронные сети

Форматы битовых плоскостей могут использоваться для передачи изображений в нейронные сети Spiking или для аппроксимации низкой точности в нейронные сети / сверточные нейронные сети . ^[6]

Программы

Многие пакеты обработки изображений могут разбивать изображение на битовые плоскости. Инструменты с открытым исходным кодом, такие как Pamarith от Netpbm и Convert от ImageMagick, можно использовать для создания битовых плоскостей.

См. также

Ссылки

^ «Бит-плоскость» . Журнал ПК . Архивировано из оригинала 7 октября 2012 г. Проверено 2 мая 2007 г.
^ «Бит-плоскость» . ФОЛДОК . Проверено 2 мая 2007 г.
^ Струц, Тило (2001). «Быстрое шумоподавление для кодирования изображений без потерь» . Материалы симпозиума по кодированию изображений (PCS'2001), Сеул, Корея . Проверено 15 января 2008 г.
^ Чо, Чуан-Ю; Чен, Хун-Шэн; Ван, Цзя-Шунг (июль 2006 г.). «Плавная качественная потоковая передача с маркировкой битовых плоскостей». Визуальные коммуникации и обработка изображений (аннотация). Визуальные коммуникации и обработка изображений 2005. 5690 . Международное общество оптической инженерии: 2184–2195. Бибкод : 2005SPIE.5960.2184C . дои : 10.1117/12.633501 . S2CID 62549171 .
^ «оценка движения битовой полосы». CiteSeerX 10.1.1.16.1755 .
^ Растегари, Мухаммед; Ордонес, Висенте; Редмон, Джозеф; Фархади, Али (2016). «xnor net». arXiv : 1603.05279 [ cs.CV ].

[1] «Бит-плоскость» . Журнал ПК . Архивировано из оригинала 7 октября 2012 г. Проверено 2 мая 2007 г.

[2] «Бит-плоскость» . ФОЛДОК . Проверено 2 мая 2007 г.

[3] Струц, Тило (2001). «Быстрое шумоподавление для кодирования изображений без потерь» . Материалы симпозиума по кодированию изображений (PCS'2001), Сеул, Корея . Проверено 15 января 2008 г.

[4] Чо, Чуан-Ю; Чен, Хун-Шэн; Ван, Цзя-Шунг (июль 2006 г.). «Плавная качественная потоковая передача с маркировкой битовых плоскостей». Визуальные коммуникации и обработка изображений (аннотация). Визуальные коммуникации и обработка изображений 2005. 5690 . Международное общество оптической инженерии: 2184–2195. Бибкод : 2005SPIE.5960.2184C . дои : 10.1117/12.633501 . S2CID 62549171 .

[5] «оценка движения битовой полосы». CiteSeerX 10.1.1.16.1755 .

[6] Растегари, Мухаммед; Ордонес, Висенте; Редмон, Джозеф; Фархади, Али (2016). «xnor net». arXiv : 1603.05279 [ cs.CV ].

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]