DE19623318A1

DE19623318A1 - Teilpixelcodierungs- und Decodierungsverfahren

Info

Publication number: DE19623318A1
Application number: DE19623318A
Authority: DE
Inventors: Richard W Bunce
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2016-06-12
Also published as: JPH09107480A; GB2305055A; GB9616871D0; JP3744610B2; KR100428599B1; US5734753A; DE19623318C2; GB2305055B; KR970014106A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die digitale Punktschattierung und um das Drucken von Graustufenabbildun gen mit durchgehendem Ton. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum effizienten Codieren und Speichern der digitalen Informationen, die Graustufenabbildungen darstellen.

Bei der digitalen Punktschattierung und bei dem Drucken von Graustufenabbildungen mit durchgehendem Ton existiert all gemein ein Kompromiß zwischen der Graustufenauflösung und der Anzahl von erzeugten Graustufen. Die Erhöhung der Auf lösung, um ein größeres Kantendetail zu erhalten, bewirkt eine Reduktion der verfügbaren Graupegel und eine entspre chende Verschlechterung der Tiefe und Glattheit von Graukon turen. So erniedrigt beispielsweise bei einem Drucker mit 600 dpi das Überführen eines klassischen Graustufenbild schirms mit 27,6 Zeilen pro Zentimeter (70 Zeilen pro Inch) (bei 45°) in einen Bildschirm mit 41,7 Zeilen pro Zentimeter (106 Zeilen pro Zoll) die Anzahl von Nicht-Null-Graustufen von 72 auf 32. Für zusätzliche Informationen über das digi tale Punktschattieren wird auf Ulichney, R., Digital halftoning, ISBN 0-262-21006-6 (vierter Abdruck 1993) ver wiesen, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.

Die direkteste Lösung besteht darin, die Druckerauflösung zu erhöhen. Der Übergang von einem Drucker mit 600 dpi auf ei nen Drucker mit 1200 dpi wird beispielsweise die vierfache Anzahl von verfügbaren Graustufen ergeben. Dies bringt je doch zusätzliche Kosten der Druckvorrichtung mit höherer Auflösung und die vierfach erhöhte Bitmap- (Bittabellen-) Speicheranforderung mit sich.

Druckkopie-Rasterausgabegeräte, wie z. B. Tintenstrahl- und Laser-Drucker, können zusätzliche Graupegel erhalten, indem die Geräteauflösung in der Druckkopf- oder Laser-Abtastrich tung erweitert wird. Abbildungen, die mit dieser erweiterten Auflösung punktschattiert sind, weisen eine überragende Qua lität auf. Die resultierenden Graustufen benötigen jedoch einen proportional größeren Speicher und/oder eine Kompres sion für ihre Speicherung. Ein Laserdrucker mit 600 dpi, der als ein Gerät mit 600 × 2400 dpi verwendet wird, kann die vierfache Anzahl von Graustufen für einen gegebenen Graustu fenbildschirm drucken. Die Bitmap-Speicheranforderung wird jedoch um das Vierfache erhöht, genauso wir für 1200 dpi.

Um die erhöhten Kosten für den Bitmap-Speicher beim Verwen den einer erweiterten Auflösung zu vermeiden, kann eine Ab bildung in Echtzeit punktschattiert werden und ohne eine Zwischenspeicherung in einem Bitmap-Speicher zu dem Drucker gesendet werden. Es können jedoch andere Nicht-Abbildungs elemente, wie z. B. Text und Graphik, auf einer Seite vorhan den sein. Diese können jedoch über Graustufenabbildungen liegen, dieselben maskieren, dieselben mit sich bringen oder auf andere Art und Weise logisch auf dieselben wirken, wobei sie mit denselben im Speicher gespeichert sind.

An eine Graustufenabbildung kann eine Datenkompression an gewendet werden, um die Bitmap-Speicheranforderungen zu re duzieren, wobei die in Echtzeit dekomprimierte Ausgabe zu dem Drucker gesendet wird. Operationen mit Nicht-Abbil dungs-Seitenelementen würden jedoch häufige Dekompressions-, Modifikations- und Neukompressions-Zyklen benötigen, die die Leistung ernsthaft verschlechtern würden. Zusätzlich greift ein doppelseitiges (Duplex-) Drucken oft auf den Bitmap- Speicher in einer umgekehrten Reihenfolge zu, was jedoch die meisten Dekompressionsschemen nicht können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein effizientes Verfahren zum Codieren einer Abbildung und ein effizientes Verfahren zum Codieren und Decodieren einer Ab bildung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Codieren einer Abbildung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Co dieren und Decodieren einer Abbildung gemäß Anspruch 5 ge löst.

Die vorliegende Erfindung weist ein Verfahren zum Codieren einer Abbildung auf. Die Abbildung ist durch eine Mehrzahl von Pixeln dargestellt, wobei jedes Pixel eine Anzahl von Unterpixeln enthält. Zuerst wird eine Gruppe von Pixeln aus der Mehrzahl von Pixeln definiert. Die Gruppe von Pixeln wird derart vereinigt, daß höchstens ein Pixel (nachfolgend als ein Teilpixel bezeichnet) in der Gruppe einen Untersatz der Mehrzahl von Unterpixeln aufweist, die auf einen ersten Wert gesetzt sind. Diese Pixel in der Gruppe, bei denen alle Teilpixel gesetzt sind, und die Pixel in der Gruppe, bei denen alle Teilpixel zurückgesetzt sind, werden in einer sogenannten Bittabelle oder Bitmap in einem Speicher ge speichert. Schließlich wird das Teilpixel in einem Speicher codiert.

Um das Codierungsverfahren durchzuführen, wird zuerst das entsprechende Bit in der Bitmap gesetzt, wenn das Teilpixel mehr als die Hälfte seiner Teilpixel gesetzt hat, und das selbe wird zurückgesetzt, wenn das Teilpixel weniger als die Hälfte seiner Teilpixel zurückgesetzt hat. Als nächstes wird die Position des Teilpixels in dem Speicher gespeichert. Schließlich wird in dem Speicher ein Anzeiger gespeichert, wobei der Anzeiger in Verbindung mit dem entsprechenden Bit beschreibt, wieviele Unterpixel in dem Teilpixel gesetzt sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A einen Graustufenpunkthaufen mit erweiterter Auflö sung;

Fig. 1B die Vollpixel in dem Haufen von Fig. 1A;

Fig. 1C die Kantenteilpixel in dem Haufen von Fig. 1A;

Fig. 2 eine Abbildung, wie Vollpixelinformationen in der Bitmap-Tetrade (Nibble) gespeichert sind;

Fig. 3 das Teilpixelcodieren einschließlich der Bitmap- Tetrade, dem Unterpixelfehler und der Teilpixel position;

Fig. 4 eine Abbildung, die darstellt, daß Vollpixel wäh rend des Decodierverfahrens unmodifiziert durch laufen;

Fig. 5 eine Abbildung, die darstellt, wie die Teilpixelin formationen decodiert werden;

Fig. 6A einen kompatiblen Punkthaufen mit erweiterter Auf lösung;

Fig. 6B die Kantenteilpixel in dem Haufen von Fig. 6A;

Fig. 6C einen inkompatiblen Punkthaufen mit erweiterter Auflösung;

Fig. 6D die Kantenteilpixel in dem Haufen von Fig. 6C;

Fig. 7 eine einfache Teilpixelvereinigung;

Fig. 8 eine kompliziertere Teilpixelvereinigung;

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines Hardwareausführungsbei spiels, um den Codierungsabschnitt des vorliegenden Ausführungsbeispiels durchzuführen;

Fig. 10 eine graphische Darstellung des Vereinigungs- und Codierverfahrens und der resultierenden Zahl, die in dem ROM von Fig. 9 gespeichert ist;

Fig. 11 ein Flußdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel für das Vereinigungsverfahren zeigt;

Fig. 12 ein Flußdiagramm einer Unterroutine, die von dem Ausführungsbeispiel von Fig. 11 verwendet wird;

Fig. 13 ein Blockdiagramm eines Hardwarebeispiels, um den Decodierungsabschnitt des vorliegenden Ausführungs beispiels durchzuführen;

Fig. 14 ein Flußdiagramm, das das bevorzugte Ausführungs beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 15 das Teilpixelcodieren einschließlich der Bitmap- Tetrade, des Teilpixelfehlers und der Teilpixel position für ein alternatives Ausführungsbeispiel.

Die vorliegende Erfindung verwendet eine erweiterte Auf lösung, um die Qualität von Graustufenabbildungen entschei dend zu verbessern, indem (bei einem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel derselben) das siebenfache der Anzahl von Graustufen geschaffen wird, die normalerweise für einen ge gebenen Punkthaufen auf einem Graustufenbildschirm verfügbar sind. Die Erfindung verwendet lediglich das Doppelte der normalen Bitmap-Speicheranforderungen, ohne eine Kompression zu verwenden. Die Erfindung ist ferner mit allen Nicht-Ab bildungselementen, wie z. B. mit Text und Graphik, kompati bel.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein hierin darge stelltes spezifisches Ausführungsbeispiel begrenzt. Zuerst bezugnehmend auf die Fig. 1A-1C ist der Hauptaspekt des be vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ein Sekundärspeicher, der gleich groß wie der normale Bit map-Speicher ist. Der normale Bitmap-Speicher enthält die Graustufenabbildung mit normaler Auflösung sowie Nicht-Ab bildungselemente, wie z. B. Text und Graphik. Der Sekundär speicher enthält Informationen über die Differenz zwischen der Graustufenabbildung mit normaler Auflösung und der der selben entsprechenden Graustufenabbildung mit erweiterter Auflösung. Zum Zeitpunkt des Druckens werden diese Informa tionen verwendet, um die Abbildung mit normaler Auflösung zu kompensieren, wodurch eine erweiterte Auflösung wieder her gestellt wird, sobald die Abbildung gedruckt wird.

Bei der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungs beispiels verwendet das "Teilpixelcodier"-Verfahren einen normalen Bitmap-Speicher mit 600 dpi zusammen mit einem Se kundärspeicher gleicher Größe, um eine Graustufenabbildung mit einer erweiterten Auflösung von 600 × 4200 dpi zu spei chern (dpi = dots per inch = Punkte pro Zoll).

Die Basis des Teilpixelcodierens ist in den Fig. 1A-1C bezeichnet. Die Informationen mit höherer Auflösung eines Punkthaufens mit erweiterter Auflösung (600 × 4200 dpi) sind in den Teilpixeln an den Kanten derselben enthalten, während andere Pixel in einer groberen Auflösung dargestellt werden können. Das Teilpixelcodieren teilt eine Graustufenabbildung in zwei Komponenten. Die erste ist eine grobe Darstellung der Abbildung bei der normalen Auflösung (600 dpi) des Aus gabegerätes (Fig. 1B). Dieselbe befindet sich in dem norma len Bitmap-Speicher zusammen mit irgendwelchen Nicht-Abbil dungselementen der Seite. Die zweite Komponente ist die Teilpixeldifferenz zwischen der groben Darstellung und der Abbildung mit erweiterter Auflösung (Fig. 1C). Dieselbe ist in einem Sekundärspeicher codiert.

Die Teilpixelcodierung ist ein eindimensionales (Zeilen-) Verfahren. Dieselbe wirkt auf vier aufeinanderfolgende Pixelpositionen mit 600 dpi zu einem Zeitpunkt (nachfolgend als eine Gruppe bezeichnet). Obwohl eine zweidimensionale Anwendung möglich ist, wird die meiste Abbildungsverarbei tung (einschließlich der Punktschattierung) und die Speiche rung auf einer Zeile-um-Zeile-Basis durchgeführt. Fig. 2 zeigt den ersten Schritt des Codierens der oberen Linie des Punkthaufens von Fig. 1A. Die Voll-Ein- (7/7) und die Voll- Aus- (0/7) Pixel sind in der normalen Bitmaptetrade gespei chert und exakt dargestellt.

Fig. 3 zeigt die Teilpixelcodierung. Da jedes Pixel in sie ben Unterpixel aufgeteilt ist, sind 128 verschiedene Bitkom binationen möglich. Ein Teilpixel wird jedoch als ein Ge samtgrauwert mit einem Bereich von 1/7 bis 6/7 Pixel inter pretiert. Somit muß die Teilpixelcodierung lediglich sechs Stufen codieren.

Das Codieren setzt zuerst basierend auf der Anzahl von ge setzten Unterpixeln die entsprechenden Grobpixel. Wenn die Anzahl von gesetzten Unterpixeln größer als drei ist, dann wird das entsprechende Grobpixel in der normalen Bitmap-Tet rade gesetzt. Wenn dagegen die Anzahl von gesetzten Unter pixeln kleiner als vier ist, dann wird das entsprechende Grobpixel zurückgesetzt. Bezugnehmend auf Fig. 3 weist ein Pixel 300 drei gesetzte Unterpixel auf. Da das Teilpixel 300 weniger als vier gesetzte Unterpixel aufweist, wird das ent sprechende Grobpixel 303 zurückgesetzt.

Als nächstes wird der Fehler zwischen dem Grobpixel und dem Teilpixel, der durch das Fehlerbitpaar der codierten Tetrade dargestellt ist, codiert. Der Fehler zwischen dem Teilpixel 300 und dem Pixel 303 ist folgendermaßen definiert:

(Grobpixel)-(Teilpixel) = 0-3 = -3

Bezugnehmend auf Tabelle 1 ist zu sehen, daß ein Fehler von -3 mit einem Bitpaar "11" codiert ist. Dieses codierte Bit paar wird dann in einem Fehlerbitpaar 307 und 308 gespei chert.

Schließlich wird die Position des Teilpixels in der codier ten Tetrade gespeichert. Unter der Annahme, daß die Pixelpo sition ganz links 0 beträgt und ganz rechts 3 beträgt, wird die Zwei-Bit-Binärzahl, die die Pixelposition darstellt, in den ersten beiden Bits der codierten Tetrade gespeichert. Um das Beispiel von Fig. 3 fertigzustellen, kam das Teilpixel, welches in dem Ratenpaar codiert ist, ursprünglich von der Pixelposition 2. Daher ist die Binärzahl 2 (10) in den Posi tionen 305 und 306 codiert.

Es wird angemerkt, daß ein 0-codierter Tetradenwert einen Fehler von 0 anzeigt, d. h. daß keine Teilpixel vorhanden sind. Folglich benötigen Nicht-Abbildungs-Elemente, wie z. B. Text, keine Codierung (unter der Annahme, daß codierte Te traden auf 0 initialisiert sind). Sie sind in der normalen Bitmap exakt dargestellt.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen das Decodierungsver fahren. Während des Decodierungsverfahrens werden normale Bitmap-Pixel unmodifiziert durchgelassen. Folglich benötigen Nicht-Abbildungselemente, wie z. B. Text, keine Decodierung, da sie in der normalen Bitmap exakt dargestellt sind. Für eine Nicht-Null-codierte Tetrade ist die Pixelposition des Teilpixels durch das linke Bitpaar angezeigt. Die anderen drei Pixelpositionen sind per Definition Vollpixel und wer den unmodifiziert durchgelassen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

Fig. 5 zeigt die Teilpixelcodierung. Die Anzahl von Unter pixeln in einem Teilpixel ist aus dem Grobpixel in der nor malen Bitmap-Tetrade und dem Fehlerpaar in der codierten Tetrade bestimmt (das Gegenteil des oben für die Codierung beschriebenen Abbildens). Es wird angemerkt, daß die ver lorenen Informationen bezüglich der Ursprungsform der Teil pixel wieder hergestellt worden sind. Das Teilpixeldecodie ren versucht, diese Informationen basierend auf der Annahme von Punkthäufen zurückzugewinnen. Die Decodiereinrichtung wird die Teilpixel entweder links oder rechts ausrichten, und zwar basierend auf dem Zustand benachbarter Vollpixel in der Bitmap-Tetrade, um eine grobe Abbildungskante zu erwei tern. Wenn keine benachbarte grobe Abbildungskante erfaßt ist, werden voreingestellte Ausrichtungen verwendet.

Ein Fachmann wird erkennen, daß die oben beschriebene Teil pixelcodierung lediglich das Auftreten eines Teilpixels an den vier Pixelpositionen, auf die dasselbe wirkt, unter stützt. Es können jedoch mehrere Teilpixel in einer Vier-Pi xel-Periode auftreten, und dieselben erscheinen auch beim Punktschattieren mit erweiterter Auflösung. Dafür existieren zwei Gründe: (1) entwurfsmäßig in dem Graustufen-Schwellen array (Schwanken); (2) durch Intensitätsgradienten in der Quellenabbildung mit durchgehendem Ton.

Die Fig. 6A und 6B zeigen Häufen, die durch kompatible Schwellenarrays erzeugt sind, bzw. ihre Teilpixelkompo nenten, während die Fig. 6C und 6D Häufen, die durch inkompatible Schwellenarrays erzeugt worden sind, und ihre Teilpixelkomponenten zeigen.

Graustufenschwellenarrays, die mit der Teilpixelcodierung kompatibel sind, können entworfen werden. Die einzige Be grenzung besteht darin, daß für jeden konstanten Graupegel Teilpixel in den resultierenden Graustufenhäufen mindestens drei Vollpixel aufweisen, die dieselben in der Verarbei tungs-(Zeilen-)Richtung trennen. Selbst mit dieser Begren zung können kompatible Schwellenarrays für Graustufenbild schirmfrequenzen bis zu 83,5 Zeilen pro Zentimeter (212 Zeilen pro Zoll) bei 450 erzeugt werden (unter der Annahme einer normalen Auflösung von 600 dpi).

Selbst bei einem kompatiblen Schwellenarray können Inten sitätsgradienten in der Quellenabbildung immer noch das Auftreten mehrfacher Teilpixel bewirken. Die Lösung ist ein Teilpixelvereinigungsfilter, das vor dem Codieren verwendet wird. Wenn mehrfache Teilpixel existieren, "züchtet" der Filter das größte auf Kosten der am nächsten benachbarten Teilpixel, bis dasselbe entweder ein Vollpixel ist oder das einzige verbleibende Teilpixel. Das Filterverfahren wird wiederholt, bis nicht mehr als ein Teilpixel zurückbleibt.

Die Teilpixelvereinigung verschlechtert die Graustufenabbil dungsqualität nicht merkbar. Bei Intensitätsgradienten, die groß genug sind, um mehrfache Teilpixel zu bewirken, ver ändert sich die Intensität über der Periode des Schwellen arrays wesentlich, und kann daher sowieso nicht genau darge stellt werden, weshalb die zusätzliche Auswirkung der Teil pixelvereinigung vernachlässigbar ist.

Obwohl es möglich ist, alle vier Pixel iterativ zu vereini gen, wirkt das bevorzugte Ausführungsbeispiel zu einem Zeit punkt auf zwei Pixel. Ein derartiger Lösungsansatz basiert auf dem Verständnis, daß zwei Pixel durch Vergrößern des größeren Teilpixels in eines "zusammengefaßt" werden können, während das kleinere proportional verkleinert wird, bis ent weder das größere ein Voll-Ein-Pixel oder das kleinere ein Voll-Aus-Pixel ist. Details der Vereinigungsoperation sind in Fig. 11 gezeigt. Die Zusammenfassungs-Unterroutine, die von der Vereinigungsoperation verwendet wird, ist in Fig. 12 gezeigt. Es wird angemerkt, daß, wenn Teilpixel gleich sind, ein vorgegebenes (b) als das größere gewählt wird. Es wird ferner angemerkt, daß die Zusammenfaßoperation keine Auswir kung hat, wenn eines von beiden Pixeln kein Teilpixel ist.

Das Vereinigungsfilter faßt das linke Pixelpaar und das rechte Pixelpaar zusammen, was höchstens zwei Teilpixelfälle ergibt. Wenn zwei Teilpixel bleiben, faßt das Filter diesel ben entweder in einen 1-Teilpixelfall oder in einen 0-Teil pixelfall zusammen. An diesem Punkt ist die Vereinigung vollendet und das Codieren kann durchgeführt werden. Obwohl es hier als Sequenz beschrieben ist, kann das Vereinigungs filter mit einer Kombinationslogikschaltung, einem Hard ware-ROM (ROM = Read Only Memory = Nur-Lese-Speicher) oder mit einer Software-Direktzugriffstabelle in einem Einzel durchlauf implementiert werden.

Wieder bezugnehmend auf Fig. 11 wird zuerst das linke Pixel paar (Position 0, Position 1) zusammengefaßt (1202). Als nächstes wird das rechte Pixelpaar (Position 2, Position 3) zusammengefaßt (1203). Nachdem diese beiden anfänglichen Pixelpaare zusammengefaßt worden sind, bleiben höchstens zwei Teilpixel zurück. Um zu bestimmen, ob mehr als ein Teilpixel zurückbleibt, wird Position 0 überprüft, um zu bestimmen, ob dieselbe ein Teilpixel ist (1204). Unter der Annahme, daß Pixel 0 ein Teilpixel ist, wird es mit irgend einem verbleibendem Teilpixel zusammengefaßt. Zuerst wird Pixel 2 überprüft, um zu bestimmen, ob es ein Teilpixel ist (1205). Wenn Pixel 2 kein Teilpixel ist, dann wird Pixel 0 mit Pixel 3 zusammengefaßt (1206). Wenn Pixel 2 alternativ ein Teilpixel ist (1205), dann werden die Teilpixel 0 und 2 zusammengefaßt (1207). Wenn Pixel 0 kein Teilpixel war (1204), dann wird angenommen, daß Pixel 1 ein Teilpixel ist. Pixel 2 wird überprüft, um zu bestimmen, ob Pixel 2 ein Teilpixel ist (1208). Unter der Annahme, daß Pixel 2 kein Teilpixel ist, wird Pixel 1 mit Pixel 3 zusammengefaßt (1210). Wenn alternativ bestimmt ist, daß Pixel 2 ein Teil pixel ist (1208), dann wird Pixel 1 mit Pixel 2 zusammenge faßt (1209).

Somit werden bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die vier Pixel zuerst in zwei Gruppen aufgeteilt. Jede Gruppe wird dann zu den Zusammenfaßunterroutinen gesendet, welche nachfolgend beschrieben werden. Das Zusammenfassen springt bei höchstens einem Teilpixel zurück. Nach dem Zusammenfas sen der ersten beiden Pixelpaare wird jedes Pixel überprüft, um zu bestimmen, ob es ein Teilpixel ist. Irgendwelche Teil pixel werden dann weitergeleitet, damit sie zusammengefaßt werden, was die restlichen Teilpixel weiter zusammenfaßt.

Bezugnehmend nun auf Fig. 12 wird zuerst eine Bestimmung durchgeführt, ob als Ergebnis des Zusammenfaßverfahrens ein vollständiges Pixel oder ein leeres Pixel erzeugt wird (1102). Falls ein Vollpixel bestimmt wird, da mehr als sie ben Unterpixel vorhanden sind, wird als nächstes bestimmt, welches Pixel die größere Anzahl von Unterpixeln enthält (1103).

Wenn Pixel A mehr Unterpixel als Pixel B aufweist, dann wird B gleich der Summe von A + B-7 gemacht (1104). Ferner wird bestimmt, daß A voll ist (1105). Somit werden im wesentli chen genug Teilpixel von Pixel B in Pixel A transferiert, um das Pixel A vollständig zu bevölkern. Auf eine ähnliche Art und Weise werden, wenn ursprünglich bestimmt worden ist, daß Pixel B das größere Pixel war (1103), genug Unterpixel von A transferiert (1106), um das Pixel B vollständig zu bevölkern (1107).

Wenn der erste Schritt bestimmt hatte, daß mindestens ein leeres Pixel erzeugt werden wird (1102), dann muß zuerst bestimmt werden, welches Pixel gegenwärtig die größere An zahl von Unterpixeln enthält (1108). Wenn bestimmt wird, daß das Pixel A die größere Anzahl von Unterpixeln hält, dann werden alle Unterpixel in B zu dem Pixel A transferiert (1109), wodurch alle Unterpixel in B gelöscht werden (1110). Wenn alternativ bestimmt wird, daß B ursprünglich mehr Un terpixel als Pixel A enthält (1108), dann werden alle Unter pixel von dem Pixel A in das Pixel B transferiert (1111), wodurch das Pixel A gelöscht wird (1112).

Mit der Hilfe von Fig. 7 dient ein Beispiel des Vereini gungsverfahrens beim besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist eine Pixelposition 701 leer, während eine Position 702 fünf Unterpixel enthält, eine Position 703 sieben Unterpixel enthält und ein Pixel 704 drei Unterpixel enthält. Wenn die vorliegende Erfindung versucht, diese Gruppe zu codieren, ist das Pixel 703 voll ständig besetzt und ist daher in der Bitmap vollständig dar gestellt. Es bleiben jedoch zwei Teilpixel (702, 704) zu rück. Wie während der Erörterung von Fig. 6 bereits be schrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht in der Lage, mehr als ein Teilpixel pro Gruppe zu codieren. Da her muß die Gruppe von Fig. 7 vereinigt werden.

Gleichzeitig bezugnehmend auf die Fig. 7A, 7B, 11 und 12 wird das Vereinigungsverfahren von Fig. 11 verwendet, um die Gruppe von Fig. 7A zu vereinigen. Zuerst werden die Pixel 701 und 702 zu der Zusammenfaßunterroutine 1202 geleitet. Bezugnehmend auf Fig. 12 wird zuerst bestimmt, daß die Pixel 701 und 702 weniger als sieben Unterpixel enthalten (1102). Daher dient der nächste Test dazu, zu bestimmen, welches Pi xel die größte Anzahl von Unterpixeln 1108 enthält. In die sem Beispiel enthält das Pixel 702 fünf Unterpixel, weswegen b (702) eine größere Anzahl von Unterpixeln als das Pixel a (701) aufweist. In 1111 werden der Inhalt der Pixel 701 und 702 kombiniert und in dem Pixel b (702) gespeichert. Ferner wird das Pixel a (701) auf 0 gesetzt (1112). Beim Rücksprung von der Zusammenfassungs-Unterroutine wird ein Fachmann se hen, daß der Unterpixelinhalt der Pixel 701 und 702 nicht verändert worden ist. Als nächstes werden die Pixel 703 und 704 zu der Zusammenfassungs-Unterroutine 1203 geleitet. Beim Verfolgen der Logik der Zusammenfaß-Unterroutine in Fig. 12 ist zu sehen, daß der Inhalt der Pixel 703 und 704 ebenfalls nicht verändert worden ist.

Anschließend wird bezugnehmend auf Fig. 11 die Position 0 getestet, um zu bestimmen, ob dieselbe ein Teilpixel ist. Bei dem vorliegenden Beispiel enthält die Position 0 (701) Null Unterpixel, weshalb der Entscheidungskasten 1204 falsch ergibt. Bei 1208 wird als nächstes die Position 2 (703) überprüft, um zu bestimmen, ob dieselbe ein Teilpixel ist. Hier ist Pixel 2 (703) ein Vollpixel, weshalb das Pixel 1 (702) und das Pixel 3 (704) zu der Zusammenfassungs-Unter routine 1210 geleitet werden. In der Zusammenfassungs-Unter routine wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist, zuerst bestimmt, ob die Kombination der beiden gesendeten Teilpixel mehr als sieben Unterpixel enthält (1102). Als nächstes wird be stimmt, welches Pixel die größere Anzahl von Unterpixeln enthält (1103). Bei dem vorliegenden Beispiel weist das Pi xel a (702) eine größere Anzahl von Unterpixeln als das Pi xel b (704) auf, weshalb das Pixel b (704) gemäß der Glei chung von 1104 gefüllt wird, wobei das Pixel a (702) mit sieben Unterpixeln vollständig bevölkert ist (1105). Fig. 7B zeigt das Endergebnis des Vereinigungsverfahrens von Fig. 11.

Das Vereinigungsverfahren, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, stellt eine ziemlich einfache Anordnung dar. Kompliziertere Anordnungen, wie z. B. die, die in Fig. 8A gezeigt sind, sind möglich. Wie es in Fig. 8A gezeigt ist, enthalten ein Pixel 801 zwei Unterpixel, ein Pixel 802 ein Unterpixel, ein Pixel 803 vier Unterpixel und ein Pixel 804 drei Unterpixel. Wie der bezugnehmend auf Fig. 11 werden zuerst die Pixel 801 und 802 zu der Zusammenfassungs-Unterroutine 1202 geleitet. Beim Rücksprung enthält das Pixel 801 drei Unterpixel, während das Pixel 802 leer ist. Als nächstes werden die Pixel 803 und 804 in 1203 zusammengefaßt. Als Ergebnis der Zusammen fassungs-Unterroutine enthält das Pixel 803 nun sieben Un terpixel, wodurch dasselbe ein vollständig bevölkertes Pixel ist, während zusätzlich das Pixel 804 leer ist.

Ein Fachmann würde erkennen, daß nach dem Rücksprung von der Zusammenfassungs-Unterroutine 1203 die Gruppe von Fig. 8 vollständig zusammengefaßt ist, wobei jedoch bei dem Aus führungsbeispiel von Fig. 11 keine Überprüfung durchgeführt worden ist, um zu bestimmen, ob eine weitere Verarbeitung notwendig ist. Eine derartige Modifikation bei dem Ausfüh rungsbeispiel von Fig. 11 könnte von einem Fachmann ohne weiteres durchgeführt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 11 enthält die Position 2 (803) sieben Unterpixel, weswegen die Positionen 0 (801) und 3 (804) zu der Zusammen fassungs-Unterroutine 1206 geleitet werden. Da die Position 3 leer ist, wird keine Veränderung durchgeführt, wodurch die Gruppe, die in Fig. 8B gezeigt ist, vollständig vereinigt ist.

Obwohl hier eine sequentielle Beschreibung gegeben wurde, kann das Filter mit einer Kombinationslogikschaltung oder einer Software-Direktzugriffstabelle in einem Einzeldurch lauf implementiert werden. Sowohl die Teilpixelvereinigung als auch die darauffolgende Codierung verwenden die Gesamt graustufe (0/7 bis 7/7) von vier Pixeln als ihre Eingabeope randen. Daher können beide Funktionen in einer Einzeldurch lauf-12-Bit-Eingabe-Direktzugriffstabelle oder -Kombina tionslogikschaltung kombiniert werden. Die Teilpixeldeco dierung weist zwei Tetraden als ihre Eingabeoperanden auf, wobei dieselbe in einer 8-Bit-Eingabe-Direktzugriffstabelle oder -Kombinationslogikschaltung implementiert werden kann.

Bezugnehmend nun auf Fig. 9 ist ein beispielhaftes Hardware ausführungsbeispiel gezeigt, daß die vorliegende Erfindung realisiert. Jedes Pixel, welches sieben Unterpixel aufweist, wird einem Addierer 902-905 zugeführt. Es sollte angemerkt werden, daß eine Zahl mit sieben Bit normalerweise 128 mög liche Kombinationen darstellen kann, wobei jedoch bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel jedes Pixel sequentiell wächst, weswegen jedes Pixel lediglich acht mögliche Kombi nationen aufweist. Der Addierer 902 übersetzt beispielsweise die sieben ankommenden Bits in eine Binärzahl, die die An zahl von gesetzten Unterpixeln darstellt. Somit gibt der Ad dierer 902 eine Binärzahl 3 aus, da drei gesetzte Unterpixel existieren. Auf eine ähnliche Art und Weise geben der Addie rer 903 eine binäre 7, der Addierer 904 eine binäre 4 und der Addierer 905 eine binäre 2 aus.

Fachleute werden erkennen, daß jede addierte Ausgabe die acht möglichen Eingaben mit einer 3-Bit-Binärzahl genau dar stellen kann. Wenn die Addierer 902-905 somit kombiniert sind, werden insgesamt 12 Bit erzeugt. Diese 12-Bit-Zahl wird dann als eine Adresse in einem ROM 906 verwendet. Unter Verwendung der Daten von der Gruppe 901 und unter der An nahme, daß der Addierer 905 das niederstwertige Bit ausgibt, beträgt die 12-Bit-Zahl 07E2 (HEX). Schließlich gibt der ROM 906 ein einzelnes Byte aus, wobei das einzelne Byte zwei Te traden enthält. Eine erste Tetrade enthält die normalen Bit map-Informationen, während die zweite Tetrade die entspre chenden codierten Informationen wie vorher beschrieben ent hält. Um das Beispiel zu vervollständigen, enthält der In halt der Position 07E2 des ROMs 906 62h, wobei 6 (0110b) die normale Bitmap ist und 2 (0010b) die Teilpixelcodierung ist. Fig. 10 zeigt in diskreten Schritten zuerst die Vereinigung der Gruppe 901 und dann die Codierung der Teilpixelinforma tionen.

Kurz bezugnehmend auf Fig. 14 zeigt ein Flußdiagramm die lo gischen Schritte, die verwendet werden, um die vorliegende Erfindung durchzuführen. Es sei eine einzelne Gruppe 1401 gegeben, die vereinigt werden muß, wie es oben beschrieben wurde (1402). Als nächstes werden alle Vollpixel unmodifi ziert in dem Speicher gespeichert (1403). Schließlich wird das restliche Teilpixel codiert und in dem Speicher 1404 gespeichert.

Die Teilpixelcodierung verwendet zwei Tetraden für ihre Operanden, weswegen dieselbe in eine 8-Bit-Eingabe-Direkt zugriffstabelle oder -Kombinationslogikschaltung, die der bei der Codierung verwendeten ähnlich ist, implementiert werden kann. Zwei zusätzliche Bits können verwendet werden, um auf einzelne Pixel von den vier decodierten Pixeln zuzu greifen. In Fig. 13 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel für den Decodierer dargestellt. Ein Datenspeicher 1301 gibt eine 8-Bit-Zahl aus, die die Bitmap (0100) in der ersten Tetrade und die Unterpixelcodierung (1011) in der zweiten Tetrade enthält. Ein ROM 1302, das als eine 1024-x-7-Matrix gezeigt ist, könnte ebenfalls eine 256-x-28-Matrix sein, wobei jedoch bestimmte Anwendungen einen Zugriff auf die einzelnen Pixel in einer gesteuerten Anordnung benötigen. Somit verwendet das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 zwei zu sätzliche Bits, um den Inhalt einzelner Bits zu adressieren. Bei der gegebenen Eingabe 01001011b ist der Inhalt jedes Pi xels in 1303-1306 gezeigt.

Obwohl sie nicht dargestellt sind, werden Fachleute in der Technik in der Lage sein, Softwareprogramme zu erzeugen, die auf ähnliche Art und Weise wie das Hardwareausführungsbei spiel der Fig. 9 und 13 wirken. Es sollte ferner offensicht lich sein, daß diese Programme verwendet werden könnten, um die benötigten Direktzugriffstabellen für die 4096 möglichen Vereinigungs/Codierungs-Eingabekombinationen und die 256 möglichen Decodierungs-Eingabekombinationen zu erzeugen. Die Direktzugriffstabellen können dann in den ROMs für das Hard wareausführungsbeispiel oder als Teil der Programme in dem Softwareausführungsbeispiel gespeichert werden.

Fachleute könnten das Vereinigungsverfahren durch Akzeptie ren eines bestimmten Kompromisses bei der Bildqualität modi fizieren und dadurch vereinfachen. Mehrfache Teilpixel in einer Gruppe könnten beispielsweise durch bloßes Codieren der Fehler- und Positionsinformationen des größten aufgelöst werden, wobei Informationen über die anderen weggeworfen werden. Als weiteres Beispiel könnten alle Teilpixelinforma tionen in einer Gruppe weggeworfen werden, wenn mehr als ein Teilpixel auftritt.

Zusätzlich könnte ein Fachmann mehrfache Teilpixel codieren, die ein Untersatz einer größeren Pixelgruppe sind. Eine Gruppe von 16 Pixeln könnte beispielsweise zwei Teilpixel enthalten, wenn 12 Bits (um zwei Positionen pro 4 Bit und zwei Fehlerbitpaare zu codieren) verwendet werden. Ein ent sprechendes Teilpixel-Vereinigungsverfahren würde aufhören, wenn nicht mehr als zwei Teilpixel bleiben. Ein Beispiel einer derartigen Modifikation ist in Fig. 15 gezeigt. Die ursprünglichen 16 Pixel 1501 werden zuerst in einer Bitmap 1502 codiert. Die Position des ersten Teilpixels, welche die Position 1 ist, ist in vier Bits 1504 gespeichert. Eine zweite Teilpixelposition (7) ist in 4 Bits 1503 gespeichert. Zwei Fehlerbitpaare sind in 1505 und 1506 gespeichert, und zwar eines für jedes Teilpixel.

Claims

1. Verfahren zum Codieren einer Abbildung, wobei die Abbil dung durch eine Mehrzahl von Pixeln dargestellt ist, und jedes Pixel eine Mehrzahl von Unterpixeln enthält, mit folgenden Schritten:
Definieren (1401) einer Gruppe (901) von Pixeln aus der Mehrzahl von Pixeln;
Vereinigen (1402) der Gruppe von Pixeln, derart, daß höchstens ein Pixel (300) in der Gruppe einen Untersatz der Mehrzahl von Unterpixeln aufweist, die auf einen er sten Wert eingestellt sind;
Darstellen (1403) der Pixel in der Gruppe, bei denen al le Unterpixel auf einen ersten Wert gesetzt sind, durch einen ersten Anzeiger, und der Pixel in der Gruppe, bei denen alle Unterpixel auf einen zweiten Wert gesetzt sind, durch einen zweiten Anzeiger in einem Speicher; und
Codieren (1404, Fig. 9) des höchstens einen Pixels (300), falls es vorhanden ist, in den Speicher.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Schritte aufweist:
Decodieren (1303) des höchstens einen Pixels (300) von dem Speicher; und
Extrahieren (1302) der Gruppe von Pixeln (901).

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
bei dem der Schritt des Darstellens (1403) eine Bitmap- Darstellung der Gruppe (901) in dem Speicher speichert, und der Schritt des Codierens (1404) ferner folgende Schritte aufweist:
Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) eines entsprechenden Bits in der Bitmap auf den ersten Wert, wenn der Untersatz gleich einer Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist;
Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) eines entsprechenden Bits in der Bitmap auf den ersten Wert, wenn der Untersatz größer als die Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist;
Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) des entsprechenden Bits auf den zweiten Wert, wenn der Untersatz kleiner als die Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist;
erstens Speichern (Fig. 9) der Position des höchstens einen Pixels (300) in der Gruppe (901) in dem Speicher; und
zweitens Speichern (Fig. 9) eines dritten Anzeigers in dem Speicher, wobei der dritte Anzeiger in Verbindung mit dem entsprechenden Bit beschreibt, wieviele Unter pixel in dem höchstens einen Pixel (300) auf den ersten Wert eingestellt sind.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
bei dem der Schritt des Darstellens (1403) eine Bitmap- Darstellung der Gruppe (901) in dem Speicher speichert, wobei der Schritt des Codierens ferner folgende Schritte aufweist:
Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) eines entsprechenden Bits in der Bitmap auf den ersten Wert, wenn der Untersatz größer als die Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist;
Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) eines entsprechenden Bits in der Bitmap auf den zweiten Wert, wenn der Untersatz gleich die Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist; Ein stellen (Fig. 1 und Fig. 3) des entsprechenden Bits auf den zweiten Wert, wenn der Untersatz kleiner als die Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist;
erstens Speichern (Fig. 9) der Position des höchstens einen Pixels (300) in der Gruppe (901) in dem Speicher; und
zweitens Speichern (Fig. 9) eines dritten Anzeigers in dem Speicher, wobei der dritte Anzeiger in Verbindung mit dem entsprechenden Bit beschreibt, wieviele Unter pixel in dem höchstens einen Pixel (300) auf den ersten Wert eingestellt sind.

5. Verfahren zum Codieren und Decodieren einer Abbildung, wobei die Abbildung durch eine Mehrzahl von Pixeln dar gestellt ist, und jedes Pixel eine Mehrzahl von Unter pixeln aufweist, mit folgenden Schritten:
Definieren (1401) einer Gruppe (901) von Pixeln aus der Mehrzahl von Pixeln;
Darstellen (1403) der Pixel in der Gruppe, bei denen alle Unterpixel auf einen ersten Wert eingestellt sind, durch einen ersten Anzeiger, und der Pixel in der Grup pe, bei denen alle Unterpixel auf einen zweiten Wert eingestellt sind, durch einen zweiten Anzeiger in einem Speicher;
Codieren (1404, Fig. 9), falls vorhanden, einer Position und Anzahl von Unterpixeln, die auf den ersten Wert ein gestellt sind, für beliebige Teilpixel (300) in den Speicher, wobei die Teilpixel (300) einen Untersatz der Mehrzahl von Unterpixeln aufweisen, die auf den ersten Wert eingestellt sind;
Decodieren (1301) der Teilpixel (300) von dem Speicher; und
Extrahieren (1302) der Gruppe (901) von Pixeln.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5,
bei dem die Gruppe (901) M Pixel enthält, wobei das Ver fahren ferner folgende Schritte aufweist:

Vereinigen (Fig. 11 und Fig. 12, 1402) der Gruppe (901) von Pixeln, derart, daß höchstens N Teilpixel (300) zu rückbleiben, wobei N kleiner als M ist; und
wobei das Codieren (Fig. 10, 1404) lediglich die N Teil pixel (300) codiert.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5, das ferner folgende Schritte aufweist:
Vereinigen (Fig. 11, Fig. 12, 1402) der Gruppe (901) von Pixeln, derart, daß ein Teilpixel (300) zurückbleibt; und
wobei das Codieren (Fig. 10, 1404) nur das Teilpixel (300) codiert.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem der Schritt des Co dierens (1404) ferner folgenden Schritt aufweist:
Speichern (Fig. 9) der Position des Teilpixels (300) in der Gruppe (901) und wieviele Unterpixel in dem Teilpi xel (300) auf den ersten Wert eingestellt sind in dem Speicher.

9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8,
bei dem der Schritt des Darstellens (1403) eine Bitmap- Darstellung der Gruppe in dem Speicher speichert, wobei der Schritt des Codierens (1404) ferner folgende Schrit te aufweist:
Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) eines entsprechenden Bits in der Bitmap auf den ersten Wert, wenn der Untersatz größer als die Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist;
und alternativ Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) des ent sprechenden Bits auf den zweiten Wert, wenn der Unter satz kleiner als die Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist;
erstens Speichern (Fig. 9) der Position des Teilpixels (300) in der Gruppe (901) in dem Speicher; und
zweitens Speichern (Fig. 9) eines dritten Anzeigers in dem Speicher, wobei der dritte Anzeiger in Verbindung mit dem entsprechenden Bit beschreibt, wieviele Unter pixel in dem Teilpixel (300) auf den ersten Wert einge stellt sind.

10. Verfahren gemäß Anspruch 6,
bei dem der Schritt des Darstellens (1403) eine Bitmap- Darstellung der Gruppe in dem Speicher speichert, wobei der Schritt des Codierens (1404) ferner folgende Schrit te aufweist:
für jedes der N Teilpixel (300), Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) eines entsprechenden Bits in der Bitmap auf den ersten Wert, wenn der Untersatz für ein entsprechendes Teilpixel größer als die Hälfte der Mehrzahl von Unter pixeln ist; und alternativ Einstellen (Fig. 1 und Fig. 3) des entsprechenden Bits auf den zweiten Wert, wenn der Untersatz kleiner als die Hälfte der Mehrzahl von Unterpixeln ist;
erstens Speichern (Fig. 9) der Position der N Teilpixel (300) in der Gruppe (901) in dem Speicher; und
zweitens Speichern (Fig. 9) eines dritten Anzeigers in dem Speicher, wobei der dritte Anzeiger in Verbindung mit dem entsprechenden Bit beschreibt, wieviele der Un terpixel in jedem der N Teilpixel (300) auf den ersten Wert eingestellt sind.