压缩黑色＆amp; 8位微处理器上的白色像素数据

Question

我需要使用8位微处理器压缩102x64像素黑白LCD屏幕的数据。数据以流形式显示，如下所示：

unsigned char data[8][102] = 
        {
            {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x38, 0x28, 0xfe, 0x82, 0xba, 0xba, 0x82, 0xba, 0xba, 0x82, 0xba, 0xba, 0x82, 0xfe, 0x00, 
            0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x38, 0x00, 0x40, 0x4c, 0x50, 0x60, 0x00, 0x28, 0x00, 0x40, 0x7c, 0x00, 
            0x4c, 0x54, 0x54, 0x24, 0x00, 0x00 },
            {0x00, 0x20, 0x20, 0x20, 0x3f, 0x3f, 0x20, 0x20, 0x20, 0x00, 0x6f, 0x6f, 0x00, 0x0f, 0x0f, 0x08, 
            0x08, 0x0f, 0x0f, 0x08, 0x08, 0x0f, 0x07, 0x00, 0x07, 0x0f, 0x0a, 0x0a, 0x0e, 0x06, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
            {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xc0, 0xcf, 0x0e, 0x0d, 0x0d, 0x0d, 0xce, 0xcf, 0x0d, 0xcd, 0xcd, 0x0d, 
            0x0c, 0xcf, 0xc0, 0x00, 0x00, 0xc0, 0xc2, 0x02, 0x83, 0xc0, 0x40, 0x40, 0x41, 0x42, 0x02, 0x02, 
            0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x01, 0x02, 0x02, 
            0x02, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
            {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0x07, 0xfb, 0xfb, 0xfb, 0x07, 0xff, 0xff, 0xfb, 0xc7, 0x3f, 
            0xff, 0xff, 0x00, 0x84, 0x00, 0x00, 0x04, 0x04, 0xfc, 0x04, 0x04, 0x00, 0x04, 0x0c, 0x14, 0x24, 
            0xc4, 0x00, 0x00, 0x84, 0x00, 0x00, 0x30, 0x50, 0x90, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x00, 0xf8, 0x04, 0x04, 
            0x04, 0xf8, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
            {0x00, 0x3f, 0x3f, 0x20, 0x20, 0x30, 0x1f, 0x0f, 0x00, 0x01, 0x0b, 0x0a, 0x0a, 0x0f, 0x07, 0x00, 
            0x08, 0x3f, 0x3f, 0x08, 0x08, 0x00, 0x07, 0x0f, 0x0a, 0x0a, 0x0e, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
            {0x00, 0xc0, 0xc0, 0x40, 0x40, 0xc0, 0x81, 0x02, 0x02, 0x82, 0xc1, 0x40, 0x42, 0xc2, 0xc3, 0x00, 
            0x00, 0xc0, 0xc0, 0x40, 0x40, 0x00, 0x81, 0xc2, 0x42, 0x42, 0x41, 0x40, 0x02, 0x02, 0x03, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x02, 0x02, 0x02, 0x01, 0x00, 0x01, 0x02, 0x02, 0x02, 
            0x01, 0x00, 0x01, 0x02, 0x02, 0x02, 0x01, 0x00, 0x01, 0x02, 0x02, 0x02, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
            {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xf8, 0x04, 0x04, 0x04, 0xf8, 0x00, 0x04, 0x04, 0xfc, 0x04, 
            0x04, 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x00, 0xf8, 0x04, 0x04, 0x04, 0xf8, 0x00, 0x04, 0x04, 0xfc, 0x04, 
            0x04, 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x00, 0x04, 0x0c, 0x14, 0x24, 0xc4, 0x00, 0xf8, 0x04, 0x04, 0x04, 
            0xf8, 0x00, 0xf8, 0x04, 0x04, 0x04, 0xf8, 0x00, 0xf8, 0x04, 0x04, 0x04, 0xf8, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
            {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }
        };

但是我无法将其完全装入微处理器的RAM中。我只能在51个或更少的字节块中访问它。

对于那些好奇的人 - 数据将产生以下图像：

我喜欢使用慢速串行接口传输数据。按原样发送数据需要花费太多时间。我的目标是通过将数据缩小2倍来使速度加倍。通过将816字节压缩到332字节，正常的zip压缩将达到因子2.46。

我的第一个想法是通过对序列中具有相同值的字节进行分组来缩小数据。例如，数据{0x20, 0x20, 0x20, 0x3f, 0x3f, 0x20, 0x20, 0x20}将从8字节压缩到6字节到{{0x20, 0x03}, {0x3f, 0x02}, {0x20, 0x03}}。

是否有一种方法可以更好地适用于黑色和黑色白色像素数据和8位微处理器提供的有限资源？

Answer 1

传真机对线路使用霍夫曼压缩的组合，然后以下几行仅编码与最后一条完整线路的差异。

它与视频压缩的原理相同：压缩一个完整的帧，然后压缩接下来几帧的差异（当然，这不是100％准确）。

它应该有助于压缩，但代码变得有点复杂。

我从Huffman压缩开始，因为图像肯定不是随机的，应该很好地压缩。我不认为传真机有大量的内存，所以有可能把它挤进来。

Answer 2

我对压缩知之甚少，但是对于比RLE更有效的东西，专为LCD设计，我可能会考虑这样的事情（在我写的时候发明这个算法）：

{tag，x coord，y coord，data，data，data，...，tag，x coord，...等等。

这是基于默认情况下LCD上的所有内容都是空白的想法，您只需填写数据即可。因此它不需要存储大量的0x00。相反，值0x00可用作标记来描述新数据段的开始和结束位置。

看起来像这样：

uint8_t data [N] = {0x00,0x05,0x01,0xFF，0xFF，0x00,0x01,0x02,0xAA，0xBB，0xCC};

这将在LCD上的位置（5,1）至（6,1）处打印数据FFFF，然后在位置（1,2）至（3,2）处打印数据AABBCC。可以轻松实现线路末端的环绕。 0x00可能显示为坐标之一，但从不作为数据。

Answer 3

我使用RLE方法（非常容易实现）创建了一个测试，并将类似的图像从816压缩到446字节（因子1.82） - 这比我对这种简单方法的预期要多。

Answer 4

如果考虑霍夫曼压缩，您可以尝试预处理，如delta代码或移动到数据的前端。增量代码记录与下一个字节的差异，mtf使用字典交换数据。它可以提高统计压缩机的压缩率。如果霍夫曼贵，你可以查看哥伦布代码。在BWT转换之前，Mtf用于bzip2。