-
Gebiet der
Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
die Signalverarbeitung und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur statistischen Kodierung bei der Signalverarbeitung.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
US-A-5,357,250 betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum adaptiven Bestimmen von Wahrscheinlichkeiten
eines Auftretens jedes Zeichens eines endlichen Alphabets innerhalb
einer Zeichenkette. Gemäß diesem
Dokument wird eine einzige Wahrscheinlichkeitstabelle auf einer
Pro-Zeichen-Basis durch Zählen der
historischen Auftritte eines Zeichens aktualisiert.
-
WO-A-9 619 045 betrifft eine auf
der Syntax basierende arithmetische Kodierungseinheit, die eine
Kette von Zeichenwerten unter Verwendung eines arithmetischen Kodierungsmodells,
das gemäß der Syntax
der Kette ausgewählt
wird, kodiert. Dieses Dokument offenbart ein System, bei dem verschiedene
Datensätze
mit einem unterschiedlichen statistischen Verhalten effektiver kodiert
werden können,
wenn sie getrennt sind oder so behandelt werden, als ob sie getrennt
wären.
Es stützt
sich auf zuvor bekannte Regeln bezüglich der Syntax bei der Organisation
bezüglich
der Darstellung von Daten.
-
EP-A-0 600 646 betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Herstellen und Authentifizieren eines geheimen
Dokuments. Diese Druckschrift lehrt die direkte Verwendung eines
adaptiven statistischen Kodierers als eine Verschlüsselungs-Entschlüsselungsvorrichtung.
-
Eine Methode zur Durchführung einer
sicheren Datenkompression wird von A. Barbir in PROCEEDINGS OF THE
TWENTY-NINTH SOUTHEASTERN SYMPOSIUM ON SYSTEM THEORY, 1997, Cookeville, TN,
09.–11.
März 1997,
Seiten 266 bis 270 beschrieben.
-
Ein Nachteil bei der herkömmlichen
Verarbeitung elektronischer Signale betrifft die Techniken, die
verwendet werden, um die Datenmenge zu reduzieren, die verwendet
wird, um das Signal darzustellen. Eine Art, in der die Datenmenge,
die erforderlich ist, um ein Signal darzustellen, reduziert wird,
ist die Verwendung von Datenkompressionstechniken.
-
Die statistische Kodierung ist eine
Technik zur Reduzierung der Datenmenge, die zur Darstellung von Signalen
verwendet wird. Die statistische Kodierung ändert die Art, in der tatsächliche
Werte gespeichert werden, oder definiert sie neu, um die Informationsmenge
zu reduzieren, die verwendet wird, um ein Signal darzustellen. Eine
einfache Art einer Kodierung, die beispielsweise zur Bildkodierung
verwendet wird, verwendet einen Differenzwert anstelle eines tatsächlichen
Wertes, um Pixel darzustellen. Insbesondere wird bei der Differenzkodierung
die Differenz zwischen jedem Pixel und dem vorhergehenden Pixel
in einem Bild bewahrt. Diese Art einer Kodierung bietet eine bessere
Kompression, wenn die Bilder stark korreliert sind, da die Pixeldifferenzen
dann niedrig sind. Jedoch ist die Differenzkodierung hinsichtlich
ihres Mangels viele Bilder oder andere Arten von Datensignalen,
die nicht stark korreliert sind, passend zu komprimieren, unzureichend.
-
Viele herkömmliche Prozessoren verwenden
feste Wahrscheinlichkeiten, um den Zeichenstrom darzustellen. Eine
Art einer Kodierung mit einer festen Wahrscheinlichkeit ist die
Kodierung mit variabler Länge, wobei
Werte basierend auf ihrer erwarteten Auftrittshäufigkeit kodiert werden. Insbesondere
wird, falls von einem bestimmten Wert erwartet wird, daß er in
den zu verarbeitenden Bildern häufig
auftritt, ein kurzer Kode (z. B. 1) verwendet, um diesen Wert darzustellen.
Falls jedoch von einem Wert erwartet wird, daß er selten auftritt, wird
er durch einen langen Code (z. B. 000001) dargestellt. Eine Kodierung
mit fester Wahrscheinlichkeit, wie beispielsweise beim Huffman-Typ,
bietet die Kompression von Signalen mit Erwartungswertverteilungen.
Sie ist jedoch nicht so wirkungsvoll, wenn die Werte stark variieren,
was häufig
der Fall ist, da Daten schnellen und extrem lokalisierten Änderungen
bezüglich
der Wahrscheinlichkeitsverteilungen unterworfen sein können.
-
Bei einer Verbesserung dieser Art
einer Signalverarbeitung wird ein Kodierungssystem verwendet, das historische
Kodierung genannt wird, bei der das Signal unter Verwendung einer
Statistik kodiert wird, die bezüglich
den neuesten bzw. kürzlicheren
Zeichen im Signal aufgestellt wird. Gemäß einer Umsetzung dieses Systems
wird eine Tabelle verwendet, um eine Strichliste der Zeichen im
Signal zu führen.
Die für
jedes Zeichen geführte
Strichliste be stimmt, wie jedes Zeichen kodiert wird. Die historischen
Kodierungssysteme unterliegen jedoch mehreren Problemen. Zuerst
hängt der
Verarbeitungsaufwand von der Auflösung der zu verarbeitenden
Daten ab. Relativ große
Zeichensätze
erfordern einen größeren rechnerischen
Aufwand. Zusätzlich sind
größere Datenumgebungen
erforderlich, um eine aussagekräftige
Statistik aufzustellen, wenn die Zeichensätze vergrößert werden, um die Signalauflösung zu
erhöhen.
Somit kann eine große
Probengröße einer raschen
und genauen Bestimmung der lokalen Wahrscheinlichkeit zuwider laufen,
wenn sich bei großen
Zeichensätzen
die lokale Wahrscheinlichkeit rasch ändert. Da der Zeichensatz groß wird,
wird es stufenweise weniger wahrscheinlich, daß ein bestimmtes Zeichen in
einer lokalen Umgebung wiederholt wird.
-
Anstrengungen, die Probleme der Kodierung
basierend auf der Sammlung der Datenverteilung zu lösen, führten zu
komplizierten Systemen, die mit Hardware schwierig zu implementieren
sind, eine rasche Ausführung
oder vernünftige
Kosten nicht ohne weiteres zulassen und eine Näherung der lokalen Wahrscheinlichkeit
basierend auf geringer Häufigkeit
liefern. Diese Kodierverfahren sind ferner nicht dazu in der Lage,
einen effektiven Verschlüsselungsschutz
für den übertragenen
kodierten Strom umzusetzen. Die Kombination der statistischen Kodierung
und der Verschlüsselung
verbessert sowohl die Sicherheit als auch die Effizienz der Kommunikation.
-
Demgemäß besteht ein Bedürfnis für eine Signalverarbeitung
weiter fort, bei der ein statistisches Kodierungsschema umgesetzt
wird, das Datenmengen wirkungsvoller reduziert und wobei dies in
einer Echtzeitumgebung geschieht. Zusätzlich besteht das Bedürfnis, die
Verschlüsselungstechnologie
während
der Signalverarbeitung wirkungsvoll umzusetzen, weiter fort, so
daß ein
nicht autorisierter Empfang oder eine Verwendung des Zeichenstroms
verhindert werden kann.
-
Abriß der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung ist ein
System und ein Verfahren zum Kodieren von Zeichen in einem Zeichenstrom,
um die Datenmenge zu komprimieren, die erforderlich ist, um ein
Signal darzustellen, das dem Zeichenstrom entspricht. Wenn ein aktuelles
Zeichen kodiert wird, wird ein Modellierungswert durch ein Modellierungsmodul
in Abhängigkeit
von einer Abtastung von Zeichen berechnet, die für ein aktuelles Zeichen lokal sind.
Das Klassifizierungsmodul verwendet den Modifizierungswert, um eine
Wahrscheinlichkeitsfunktion, die dem Strom entspricht, zu erzeugen
oder abzurufen. Die Wahrscheinlichkeitsfunktion wird verwendet,
um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, daß das aktuelle Zeichen das
nächste
Zeichen im Strom gewesen wäre.
Die Kodierung des aktuellen Zeichens hängt von der Wahrscheinlichkeit
ab, daß das
aktuelle Zeichen das nächste Zeichen
im Strom gewesen wäre.
Ein Kodierer verwendet mehr oder weniger Bits, um das Zeichen basierend auf
der zur Verfügung
gestellten Wahrscheinlichkeit zu kodieren.
-
Das System und das Verfahren können des
weiteren dazu verwendet werden, die Zeichen unter Verwendung desselben
Prozesses zur Bestimmung eines Modellierungswertes und zum Abbilden
des Modellierungswertes auf eine Wahrscheinlichkeitsfunktion, wie
vom Kodierer durchgeführt,
zu dekodieren. Die Eigenschaften der Bits in dem kodierten Zeichen
werden vom Dekodierer verwendet, um die vom Kodierer abgeschätzte Wahrscheinlichkeit
zu bestimmen. Die Wahrscheinlichkeitsfunktion, die vom Dekoder wiedererlangt wird,
wird in einem umgekehrten Look-Up verwendet, um den ursprünglichen
Zeichenwert, der kodiert wurde, zu bestimmen. Des weiteren kann
ein Verschüsselungswert
verwendet werden, um die geeignete Modellierungs-, Klassifizierungs-
oder Wahrscheinlichkeitsfunktion auszuwählen, um ein nicht autorisiertes
Dekodierten des Stroms zu verhindern.
-
Insbesondere stellt die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Modellieren von Zeichen in einem Zeichenstrom
für eine
Kompression nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Dekodieren von Zeichen
nach Anspruch 8, ein System zum Kodieren von Zeichen und ein System
zum Dekodieren von Zeichen nach Anspruch 14 bzw. 17 und ein computerlesbares
Medium nach Anspruch 19 bereit.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Diese und andere detailliertere und
speziellere Gegenstände
und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden umfassender in der
folgenden Beschreibung offenbart, die in Bezug zu den begleitenden
Zeichnungen steht, in welchen:
-
1 ein
Blockdiagramm des Kodierungssystems der vorliegenden Erfindung ist,
-
2 ein
Schema einer Kodierungsvorrichtung darstellt, mit der ein Zeichenstrom
gemäß der vorliegenden
Erfindung kodiert wird,
-
3 ein
Schema einer Dekodiervorrichtung darstellt, mit der ein Zeichenstrom
gemäß der vorliegenden
Erfindung dekodiert wird,
-
4 ein
Probensatz von Wahrscheinlichkeitsfunktionen ist, die verwendet
werden, um den Zeichenstrom zu kodieren und dekodieren;
-
5 ein
Flußdiagramm
ist, das das Verfahren zum Kodieren von Daten gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht,
-
6 eine
Tabelle ist, die Probenwerte aufweist, welche den Prozeß zur Kodierung
eines Zeichenstroms veranschaulichen.
-
Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
-
Die vorliegende Erfindung ist ein
System und ein Verfahren zum Komprimieren und Kodieren von Signalen
in einem Zeichenstrom. Die Signale können unter Verwendung von Verschlüsselungscodes
kodiert werden, die ein nicht autorisiertes Dekodieren des Stroms
verhindern. Gemäß der Erfindung
werden sowohl Zeichenströme
komprimiert, die in Echtzeit übertragen
werden, als auch Daten in einem diskreten Datensatz. Auf den Zeichenstrom
werden Bearbeitungsschritte ausgeführt, die eine Datenmodellierung
und -klassifizierung ermöglichen,
so daß die
geeignete Kodierung der Zeichen im Zeichenstrom ausgeführt werden
kann. Vorzugsweise ist der dem statistischen Kodierer zugeführte Datenstrom
relativ null-zentriert, was immer dann der Fall ist, wenn eine geeignete
Transformation, wie z. B. eine Elementarwellentransformation auf
den Zeichenstrom ausgeführt
wird.
-
1 ist
ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Kodierungssystems. Das
System umfaßt:
ein Modellierungsmodul 110, ein Klassifizierungsmodul 120,
ein Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 und einen statistischen
bzw. Entropiekodierer 140. Der statistische Kodierer 140 empfängt eine
Wahrscheinlichkeitsfunktion basierend auf den Ergebnissen von auf
den Zeichenstrom durch das Modellierungsmodul 110, das
Klassifizierungsmodul 120 und das Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 ausgeführten Bearbeitungsschritten.
Der statistische Kodierer 140 kann des weiteren einen Verschlüsselungsalgoritmus
verwenden, um einen komprimierten und verschlüsselten Zeichenstrom zu liefern.
-
Das Modellierungsmodul
110 empfängt den
quantifizierten Zeichenstrom. Das Modellierungsmodul
110 verwendet
die quantifizierten Zeichen, um einen Modellierungswert oder einen
Satz von Modellierungswerten, die den Strom charakterisieren, zu
berechnen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Modellierungswert
eine Zahl, die basierend auf den am kürzlichsten quantifizierten
Zeichenwerten berechnet wird. Eine lokale Abschätzung des Modellierungswertes
wird unter Verwendung einer Funktion B[t] ausgeführt, welche den lokalen Modellierungswert
an einem Punkt t im Zeichenstrom annähert. Beispielsweise kann der
Modellierungswert unter Verwendung einer Funktion bestimmt werden,
die auf eine lokale Probe des Zeichenstroms wirkt, wie beispielsweise:
Modellierungswert = B [s(t – 1), s(t – 2) ...
s(t – n)], (Gl. 1)wobei
der Modellierungswert zur Zeit t durch die Funktion B[s(t)] angenähert wird,
die auf die letzten n Zeichen wirkt. Eine bevorzugte Funktion, die
in dem Modellierungsmodul
110 verwendet werden kann, um
die Erzeugung eines Modellierungwertes zu unterstützen und
die in einem breiten Bereich von Bildtypen gut funktioniert, ist
ein kurzfristig gewichteter Mittelwert der durch die Zeichen dargestellten
Größen. Die
folgende Gleichung kann im Modellierungsmodul
110 verwendet
werden, um einen gewichteten Mittelwert zu erzeugen:
wobei
ws die gewichtete Summe der Zeichenwerte zur Zeit t – 1 bis
t – n
ist und n die Anzahl von Zeichen ist, die in der gewichteten Summe
umfaßt
sind. Die Gleichung mit der gewichteten Summe gibt dem kürzlichsten bzw.
neuesten Zeichen das größte Gewicht,
da das letzte Objekt häufig
als das beste Vorhersagemittel für
die Funktion dient, mit der die tatsächliche Wahrscheinlichkeit
des nächsten
Wertes im Strom angenähert
wird. Gemäß einer
Ausführungsform
ist die gewichtete Summe der Modellierungswert
115, der
dem Klassifizierungsmodul
120 zugeführt wird. Alternativ könnte die
gewichtete Summe ebenso in einer weiteren Berechnung verwendet werden,
um einen Modellierungswert
115 zu erzeugen. Dies umfaßt die Verwendung
einer speziellen Funktion, um den Modellierungswert
115 für einige
Werte zu erzeugen, während
eine unterschiedliche Funktion verwendet wird, um den Modellierungswert
115 für andere
Werte zu berechnen. Beispielsweise könnte eine logarithmische Funktion
auf die gewichtete Summe angewandt werden, falls sie mehr als 1
beträgt, während eine
direkte Abbildung zwischen der gewichteten Summe und dem Modellierungswert
115 verwendet werden
könnte,
wenn die Summe weniger als 1 beträgt. Darüber hinaus könnte der
Modellierungswert
115, obwohl er als ein einzelner numerischer
Wert beschrieben wurde, mehrere Werte umfassen, die Informationen über die
Objekte im Zeichenstrom liefern. Der Modellierungswert
115 könnte einen
Abweichungswert umfassen, der beispielsweise die Abweichung zwischen
den Werten der quantifizierten Zeichen anzeigt. Sobald der Modellierungswert
115 erzeugt
wurde, wird er zum Klassifizierungsmodul
120 weitergegeben.
-
Das Klassifizierungsmodul 120 empfängt den
Modellierungswert 115 vom Modellierungsmodul 110. Das
Klassifizierungsmodul 120 verwendet den Modellierungswert 115,
um den Zeichenstrom auf eine Wahrscheinlichkeitsfunktion zu klassifizieren
oder abzubilden. Das Klassifizierungsmodul 120 könnte eine
Wahrscheinlichkeitsfunktion basierend auf dem Modellierungswert 115 erzeugen,
wie beispielsweise unter Verwendung des Wertes als einen Koeffizienten
in der Funktion oder könnte
den Wert einfach dazu verwenden, um den Zeichenstrom auf eine Wahrscheinlichkeitsfunktion
abzubilden. Falls der Wert dazu verwendet wird, den Zeichenstrom
auf eine Wahrscheinlichkeitsfunktion abzubilden, kann die Wahrscheinlichkeitsfunktion
in einer kontinuierlichen Weise unter Verwendung eines jeweiligen
neuen Modellierungswertes 115 erzeugt werden, um Anpassungen
an die Wahrscheinlichkeitsfunktion durchzuführen. Darüber hinaus könnte das
Klassifizierungsmodul 120 den Zeichenstrom auf eine von
mehreren diskreten Wahrscheinlichkeitsfunktionen abbilden.
-
Beispielsweise könnte ein Satz von Glockenfunktionen
mit unterschiedlichen Formen bereitgestellt werden, falls die Daten
sich einer Glockenfunktion annähern.
Der Modellierungswert 115 könnte basierend auf dem Betrag,
um welchen sich die quantifizierten Zeichenwerte voneinander unterscheiden,
erzeugt werden, und könnte
verwendet werden, um die Form der Funktion zu definieren. Beispielsweise
könnte
der Zeichenstrom auf eine Glockenfunktion abgebildet werden, die
groß und
schmal ist, falls die meisten Werte einander ähnlich sind. Besteht eine starke
Abweichung unter den Werten könnte
der Zeichenstrom auf eine Glockenfunktion abgebildet werden, die
klein und breit ist. In einem derartigen Fall könnte der Modellierungswert 115 ein
Maß der Änderung
zwischen den Zeichenwerten im Zeichenstrom unter Verwendung eines
berechneten Wertes, wie beispielsweise der Standardabweichung der
Zeichenwerte sein.
-
Die Wahrscheinlichkeitsfunktion sowie
Parameter, die die Form der Funktion definieren, werden an das Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 weitergegeben.
Das Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 verwendet die
Wahrscheinlichkeitsfunktion, um die Wahrscheinlichkeit eines oder
mehrerer Zeichen im Zeichensatz zu bestimmen. Die Wahrschein lichkeit
eines Objektes bestimmt, wie viele Bits verwendet werden, um das
Objekt im Zeichenstrom zu kodieren. Falls das Objekt eine niedrige
Auftrittswahrscheinlichkeit aufweist, können mehr Bits verwendet werden,
um das Objekt zu kodieren. Falls das Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 ermittelt,
daß das
Objekt hochwahrscheinlich ist, können
andererseits wenige oder sogar weniger als 1 Bit verwendet werden,
um die Information über
den Zeichenstrom zu übertragen.
In beiden Fällen werden
die unter Verwendung der Wahrscheinlichkeitsfunktion generierten
Wahrscheinlichkeitswerte vom Wahrscheilichkeitsabbildungssystem 130 zum
Kodierer 140 weitergegeben.
-
Der Kodierer 140 kodiert
oder dekodiert die Zeichen im Zeichenstrom basierend auf den Wahrscheinlichkeiten,
die durch das Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 geliefert
werden. Der Kodierer 140 kann irgendein parametrisierter
Kodierer sein, der einen Eingangszeichenstrom basierend auf einer
Wahrscheinlichkeit oder einer Wahrscheinlichkeitsfunktion kodieren
kann. Der Kodierer 140 empfängt den Zeichenstrom und kodiert
oder dekodiert die Zeichen im Strom entsprechend.
-
Im folgenden ist unter Bezugnahme
auf 2 ein Schema einer
Kodiervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt, mit der ein Zeichenstrom kodiert wird. Die Kodiervorrichtung
umfaßt
ein Modellierungssystem 210, einen Klassifizierer 220,
eine Wahrscheinlichkeitskarte 230, einen statistischen
Kodierer 240 und eine Steuerungsvorrichtung 285.
Ein Zeichenstrom wird vom Modellierungssystem 210 empfangen und
die quantifizierten Zeichenwerte werden verwendet, um eine gewichtete
Summe zu erzeugen. Die gewichtete Summe wird nur als ein Beispiel
der Funktion verwendet, die verwendet werden kann, um einen Modellierungswert 115 zu
erzeugen und es könnten
wechselnde oder zusätzliche
Funktionen verwendet werden. Bei diesem Beispiel wird eine weitere
Berechnung unter Verwendung des Logarithmus zur Basis 2 der
gewichteten Summe verwendet, um den Modellierungswert 115 zu
erzeugen, der zum Klassifizierer 220 weitergegeben wird.
-
Das Modellierungssystem 210 weist
auch einen Nullzählungskodierer 260 auf.
Der Nullzählungskodierer 260 überwacht
den Strom nach Ketten von Nullen. Falls ein triggerndes Ereignis
auftritt, wie die Berechnung der gewichteten Summe, die gleich 0
ist, beginnt der Nullzählungskodierer 260 mit
der Verfolgung der Anzahl von Nullen. Die erste nach dem auslösenden Ereignis
auftretende 0 bewirkt, daß der
Nullzählungskodierer 260 einen
Modellierungswert 115 überträgt, der
anzeigt, daß der
Nullzählungskodierer 260 einen
Modellie rungswert 115 sowie die gewichtete Summenfunktion 250 liefern
wird. Falls das nächste
Zeichen ebenso eine 0 ist, wartet der Nullzählungskodierer bis das nächste Zeichen
im Strom empfangen wurde, bevor er einen Modellierungswert 115 überträgt. Falls
das Zeichen keine Null ist, wird der Modellierungswert 115,
der unter Verwendung des Logarithmus der gewichteten Summe erzeugt
wurde, wiederverwendet, um den Strom zu kodieren. Falls der nächste Wert
ebenso Null ist, überträgt der Nullzählungskodierer 260 jedoch
einen –1
Modellierungswert 115. Dieser Modellierungswert 115 zeigt
an, daß zwei
Nullwerte aufgetreten sind. Mit dem Fortdauern des Stroms von Nullen
fährt der
Nullzählungskodierer 260 fort,
anwachsend große
Sätze von
Nullen zu zählen,
bevor er einen Modellierungswert 115 überträgt. Beispielsweise überträgt der Nullzählungskodierer 260 den
nächsten
Modellierungswert 115 von –2 solange nicht, bis vier
Nullen aufgetreten sind, nachdem ein Modellierungswert 115 von –1 basierend
auf einer Kette von zwei Nullen in dem Strom übertragen wurde. Dieser Prozeß dauert
an, wobei die Anzahl von Nullen in dem Satz um Potenzen von zwei
anwachsen, bevor der nächste
Modellierungswert 115 übertragen
wird. Falls ein Wert, der nicht Null ist, sich im Strom befindet,
bevor der nächste
Satz von Nullen vollständig
ist, wird der Modellierungswert 115 verwendet, der gemäß der Berechnung
der gewichteten Summe berechnet wurde.
-
Der Klassifizierer 220 verwendet
den (die) Modellierungswert(e) 115, der (die) vom Modellierungssystem 210 geliefert
werden, um eine Wahrscheinlichkeitsfunktion zu generieren oder auszuwählen. Der
Klassifizierer 220 führt
die Funktionen des Klassifizierungsmoduls 120 und des Wahrscheinlichkeitsabbildungssystems 130,
wie mit Bezugnahme auf 1 beschrieben
wurde, aus. Bei dieser Ausführungsform
ruft der Klassifizierer 220 eine der gespeicherten Wahrscheinlichkeitsfunktionen,
die auf dem Modellierungswert 115 basieren, ab und überträgt die Wahrscheinlichkeitskarte 230 zur
Code-Look-Up-Tabelle 275 des statistischen Kodierers. Die
Wahrscheinlichkeit des aktuellen Zeichens wird aus der Code-Look-Up-Tabelle 275 abgerufen
und zum Codeassembler 280 übertragen. Der Codeassembler 280 empfängt die
Wahrscheinlichkeit und andere Parameter, die verwendet werden, um
das Zeichen zu kodieren und gibt das Zeichen in den kodierten Strom 150 aus.
-
Eine Nulldetektionsschaltung 265 ist
ebenso im statistischen Kodierer 240 vorgesehen, um die
Ketten von Nullen zu kodieren. Wenn der Nullzählungskodierer 240 einen
Modellierungswert 115 zum Klassifizierer 220 überträgt, kodiert
der statistische Kodierer 240 den Satz von Nullen entsprechend
diesem Modellierungswert 115 als ein einzelnes kodiertes
Zeichen.
-
Der Modellierungswert 115 bestimmt
die Anzahl von Nullen in dem durch das kodierte Zeichen dargestellten
Satz. Beispielsweise zeigt ein Modellierungswert 115 von –3 an, daß acht Nullen
(23) durch eine einzelne kodierte Null im
Strom 150 dargestellt sind. Somit zählt die Nulldetektionsschaltung 265 die
Nullen entsprechend dem Satz und entfernt sie und gibt eine einzelne
nicht kodierte Null für
jeden kompletten Satz an den Codeassembler weiter, um kodiert zu
werden. Eine einzelne durch den Codeassembler 280 kodierte
Null wird in dem Strom 150 eingefügt und stellt alle Nullen im
Satz entsprechend dem letzten Modellierungswert 115 dar.
Alle Werte, die nicht Null sind, oder Nullwerte, die normal kodiert
wurden, werden von der Nulldetektionsschaltung 265 ignoriert.
-
Die Kodiervorrichtung umfaßt des weiteren
eine Steuerungsvorrichtung 285. Die Steuerungsvorrichtung 285 überwacht
die Übertragungen
zwischen dem Modellierungssystem 210, dem Klassifizierer 220 und dem
Kodierer 240, um sicherzustellen, daß die Signale sich in der richtigen
zeitlichen Phase befinden. Die veranschaulichte Kodiervorrichtung
ist lediglich eine einzelne Ausführung
der vorliegenden Erfindung, da die speziellen im System beinhalteten
Komponenten und die von jeder Komponente verwendeten Funktionen
zwischen den Ausführungen
variieren können
und werden.
-
Im folgenden wird auf 3 Bezug genommen. Dort ist
eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung gezeigt, mit der ein
Zeichenstrom gemäß der vorliegenden
Erfindung dekodiert wird. Die Dekodiervorrichtung umfaßt ein Modellierungssystem 210,
einen Klassifizierer 220, eine Wahrscheinlichkeitskarte 230 und
einen statistischen Dekodierer 340. Der kodierte Strom 150 wird
am Anfang vom statistischen Dekodierer 340 empfangen. Der
Dekodierer 340 entnimmt eine Wahrscheinlichkeitskarte 230 und
verwendet die Charakteristika des kodierten Zeichens, um das Zeichen
zu dekodieren. Der Kodierprozeß umfaßt das Abschätzen der Wahrscheinlichkeit
des Zeichens und das Kodieren basiert auf dieser Wahrscheinlichkeit.
Beim Dekodierungsprozeß wird
der Prozeß umgekehrt
durchgeführt.
Die Charakteristika der Bits, die verwendet werden, um die Daten
zu kodieren, ermöglichen,
daß der
Dekodierer 340 die Wahrscheinlichkeit berechnet, die verwendet wurde,
um die Daten zu kodieren. Der Dekodierer 340 verwendet
die Wahrscheinlichkeitskarte 230, um die berechnete Wahrscheinlichkeit
mit dem ursprünglichen
Zeichen abzugleichen. Das ursprüngliche
Zeichen ersetzt das kodierte Zeichen im resultierenden dekodierten
Strom 105.
-
Wenn der Strom 150 am Anfang
vom Dekodierer 300 empfangen wird, haben der Klassifizierer 220 und
das Modellierungssystem 210 nicht genug Werte empfangen,
um eine Wahrscheinlichkeitskarte 230 zu erzeugen, die dem
Strom 105 entspricht, der empfangen wurde. Um die ersten
wenigen Zeichen im Strom 150 zu dekodieren, kann eine Voreinstellungswahrscheinlichkeitskarte 230 oder
-funktion 250 verwendet werden. Dies gewährleistet,
daß der
Kodierer 240 und der Dekodierer 340 dieselben
Wahrscheinlichkeiten für
dieselben Zeichen berechnen. Bei vielen Anwendungen, wie beispielsweise
einem Streamer-Video, beinhaltet der Zeichenstrom einen Anfangsrahmen,
der verwendet werden kann, um spezielle Zeichen zu speichern, die
die Funktion kennzeichnen, die verwendet werden soll. Beispielsweise
könnte
ein Anfangszeichen, wie beispielsweise eine Null dazu verwendet
werden, den Strom zu beginnen, und da der Dekodierer weiß, daß der kodierte Wert
eine Null ist, kann der Dekodierer die Anzahl von Bits, die verwendet
wird, um die Null zu kodieren, als einen Indikator der Funktion
verwenden, die verwendet wird, um die Wahrscheinlichkeitskarte 230 zu
generieren. Das Dekodierungsschema kann ebenso einen konvergierenden
Fehlerwert bereitstellen, so daß die
Werte, die unter Verwendung der nicht korrekten Wahrscheinlichkeitskarten
dekodiert wurden, mit der Zeit einen Modellierungswert 115 generieren,
der die richtige Wahrscheinlichkeitskarte 230 erzeugt.
-
Des weiteren kann die Auswahl der
Anfangswahrscheinlichkeitsfunktion auf einem Verschlüsselungswert
basieren. Der Verschlüsselungswert
kann durch irgendein Verschlüsselungsmittel
unter Verwendung verschiedener Variablen erzeugt werden, um den
Wert zu berechnen. Beispielsweise könnten die Seriennummer und
der Benutzername in einem Softwareprogramm in einem Verschlüsselungssystem
mit einem öffentlichen Schlüssel verwendet
werden. Verschlüsselungssysteme
mit öffentlichem
Schlüssel
setzten voraus, daß jede Person
zwei Schlüssel,
einen öffentlichen
Schlüssel
und einen privaten Schlüssel,
erhält.
Die Schlüssel
ermöglichen
es einer Person entweder eine Nachricht zu verschlüsseln (sperren)
oder eine kodierte Nachricht zu entschlüsseln (entsperren). Der öffentliche
Schlüssel
jeder Person wird veröffentlicht
und der private Schlüssel wird
geheim gehalten. Die Nachrichten werden unter Verwendung des öffentlichen
Schlüssels
des gewünschten
Empfängers
verschlüsselt
und können
und unter Verwendung des privaten Schlüssels entschlüsselt werden,
der unter Verwendung von Variablen, wie beispielsweise der Seriennummer
und des Benutzernamens erzeugt wird. Da die Bestimmung der Wahrscheinlichkeitsfunktion,
die verwendet wird, um die Werte zu dekodieren auf der richtigen
Entschlüsselung
der Zeichen basiert, kann dieses Verfahren verwendet werden, um einen
nicht autorisierten Empfang des Zeichenstroms zu ver hindern. Die
Verschlüsselung
mit öffentlichem Schlüssel wird
als ein Beispiel eines Verschlüsselungsverfahrens
verwendet, jedoch können
auch andere Verschlüsselungsverfahren
verwendet werden.
-
Sobald eine Anfangswahrscheinlichkeitsfunktion
abgerufen wurde und die entsprechende Wahrscheinlichkeitskarte 230 zum
Dekoder 340 übertragen
wurde, wird der kodierte Zeichenstrom 150 unter Verwendung
desselben Prozesses wie bei der Kodierung dekodiert. Die quantifizierten
Werte der dekodierten Zeichen werden zum Modellierungssystem 210 übertragen
und es wird ein Modellierungswert 115 in derselben Weise
wie auf der Kodierungsseite erzeugt. Der Modellierungswert 115 wird
dann zum Klassifizierer 220 weitergegeben und die entsprechende
Wahrscheinlichkeitsfunktion wird verwendet, um eine Wahrscheinlichkeitskarte 230 zu
generieren. Die Charakteristika der Bits, die verwendet werden,
um die Daten zu kodieren, ermöglichen
es, daß der
Dekodierer 340 die Wahrscheinlichkeit berechnet, die für das Zeichen
berechnet wurde, als es kodiert wurde. Die Wahrscheinlichkeitskarte 230 wird
vom Dekodierer empfangen und wird in die Code-Lookup-Tabelle 275 eingegeben.
Der Code-Disassembler 340 verwendet dann die Code-Lookup-Tabelle 275,
um die berechnete Wahrscheinlichkeit mit dem ursprünglichen
Zeichen abzugleichen. Die resultierenden dekodierten Werte werden
im dekodierten Zeichenstrom 105 übertragen. Zusätzlich wird
ein Nullzählungsmechanismus 270 vorgesehen,
um Nullen zu dekodieren, die unter Verwendung des Nullzählungssystems
kodiert wurden. Wenn im dekodierten Strom 105, der vom
Modellierungssystem 210 empfangen wird, ein triggerndes Ereignis
auftritt, werden die Werte zum Code-Disassembler 380 übertragen.
Der Nullzählungsmechanismus liefert
dem Code-Disassembler 380 einen
Nullzählimpuls,
der die Anzahl von Nullen kennzeichnet, die in dem Strom 105 eingegeben
werden.
-
Im folgenden wird auf 4 Bezug genommen. Dort ist
ein Beispielsatz von Wahrscheinlichkeitsfunktionen gezeigt. Das
Klassifizierungsmodul 120 kann die Funktionen basierend
auf dem empfangenen Modellierungswert 115 erzeugen oder
kann Funktionen speichern, die auf spezielle Modellierungswerte 115 abgebildet
sind. Der Modellierungswert 115 charakterisiert den Strom,
der die Identifizierung der besten entsprechenden Funktion ermöglicht.
-
Wie die Darstellung zeigt, reflektieren
die Funktionen 410, 420, 430 verschiedene
Wahrscheinlichkeiten für
identische quantifizierte Werte. Falls der Modellierungswert 115 den
Zeichenstrom auf die Funktion 420 abbildet, wird beispielsweise
die Wahrscheinlichkeit eine Null zu erhalten mit ungefähr 0,01
berechnet. Falls mehr Nullen empfangen werden, wird der Modellierungswert 115 abfallen
und der neue Modellierungswert 115 wird auf die Funktion 410 abbilden,
die eine ansteigende Wahrscheinlichkeit (ungefähr 0,02) dafür anzeigt,
daß ein
Nullzeichen das nächste
Zeichen im Strom ist. Dies führt
zu weniger Bits, die verwendet werden, um die Nullen im Strom zu
kodieren und somit steigt die Kodierungseffektivität an.
-
Ein Flußdiagramm, das das Verfahren
zum Kodieren von Daten gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht, ist in 5 gezeigt.
Das Verfahren beginnt, wenn ein Zeichenstrom vom Modellierungsmodul 110 empfangen
wird. Das Modellierungsmodul 110 empfängt 505 ein aktuelles
Zeichen. Das Modellierungsmodul 110 verwendet den quantifizierten
Wert, um einen Modellierungswert 115 zu berechnen 510.
Eine Funktion, wie z. B. eine gewichtete Mittelwertsfunktion, wird
verwendet, um den Modellierungswert 115 zu berechnen. Die
Art der verwendeten Funktion und die verwendeten Parameter der Funktion
können
abhängig
von den Charakteristika der Daten, die kodiert werden, variieren.
Beispielsweise kann der Parameter, der die Anzahl von Elementen
steuert, die verwendet werden, um den gewichteten Mittelwert zu
berechnen, basierend auf dem Zeichenstrom variieren, falls die Funktion
einen gewichteten Mittelwert berechnet. Ein gewichteter Mittelwert
kann unter Verwendung von mehr Werten berechnet werden, wenn ein
Zeichenstrom gelegentlich Spitzen aufweist, und es können weniger
Werte zur Berechnung des gewichteten Mittelwertes für einen
Strom verwendet werden, der dazu tendiert, stabil zu sein. Falls
ein gewichteter Mittelwert verwendet wird, ist der berechnete Modellierungswert 115 ein
einzelner numerischer Wert. Es können
jedoch andere Funktionen einen oder mehrere Werte erzeugen, die
den Zeichenstrom modellieren. Der gewichtete Mittelwert könnte des
weiteren in einer zweiten Funktion verwendet werden, um den Modellierungswert 115 zu
berechnen.
-
Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird ein Modellierungswert 115 berechnet 510,
indem der Logarithmus zur Basis 2 eines gewichteten Mittels
der quantifizierten Zeichen genommen wird und der logarithmische
Wert auf die nächste
ganze Zahl gerundet wird. Der berechnete Modellierungswert 115 wird
zum Klassifizierungsmodul 120 übertragen. Andere Funktionen
könnten
jedoch ebenso verwendet werden, um die Modellierungswerte 115 basierend
auf speziellen Charakteristika des Stroms zu berechnen. Dies ist
insbesondere der Fall, wenn eine Modellierungsfunktion nicht über bestimmte
Wertebereiche verwendet werden kann. Beispielsweise liefert eine
Logarithmusfunktion keine Information darüber, wann das gewichtete Mittel
gleich 0 ist. Unter diesen Umständen
kann das Modellierungsmodul 110 eine zusätzli che
Modellierungsfunktion liefern, um einen weiteren Modellierungswert 115 zu
erzeugen. Beispielsweise wird ein zweiter Modellierungswert 115 unter
Verwendung der Anzahl von Nullen im Strom als ein korrigierter Modellierungswert 115 berechnet.
Falls das gewichtete Mittel gleich 0 ist und das nächste Zeichen
ebenfalls eine Null ist, kann das Modellierungsmodul 110 einen
Modellierungswert 115 von Null zum Klassifizierungsmodul 120 weitergeben.
Der Modellierungswert 115, der unter Verwendung der alternierenden
Funktion erzeugt wurde, kann solange verwendet werden, wie die gewichtete
Summe Null ist. Dies ermöglicht
eine größere Flexibilität bei der
Kompression, da bestimmte Teile des Zeichenstroms in einer Weise
variieren können,
die mit einer verbesserten Modellierungswert-115-Funktion
antizipiert werden kann. Weitere Einzelheiten des Prozesses der
Bewegung zwischen Modellierungsfunktionen werden mit Bezugnahme
auf die Tabelle in 6 beschrieben.
-
Das Klassifizierungsmodul 120 bildet
den Modellwert auf eine Wahrscheinlichkeitsfunktion ab 515. Die Wahrscheinlichkeitsfunktion
könnte
unter Verwendung des Modellwertes wie beispielsweise unter Verwendung
des Modellwertes als die Basis einer Potenzfunktion erzeugt werden,
oder kann verwendet werden, um eine Wahrscheinlichkeitsfunktion
aus einem Satz von Funktionen, die im Klassifizierungsmodul 120 gespeichert
sind, auszuwählen.
Beispielsweise könnte
das Klassifizierungsmodul 120 eine Auswahl von sechzehn Funktionen
speichern, die verschiedene Typen von Zeichenströmen reflektieren und der Modellierungswert 115 könnte dazu
verwendet werden, um unter diesen 16 Wahrscheinlichkeitsfunktionen
auszuwählen.
Alternativ könnte
die Funktion eine Funktion sein, die kontinuierlich mit der Änderung
des Modellierungswertes 115 angepaßt wird. Die ausgewählte Wahrscheinlichkeitsfunktion
oder Funktion wird zum Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 übertragen 520.
-
Das Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 empfängt die
Wahrscheinlichkeitsfunktion. Falls der Strom kodiert wird 530,
berechnet 525 das Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 eine
Wahrscheinlichkeitskarte 230, die die Wahrscheinlichkeit
beinhaltet, daß das
aktuelle Zeichen das nächste
Zeichen im Strom gewesen wäre.
Die Wahrscheinlichkeiten werden der Code-Lookup-Tabelle 275 zugeführt, die
die Wahrscheinlichkeiten für
einen Abruf durch den Code-Assembler 280 speichert. Die
Wahrscheinlichkeit des aktuellen Zeichens bestimmt die Anzahl von
Bits, die verwendet wird, um das Zeichen zu kodieren. Das Zeichen
wird auf die richtige Wahrscheinlichkeit abgebildet 550. Das Zeichen
wird mit nur einigen Bits kodiert 555, falls die Wahrscheinlichkeit
des aktuellen Zeichens, daß es
das nächste
Zeichen im Strom ist, im Vergleich zur Wahrscheinlichkeit der anderen
Zeichen im Zeichensatz sehr wahrscheinlich ist. Mehr Bits werden
verwendet, um das Zeichen zu kodieren, wenn die relative Wahrscheinlichkeit
des aktuellen Zeichens abnimmt. Das dekodierte Zeichen wird dann
im kodierten Zeichenstrom 150 übertragen 560.
-
Falls der Strom dekodiert wird 530,
wird die Wahrscheinlichkeitskarte zur Code-Look-Up-Tabelle 275 weitergegeben,
die ein Mittel zum Abbilden 535 der Anzahl von Bits in
dem kodierten Zeichen mit der Wahrscheinlichkeit, die vom Kodierer
verwendet wurde, um das Zeichen zu kodieren, bereitstellt. Beispielsweise, falls
nur ein einziges Bit verwendet wurde, um das Zeichen zu kodieren,
war die kodierseitig berechnete Wahrscheinlichkeit ziemlich hoch.
Die Charakteristika des Bits, wie beispielsweise, ob eine 1 oder
0 verwendet wurde, werden ebenso verwendet, um diese Wahrscheinlichkeit
zu verfeinern. Falls beispielsweise eine einzelne Null verwendet
wurde, wird das Zeichen mit der höchsten Wahrscheinlichkeit in
der Wahrscheinlichkeitsfunktion abgeglichen.
-
Der Dekoder bildet dann die Wahrscheinlichkeit
mit dem richtigen quanitifizierten Zeichen, das das kodierte Zeichen
im dekodierten Zeichenstrom ersetzt, ab 540. Kodierseitig
wird jedem Zeichen eine Wahrscheinlichkeit basierend auf dem Modellierungswert 115 und
der entsprechenden Wahrscheinlichkeitsfunktion zugeteilt. Dieser
Prozeß wird
nun umgekehrt. Beispielsweise, falls die Zahl "N" das
Zeichen war, das gemäß der Wahrscheinlichkeitsfunktion
am wahrscheinlichsten das nächste
Zeichen im Strom war, würde
der Kodierer ein Zeichen mit der geringsten Anzahl von Bits als "N" dekodieren. Dieser Prozeß wird wiederholt
und ein neuer Modellierungswert 115 und die entsprechende
Wahrscheinlichkeitsfunktion wird verwendet, um jedes Zeichen dynamisch
zu dekodieren. Das dekodierte Zeichen wird dann in den Strom 545 übertragen.
-
Die folgende Beschreibung liefert
ein Beispiel eines Zeichenstroms, der gemäß dem vorliegenden Verfahren
kodiert wird. Für
Veranschaulichungszwecke wurde die Wahrscheinlichkeit eine Null
als das nächste Zeichen
im Zeichenstrom zu erhalten, wie durch die Wahrscheinlichkeitsfunktion
erhalten, die mit dem Modellierungswert 115 und anderen
relevanten Faktoren zusammenpaßt,
in einer Tabelle in 6 bereitgestellt.
In dieser beispielhaften Ausführungsform
bestimmt das Modellierungsmodul 110 den Modellierungswert 115 durch
Berechnen eines angepaßten
Logarithmus zur Basis 2 des gewichteten Mittels der letzten
vier Zeichen im Strom. Der berechnete Wert wird auf die nächstliegende
ganze Zahl gerundet und dieser Modellierungswert 115 wird
zum Klassifizierungsmodul 120 weitergegeben. Zusätzlich speichert
bei diesem Beispiel das Klassifizierungsmodul 120 eine
Auswahl von Wahrscheinlichkeitsfunktionen, die auf jeden Modellierungswert 115 abgebildet
werden. Schließlich
wird eine Zeichensatzgröße von 4096
verwendet und 24 Funktionen im Klassifizierungsmodul 120 gespeichert.
Die Verwendung dieser Parameter in diesem Beispiel soll die praktische
Anwendung der Erfindung bei der Datenübertragung demonstrieren und
soll nicht als Beschränkung
des Umfangs der Ansprüche
verstanden werden. Irgendeine Anzahl von unterschiedlichen Berechnungen
des Modellierungswerts 115, Wahrscheinlichkeitsfunktionen
und Zeichensätzen
kann verwendet werden, um die Erfindung wirkungsvoll umzusetzen.
-
Es sei angenommen, daß die letzten
vier Zeichen im Strom vor dem aktuellen Zeichen, vorausgesetzt, daß es sich
um hohe Zeichenwerte handelt, in einem gewichteten Mittel von 768
resultieren. Der angepaßte Logarithmus
zur Basis 2 des gewichteten Mittelwerts ist gleich 10 und
dieser Modellierungswert 115 wird zum Klassifizierungsmodul 120 weitergegeben.
Die Wahrscheinlichkeitsfunktion, die einem Modellierungswert 115, der
gleich 10 ist, entspricht, wird durch das Klassifizierungsmodul 120 abgerufen
und zum Wahrscheinlichkeitsabbildungssystem 130 weitergegeben.
Die durch das Wahrscheilichkeitsabbildungssystem 130 bereitgestellten
Wahrscheinlichkeiten werden vom Kodierer verwendet, um das Zeichen
zu kodieren. Ferner sei angenommen, daß das aktuelle Zeichen, das übertragen
wird, eine Null ist. Mit Bezugnahme auf die Tabelle wird die Wahrscheinlichkeit,
daß das
erste Zeichen gleich Null ist, in 1535 mit 1 berechnet. Da die Null äußerst unerwartet
war, würde
die Null mit ungefähr
12 Bits kodiert werden. Diese 12 Bits würden im Strom kodierter Werte 150 vom
statistischen Kodierer 150 bereitgestellt werden.
-
Im folgenden werde angenommen, daß das nächste Zeichen
(das zweite Zeichen) ebenfalls Null ist. Dies resultiert in einer
Reduzierung des Modellierungswertes 115, möglicherweise
auf neun, abhängig
von den Werten der Zeichen vor dem ersten Zeichen. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung
entsprechend einem Modellierungswert 115, der gleich neun
ist, würde
dann verwendet werden, um das zweite Zeichen zu kodieren. Das zweite
Zeichen würde
wie das erste Zeichen kodiert und durch den Kodierer 250 dem
Strom kodierter Werte 150 zugeführt. In diesem Fall würde das
Zeichen jedoch nur 11 Bits zur Kodierung erfordern, da die Wahrscheinlichkeitsverteilung
eine größere Wahrscheinlichkeit
für Null
angezeigt hat. Da niedrige Werte (wie beispielsweise Nullen) angetroffen
werden, gibt das Klassifizierungsmodul 120 Wahrscheinlichkeitsfunktionen, die
eine größere Wahrscheinlichkeit
für derartige Werte
angeben, weiter und die Kodierungseffektivität steigt an. Zusätzlich wird,
insbesondere dort, wie im vorliegenden Fall, wo eine gewichtete
Summe unter Verwendung einer begrenzten Anzahl von Werten, wie beispielsweise
4 verwendet wird, die geeignete Wahrscheinlichkeitsverteilung rasch
zu einer übergehen,
die für
den Strom geeignet ist. Dieses Verfahren wird durch das Vorsehen
einer alternierenden Funktion verstärkt, die einen Modellierungswert 115 gemäß der Nullzählung berechnet.
Falls beispielsweise vier aufeinanderfolgende Nullen angetroffen
werden, könnte
für das
fünfte
Zeichen die Funktion entsprechend dem Modellierungswert 115 von
Null verwendet werden. Das folgende Beispiel veranschaulicht den Übergang
zwischen zwei Funktionen, die verwendet werden, um den Modellierungswert 115 für verschiedene
Typen von Strömen
zu berechnen. Für
Veranschaulichungszwecke werde angenommen, daß wenn der Strom einen Mittelwert
von Null aufweist, die alternierende Funktion implementiert wird.
-
Unter Beibehaltung derselben Parameter,
die im vorhergehenden Beispiel verwendet wurden, werde angenommen,
daß, nachdem
die Funktion gemäß einem
Modellierungswert 115 von 10 wegen der früheren Historie
mit hohem Wert verwendet wurde, die nächsten vier Zeichen Null wären (Zeichen
eins bis vier). Die Zeichen wären
gemäß den auf
den berechneten Modellierungswert 115 abgebildeten Wahrscheinlichkeitsfunktionen
kodiert worden und würden
in den Strom kodierter Werte 150 zugeführt werden, die durch den statistischen
Kodierer 240 produziert werden. Für das fünfte Zeichen wäre die gewichtete
Summe gleich Null, so daß die
Wahrscheinlichkeitsverteilung, bei der der Modellierungswert 115 gleich
Null ist, verwendet wird.
-
Wenn der Modellierungswert 115 Null
ist, wird jedoch eine alternierende Funktion verwendet, um einen zusätzlichen
Modellierungswert 115 zu liefern. In diesem Fall wird vorzugsweise
das Nullzählungsverfahren implementiert.
Falls das fünfte
Zeichen nicht gleich Null ist, wird es unter Verwendung der Verteilung
gemäß dem vorhergehenden
Modellierungswert 115 unter Verwendung des Standardkodierungsprozesses,
der oben beschrieben wurde, kodiert. Man nehme jedoch an, daß das fünfte Zeichen
gleich Null ist. Diese Null würde nicht
unmittelbar verwendet, um einen neuen Modellierungswert 115 zu
generieren. Wie oben erläutert,
wird die Wahrscheinlichkeitsfunktion, die verwendet wird, um das
Zeichen zu kodieren, von den nachfolgenden Zeichenwerten abhängen. Es
werde angenommen, daß das
sechste Zeichen ebenfalls Null ist. Da zwei aufeinander folgende
Nullen angetroffen worden wären,
wird ein neuer Modellierungswert 115 von –1 berechnet. Wenn
der Modellierungswert
115 –1 ist, wird eine Null, die
durch den Kodierer in den Strom kodierter Werte 150 eingefügt wird,
das Äquivalent
von zwei (21) Nullen. Somit würde tatsächlich eine
einzige kodierte Null die zwei Nullen entsprechend dem fünften und
sechsten Zeichen darstellen.
-
Falls vier weitere Nullen (für die Zeichen
7–10)
in den Strom 105 eingegeben würden, würde ein Modellierungswert 115 von –2 berechnet
und die vier gesetzten Nullen würden
durch eine einzige Null im Strom kodierter Werte dargestellt werden.
Somit würde
der Kodierer 240 "00" in den kodierten
Strom für
die tatsächlichen
Werte "000000" für die Zeichen
5–10 einfügen. Acht
weitere Nullen (für
die Zeichen 11–18)
müssen
in den Strom 105 eingeführt
werden, um den Satz von Nullen entsprechend einen Modellierungswert 115 von –3 zu vervollständigen.
An diesem Punkt würden
acht aufeinanderfolgende Nullen als eine Null gespeichert werden.
Somit könnte "000" der Strom kodierter
Werte für
die tatsächlichen
Werte "00000000000000" der Zeichen 5–18 sein.
Dieser Prozeß wird
durch Verdoppeln der Anzahl von Nullen, die in einem Satz erforderlich
sind, bevor der nächste
Modellierungswert 115 berechnet wird, fortgesetzt.
-
Man nehme jedoch an, daß nach einem
Anfangszustand mit einem Modellierungswert 115, der gleich 10
ist, nur die Zeichen 1–14
Null wären
und daß die
Zeichen 15 nicht Null wären.
Der Strom kodierter Werte 150 würde eine geeignete Kodierung
für die
Nullen der Zeichen 1 –4
und "00" für die Zeichen
5–10 umfassen. Eine
dritte nachfolgende Null, die acht 0en (11– 18) entsprechen würde, wäre nicht
im Strom 150 kodierter Werte beinhaltet. Jedoch würde, sobald
ein Wert 15, der nicht Null ist, angetroffen wird, dieser unter
Verwendung des herkömmlichen
Kodierungsschemas kodiert werden (gemäß der b-gleich-minus-drei-Funktion)
und in den Strom kodierter Werte 150 eingefügt werden.
Zusätzlich
würden
die vier Nullen für
die Zeichen 11–14
durch ein Codewort dargestellt werden, das anzeigt, daß der nächste Satz
von Nullen ebenfalls direkt in den Strom 150 der kodierten
Werte eingefügt
würde.
-
Unter der Annahme, daß die Bezeichnung
(ECn) der kodierte Wert für
das me Zeichen ist (z. B. für
das erste Zeichen, wie oben beschrieben, wäre EC1 11
Bit an Information). Ein resultierender beispielhafter Strom 150 kodierter
Werte wäre
aufeinanderfolgend (EC1), (EC2),
(EC3), (EC4), 0,
0, (EC15), (Codewort). Alternativ könnte das
(Codewort) im Strom kodierter Werte vorangehen (V 15). In diesem
Beispiel wäre
die Abfolge von Nullen im Strom kodierter Daten 150 kompakt
vorgesehen. Beispielsweise würde "00000" in einem Strom kodierter
Daten 150 44 Nullen des ursprünglichen Zeichenstroms 105 darstellen.
Tatsächlich
würde,
wenn der Modellierungswert 115 gleich –12 ist, eine einzelne Null
in dem Strom kodierter Daten 150 4096 (212)
Nullen in dem ursprünglichen
Zeichenstrom 105 darstellen. 4096 ist lediglich eine beispielhafte
Grenze und die Erfindung kann mit höheren Darstellungen aufeinanderfolgender
Nullen implementiert werden. Zusätzlich
wird Null verwendet, um das Verfahren zu demonstrieren und es könnten andere
nicht null-zentrierte Systeme implementiert werden. Des weiteren
muß das
Verfahren nicht auf der Basis von 2 betrieben werden, obwohl Potenzen
von 2 bei der bevorzugten Ausführungsform
verwendet werden.
