JP2001217723A

JP2001217723A - 改良型のデータ圧縮用ランレングス符号化アルゴリズムを提供する方法

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Publication number: JP2001217723A
Application number: JP2000394029A
Authority: JP
Inventors: Marcus Wagner; マーカス・ワーグナー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2000-01-04
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2001-08-10
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: JP3409319B2; EP1115089A2; CN1303176A; CN1145265C; US6331826B1; KR100390731B1; EP1115089A3; KR20010070313A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】複数のビット・シーケンスを符号化する改良
型の方法を提供すること。【解決手段】ビット・シーケンスを読み取り反復因数
用のビットの最小数を決定す方法でビットの最小数が可
変、および反復因数を使用してビット・シーケンスを符
号化することを含む。この方法は、反復因数（ＲＦ）に
使用されるビット数が、等しい値を有するビットのシー
ケンスごとに異なるというストラテジーを使用すること
で改良型のランレングス符号化アルゴリズムを提供。Ｒ
Ｆは、その反復因数を記号なし整数として２進コード化
する最小数のビットによって表されるため個々のビット
・シーケンスごとのＲＦが、直前または後続のどんなＲ
Ｆにも関係なく、必要最小限の数のビットで表される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデータ圧縮に関し、
より詳細には、ランレングス符号化データ圧縮に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】データ圧縮は、データ伝送およびデータ
記憶の領域で重要である。データ圧縮用のアルゴリズム
の一群は、ランレングス符号化アルゴリズムである。ラ
ンレングス符号化アルゴリズムは、高い圧縮率を達成す
ることができるため、ビジュアル画像など、データが等
しい値を有するビットのシーケンスで主に構成されると
きのデータ圧縮用に頻繁に選択される方法である。

【０００３】このデータ圧縮アルゴリズムの一群では、
しばしば記号の体系が定義され、このような記号は１つ
または複数のビットで構成することができる。次いで、
記号とその反復因数すなわちその連続的な発生との組と
してデータを表すことによって、データ圧縮が達成され
る。記号体系が０および１などの２つのビット値だけで
構成される場合は、一般にランレングスとも呼ばれる連
続する反復因数が交互のビット値のシーケンスの長さを
指定することができるため、記号体系を定義する必要は
ない。すなわち、ある反復因数は０の値をとるビットの
数であり、次の反復因数は１の値をとるビットの数であ
る。あるビット値が１の反復因数で主として発生する場
合は、様々な反復因数で発生する反対のビット値の反復
因数だけが書かれればよい。これは、こうしたどんな２
つの反復因数の間にも反対のビット値の単一ビットがあ
ることを意味する。

【０００４】ランレングス符号化アルゴリズムの効率を
制限する問題は、反復因数自体がいくらかの数のビット
を占め、これらの反復因数を表すビットの最適な数を決
定することが、特に圧縮する実際のデータを知らなけれ
ば困難または不可能となり得ることである。この問題を
悪化させることに、符号化プロセスが開始される前にデ
ータ・セットまたはビット・ストリーム全体に対する反
復因数の分布が分かっていても、反復因数を符号化する
ビットの数の最良の選択は、いずれか１つのデータ・セ
ットまたはビット・ストリーム全体を通して一定である
とは限らない。これらのケースでは、反復因数を圧縮す
るビットの数のいずれかの固定選択から準最適データ圧
縮率が得られる傾向が最も強い。反復因数を表すのに多
すぎるビットを使用するのは無駄であり、データ圧縮の
目的に反する。反復因数を表すのに不十分なビットを使
用するのは、アルゴリズムに反対のビット値または同じ
目的のその他の単位のゼロレングスのシーケンスを導入
させ、次いで、長すぎて表せなかった残りのシーケンス
を同じ方式で符号化させることになる。

【０００５】上の問題の一例は、マルチキャスト衛星シ
ステムで発生する。図１に、データ圧縮アルゴリズムを
使用することのできる、そのような従来の衛星システム
１００を示す。このシステムは中央サイト１０２を含
み、ここにトランスポンダ１１０およびサーバ１１２が
ある。中央サイト１０２は、衛星１０８を介してリモー
ト・クライアント１０４と通信する。クライアント・サ
イトにある受信機１０６が、この通信を容易にする。衛
星１０８を介してデータがリモート・クライアント１０
４に正しく送達されることを確実にするために、マルチ
キャスト・アプリケーション・サーバ１１２は、宛てら
れたすべてのクライアントによってデータが正しく受信
されたかどうかを判定できなければならず、サーバ１１
２は、不適切に受信されたデータを再送信しなければな
らない。したがって、クライアント１０４はサーバ１１
２に応答して、全部失われたか、または再構築できるよ
りも多くの伝送エラーを含んでいるために、どのデータ
が再送信される必要があるかを指示しなければならな
い。各クライアントからの応答は、他のどのクライアン
トの応答とも異なる可能性があり、すべてのクライアン
ト１０４からサーバ１１２へのバック・トラフィック
は、受信機の数にほぼ直線的に比例することになる。こ
のクライアント応答データ・トラフィック、またはバッ
ク・トラフィックは、中央サイト・サーバ１１２にとっ
てだけでなく、そのネットワークの他の作業に影響を与
えずにこのクライアント応答トラフィックを扱うのに十
分な帯域幅または応答性あるいはその両方を有しない場
合のあるサーバのローカル・ネットワークにとっても重
大な負担である。サーバ１１２が衛星１０８によってペ
イロード・データを送り、クライアント１０４がずっと
遅い地上ネットワークを介して応答する場合、このクラ
イアント応答トラフィックは、クライアント数を増やす
ことに対する唯一の最も重大な制限である場合がある。
したがって、マルチキャスト送信側／サーバ１１２がそ
のクライアント１０４からの応答によってあふれること
は、クライアント応答インプロージョンと呼ばれ、ラン
タイム・パフォーマンス、ならびに受信機とマルチキャ
ストおよびブロードキャスト・アプリケーションの数に
おけるスケーラビリティにとって一般的かつ大きな障害
である。クライアント応答インプロージョンの可能性
は、悪天候状況、伝送回線の不明瞭、または太陽黒点活
動などのせいで伝送エラーが増加するときに増大する。
したがって、データ圧縮の際にネットワークによって使
用されるランレングス符号化アルゴリズムの効率は、ク
リティカルな要因である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、改良型の
データ圧縮用ランレングス符号化アルゴリズムを提供す
る方法が必要とされている。本発明は、このような必要
性に対処する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のビット
・シーケンスを符号化する改良型の方法を提供する。本
発明は、ビット・シーケンスを読み取ること、ビット・
シーケンスに対する反復因数用のビットの最小数を決定
することであってビットの最小数が可変であること、お
よび反復因数を使用してビット・シーケンスを符号化す
ることを含む。この方法は、反復因数（ＲＦ）を表すの
に使用されるビットの数が、等しい値を有するビットの
個々のシーケンスごとに異なるというストラテジーを使
用することによって、改良型のランレングス符号化アル
ゴリズムを提供する。従来のようにいずれかの所定数か
つ固定数のビットによってＲＦを表すのではなく、本発
明のＲＦは、その反復因数を符号なし整数として２進コ
ード化する最小数のビットによって表される。可変幅Ｒ
Ｆランレングス符号化アルゴリズムを提供することの鍵
となる利点は、個々のビット・シーケンスごとのＲＦ
が、直前または後続のどんなＲＦにも関係なく、必要最
小限の数のビットだけを使用して表されることである。
したがって、圧縮するデータ中の広範囲のシーケンス・
レングス分布にわたり、従来のアルゴリズムで得られる
圧縮率よりも高い圧縮率を得ることができる。さらに、
可変幅ＲＦは、ＲＦを表すのに何ビットが使用されるか
を制御するのが圧縮するデータであるという点で、デー
タ駆動型である。したがって、ビット値シーケンス分布
を事前に知っておくことが必要であり、それにより、本
発明による方法はリアルタイムの適用によく適したもの
になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、改良型のデータ圧縮用
ランレングス符号化アルゴリズムを提供する方法を提供
する。後続の説明は、当業者が本発明を作成して使用で
きるようにするために呈示し、特許出願およびその要件
のコンテキストで提供する。好ましい実施形態への様々
な修正は、当業者に容易に明らかとなり、本明細書中の
一般原理は、他の実施形態にも適用することができる。
したがって本発明は、示される実施形態に限定されるも
のではなく、本明細書に述べる原理および特徴と矛盾し
ない最大の範囲を与えられる。

【０００９】本発明による方法は、反復因数（ＲＦ）を
表すのに使用されるビットの数が、等しい値を有するビ
ットの個々のシーケンスごとに異なるというストラテジ
ーを使用することによって、改良型のランレングス符号
化アルゴリズムを提供する。ＲＦは、圧縮するビット・
シーケンス中の同じビット値の連続する反復の数であ
る。従来のようにいずれかの所定数かつ固定数のビット
によってＲＦを表すのではなく、本発明のＲＦは、その
反復因数を符号なし整数として２進コード化する最小数
のビットによって表される。

【００１０】好ましい実施形態では、等しい値を有する
ビットのシーケンスのＲＦを表すのに必要なビットの数
が、反復因数符号化幅（ＲＦＥＷ）と呼ばれる、パラメ
ータで表される少数のビットを使用して、実際のＲＦの
前に出力ビット・ストリーム（ＯＢＳ）に書き込まれ
る。本発明による方法で圧縮されたビット・シーケンス
を構築する情報の最初の項目は、ＲＦＥＷである。次い
で、実際のＲＦが反復因数幅（ＲＦＷ）ビットを使用し
て表される。例えば、ＲＦＥＷが４ビットの場合、ＲＦ
Ｗは１〜１６ビットの範囲をとることができる。０のＲ
Ｆを表すのにも１ビットが必要なため、ＲＦＷは、１ビ
ットよりも小さくなることはできない。ＲＦＷが１〜１
６ビットの場合、ＲＦは、０〜２¹⁶−１すなわち６５６
３５の範囲の値を達成することができる。

【００１１】本発明の特徴をより詳細に説明するため
に、以下の考察と共に図２〜７を参照されたい。

【００１２】図２は、本発明による改良型のデータ圧縮
用ランレングス符号化アルゴリズムを提供する方法の好
ましい一実施形態を示す流れ図である。まずステップ２
０２を介して、符号化するビット・シーケンスが読み取
られる。次にステップ２０４を介して、そのビット・シ
ーケンスに対するＲＦ用のビットの最小数が決定され、
ビットの最小数は可変である。次いでステップ２０６
で、そのＲＦを使用してビット・シーケンスが符号化さ
れる。

【００１３】例えば、１０００個の連続する「１」に対
するビット・シーケンスが符号化されると仮定する。し
たがって、このビット・シーケンスに対するＲＦも１０
００である。このＲＦの２進数表現は「１１１１１０１
０００」であり、これは１０ビットを占める。ＲＦ幅は
１０となり、これは２進数で「１０１０」である。しか
し、０のＲＦであっても、その０を符号化するのに１ビ
ットを必要とするため、ＲＦは１ビット未満を占めるこ
とはできない。したがって、ＲＦ幅には常に暗黙的に１
が加えられ、これは、符号化されるビット・シーケンス
の最初のＲＦＥＷビット中に符号化される。したがっ
て、ＲＦが１０００であり、それから生じる２進数ＲＦ
幅が１０ビットであるこの例では、符号化されるシーケ
ンスの最初の４ビットは、９すなわち２進数で「１００
１」を含むことになる。これらの最初のＲＦＥＷビット
に、１０００のＲＦを符号化した１０ビットが続く。し
たがって、１０００個の連続する等しいビットのビット
・シーケンスは、１４ビット長の出力シーケンス「１０
０１１１１１１０１０００」に符号化され、最初のビッ
ト「１００１」はＲＦＥＷである。得られる圧縮率は１
０００／１４、すなわち７１．４である。この例は４ビ
ットのＲＦＥＷを例示しているが、どんな数のビットを
使用してもよい。

【００１４】図３は、本発明による改良型のデータ圧縮
用ランレングス符号化アルゴリズムを提供する方法の好
ましい実施形態をより詳細に示す流れ図である。まず、
ステップ３０２を介してプロセスが初期設定される。図
４は、初期設定ステップ３０２をより詳細に示す流れ図
である。初期設定では、ステップ４０２を介して、入力
ビット・ストリーム（ＩＢＳ）からの最初のビットが読
み取られ、グローバル変数「previous_bit」が最初のビ
ットに等しく設定される。ステップ４０４を介してprev
ious_bitが０に等しくないと判定された場合は、ステッ
プ４０６を介してゼロ・レングス符号化シーケンスが書
き込まれる。ステップ４０８を介してグローバル変数
「cleanup」が「ＴＲＵＥ」に等しく設定され、ステッ
プ４１０を介してＲＦに対するグローバル変数「repeat
_factor」が１に等しく設定される。変数「cleanup」
は、符号化シーケンスをＯＢＳにフラッシュすべきか否
かを示す。ステップ４０４を介してprevious_bitが０に
等しいと判定された場合は、初期設定ステップはステッ
プ４０６を飛ばして、ステップ４０８および４１０に進
む。しかし、規則が、上記で使用したようにＯＢＳの最
初のビットが０であることを必要とするか、あるいは１
であることを必要とするかは任意である。ＩＢＳの優勢
なビット値を使用すべきである。

【００１５】図５は、本発明によるゼロ・レングス・シ
ーケンスの書込み（図４のステップ４０６）をより詳細
に示す流れ図である。まず、ステップ５０２を介してre
peat_factorが０に等しく設定される。次いで、ステッ
プ５０４を介して符号化シーケンスが書き込まれる。

【００１６】図３に戻ると、ステップ３０２を介して符
号化プロセスが初期設定された後で、ステップ３０４を
介してＩＢＳが空かどうかが判定される。空である場合
は、cleanupがＴＲＵＥに等しければ、ステップ３０６
を介して符号化シーケンスがＯＢＳにフラッシュされ
る。空でない場合は、ステップ３０８を介して、ＩＢＳ
の次のビットが読み取られ、グローバル変数「current_
bit」が次のビットに等しく設定される。次いで、ステ
ップ３１０を介してcurrent_bitがprevious_bitと等し
いかどうかが判定される。等しくない場合は、等しいビ
ットのシーケンスの最後に達しており、current_bitは
次のシーケンスの最初のビットである。次いで、ステッ
プ３１２を介して、previous_bitがcurrent_bitに等し
く設定されて、次のビット・シーケンスのビット値がト
ラックされる。次いで、ステップ３１４を介して符号化
シーケンスが書き込まれる。古いシーケンスがすでにＯ
ＢＳにフラッシュされたため、ステップ３１６を介して
ＲＦが１に等しく初期化され、ステップ３１８を介して
cleanupがＦＡＬＳＥに設定される。次いで、プロセス
はステップ３０４にループバックする。

【００１７】ステップ３１０を介してcurrent_bitがpre
vious_bitと等しい場合は、連続的な等しいビットの数
をカウントするために、ステップ３２０を介してrepeat
_factorの値が１つインクリメントされる。ステップ３
２２を介して、インクリメントされたrepeat_fatorが事
前設定された最大値を超えた場合は、ステップ３２４を
介して、repeat_factorが最大値に等しく設定される
（この最大値は２＾（２＾ＲＦＥＷ）−１）。次いで、
ステップ３２６を介して符号化シーケンスが書き込ま
れ、ステップ３２８を介して反対のビット値のゼロ・レ
ングス・シーケンスが符号化シーケンスの後に挿入され
る。次いで、ステップ３２０を介してrepeat_factorが
１に等しく設定され、ステップ３３２を介してcleanup
がＴＲＵＥに設定される。次いで、プロセスはステップ
３０４にループバックする。

【００１８】図６は、本発明による符号化シーケンスの
書込み（図３のステップ３２６および３１４、図５のス
テップ５０４）をより詳細に示す流れ図である。まず、
ステップ６０２を介してrepeat_factorの値に対するＲ
ＦＥＷが決定される。次いで、ステップ６０４を介して
ＲＦＥＷの値がＯＢＳに書き込まれる。次いで、ステッ
プ６０６を介してrepeat_factorの値がＯＢＳに書き込
まれる。

【００１９】図７は、本発明によるＲＦＥＷの決定（図
６のステップ６０２）をより詳細に示す流れ図である。
まず、ステップ７０２を介してrepeat_factorが１以下
かどうかが判定される。１以下の場合は、ステップ７０
４を介してＲＦＥＷに対して１が返される。そうでない
場合は、ステップ７０６を介して、１とrepeat_factor
の２進対数以下の最大整数とを足した数に等しいＲＦＥ
Ｗが返される。

【００２０】本発明による可変幅ＲＦランレングス符号
化アルゴリズムを提供することの鍵となる利点は、個々
のビット・シーケンスごとのＲＦが、直前または後続の
どんなＲＦにも関係なく、必要最小限の数のビットだけ
で表されることである。したがって、圧縮するデータ中
の広範囲のシーケンス・レングス分布にわたり、従来の
アルゴリズムで得られる圧縮率よりも高い圧縮率を得る
ことができる。さらに、可変幅ＲＦは、ＲＦを表すのに
何ビットが使用されるかを制御するのが圧縮するデータ
であるという点で、データ駆動型である。したがって、
ビット値シーケンス分布を事前に知っておく必要があ
り、それにより、本発明による方法はリアルタイムの適
用によく適したものになる。

【００２１】本発明による方法によって得られるより高
い圧縮率を実証するために、１０００個の「０」、２０
個の「１」、３００個の「０」のビット・シーケンス
が、以下の表に示すように符号化されると仮定する。

【表１】

【００２２】４ビットのＲＦ固定幅を有する従来のラン
レングス圧縮アルゴリズムを使用すると、１０００個の
連続する「０」のシーケンスは、６７ＲＦ、および各Ｒ
Ｆ間の反対の値に対する６６シーケンスを必要とし、５
３２ビットを必要とする。２０個の連続する「１」のシ
ーケンスに対しては、２つのＲＦに加えてＲＦ間の反対
の値に対して１つが必要とされ、１２ビットが必要とさ
れる。３００個の連続する「０」のシーケンスに対して
は、２０個のＲＦに加えて各ＲＦ間の反対の値に対して
１９が必要とされ、１５６ビットが必要とされる。した
がって、従来のランレングス圧縮アルゴリズムによれ
ば、ビット・シーケンスを符号化するのに合計７００ビ
ットが必要とされる。圧縮率は１３２０／７００＝１．
８９である。

【００２３】対照的に、本発明による方法を使用する
と、１０００個の連続する「０」のシーケンスは１０ビ
ットの幅のＲＦを１つ必要とし、２０個の連続する
「１」のシーケンスは５ビットの幅のＲＦを１つ必要と
し、３００個の連続する「０」のシーケンスは９ビット
の幅のＲＦを１つ必要とする。４ビットのＲＦＥＷが各
ＲＦに必要であり、その結果、１０００個の「０」を符
号化するために１４ビット、２０個の「１」を符号化す
るために９ビット、３００個の「０」を符号化するため
に１３ビットが必要である。したがって、可変ＲＦ幅を
使用した本発明によるランレングス圧縮アルゴリズムに
よれば、ビット・シーケンスを符号化するのに合計３６
ビットが必要とされる。圧縮率は１３２０／３６＝３
６．７である。したがって、より高い圧縮率が達成さ
れ、これは、従来のランレングス符号化アルゴリズムに
よって達成される圧縮率を大きく上回る。

【００２４】図１に示した衛星ネットワークのコンテキ
ストでは、本発明による方法を使用すればいくつかの利
点が得られる。より高い圧縮率が可能なため、サーバ１
１２のローカル・ネットワーク環境におけるデータ負荷
は、本発明のアルゴリズムを使用しない場合よりもずっ
と軽い。これは２つの重要性を有する。第１に、これ
は、いくつかの顧客インストールを実現可能にすること
ができる。というのは、顧客の既存のまたは計画中のデ
ータ・ネットワークが、マルチキャスト・アプリケーシ
ョンからの未圧縮のバック・トラフィックによって課せ
られる追加の負担に普通なら耐えられないからである。
第２に、サーバのローカル・ネットワークの作業負荷が
低減されることによって、今や既存のまたは計画中のシ
ステムをより一層多くのクライアント総数にアップグレ
ードすることができる。また、処理しなければならない
バック・トラフィック中のデータが激減するため、サー
バ１１２は、クライアント応答によってオーバーランさ
れる可能性がより少ない。

【００２５】本発明によるアルゴリズムの圧縮解除は、
複雑なアルゴリズムを必要としない。サーバ１１２のメ
モリからプロセッサ（図示せず）への持続的なデータ・
トラフィックが、クライアント・バック・トラフィック
を処理するときのそのサーバの主要な性能ボトルネック
となる可能性があるため、本発明によるデータ圧縮は、
サーバ１１２がクライアント応答を処理できる速度全体
を向上させることができる。これは、プロセッサにパイ
ピングしなければならないクライアントごとの応答デー
タが、従来の圧縮方法を使用する場合と比較してより少
ないからである。これは、今やそのリソースのいくつか
が開放されているサーバ１１２のスループット全体を向
上させる。本発明によるアルゴリズムの実施は、中央処
理装置（ＣＰＵ）サイクルに関してはごくわずかなリソ
ースを必要とし、メモリに関しては、それを実施する実
行可能コードを含むため以上はほぼ全くリソースを必要
としない。圧縮すべきデータは、一度だけ読取り／処理
すればよく、すなわちそれらは本発明の実施を介してパ
イピングすることができる。

【００２６】改良型のデータ圧縮用ランレングス符号化
アルゴリズムを提供する方法を開示した。本発明による
方法は、反復因数（ＲＦ）を表すのに使用されるビット
の数が、等しい値を有するビットの個々のシーケンスご
とに異なるというストラテジーを使用することによっ
て、改良型のランレングス符号化アルゴリズムを提供す
る。従来のようにいずれかの所定数かつ固定数のビット
によってＲＦを表すのではなく、本発明のＲＦは、その
反復因数を記号なし整数として２進コード化する最小数
のビットによって表される。本発明による可変幅ＲＦラ
ンレングス符号化アルゴリズムを提供することの鍵とな
る利点は、個々のビット・シーケンスごとのＲＦが、直
前または後続のどんなＲＦにも関係なく、必要最小限の
数のビットで表されることである。したがって、圧縮す
るデータ中の広範囲のシーケンス・レングス分布にわた
り、従来のアルゴリズムで得られる圧縮率よりも高い圧
縮率を得ることができる。さらに、可変幅ＲＦは、ＲＦ
を表すのに何ビットが使用されるかを制御するのが圧縮
するデータであるという点で、データ駆動型である。し
たがって、ビット値シーケンス分布を事前に知っておく
必要があり、それにより、本発明による方法はリアルタ
イムの適用によく適したものになる。

【００２７】示された実施形態によって本発明を述べた
が、当業者なら、実施形態に変形があり得ること、およ
びそれらの変形が本発明の趣旨および範囲に含まれるこ
とを容易に認識するであろう。したがって、当業者な
ら、添付した特許請求の範囲の趣旨および範囲を逸脱す
ることなく多くの修正を加えることができる。

【００２８】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００２９】（１）複数のビット・シーケンスを符号化
する方法であって、（ａ）ビット・シーケンスを読み取
ること、（ｂ）ビット・シーケンスに対する反復因数用
のビットの最小数を決定することであって、ビットの最
小数が可変であること、および（ｃ）反復因数を使用し
てビット・シーケンスを符号化することを含む方法。（２）読取りステップ（ａ）が、（ａ１）入力ビット・
ストリームの、等しい値を有する連続した複数のビット
を読み取ることを含む、上記（１）に記載の方法。（３）読取りステップ（ａ１）が、（ａ１ｉ）入力ビッ
ト・ストリームの最初のビットを読み取ること、（ａ１
ｉｉ）直前のビットを最初のビットに等しく設定するこ
と、（ａ１ｉｉｉ）入力ビット・ストリームの次のビッ
トを読み取ること、（ａ１ｉｖ）現在ビットを次のビッ
トに等しく設定すること、（ａ１ｖ）直前のビットが現
在ビットと等しいかどうかを判定すること、（ａ１ｖ
ｉ）直前のビットが現在ビットと等しい場合に、直前の
ビットを現在ビットに等しく設定し、ステップ（ａ１ｉ
ｉｉ）に戻ること、および（ａ１ｖｉｉ）直前のビット
が現在ビットと等しくない場合に、読取りを停止するこ
とを含む、上記（２）に記載の方法。（４）決定ステップ（ｂ）が、（ｂ１）入力ビット・ス
トリームの、等しい値を有する連続した複数のビットを
カウントすることであって、等しい値を有する連続した
ビットがビット・シーケンスを含み、カウントの結果が
反復因数であること、および（ｂ２）反復因数に対する
反復因数符号化幅を決定することであって、反復因数符
号化幅が反復因数用のビットの最小数であることを含
む、上記（１）に記載の方法。（５）カウント・ステップ（ｂ１）が、（ｂ１ｉ）反復
因数が所定の最大数よりも大きい場合に、反復因数を所
定の最大数に等しく設定することを含む、上記（４）に
記載の方法。（６）決定ステップ（ｂ２）が、（ｂ２ｉ）反復因数が
１以下の場合に、反復因数符号化幅を１に等しく設定す
ること、および（ｂ２ｉｉ）反復因数が１よりも大きい
場合に、反復因数符号化幅を、１と反復因数の２進対数
以下の最大整数とを足した数に等しく設定することを含
む、上記（４）に記載の方法。（７）符号化ステップ（ｃ）が、（ｃ１）反復因数に対
する反復因数符号化幅を出力ビット・ストリームに書き
込むこと、および（ｃ２）反復因数を出力ビット・スト
リームに書き込むことを含む、上記（１）に記載の方
法。（８）読取りステップ（ａ）の前に、（ａ１）反復因数
を１に等しく初期設定することを含む、上記（１）に記
載の方法。（９）（ｄ）ビット・シーケンスの値とは反対のビット
値に対するゼロ・レングス・シーケンスを挿入すること
をさらに含む、上記（１）に記載の方法。（１０）挿入ステップ（ｄ）が、（ｄ１）反復因数を０
に等しく設定すること、および（ｄ２）０に等しい反復
因数でゼロ・レングス・シーケンスを符号化することを
含む、上記（９）に記載の方法。（１１）ビット・シーケンスを符号化するプログラム命
令を有するコンピュータ可読媒体であって、命令が、
（ａ）ビット・シーケンスを読み取る命令、（ｂ）ビッ
ト・シーケンスに対する反復因数用のビットの最小数を
決定する命令であって、ビットの最小数が可変である命
令、および（ｃ）反復因数を使用してビット・シーケン
スを符号化する命令である媒体。（１２）読取り命令（ａ）が、（ａ１）入力ビット・ス
トリームの、等しい値を有する連続した複数のビットを
読み取る命令を含む、上記（１１）に記載の媒体。（１３）読取り命令（ａ１）が、（ａ１ｉ）入力ビット
・ストリームの最初のビットを読み取る命令と、（ａ１
ｉｉ）直前のビットを最初のビットに等しく設定する命
令と、（ａ１ｉｉｉ）入力ビット・ストリームの次のビ
ットを読み取る命令と、（ａ１ｉｖ）現在ビットを次の
ビットに等しく設定する命令と、（ａ１ｖ）直前のビッ
トが現在ビットと等しいかどうかを判定する命令と、
（ａ１ｖｉ）直前のビットが現在ビットと等しい場合
に、直前のビットを現在ビットに等しく設定し、ステッ
プ（ａ１ｉｉｉ）に戻る命令と、（ａ１ｖｉｉ）直前の
ビットが現在ビットに等しくない場合に、読取りを停止
する命令とを含む、上記（１２）に記載の媒体。（１４）決定命令（ｂ）が、（ｂ１）入力ビット・スト
リームの、等しい値を有する連続した複数のビットをカ
ウントする命令であって、等しい値を有する連続したビ
ットがビット・シーケンスを含み、カウントの結果が反
復因数である命令と、（ｂ２）反復因数に対する反復因
数符号化幅を決定する命令であって、反復因数符号化幅
が反復因数用のビットの最小数である命令とを含む、上
記（１１）に記載の媒体。（１５）カウント命令（ｂ１）が、（ｂ１ｉ）反復因数
が所定の最大数よりも大きい場合に、反復因数を所定の
最大数に設定する命令を含む、上記（１４）に記載の媒
体。（１６）決定命令（ｂ２）が、（ｂ２ｉ）反復因数が１
以下の場合に、反復因数符号化幅を１に等しく設定する
命令と、（ｂ２ｉｉ）反復因数が１よりも大きい場合
に、反復因数符号化幅を、１と反復因数の２進対数以下
の最大整数とを足した数に等しく設定する命令とを含
む、上記（１４）に記載の媒体。（１７）符号化命令（ｃ）が、（ｃ１）反復因数に対す
る反復因数符号化幅を出力ビット・ストリームに書き込
む命令と、（ｃ２）反復因数を出力ビット・ストリーム
に書き込む命令とを含む、上記（１１）に記載の媒体。（１８）読取り命令（ａ）の前に、（ａ１）反復因数を
１に等しく初期設定する命令を含む、上記（１１）に記
載の媒体。（１９）（ｄ）ビット・シーケンスの値とは反対のビッ
ト値に対するゼロ・レングス・シーケンスを挿入するこ
とをさらに含む、上記（１１）に記載の媒体。（２０）挿入命令（ｄ）が、（ｄ１）反復因数を０に等
しく設定する命令と、（ｄ２）０に等しい反復因数でゼ
ロ・レングス・シーケンスを符号化する命令とを含む、
上記（１９）に記載の媒体。（２１）複数のビット・シーケンスを符号化する方法で
あって、（ａ）入力ビット・ストリームの、等しい値を
有する連続した複数のビットを読み取ること、（ｂ）等
しい値を有する連続した複数のビットをカウントするこ
とであって、カウントの結果が反復因数であること、
（ｃ）反復因数に対する反復因数符号化幅を決定するこ
とであって、反復因数符号化幅が反復因数用のビットの
最小数であること、（ｄ）反復因数符号化幅を出力ビッ
ト・ストリームに書き込むこと、および（ｅ）反復因数
を出力ビット・ストリームに書き込むことを含む方法。（２２）ビット・シーケンスを符号化するプログラム命
令を有するコンピュータ可読媒体であって、命令が、
（ａ）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する連
続した複数のビットを読み取る命令、（ｂ）等しい値を
有する連続した複数のビットをカウントする命令であっ
て、カウントの結果が反復因数である命令、（ｃ）反復
因数に対する反復因数符号化幅を決定する命令であっ
て、反復因数符号化幅が反復因数用のビットの最小数で
ある命令、（ｄ）反復因数符号化幅を出力ビット・スト
リームに書き込む命令、および（ｅ）反復因数を出力ビ
ット・ストリームに書き込む命令である媒体。（２３）
複数のビット・シーケンスを符号化する方法であって、
（ａ）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する連
続した複数のビットを読み取ること、（ｂ）等しい値を
有する連続した複数のビットをカウントすることであっ
て、カウントの結果が反復因数であること、（ｃ）反復
因数が１以下の場合に、反復因数符号化幅を１に等しく
設定すること、（ｄ）反復因数が１よりも大きい場合
に、反復因数符号化幅を、１と反復因数の２進対数以下
の最大整数を足した数に等しく設定すること、（ｅ）反
復因数符号化幅を出力ビット・ストリームに書き込むこ
と、（ｆ）反復因数を出力ビット・ストリームに書き込
むこと、および（ｇ）等しい値を有する連続した複数の
ビットの値の反対のビット値に対するゼロ・レングス・
シーケンスを挿入することを含む方法。（２４）ビット
・シーケンスを符号化するプログラム命令を有するコン
ピュータ可読媒体であって、命令が、（ａ）入力ビット
・ストリームの、等しい値を有する連続した複数のビッ
トを読み取る命令、（ｂ）等しい値を有する連続した複
数のビットをカウントする命令であって、カウントの結
果が反復因数である命令、（ｃ）反復因数が１以下の場
合に、反復因数符号化幅を１に等しく設定する命令、
（ｄ）反復因数が１よりも大きい場合に、反復因数符号
化幅を、１と反復因数の２進対数以下の最大整数を足し
た数に等しく設定する命令、（ｅ）反復因数符号化幅を
出力ビット・ストリームに書き込む命令、（ｆ）反復因
数を出力ビット・ストリームに書き込む命令、および
（ｇ）等しい値を有する連続した複数のビットとは値の
反対のビット値に対するゼロ・レングス・シーケンスを
挿入する命令である媒体。

【図面の簡単な説明】

【図１】データ圧縮アルゴリズムを使用することのでき
る従来の衛星システムを示す図である。

【図２】本発明による改良型のデータ圧縮用ランレング
ス符号化アルゴリズムを提供する方法の好ましい実施形
態を示す流れ図である。

【図３】本発明による改良型のデータ圧縮用ランレング
ス符号化アルゴリズムを提供する方法の好ましい実施形
態をより詳細に示す流れ図である。

【図４】本発明による初期設定ステップをより詳細に示
す流れ図である。

【図５】本発明によるゼロ・レングス・シーケンスの書
込みをより詳細に示す流れ図である。

【図６】本発明による符号化シーケンスの書込みをより
詳細に示す流れ図である。

【図７】本発明によるＲＦＥＷの決定をより詳細に示す
流れ図である。

【符号の説明】

１００衛星システム１０２中央サイト１０４リモート・クライアント１０６受信機１０８衛星１１０トランスポンダ１１２サーバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マーカス・ワーグナーアメリカ合衆国90405 カリフォルニア州サンタ・モニカセンティネラ・アベニューナンバー・トウェンティセブン 2637

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のビット・シーケンスを符号化する方
法であって、（ａ）ビット・シーケンスを読み取ること、（ｂ）ビット・シーケンスに対する反復因数用のビット
の最小数を決定することであって、ビットの最小数が可
変であること、および（ｃ）反復因数を使用してビット・シーケンスを符号化
することを含む方法。
【請求項２】読取りステップ（ａ）が、（ａ１）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する
連続した複数のビットを読み取ることを含む、請求項１
に記載の方法。
【請求項３】読取りステップ（ａ１）が、（ａ１ｉ）入力ビット・ストリームの最初のビットを読
み取ること、（ａ１ｉｉ）直前のビットを最初のビットに等しく設定
すること、（ａ１ｉｉｉ）入力ビット・ストリームの次のビットを
読み取ること、（ａ１ｉｖ）現在ビットを次のビットに等しく設定する
こと、（ａ１ｖ）直前のビットが現在ビットと等しいかどうか
を判定すること、（ａ１ｖｉ）直前のビットが現在ビットと等しい場合
に、直前のビットを現在ビットに等しく設定し、ステッ
プ（ａ１ｉｉｉ）に戻ること、および（ａ１ｖｉｉ）直前のビットが現在ビットと等しくない
場合に、読取りを停止することを含む、請求項２に記載
の方法。
【請求項４】決定ステップ（ｂ）が、（ｂ１）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する
連続した複数のビットをカウントすることであって、等
しい値を有する連続したビットがビット・シーケンスを
含み、カウントの結果が反復因数であること、および（ｂ２）反復因数に対する反復因数符号化幅を決定する
ことであって、反復因数符号化幅が反復因数用のビット
の最小数であることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】カウント・ステップ（ｂ１）が、（ｂ１ｉ）反復因数が所定の最大数よりも大きい場合
に、反復因数を所定の最大数に等しく設定することを含
む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】決定ステップ（ｂ２）が、（ｂ２ｉ）反復因数が１以下の場合に、反復因数符号化
幅を１に等しく設定すること、および（ｂ２ｉｉ）反復因数が１よりも大きい場合に、反復因
数符号化幅を、１と反復因数の２進対数以下の最大整数
とを足した数に等しく設定することを含む、請求項４に
記載の方法。
【請求項７】符号化ステップ（ｃ）が、（ｃ１）反復因数に対する反復因数符号化幅を出力ビッ
ト・ストリームに書き込むこと、および（ｃ２）反復因数を出力ビット・ストリームに書き込む
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】読取りステップ（ａ）の前に、（ａ１）反復因数を１に等しく初期設定することを含
む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】（ｄ）ビット・シーケンスの値とは反対の
ビット値に対するゼロ・レングス・シーケンスを挿入す
ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】挿入ステップ（ｄ）が、（ｄ１）反復因数を０に等しく設定すること、および（ｄ２）０に等しい反復因数でゼロ・レングス・シーケ
ンスを符号化することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】ビット・シーケンスを符号化するプログ
ラム命令を有するコンピュータ可読媒体であって、命令
が、（ａ）ビット・シーケンスを読み取る命令、（ｂ）ビット・シーケンスに対する反復因数用のビット
の最小数を決定する命令であって、ビットの最小数が可
変である命令、および（ｃ）反復因数を使用してビット・シーケンスを符号化
する命令である媒体。
【請求項１２】読取り命令（ａ）が、（ａ１）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する
連続した複数のビットを読み取る命令を含む、請求項１
１に記載の媒体。
【請求項１３】読取り命令（ａ１）が、（ａ１ｉ）入力ビット・ストリームの最初のビットを読
み取る命令と、（ａ１ｉｉ）直前のビットを最初のビットに等しく設定
する命令と、（ａ１ｉｉｉ）入力ビット・ストリームの次のビットを
読み取る命令と、（ａ１ｉｖ）現在ビットを次のビットに等しく設定する
命令と、（ａ１ｖ）直前のビットが現在ビットと等しいかどうか
を判定する命令と、（ａ１ｖｉ）直前のビットが現在ビットと等しい場合
に、直前のビットを現在ビットに等しく設定し、ステッ
プ（ａ１ｉｉｉ）に戻る命令と、（ａ１ｖｉｉ）直前のビットが現在ビットに等しくない
場合に、読取りを停止する命令とを含む、請求項１２に
記載の媒体。
【請求項１４】決定命令（ｂ）が、（ｂ１）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する
連続した複数のビットをカウントする命令であって、等
しい値を有する連続したビットがビット・シーケンスを
含み、カウントの結果が反復因数である命令と、（ｂ２）反復因数に対する反復因数符号化幅を決定する
命令であって、反復因数符号化幅が反復因数用のビット
の最小数である命令とを含む、請求項１１に記載の媒
体。
【請求項１５】カウント命令（ｂ１）が、（ｂ１ｉ）反復因数が所定の最大数よりも大きい場合
に、反復因数を所定の最大数に設定する命令を含む、請
求項１４に記載の媒体。
【請求項１６】決定命令（ｂ２）が、（ｂ２ｉ）反復因数が１以下の場合に、反復因数符号化
幅を１に等しく設定する命令と、（ｂ２ｉｉ）反復因数が１よりも大きい場合に、反復因
数符号化幅を、１と反復因数の２進対数以下の最大整数
とを足した数に等しく設定する命令とを含む、請求項１
４に記載の媒体。
【請求項１７】符号化命令（ｃ）が、（ｃ１）反復因数に対する反復因数符号化幅を出力ビッ
ト・ストリームに書き込む命令と、（ｃ２）反復因数を出力ビット・ストリームに書き込む
命令とを含む、請求項１１に記載の媒体。
【請求項１８】読取り命令（ａ）の前に、（ａ１）反復因数を１に等しく初期設定する命令を含
む、請求項１１に記載の媒体。
【請求項１９】（ｄ）ビット・シーケンスの値とは反対
のビット値に対するゼロ・レングス・シーケンスを挿入
することをさらに含む、請求項１１に記載の媒体。
【請求項２０】挿入命令（ｄ）が、（ｄ１）反復因数を０に等しく設定する命令と、（ｄ２）０に等しい反復因数でゼロ・レングス・シーケ
ンスを符号化する命令とを含む、請求項１９に記載の媒
体。
【請求項２１】複数のビット・シーケンスを符号化する
方法であって、（ａ）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する連
続した複数のビットを読み取ること、（ｂ）等しい値を有する連続した複数のビットをカウン
トすることであって、カウントの結果が反復因数である
こと、（ｃ）反復因数に対する反復因数符号化幅を決定するこ
とであって、反復因数符号化幅が反復因数用のビットの
最小数であること、（ｄ）反復因数符号化幅を出力ビット・ストリームに書
き込むこと、および（ｅ）反復因数を出力ビット・ストリームに書き込むこ
とを含む方法。
【請求項２２】ビット・シーケンスを符号化するプログ
ラム命令を有するコンピュータ可読媒体であって、命令
が、（ａ）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する連
続した複数のビットを読み取る命令、（ｂ）等しい値を有する連続した複数のビットをカウン
トする命令であって、カウントの結果が反復因数である
命令、（ｃ）反復因数に対する反復因数符号化幅を決定する命
令であって、反復因数符号化幅が反復因数用のビットの
最小数である命令、（ｄ）反復因数符号化幅を出力ビット・ストリームに書
き込む命令、および（ｅ）反復因数を出力ビット・スト
リームに書き込む命令である媒体。
【請求項２３】複数のビット・シーケンスを符号化する
方法であって、（ａ）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する連
続した複数のビットを読み取ること、（ｂ）等しい値を有する連続した複数のビットをカウン
トすることであって、カウントの結果が反復因数である
こと、（ｃ）反復因数が１以下の場合に、反復因数符号化幅を
１に等しく設定すること、（ｄ）反復因数が１よりも大きい場合に、反復因数符号
化幅を、１と反復因数の２進対数以下の最大整数を足し
た数に等しく設定すること、（ｅ）反復因数符号化幅を出力ビット・ストリームに書
き込むこと、（ｆ）反復因数を出力ビット・ストリームに書き込むこ
と、および（ｇ）等しい値を有する連続した複数のビットの値の反
対のビット値に対するゼロ・レングス・シーケンスを挿
入することを含む方法。
【請求項２４】ビット・シーケンスを符号化するプログ
ラム命令を有するコンピュータ可読媒体であって、命令
が、（ａ）入力ビット・ストリームの、等しい値を有する連
続した複数のビットを読み取る命令、（ｂ）等しい値を有する連続した複数のビットをカウン
トする命令であって、カウントの結果が反復因数である
命令、（ｃ）反復因数が１以下の場合に、反復因数符号化幅を
１に等しく設定する命令、（ｄ）反復因数が１よりも大きい場合に、反復因数符号
化幅を、１と反復因数の２進対数以下の最大整数を足し
た数に等しく設定する命令、（ｅ）反復因数符号化幅を出力ビット・ストリームに書
き込む命令、（ｆ）反復因数を出力ビット・ストリームに書き込む命
令、および（ｇ）等しい値を有する連続した複数のビットとは値の
反対のビット値に対するゼロ・レングス・シーケンスを
挿入する命令である媒体。