CN1135122A - 串行打印机所用的数据压缩和还原的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的数据压缩/还原方法将打印幅(30)分个N个象素数据微区(32，34，36…)，各微区由Y行象素数据组成(其中y×N≥Y)。微区(30)分成许多微块(38)，各微块(38)与种值的数据差得出经压缩的微块(54)。各微块(38)由m位宽×y行高的象素数据块组成。所有微区(32，34，36…)在经过数据压缩，从而在位置上产生与其相应的经压缩的各组数据微块(54)。打印时，对各组经压缩的微区(54)进行还原，从而重新产生一组N个经还原象素数据微区(32，34，36…)。
Description
本发明涉及数据的压缩和还原(去压缩)，更具体地说，涉及特别适宜供诸如喷墨式打印机之类的串行打印机用的数据压缩和还原的方法和设备。
喷墨式打印机用打印头左右往返串行扫描着打印页面。在多数喷墨式打印机都是以双向扫描方向打印的。广泛使用的喷墨式打印头一般都有许多由适当的象素图象驱动信号热驱动的纵向取向的喷嘴。许多通用的喷墨式打印头都采用双行纵向取向的喷嘴，其中一行偏离另一行半行的距离，以便能获得密度高(例如，300-600点/英寸)的喷墨点阵画面。图1中示出的喷嘴排列实例有四对喷嘴10、12、14和16，彼此平行地排成一列一列，每一列有Y个喷嘴，这里Y可以是例如1 50。喷嘴对10用来打印黑色图象，喷嘴对12、14和16分别用来打印青色、品红色和黄色的图象。
在打印过程中，喷嘴对10、12、14和16横扫页面串列式地移动，从而可以滴下多点彩墨。打印头每一次横扫页面移动时，一行象素/点数据就打印出来。打印头的光栅数据以水平光栅的形式存储在随机存取存储器(RAM)中。RAM中的数据一般是打印头的总高度(Y行象素数据)，RAM的容量大得足以存储整个页宽的行数据。RAM的大小通常选取打印头高度的两倍，给下一个打印幅留有缓冲的余地。随着打印发动机的设计容许提高打印分辨率和较大的Y值，打印幅RAM的数量增加，从而提高了存储器的价格。
现有技术有各种不同的方法可以减少存储喷墨打印机象素数据所需要的RAM数量。有一种方法是将数据以打印头的行高相应的列格式从主处理机发送给打印机。这种方法的缺点是要求主处理机的打印机驱动器能识别打印头的构形。但大多数广为应用的打印机驱动器语言都与设备无关，而且不包括识别打印头结构的能力。
如果不增加RAM的数量也可以用传统的压缩算法(例如行程编码)来压缩行存储器。通常，这种压缩方法有这样的问题，即数据只能按原先压缩同样的排序进行还原。这样，由于喷墨式打印头双向打印，解码必须按数据原先压缩的相反方向以不同的方式处理。但在打印头中的逻辑电路确定一系列邻近的各行所要求的边界之前是不知道打印头拟进行的方向。这类逻辑只有在大量数据存入幅RAM之后才能起其逻辑运算的作用。因此，若想通过压缩减少这类数据的数量，而将数据压缩时，在边界确定之前是不会进行这类压缩的，以便可以对经压缩的数据进行双向解码。于是出现“Catch22”的情况。
确定页面的边界就可以使喷墨打印头处在打印行的起点，从而确保打印操作更快速地进行。从图2中可以看到，第一打印行从点22开始。在打印头从左向右横扫页面20移动达到该行在点24末端的过程中，逻辑电路确定下一行28的起点(例如点26)。行的起点是根据下一行28最右打印位置26的起始点确定的，这是根据存储在RAM中的第二行确定的。因此，打印头的控制机构促使打印头在点24之后继续右移，直到其打印喷嘴对准点26为止，因而在打印到页面22时，点26处在打印头下面，从而可以即刻开始打印。
现有技术研究出的数据压缩算法与双向打印匹配的方法有好多种。专利权授予Bobick的美国专利4,568,983介绍的一种激光打印机的压缩/还原法是将文件分成多个长条，每一长条表示多根所扫描的行。各个长条由许多用行程编码或霍夫曼编码压缩的字段组成。这种编码法在与原先压缩相反的方向上还原有困难，因而Bobick系统为适应反方向的还原过程需要另外增加处理的操作。
另一种现有技术的方法，如专利权授予本发明人(且转让给本专利申请的同一受让人)的美国专利5,123,061所教导的那样，是根据前数行的值逐一地对各水平行的行光栅数据进行压缩。例如，该方法将第一行光栅数据与第二行相比较。若第二行与第一行完全相同，则将第一行存储起来，并发出表示第二行与第一行相同的标志信号。若第一行是基准行(例如，全为零)，则只需存储标志。
序号为08/171,315、专利权授予Morrison等人(转让给本专利申请的同一受让人)题为《可逆视频压缩方法》的美国专利申请介绍了另一种压缩方法。Morrison等人的方法沿第一方向压缩一行象素数据。需要在与原先压缩方向相反的方向还原已压缩的行光栅数据时，还原是逐个象素行进行的。然后逐个数据段地往回通过经压缩的数据。各数据段按原先压缩的方向还原。然后对下一个数据段重复还原过程，如此类推。
迄今为止，还没有已知的支援喷墨式打印机双向操作过程的压缩/还原方法。过去的解决办法需要使用未经压缩的象素数据。随着喷墨式打印头日益复杂化(例如采用多色喷墨喷嘴结构，增加喷嘴数，提高点构形的分辨率)需要增加RAM来存储增加了的未经压缩的象素数据。
因此，本发明的目的是提供一种能使喷墨式打印机双向打印的数据压缩/还原法。
本发明的另一个目的是提供一种能迅速压缩多行象素数据而无需一大堆专用的压缩硬件的数据压缩/还原法。
本发明还有另一个目的，即提供一种能并行压缩/还原一行光栅数据从而可以最大限度地减少光栅存储数量并使打印头双向操作的经改进的喷墨式打印机。
本发明的串行打印机数据压缩/还原法处理包括Y行象素数据的打印行数据。该方法将打印幅分成N个象素数据微区(microbands)，每一个微区含Y行象素数据(其中y×N≥Y)。该方法压缩各微区象素数据的方式是将微区分成许多微块，再将各微块中的数据与基本值相比较，以便根据与基本值的差值求出经压缩的微块。各微块由一个m位宽×y行高的一块象素数据组成，其中m是打印头横扫纸张可打印出的M位象素数据的一小部分。一行的所有微区经过数据压缩处理从而产生各微区在位置上相应的一组经压缩的数据微块。在准备打印时，本发明的方法是这样去压缩所有N个光栅数据微区的：对各组经压缩的微块进行还原，再生成一组N个经还原的还原象素微区。接着，将N个经还原的光栅数据微区并行馈送给打印头。
图1是现有技术多色喷墨式喷嘴结构的示意图。
图2是进行双向打印时喷墨式打印头横扫页面所取的打印路径一个实例的示意图。
图3是喷墨打印幅分成N个光栅打印数据微区、各微区又再分成多个微块的示意图。
图4a是微区的示意图，示出了表明相应的各微区行是否已经过压缩的各毗邻标志数据。
图4b是微块的示意图，示出了表明相应的各列是否经过压缩的各毗邻标志数据。
图5是本发明的微块压缩过程的示意方框图。
图6是本发明的并行还原过程的示意方框图。
参看图3，打印幅30的光栅数据总共有Y行位，宽M位。各打印幅30分成N微区32、34、36等。各微区宽y位，长m位。各微区(例如32)又再分为多个微块40、42等。各微块长n位，宽y位。所有的微块38、40、42等大小都相等，一般为8×8位或16×16位(即象素)。各微块配有编码标志字(图中未示出)，编码标志字的位表示相应行(或列)是否编过码。
图4a中，可以看到微块38由8×8矩阵的比特位置组成。微块38附有标志字节44，微块38的每一行都有一个比特位置。图4b中又示出了微块38，但在此情况下，微块38的各列有一个比特位置。图4a和4b的微块都可以按“三角形”进行编码，即将当前的行(或列)的值可从紧接前一行(或列)获取等。这样，若微块中的当前行(或列)与前一行(或列)不同，则往其相应的标志位上写1，若数据相同则往相应的标志位写0。在当前行(或列)数据不同的情况下，实际数据就保留在经压缩的微块中。
同样，图4a和4b的微块可根据与预定种值(seed value)的差值进行压缩。例如，若一行(或一列)中的所有值为0(在0为种值的情况下)，删除该行(或列)，并给有关的标志位分派表示缺席行(或列)的值。若该行(或列)不全为0，则保留该行(或列)，并分派不同的标志位。
参看图5。微区32由许多未经压缩的微块B0-Bn－1组成，每一个微块宽m位，高y位。用图4a和4b所说明的其中一个编码法，微块压缩器50从微块B0开始压缩其中的数据，产生经压缩的微块B0’，微块B0’的值接着存入区54经压缩微区的存储器52中。与此同时，给区54中的该微块指定一标志值，表明该微块是否经过压缩。该标志值则存入标志块55中。
微块压缩器50沿微区30继续进行下去，压缩其中各微块，并将其各压缩值存入经压缩的微区56。假设微区56对应于打印幅30的微区0(见图3)，将各经压缩的微块B0’-Bn－1’与微区0联系起来。这之后，微块压缩器50处理打印幅30的各微区，依次产生经压缩的微区58，60等，并求出它们相应的标志块54。
如此经压缩的微块(和微区)保存在压缩微区存储器52中，直到打印需用它们为止。这时，进行还原以重新构制还原的微区数据的结构。虽然图5中看到的各微块实块上是成直线排列的，但不言而喻，这些微块可存储在存储器中的任何位置而无需取任何实际排列形式。
图6示出了还原按图4a的方案压缩过的微块并给打印头驱动器和横扫页面的打印头经线路(图中未示出)提供以还原的象素数据的电路的方框图。上面说过，各经压缩的微区0-N-1都作为一系列经压缩的微块存储在经压缩微区的存储器52中。各经压缩的微块占据的存储空间(总的)比相应未经压缩的微块的小得多。
要还原经压缩的微区片时，开关电路70从微片0-N-1中提取位置上相应的经压缩的微块组，将其传送给还原器72及微块缓冲器76。假设喷墨式打印头从左向右打印，开关电路70从打印幅的各微区提取微块B0’将其依次传送给还原器72。此举即刻提供所有微区中经压缩的微块B0’，供还原之用。
在控制器74的控制下，还原器72根据未经压缩的B0微块的有关标志字重新构制B0微块，并将其并行写入相应的微区缓冲器76中。各微区缓冲器76存储小量能使打印头不断获得数据供应的象素列。
一组中的所有经还原的微块都存入微区缓冲器76之后，其数据准备就绪供打印用，并在控制器74的控制下通过线路(图中未示出)提供给打印头驱动器和喷墨式打印头。只要图6电路的工作速度比喷墨打印头对打印数据的需求速度快，就不会发生“打印过速”的情况。
将各微区分成多个微块，可以处理反向还原的问题，具体作法是，先计算出经压缩微块的标志字中1位的数目(即未经压缩字的数目)。然后，提取经压缩的微块时，还原器72就知道用上述计数值从那里开始还原，且能在压缩短微块时的方向“往前”工作下去以进行还原。往前工作时，标志字节的每一位表示相应的微块字节准备原封不动地使用抑或与上一个字节一样使用。这样，各微区分段成许多微块使高效打印幅的还原在与喷墨式打印头横扫页面时所要求匹配的时帧里出现。
若各微块按图4b的实例编码，“反向”还原的还原复杂程度就和前向还原的差别不太大，因为微块38的各列只需与其上一列(或与种值)比较就可以进行还原。
最后，若各微块用所有行/列的一组种值(例如＝“0”)进行编码，则压缩的程度就不会如上述各方法时那么大。但由于使用不变的“种值”，还原可以在两个打印方向上进行。
应该理解的是，上述说明仅仅是对发明的举例说明而已。在不脱离本发明的前提下，本技术领域的技术人员是可以设计出各种不同的方案并对上述实施例进行种种修改的。例如，上面微块(和标志字节)的大小是取一个字节宽而实际上是可取任何适当的位长的。因此，本发明包括所有这类修改和更改方案，因为这些方案都属于本说明所附权利要求书的范围。
Claims (9)
1.打印机的一种数据压缩/还原法，该打印机的至少一个打印头装置(10，12，14，16)每横扫纸面一趟产生由y行象素数据组成的打印幅(30)，所述方法的特征在于，它包括下列步骤：
a.存储象素数据微区(32)，一打印幅(30)包括N个微区(32，34，36…)，各微区(32)包括y行的象素数据，其中y×N≥Y；
b.将所述象素数据微区(32)压缩成经压缩的微块(54)，微块(38)由m位宽×y行高的象素数据块组成，其中m是所述打印头装置(10，12，14，16)横扫所述页面时可打印出的M位象素数据的一小部分；
c.对所述打印幅(30)的其余所有微区(34，36…)重复步骤(a)和(b)，从而产生所有所述N微区(30，34，36…)位置上相应的微块组(54)；
d.还原步骤(b)和(c)中压缩过的所述N个象素数据微区(32，34，36…)，所述还原过程作用于各所述经压缩、位置上相应的微块组(54)，重新生成所述N个还原过的象素数据微区(32，34，36…)；
e.将所述经压缩的象素数据从所述N个微区(32，34，36…)并行馈送给所述打印头装置(10，12，14，16)。
2.如权利要求1所述的数据压缩/还原法，其特征在于，步骤(b)和步骤(c)在第一扫描方向压缩所有所述微块(38)，在所述第一方向压缩各微块(32)中的所述象素数据，其中步骤(d)在所述第一方向还原各N微块组(54)，但在所述打印头装置(10，12，14，16)打印所述打印幅的方向还原由微区(34)组成的微块组(54)。
3.如权利要求1所述的数据压缩/还原方洗其特征在于，微块(54)中除第一行例外的各行中采用的种值由彼此毗邻的一行行m位象素数据组成，所述第一行的所述种值为设定值。
4.如权利要求1所述的数据压缩/还原法，其特征在于，微区(54)的各行都附有附加数据位，表示所述行是否压缩过。
5.如权利要求1所述的数据压缩/还原法，其特征在于，在压缩步骤中采用了恒定的种值，使还原可以不受打印方向的影响进行。
6.打印机的一种数据压缩/还原法，所述打印机的至少一个打印头装置(10，12，14，16)横扫纸面一趟产生Y行象素数据组成的打印幅(30)，所述方法的特征在于，它包括下列步骤：
a.存储象素数据微区(32)，打印幅(30)有N个微区(32，34，36…)，各微区(30)有y行象素数据，其中y×N≥Y；
b.将每一行y象素数据与种值相比较来压缩所述象素数据微区(30)，若某列象素数据与所述种值相同，取消所述列并产生表示这个取消的标志值；
c.对所述打印幅(30)的其余微区(32，34，36…)重复步骤(a)和(b)的操作；
d.还原所有在步骤(b)和(c)中压缩的N个象素数据微区(32，34，36…)，重新产生所述由经还原象素数据组成的微区(32，34，36…)；
e.将所述一组N个微区(32，34，36…)的所述还原的象素数据并行馈送给所述打印头装置(10，12，14，16)。
7.如权利要求5所述的数据压缩/还原法，其特征在于，微区(32)中除第一列例外的各列光栅数据的所述种值由彼此毗邻的一列列y位光栅数据组成，所述第一列的所述种值为设定值。
8.如权利要求6所述的数据压缩/还原法，其特征在于，各列象素数据都附有附加数据位表示所述列是否压缩过。
9.如权利要求5所述的数据压缩/还原法，其特征在于，所述种值是设定值。
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