Un plano de bits de una señal digital discreta (como una imagen o un sonido) es un conjunto de bits que corresponden 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 16 planos de bits: el primer plano de bits contiene el conjunto de los bits más significativos y el decimosexto contiene el bit menos significativo.
Es posible observar que el primer plano de bits proporciona la aproximación más aproximada, pero también la más crítica, de los valores de un medio y, cuanto mayor sea el número del plano de bits, menor será su contribución a la etapa final. Por lo tanto, agregar un plano de bits proporciona una mejor aproximación.
Si un bit del n-ésimo plano de bits de un conjunto de datos de m bits se establece en 1, contribuye con un valor de 2 m−n ; de lo contrario, no contribuye en nada. Por lo tanto, los planos de bits pueden contribuir con 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:
A veces se utiliza el término plano de bits 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 en sí. [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 el mismo 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 más 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 crítico preservar los más significativos. [4]
Como se ilustra en la imagen anterior, los primeros planos de bits, en particular el primero, pueden tener series de bits constantes y, por lo tanto, se pueden codificar de manera eficiente mediante codificación por longitud de serie . 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 , en particular las PC con tarjeta gráfica EGA , Amiga y Atari ST , en contraste con el formato empaquetado más común . Esto permitió que se realizaran ciertas clases de manipulación de imágenes mediante 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 las características de los bordes salientes en valores binarios). [5] Esto a veces puede proporcionar una aproximación lo suficientemente buena para las 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 se pueden reducir a operaciones de desplazamiento de bits y recuento de bits , o se pueden realizar en hardware dedicado.
Los formatos de plano de bits 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.