JP2003179500A - データを圧縮する方法 - Google Patents

データを圧縮する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より高い圧縮率を有するデータ圧縮方法を提
供する。 【解決手段】 文字から構成されるデータ・ストリーム
で、文字列を、データ・ストリーム中の所与の距離に存
在する他の文字列との相関に関してチェックし、各ケー
スで、対応する文字数と、それぞれの他の文字列中の対
応する文字の位置とが圧縮データを構成する、データを
圧縮する方法において、少なくとも１つの文字が相関チ
ェックで異なることが可能であり、加えて、少なくとも
１つの異なる文字を訂正するためのデータが圧縮データ
中に挿入される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、文字から構成され
るデータ・ストリームにおいて、文字列を、データ・ス
トリーム中の所与の距離に存在する他の文字列との相関
に関してチェックする、データを圧縮する方法に関し、
各ケースにおいて、他の文字列のそれぞれにおいて相関
する文字数と位置とが圧縮データを構成している。
【０００２】
【従来の技術】データを効率的に伝送または格納するこ
とを可能にするために、データを圧縮する方法が用いら
れる。この方法に関連して、損失のない圧縮方法と、損
失を有する圧縮方法とが存在する。無損失の方法は、圧
縮データから元のデータを完全に構築することができる
という特徴を有する。しかし、有損失の方法の場合、元
のデータを完全に再構築することは保証されない。
【０００３】それぞれのデータ量を縮小する目的を有す
る圧縮方法は、情報通信技術、例えばデジタル・テレビ
ジョン、または電子通信で、様々な方式で使用されてい
る。
【０００４】圧縮方法はまた、データの暗号化に関連し
て使用され、ソース・テキストを暗号化する前に圧縮す
る。それ故に冗長度が低下するため、暗号解読がより難
しくなる。
【０００５】本願特許請求の範囲の独立請求項で定義さ
れる概念による方法は、Lempel-Ziv法と呼ばれる。この
方法のうちの１つは、Ziv J.,Lempel A.の「A Universa
l Algorithm for Sequential Data Compression」（IEE
E Transactions on Information Theory, Vol.23, No.
3, 1997年５月，pp．337乃至343）により知られるよう
になった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、より
高い圧縮率を有するデータ圧縮方法を規定することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明により、少なくと
も１つの文字が相関チェックにおいて異なることが許容
され、加えて、少なくとも１つの異なる文字を訂正する
ためのデータが圧縮データ中に挿入されることにより、
この目的は達成される。本発明による方法では、この少
なくとも１つの異なる文字の位置に関する情報の項目を
追加で挿入することが好ましい。
【０００８】本発明では、相関チェックでの「誤り」を
許容することによって、相関する文字数が厳密なチェッ
クを行う場合よりも平均的に多くなり、それによって、
数および位置に関する情報を使用して、平均してより長
い文字列を符号化できるので有利である。許容される異
なる文字数は、圧縮するデータの特性に応じて選択する
ことができる。
【０００９】データ・ストリームを形成する各文字は、
本発明による方法では異なるタイプの文字でよい。した
がって、例えば、多くの値を取ることができる文字、即
ち２進文字(binary character)が利用可能である。
【００１０】本発明の有利な実施例では、３つ以上の値
をとることができる文字を扱うとき、少なくとも１つの
異なる文字の真の値も挿入され、または３つ以上の値を
とることができる文字を扱うとき、異なる文字の値から
真の値を決定するための手順も挿入される。
【００１１】例えば、テキスト・データを圧縮(compres
s)するとき、この手順は、ワードまたはワードの一部
を、同一ではあるが、例えば文の先頭に、小文字の代わ
りに大文字が出現するワードまたはワードの一部と相関
するものと見なすものとすることができる。次いで真の
値、例えば大文字”Ｄ”の代わりに、復元(decompress)
において小文字ｄを変更する手順、即ち、この例におい
ては、小文字を対応する大文字で置換する手順を圧縮デ
ータ中に挿入するだけでよい。
【００１２】他の実施例は、２進文字を扱うとき、異な
る文字が、その位置だけが挿入されることによってマー
クされるものである。
【００１３】本発明による方法によって達成される圧縮
利得を追加の情報によって可能な限り小さくするため
に、この方法のより一層の改良により、異なる文字の位
置を符号化するために使用される圧縮符号が提供され
る。このより一層の改良は、長さｎおよび重みｅを有す
る２進ベクトルが長さｎにわたって異なる文字のｅ位置
(eposition)を符号化するために使用され、特定の重み
のすべての２進ベクトルを数えるように設計することが
好ましい。
【００１４】本発明による方法を使用して圧縮されるデ
ータに、伝送中または格納中にランダムに誤りが生じる
ことを防止するために、本発明の方法はさらに、圧縮デ
ータが誤り訂正式に符号化され、冗長構成が加えられる
ように開発することができる。この状況では、誤り訂正
符号はブロック符号または重畳符号でよい。これに関連
して、適切なブロック符号には、リード−ソロモン符号
およびハミング符号が含まれる。
【００１５】本発明による方法では、圧縮データの長さ
は、８ビットの倍数となるように設計することが好まし
い。これにより、他のデータ処理方法および適切な装置
に容易に適合させることが可能となる。
【００１６】本発明による方法は、プログラマブル装置
（マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）および
適切なプログラム、ならびに本発明による方法に適合さ
れたハードウェアを用いて実施することができる。
【００１７】本発明の例示的実施例を、いくつかの図に
示し、以下の説明でより詳細に説明する。
【００１８】
【発明の詳細な記述】Lempel-Ziv法と本発明による方法
のどちらでも、圧縮すべきデータは、図面に記載されて
るように、部分１、２から構成されるシフト・レジスタ
内に、矢印の方向に書き込まれる、より正確には、部分
２に最初に書き込まれる。部分１は、適切な初期値で占
有される。この目的で、例えば部分１に位置するすべて
の文字の初期値が０に等しいと仮定する。Lempel-Ziv法
では、次いで、部分２の先頭から始まる文字列が既に部
分１内に存在しているかどうかがチェックされる。既に
部分１内に存在している場合、文字列が始まる部分１内
の位置が符号化される。さらに、訂正文字の数ｌまたは
訂正後シーケンスの長さが圧縮データ３内に挿入され
る。最後に、部分１内に存在していない、部分２の先頭
から始まるシーケンスの第１文字が、いわゆる「イノベ
イティブ・シンボル(innovative symbol)」ｉとして追
加される。イノベイティブ・シンボルｉにより、部分２
内で始まるシーケンスが部分１内に現れない場合に、こ
の方法の機能が保証される。位置ｐ、長さｌ、およびイ
ノベイティブ・シンボルｉは、コード・ワード３（圧縮
データ）を形成し、格納または伝送することができる。
【００１９】本発明による方法では、圧縮すべきデータ
も、２つの部分１、２から構成されるシフト・レジスタ
内に書き込まれる。しかし、後続のチェックでは、図２
で斜線を付けて示す、２つの異なる文字が許容される。
したがって、相関していると見なされる文字数は、図１
の周知の方法の例よりも多い。やはり、保存または伝送
すべきコード・ワード３'は、相関していると見なされ
る文字の位置ｐおよび数ｌを含む。加えて、異なる文字
の位置ｐａおよび異なる文字の値ｗｗが、コード・ワー
ド内に供給される。
【００２０】復元中は、ここで説明したステップが逆に
実施される。コード・ワード中に含まれる情報項目ｐ，
ｌを使用して、既に復元された、時間的に先行するデー
タから文字列が抽出され、復元データに加えられる。本
発明による方法による復元の間、これらのステップも実
施される。加えて、コード・ワード３'内に含まれる情
報項目ｐａおよびｗｗを用いて、異なる文字が訂正され
る。
【００２１】図３による例示的な実施例では、各文字は
２進と仮定され、その結果、誤り位置だけが、格納また
は伝送すべきコード・ワード３"内に含まれる。誤り位
置により、これらの位置の文字を反転することによって
真の値を回復することが可能となる。
【００２２】以下では誤りと称する異なる文字のｅ位置
を長さｎにわたって符号化するとき、長さｎおよび重み
ｅを有する２進ベクトルを使用するのが最良である。符
号化中、特定の重みのすべての２進ベクトルを数える効
率的な方法を使用することが可能である。例えば、Cove
r，Tの「Enumerative Source Coding」（IEEE Transact
ion on Information Theory，Vol．19，No．1，1973年
１月，pp．73〜77）を参照されたい。このようにして、
位置が最適に、すなわち最小の数のビットを用いて符号
化される。
【００２３】
【外１】
【００２４】議論されるアルファベットが２進、すなわ
ち｛０，１｝に等しい場合、誤り値の指定はもちろん１
に等しく、不要にすることができる。２進の場合を図３
に示す。この２進の場合では、様々なケースを見ること
ができる。第１に、議論されるデータ・ストリームのア
ルファベットは２進とすることができる。第２に、効率
化のために、非２進データ・ストリームを見ることも可
能であり、格納すべきコード・ワード中の誤り位置だけ
を２進符号化することも可能である。
【００２５】図４に、冗長構成Ｒを有する、格納すべき
コード・ワードの拡張を示す。冗長構成Ｒは、コード・
ワード４の伝送または格納中の誤り保護のために使用さ
れる。誤り訂正用のいわゆる「ブロック符号」の使用法
が表されている。具体的には、リード−ソロモン符号、
ハミング符号、および場合によってはＢＣＨ符号がここ
では対象となる。しかし、いわゆる「重畳符号」も考慮
することができる。ここで説明した方法は、個々の量を
最適化することができるという利点を有する。具体的に
は、複数の８ビット（８ビット＝１バイト）など、実際
に好都合なフォーマットを全コード・ワード用の格納サ
イズとして選択することができるようにして最適化する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｌｅｍｐｅｌ−Ｚｉｖ法の概略図である。
【図２】本発明による方法の例示的実施例の概略図であ
る。
【図３】別の例示的実施例を示す図である。
【図４】後続の誤り訂正符号化の例示的実施例を示す図
である。
フロントページの続き (72)発明者 シュナイダー，ティム ドイツ 64295 ダルムシュタット，ドロ ッセルヴェック 32 (72)発明者 シャフェルホッファー，ラルフ ドイツ 64285 ダルムシュタット，ヴィ ットマンシュトラーセ 39 (72)発明者 バウムガルト，マティアス ドイツ 35390 ギーセン，バーンホッフ シュトラーセ 65 Ｆターム(参考） 5J064 AA02 BA11 BB08 BC04 BC27 BD02 5J065 AA01 AB04 AC02 AD05 AD06 AD11 AE02 AF00 AH05

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データを圧縮する方法であって、文字か
    ら構成されるデータ・ストリームで、文字列を、データ
    ・ストリーム中の所与の距離に存在する他の文字列との
    相関に関してチェックし、各ケースで、対応する文字数
    と、それぞれの他の文字列中の対応する文字の位置とが
    圧縮データを構成し、 少なくとも１つの文字が相関チェックで異なることが可
    能であり、加えて、少なくとも１つの異なる文字を訂正
    するためのデータが圧縮データ中に挿入される方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの異なる文字の部分に関
    する情報項目も挿入される、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ３つ以上の値を取ることができる文字を
    扱うとき、少なくとも１つの異なる文字の真の値も挿入
    される、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 ３つ以上の値を取ることができる文字を
    扱うとき、異なる文字の値から真の値を決定するための
    手順も挿入される、請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 ２進文字を扱うとき、異なる文字が、そ
    の位置だけが挿入されることによってマークされる、請
    求項２に記載の方法。
  6. 【請求項６】 圧縮符号が、異なる文字の部分を符号化
    するために使用される、請求項１乃至５のいずれか１項
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】 長さｎおよび重みｅを有する２進ベクト
    ルが、長さｎにわたって異なる文字のｅ位置を符号化す
    るために使用され、特定の重みのすべての２進ベクトル
    が数えられる、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 圧縮データが誤り訂正式に符号化され、
    冗長構成が加えられる、請求項１乃至７のいずれか１項
    に記載の方法。
  9. 【請求項９】 誤り訂正符号がブロック符号である、請
    求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 誤り訂正符号が重畳符号である、請求
    項８に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 誤り訂正符号がリード−ソロモン符号
    である、請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 誤り訂正符号がハミング符号である、
    請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 圧縮データの長さが８ビットの倍数で
    ある、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
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