JP2008092582A - 適応データ圧縮のための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】未知の記号がエンコーダによりエンコードされるたびに、エンコーダは辞書に記号を加え、これをエンコードされたストリングで普通に伝送する。コードワードの前にある接頭語ビットの状態は、コードワードが、辞書に記憶される普通記号であるか、または記号もしくは記号のストリングのインデックスであるかを示す。コードワードが普通に記号を記憶する場合、デコーダは、先にデコードされた記号と現在デコードされた記号の第1の記号との連結により生じる一連の記号を加えることにより、かつ、この記号をその辞書に加えることにより、記号を学習する。コードワードがインデックスを記憶する場合、デコーダは、辞書において、それぞれのインデックスで、辞書に記憶される記号または一連の記号を抽出することにより、コードワードをデコードする。
【選択図】図6
Description
データ圧縮は、所与の情報を表わすのに必要なデータの量を減らすプロセスを指す。削減プロセスの根本的原則は、冗長または不必要なデータの除去である。データ圧縮技術は、情報記憶および伝送のための費用を削減する。データ圧縮技術は、簡単なファイルサイズの削減から音声および映像のエンコードの範囲にわたる多くの応用例において用いられる。
シーケンス102をエンコードし始める前に、ソースアルファベット106は、エンコーダ110およびデコーダ112におけるLZWコーディングテーブル100に記憶されている。エンコーダ110からデコーダ112に伝送される一連のインデックス114は、ソースアルファベット106に記憶されている普通テキスト記号のインデックスか、または辞書108に記憶されている記号のストリングのインデックスである。エンコーダ110およびデコーダ112は、独立して、最初のソースアルファベットに応じて新しい一連の記号を学習することにより、それぞれの辞書に項目を作成する。エンコーダ110は、辞書に新しい一連の記号を加えるが、先に学習された記号のインデックス、または一連の記号を、一連のインデックス114でデコーダ112に伝送する。デコーダはまた、新しい一連の記号を学習し、LZWデコーディングテーブル120における新しいインデックスで新しい一連の記号を辞書108に記憶する。
つ1文字(8ビット)の記号幅である。コーディングテーブル100は、「/」、「w」、「e」、「d」、「b」、および「t」を含む各8ビット記号に対する項目を含む最初のアルファベットを記憶する。
4ビット(3バイト×8ビット)に対する一致を見つけると、9ビットインデックス(辞書に記憶されている記号のストリング「/we」のアドレス)が、エンコーダからデコーダに伝送される。これにより、伝送されるビットの数が24から9に減じられる。9ビットインデックスを受取ると、デコーダは、9ビットインデックスで辞書のそのコピーに記憶されている文字のストリング「/we」を再生成する。対応するシーケンス(接頭語)が辞書に見つからなかった場合、個々の記号、「/」、「w」および「e」に対するインデックスが伝送されるだろう。
この発明は、辞書におけるソースアルファベットの初期設定を必要としない。代わりに、アルファベットおよび語彙がともに、記号の入力ストリングのエンコード中に、学習され、かつ辞書に記憶される。
この発明の好ましい実施例の説明は以下のとおりである。
M項目へのインデックスを記憶するために記号および14個のビットを記憶する。144ビットのCAMはより幅の広い記号を記憶することができる。エンコーダ310からエンコードされたストリング314としてデコーダ312に伝送されるコードワードのフォーマットが、図4A〜図4Bに関して記載される。
が処理されている場合、記号幅は16バイトであり得る。制御ロジック500は、選択された記号幅に応じて入力ストリング502を構文解析する。
クス「0」ではEOSおよびインデックス「1」ではフラッシュコード、ならびにインデックス「3」では記号幅変更で初期設定されて、動的な幅の変更が必要とされる場合これを可能とする。EOSおよびフラッシュコードは、図3に関連して既に記載されている。制御ロジック500は、入力ストリング502における第1の記号を選択し、命令バス506上で「探索および学習」命令とともに、記号を探索キー504としてコーディングテーブル300に送る。コーディングテーブル300は、コーディング300における辞書308の項目に記憶されている探索キー504を求めて探索する。
、制御ロジック500(図5)はインデックス幅を増分する。制御ロジック500(図5)はまた、コーディングテーブル300(図5)において用いられる項目の数を監視して、コーディングテーブル300(図5)がいっぱいであるかどうかを判断する。コーディングテーブル300(図5)がいっぱいであることを検出すると、制御ロジック500(図5)は、記号および一連の記号を記憶する項目のすべてをクリアすることにより、コーディングテーブル300(図5)を初期設定し、デコーダ312(図3)にフラッシュコードを伝送し、このため、デコーダ312(図3)はそのデコーディングテーブル320(図3)を初期設定することができる。
in LZW Data Compression”)(情報理論とその応用シンポジウム(IEEE International
Symposium on Information Theory(ISIT'95))、1995年9月、カナダ、ウィスラー)に記載される。
処理はステップ606に続く。探索キー504(図5)が見つかった場合、処理はステップ620に続く。
04が、普通記号フィールド406に記憶され、デコーダによって学習されるべき記号の前にあることを示す。デコーダ312(図3)は、エンコードされたストリング314(図3)から普通記号を抽出する。抽出されるビットの数は、選択された記号の幅に依存する。たとえば、選択された記号幅が16ビットである場合、デコーダ312(図3)は、エンコードされた入力ストリング314(図3)における次の16ビットを得る。処理はステップ804に続く。
く。
は、記号幅は2文字(16ビット)に固定される。しかしながら、記号幅は16ビットに制限されず、既に記載されたように動的に修正可能である。入力ストリング502は、複数の記号9041〜90410を含む。入力ストリング502における最初の16ビット幅の記号9041は「/w」であり、入力ストリングにおける最後の16ビット幅の記号90410は「t/」である。
リング502から抽出されるべき記号は、ストリングポインタレジスタ514(図5)の内容に依存する。初めには、ストリングポインタレジスタ514(図5)の内容は、入力ストリング502における第1の記号9041を指し、ストリングレジスタ512(図5
)は空である。制御ロジック500(図5)は、空であるストリングレジスタ512(図5)の内容と記号9041を連結する。
に(EOSではない)別の有効な記号があることを判断し、処理がステップ601(図6)に続く。
ステップ621(図6)では、制御ロジック500(図5)は、ストリングレジスタ512(図5)に記憶されている記号の数を2に増分する。ステップ622(図6)では、制御ロジック500(図5)は、エンコードすべきさらなる記号があることを、入力ストリング502(図5)から判断する。処理がステップ601(図6)に続き、入力ストリングポインタ514(図5)は入力ストリングにおける次の記号9044「e/」を指し、ストリングレジスタ512(図5)は記号9043「/w」を記憶する。
リングレジスタ512(図5)は空である。ステップ601(図6)では、制御ロジックは、入力ストリング502(図5)における次の記号9044を、空であるストリングレジスタ512(図5)の内容と連結する。ステップ602(図6)では、制御ロジック500は、ストリングレジスタ512(図5)の内容、すなわち、入力ストリング502における次の記号9044「e/」を探索キー504(図5)として、コーディングテーブル300に送る。コーディングテーブル300(図5)は、記号9044を求めて辞書308を探索する。ステップ604(図6)では、記号9044は見つけられない。ステップ606(図6)では、コーディングテーブル300(図5)は、インデックス7で記号9044を辞書308に記憶することにより記号9044を学習し、記号9044が学習508を通じて学習されていることを示す。ステップ608(図6)では、記憶されている記号の数は「1」であり、こうして、処理がステップ610(図6)に続く。ステップ610(図6)では、制御ロジック500(図5)は、エンコードされたストリング314(図3)上でコードワード9064を送り、このため、デコーダは記号を学習することができる。コードワード9064は、図4Aに関連して記載されるように「0」にセットされた接頭語ビット404(図4A)が前にある普通記号9044を含む。
修正する。ステップ616(図6)では、制御ロジック500(図5)は、最後に加えられた長さ522(図5)を現在のストリングの長さ518(図5)の内容にセットし、現在のストリングの長さ518(図5)が「1」にセットされる。ステップ617では、制御ロジック500(図5)はストリングレジスタ512を空にセットする。
記号を辞書308に記憶することにより学習される。一連の記号は普通には記憶されない。代わりに、一連の記号「e/we」がその接頭語を指すインデックス7とともに記憶される。というのも、記号「e/」がインデックス7で記憶されているからである。一連の記号「e/we」は、インデックス7として記憶されている「e/」および普通に記憶されている「we」を含む(7,we)として、インデックス8で記憶される。ストリングレジスタ512(図5)における記号の数は2である。こうして、ステップ612(図6)では、制御ロジック500(図5)が、最後に加えられたストリングにおける記号の最後の数が1であることを判断し、ステップ616(図6)では、制御ロジック500(図5)が、最後に加えられた長さ522(図5)を現在のストリングの長さ518(図5)の内容にセットし、現在のストリングの長さ518(図5)が「1」にセットされる。ステップ617(図6)では、制御ロジック500(図5)はストリングレジスタ512を空にセットする。
れる。というのも、記号9045が、ステップ601〜622を経る先の繰返しにおいて、辞書308(図5)に記憶されたからである。
きる。コードワード9067は、図4Aに関連して記載されるように「0」にセットされた接頭語ビット404(図4A)が前にある普通記号9048を含む。
ける次の記号90410「t/」を探索キー504(図5)として、コーディングテーブル300に送る。コーディングテーブル300(図5)は、記号90410を求めて辞書308を探索する。ステップ604(図6)では、記号90410は見つけられない。ステップ606(図6)では、コーディングテーブル300(図5)が、インデックス15で記号90410を辞書308に記憶することにより、記号90410を学習し、記号90410が学習508を通じて学習されていることを示す。ステップ608(図6)では、記憶されている記号の数は「1」であり、こうして、処理がステップ610(図6)に続く。ステップ610(図6)では、制御ロジック500(図5)は、エンコードされたストリング314(図3)上でコードワード9069を送り、このためデコーダは記号を学習することができる。コードワード9069は、図4Aに関連して記載されるように「0」にセットされた接頭語ビット404(図4A)が前にある普通記号9049を含む。
この方法では、アルファベットを記憶するのにより少ない初期メモリですみ、かつ、エンコードされたストリング314(図3)を伝送するのにLZWアルゴリズムより少ないビットですむ。記号が学習され、反復または既知のストリングが受取られると、達成される圧縮が向上する。
Claims (25)
- 入力ストリングを適応して圧縮するための方法であって、
記号のストリングを受け取り、入力ストリング中に含まれて受け取られた各記号を求めてエンコーダ辞書を探索するステップを備え、記号の幅は入力ストリングにおけるデータの種類に依存して選択され、
記号がエンコーダ辞書に記憶されていないことを検出すると、記号を次のシーケンシャルインデックスでエンコーダ辞書に記憶することにより記号を学習し、コードワードで記号をデコーダに伝送するステップを備え、コードワードは識別子を含み、識別子の状態は、コードワードが学習されるべき記号を含むことを示し、
記号がエンコーダ辞書に記憶されていることを検出すると、先に学習された記号がエンコーダ辞書に記憶されている単一のインデックスを、コードワードで伝送するステップを備え、識別子の状態は、コードワードが単一のインデックスを含むことを示し、
現在の記号の幅に基づく圧縮率がしきい値よりも小さいことを検出すると、記号の幅を修正し、新しい記号の幅をデコーダに連絡するステップを備える、方法。 - 一連の記号が辞書に記憶されていないことを検出すると、一連の記号に対して一致する最長接頭語が辞書に記憶されているインデックスを伝送するステップをさらに備え、識別子の状態はコードワードがインデックスを含むことを示す、請求項1に記載の方法。
- インデックスは可変幅である、請求項1に記載の方法。
- インデックスの幅は、辞書に記憶されている複数の学習された項目に依存する、請求項3に記載の方法。
- 探索するステップは、一連の記号を求めて探索し、学習するステップは、一連の記号を辞書に記憶することにより一連の記号を学習し、伝送するステップは、一連の記号に対する最長接頭語一致が記憶されているインデックスをコードワードで伝送する、請求項1に記載の方法。
- 入力ストリングを適応して圧縮するための装置であって、
記号のストリング中に含まれて受け取られた各記号を記憶するためのエンコーダ辞書を備え、記号の幅は入力ストリングにおけるデータの種類に依存して選択され、
制御ロジックを備え、この制御ロジックは、各記号を求めて辞書を探索し、記号が辞書に記憶されていないことを検出すると、記号をコードワードでデコーダに伝送し、記号を次のシーケンシャルインデックスで辞書に記憶することにより記号を学習し、コードワードは識別子を含み、識別子の状態は、コードワードが学習されるべき記号を含むことを示し、記号がエンコーダ辞書に記憶されていることを検出すると、学習された記号がエンコーダ辞書に記憶されている単一のインデックスを、コードワードで伝送し、識別子の状態は、コードワードが単一のインデックスを含むことを示し、現在の記号の幅に基づく圧縮率がしきい値よりも小さいことを検出すると、記号の幅を修正し、新しい記号の幅をデコーダに連絡する、装置。 - 制御ロジックは、一連の記号が辞書に記憶されていないことを検出すると、一連の記号の最長接頭語が記憶されているインデックスをコードワードで伝送する、請求項6に記載の装置。
- インデックスは可変幅である、請求項6に記載の装置。
- インデックスの幅は、辞書に記憶されている複数の学習された項目に依存する、請求項
8に記載の装置。 - 制御ロジックは、一連の記号を求めて辞書を探索し、一連の記号に対する最長接頭語一致が記憶されているインデックスをコードワードで伝送し、一連の記号を辞書に記憶することにより一連の記号を学習する、請求項6に記載の装置。
- 入力ストリングを適応して圧縮するための装置であって、
記号のストリング中に含まれて受け取られた各記号を記憶するためのエンコーダ辞書を備え、記号の幅は入力ストリングにおけるデータの種類に依存して選択され、
各記号を求めて辞書を探索するための手段と、
記号がエンコーダ辞書に記憶されていないことを検出すると、コードワードで記号をデコーダに伝送するための手段とを備え、コードワードは識別子を含み、識別子の状態は、コードワードが学習されるべき記号を含むことを示し、
記号を次のシーケンシャルインデックスで辞書に記憶することにより記号を学習するための手段と、
記号がエンコーダ辞書に記憶されていることを検出すると、記憶された記号がエンコーダ辞書に記憶されている単一のインデックスを、コードワードで伝送する手段とを備え、識別子の状態は、コードワードが単一のインデックスを含むことを示し、
現在の記号の幅に基づく圧縮率がしきい値よりも小さいことを検出すると、記号の幅を修正し、新しい記号の幅をデコーダに連絡する手段を備える、装置。 - インデックスは可変幅である、請求項11に記載の装置。
- インデックスの幅は、辞書に記憶されている複数の学習された項目に依存する、請求項12に記載の装置。
- 入力ストリングを適応して圧縮するための方法であって、
記号のストリング中に含まれて受け取られた一連の記号に対する最長接頭語一致を求めて辞書を探索するステップを備え、記号の幅は入力ストリングにおけるデータの種類に依存して選択され、
記号のストリングにおける記号がエンコーダ辞書に記憶されていないことを検出するとと、コードワードで記号を伝送し、コードワードは識別子を含み、識別子の状態は、コードワードが、学習されるべき普通記号であるかまたはインデックスであるかを識別し、記号を次のシーケンシャルインデックスでエンコーダ辞書に記憶することにより記号を学習するステップと、
一連の記号が辞書に記憶されていることを検出すると、一連の記号が辞書に記憶されているインデックスをコードワードで伝送するステップとを備え、インデックスの幅は、辞書に記憶されている複数の学習された項目に依存し、
記号がエンコーダ辞書に記憶されていることを検出すると、記憶された記号がエンコーダ辞書に記憶されている単一のインデックスを、コードワードで伝送するステップを備え、識別子の状態は、コードワードが単一のインデックスを含むことを示し、
現在の記号の幅に基づく圧縮率がしきい値よりも小さいことを検出すると、記号の幅を修正し、新しい記号の幅をデコーダに連絡するステップを含む、方法。 - 一連のコードワードを復号するための方法であって、
コードワードを受取るステップを備え、コードワードは識別子を含み、コードワードの幅は、入力ストリングにおけるデータの種類に依存して選択される記号の幅に依存し、
識別子の状態から、コードワードに記号が記憶されていることを検出すると、記号を次のシーケンシャルインデックスでデコーダ辞書に記憶することにより記号を学習するステップと、
デコードされたデータとして記号を与えるステップとを備える、方法。 - 学習するステップはさらに、
先に学習された記号を記号と連結することにより一連の記号を学習するステップと、
一連の記号を次のシーケンシャルインデックスでデコーダ辞書に記憶するステップとを備える、請求項15に記載の方法。 - コードワードに記憶されている辞書インデックスを検出すると、インデックスを変換するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- インデックスを記号へ変換する、請求項17に記載の方法。
- インデックスは可変幅である、請求項17に記載の方法。
- 一連のコードワードを復号するための装置であって、
コードワード中に含まれて受け取られた普通記号を次のシーケンシャルインデックスで記憶するための辞書を備え、コードワードは識別子を含み、識別子の状態は、コードワードが学習されるべき記号を含むことを示し、
ロジックを備え、このロジックは、コードワードを受取り、コードワードに記憶されている普通記号を検出し、記号を辞書に記憶し、デコードされたデータとして記号を与え、記号がエンコーダ辞書に記憶されていることを検出すると、記憶された記号がエンコーダ辞書およびデコーダ辞書の両方に記憶されている単一のインデックスを、コードワードで伝送し、識別子の状態は、コードワードが単一のインデックスを含むことを示し、現在の記号の幅に基づく圧縮率がしきい値よりも小さいことを検出すると、記号の幅を修正し、新しい記号の幅をデコーダに連絡する、装置。 - ロジックは、先に学習された記号を、コードワードに記憶されている普通記号と連結することにより一連の記号を学習し、一連の記号を次のシーケンシャルインデックスで辞書に記憶する、請求項20に記載の装置。
- コードワードに記憶されているインデックスを検出すると、ロジックはインデックスを変換する、請求項20に記載の装置。
- インデックスを記号へ変換する、請求項22に記載の装置。
- インデックスを一連の記号へ変換する、請求項22に記載の装置。
- インデックスは可変幅である、請求項20に記載の装置。
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