Двумерное кодирование факсимильных сообщений

При двумерном кодировании изображение обрабатывается построчно, где каждая строка делится на 1728 пикселей. Для кодирования строк используются два вида кодов.

Первая строка бланка кодируется в одномерном режиме модифицированным кодом Хаффмана. Здесь кодовые комбинации используются для обозначения длин серий белого и черного цветов. Код относится к классу кодов переменной значимости (неравномерный код). В составе кодов различают группу оконечных слов, используемых для кодирования длин белых и черных серий длиной от 0 до 63 (всего 128 кодовых слов), а также группу составных кодовых слов, используемых для кодирования белых и черных серий длиной 64, 128, 192, 256, …, 1728 пикселей (всего 27×2 = 54 кодовых слова). Такая структура кода позволяет кодировать длины серий от 0 до 63 оконечными кодовыми комбинациями, а более длинными сериями — сочетанием составных и оконечного кодовых слов.

Кодирование всех последующих строк бланка осуществляется двумерным кодом READ (Relative Element Address Designate coding — код на основе указания относительного адреса элемента). С его использованием кодируются относительные координаты инвертирующих пикселей, под которыми понимаются первые элементы после смены цвета в строке. Код READ представляет собой построчную схему, в которой позиция каждого инвертирующего пикселя кодируемой строки кодируется с учетом позиции соответствующего инвертирующего пикселя опорной строки, расположенной непосредственно над кодируемой строкой, либо предыдущего инвертирующего пикселя кодируемой строки.

При кодирования используют инвертирующие пиксели Л₀, A_v Л₂, В_{, В₂ и три режима кодирования: промежуточный, горизонтальный и вертикальный. Поясним данные понятия:

• • «Л₀» — стартовый пиксель кодируемой строки, его позиция определяется предшествующим режимом кодирования. В начале строки Л₀ установлен на условном белом пикселе, расположенном непосредственно перед первым реальным пикселем кодируемой строки;
• • «Лj» — инвертирующий пиксель на кодируемой строке, следующий за Л₀;
• • «Л₂» — инвертирующий пиксель на кодируемой строке, следующий за Лр
• • «й]» — инвертирующий пиксель на опорной (предыдущей) строке, расположенный справа от Л₀ и имеющий тот же цвет, что и пиксель Лр
• • «В₂» — инвертирующий пиксель на опорной строке, следующий за В_х.

Примерное расположение инвертирующих пикселей на строке показано на рис. 24.3. В зависимости от их расположения применяют один из грех режимов кодирования:

Рис. 24.3. Примерное расположение инвертирующих пикселей на строке.

1) «промежуточный» режим (рис. 24.4) применяется, когда пиксели В_х и В₂ опорной строки расположены между стартовым пикселем А_{} и инвертирующим пикселем А_х. Случай, когда В₂ расположен над Л_и к промежуточному режиму не относится. В качестве нового стартового элемента Л₀ для следующего кодирования берут пиксель, находящийся под В₂,

Рис. 24.4. Пример «промежуточного режима».

2) «горизонтальный» режим (рис. 24.5) — кодирование расстояний А₀А₁ и А1А₂ и на кодируемой строке. Далее А₂ считается новым стартовым пикселем /1₀;

Рис. 24.5. Примеры «горизонтального» и «вертикального» режимов.

3) «вертикальный» режим (см. рис. 24.5) — кодирование расстояния А_ХВ_{ между инвертирующим пикселем В_х на опорной строке и инвертирующим пикселем А_х на кодируемой строке. В последующей процедуре кодирования А_х считается новым стартовым пикселем Л₀.

Код READ, используемый при двумерном кодировании, приведен в табл. 24.3.

Таблица 243

Код READ, используемый при двумерном кодировании.

В таблице кода READ приняты следующие обозначения:

• М (Л_{у_{ ) и М (/1|Л₂) — серии, кодируемые модифицированным кодом Хаффмана;

• D{A_{B_X — 1) — кода вида В процессе двумерного кодирования в любой строке могут встретиться все три режима: промежуточный, вертикальный и горизонтальный.

Если первый пиксель кодируемой строки кодируется в горизонтальном режиме, то для гарантии правильной передачи значение длины серии A₀A_i меняется на Л₀Л₁ — 1. Поэтому, если первый пиксель строки черный, то первое кодовое слово M{A_i)A_x) есть слово, представляющее белую серию нулевой длины.

Кодирование каждой строки прекращается после обработки инвертирующего пикселя Л, или Л₂, расположенного в воображаемой позиции справа от последнего пикселя строки. Если на опорной строке или В₂ не обнаружены, это обозначение присваивается воображаемому пикселю справа от последнего элемента строки. Обработка инвертирующего пикселя, расположенного в воображаемой позиции справа от последнего пикселя строки, приводит к добавлению 1 бита «О» в конце строки, что дает возможность на приеме проверить правильность кодирования каждой строки (в строке кодируется точно 1728 пикселей).

Если кодируемая строка идентична опорной, то вместо нее передается кодовое слово «0000». Кодированная строка имеет переменную длину, не меньшую пяти.

В кодированные строки после любых пяти последовательных «1» принудительно вводится «0» (кодирование на прозрачность). Затем в начале каждой строки добавляется сигнал синхронизации вида «1 111 111» для строк, кодируемых в одномерном режиме (первая строка бланка, кодируемая модифицированным кодом Хаффмана). Для следующих строк, кодируемых двумерным кодом READ, сигнал синхронизации имеет вид «1 111 110».

После кодирования на прозрачность и добавления сигналов синхронизации строк цифровой поток разбивается на массивы по 2040 бит, из которых формируется кадр. В начале каждого кадра к информационным битам добавляется 24 бита (три 8-разрядных комбинации) управления, а в конце — 16 бит контроля. В результате структура кадра, обрамленного комбинациями «флаг», имеет вид, представленный в табл. 24.4.

Таблица 24.4

Структура кадра, обрамленного комбинациями «флаг».

Кадр из 2080 бит кодируется на прозрачность. Таким образом, биты строк кодируются на прозрачность дважды, а остальные биты кадра — один раз. В результате этого в строках после пяти последовательных единиц принудительно вводятся два нуля, а в комбинациях синхронизации, управления и контроля — один пуль, что дает возможность отличить данные комбинации от бит кодированных строк.

Кадры группируются в блоки по восемь кадров. Порядковые номера кадров от 0 до 7 передаются 3-разрядным двоичным числом. Для этого используются 2—4 бита комбинации «Номер кадра», которые имеют вес 1, 2, 4. В последнем кадре каждого блока пятый бит комбинации «Номер кадра» передается в полярности «1», а в остальных кадрах — в полярности «0».

Кадры одного блока отделяются друг от друга серией (до 50) комбинаций «1 111 110» («флаг»). Эти комбинации кодированию на прозрачность не подвергаются. Бланки передаются блоками, разделенными друг от друга серией нулей около 4000 бит.

При двумерном кодировании количество бит, расходуемых на передачу бланка, зависит от характера изображения. Бланки с малой детализацией передаются значительно быстрее бланков, содержащих большое количество деталей изображения. В большинстве систем с двумерным кодированием разрешающая способность по строкам составляет 3,85 строк/мм.