Un plano de bits de una señal digital discreta (como imagen o sonido) es un conjunto de bits correspondientes a una posición de bit determinada en cada uno de los números binarios que representan la señal. [1]
Por ejemplo, para la representación de datos de 16 bits hay planos de 16 bits: el primer plano de bits contiene el conjunto del bit más significativo y el 16º contiene el bit menos significativo.
Es posible ver que el primer plano de bits proporciona la aproximación más aproximada pero más crítica de los valores de un medio, y cuanto mayor es el número del plano de bits, menor es su contribución a la etapa final. Por lo tanto, agregar un plano de bits da una mejor aproximación.
Si un bit en el enésimo plano de bits en un conjunto de datos de m bits se establece en 1, aporta un valor de 2 m−n ; de lo contrario, no aporta nada. Por tanto, los planos de bits pueden aportar la mitad del valor del plano de bits anterior. Por ejemplo, en el valor de 8 bits 10110101 (181 en decimal) los planos de bits funcionan de la siguiente manera:
Plano de bits se utiliza a veces como sinónimo de mapa de bits ; sin embargo, técnicamente el primero se refiere a la ubicación de los datos en la memoria y el segundo a los datos mismos. [2]
Un aspecto del uso de planos de bits es determinar si un plano de bits es ruido aleatorio o contiene información significativa.
Un método para calcular esto es comparar cada píxel (X, Y) con tres píxeles adyacentes (X − 1, Y) , (X, Y − 1) y (X − 1, Y − 1) . Si el píxel es igual que al menos dos de los tres píxeles adyacentes, no es ruido. Un plano de bits ruidoso tendrá entre un 49% y un 51% de píxeles que son ruido. [3]
Por ejemplo, en la codificación de sonido PCM , el primer bit de la muestra denota el signo de la función, o en otras palabras, define la mitad de todo el rango de valores de amplitud , y el último bit define el valor preciso. La sustitución de bits más significativos produce una mayor distorsión que la sustitución de bits menos significativos. En la compresión de medios con pérdida que utiliza planos de bits, se da más libertad para codificar planos de bits menos significativos y es más importante preservar los más significativos. [4]
Como se ilustra en la imagen anterior, los primeros planos de bits, particularmente el primero, pueden tener ejecuciones constantes de bits y, por lo tanto, pueden codificarse de manera eficiente mediante codificación de longitud de ejecución . Esto se hace (en el dominio de transformación) en el formato de imagen de archivo de gráficos progresivos , por ejemplo.
Algunas computadoras mostraban gráficos en formato de plano de bits , sobre todo las PC con tarjeta gráfica EGA , Amiga y Atari ST , en contraste con el formato empaquetado más común . Esto permitió realizar ciertas clases de manipulación de imágenes utilizando operaciones bit a bit (especialmente mediante un chip blitter ) y efectos de desplazamiento de paralaje.
Algunos algoritmos de estimación de movimiento se pueden realizar utilizando planos de bits (por ejemplo, después de la aplicación de un filtro para convertir características de bordes salientes en valores binarios). [5] Esto a veces puede proporcionar una aproximación suficientemente buena para operaciones de correlación con un costo computacional mínimo. Esto se basa en la observación de que la información espacial es más significativa que los valores reales. Las convoluciones pueden reducirse a operaciones de desplazamiento de bits y popcount , o realizarse en hardware dedicado.
Los formatos Bitplane se pueden utilizar para pasar imágenes a redes neuronales Spiking o aproximaciones de baja precisión a redes neuronales / redes neuronales convolucionales . [6]
Muchos paquetes de procesamiento de imágenes pueden dividir una imagen en planos de bits. Se pueden utilizar herramientas de código abierto como Pamarith de Netpbm y Convert de ImageMagick para generar planos de bits.