JP3009727B2 - 改良形データ圧縮装置 - Google Patents

改良形データ圧縮装置

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JP3009727B2
JP3009727B2 JP2512773A JP51277390A JP3009727B2 JP 3009727 B2 JP3009727 B2 JP 3009727B2 JP 2512773 A JP2512773 A JP 2512773A JP 51277390 A JP51277390 A JP 51277390A JP 3009727 B2 JP3009727 B2 JP 3009727B2
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Description

【発明の詳細な説明】 関連出願についての説明 本出願はジョン ティ．オブライアン（John T.O'Bri
en）らによる1989年２月９日出願の特許出願No.308,767
号に関連する。
発明の分野 本発明はデータ処理システムに関し、特に、データ処
理システムにおいて記憶を転送する際にデータファイル
の大きさを効率的に節減するための入力文字の流れを圧
縮する方法および装置（改良形データ圧縮装置）に関す
るものである。
問 題 データ処理システムの分野においては、メモリに記憶
されるデータファイルの大きさをいかにして節減するか
が問題である。これらのデータファイルは、通常、かな
りの量のデータ冗長度を有している。例えば、４つの基
本的なタイプのデータ冗長が存在する。第１番目のタイ
プのデータ冗長は文字分配であり、この場合、典型的な
文字ストリング（string）の中の幾つかの文字が他の文
字よりも頻繁に使用される。２番目のタイプのデータ冗
長は文字の繰返しであり、この場合、単一文字の一連の
繰り返しが生ずる。さらに、ここでは、文字記号をただ
単に繰り返す場合よりも簡潔な形でメッセージを符号化
する。３番目のデータ冗長は高使用パターンであり、こ
の場合、あるシーケンスの文字が比較的高い頻度で現れ
る。４番目のデータ冗長は位置的な冗長であり、この場
合、各々のデータブロックにおいて、幾つかの文字が首
尾一貫して予測可能な位置に現れる。上記４つのタイプ
のデータ冗長においては、データ圧縮アルゴリズムによ
り、データ記憶を目的としてデータファイルの大きさを
節減することが可能である。
レンペル（Lempel）およびジブ（Ziv）は、数多く公
表された論文の中で次のようなデータの圧縮方法を述べ
ている。すなわち、入力データの流れの中で既に出くわ
した文字シーケンスのディクションリー（dictionary:
辞書）を維持するような方法である。１シーケンス分の
文字が圧縮される場合にこの文字シーケンスが既に現れ
てディクショナリーに記憶されているときは、圧縮器
（compressor）によって基準値｛時々、ポイター（poin
ter）またはコード語またはトークン（token）とよばれ
る｝が出力される。この基準値は、圧縮されるべき文字
シーケンス同一であるディクショナリー中のストリング
を識別する。一般に、上記文字シーケンスを含むディク
ショナリーのエントリー（entry）を識別するのに必要
なビット数は、出力すべきストリングを構成するための
文字を用意するのに必要であろうビット数よりも小さ
い。それゆえに、データの圧縮が可能である。
このように、ディクショナリーのエントリーを識別す
る基準値でもって文字シーケンスを置き換えることによ
りデータを圧縮する処理は、テキスト置換（テキスト代
入,textual substitution）とよばれている。圧縮器が
データを圧縮する際にこの圧縮機により構成されるスト
リングのディクショナリーと同じものを減圧器（decomp
ressor）に再構成させることによって、この減圧器によ
る元のデータの再構成が可能となる。この場合、ディク
ショナリーに対する修正が、前に出くわしたストリング
にのみ基づいてなされるために、圧縮器がデータを圧縮
する際にこの圧縮器により実行された方法と同じように
して、減圧器がデータを減圧する際にこの減圧器による
ディクショナリーの更新が実行され得る。
上記の基本的なデータ圧縮技術に関しては多くの変形
例が考えられ、そして実行されている。変形が可能な基
本的データ圧縮方法の中には次のような方法がある。す
なわち、ディクショナリーを初期化する方法、入力文字
シーケンスとディクショナリーに含まれるストリングと
を突き合わせる方法、どの文字のストリングをディクシ
ョナリーに付け加えるかならびにこれらのストリングを
ディクショナリーのどの部分に付け加えるかを選択する
方法、そして、ディクショナリーがある決まった大きさ
に制限される場合に、ディクショナリーから削除すべき
ストリングを選択する方法である。
例えば1989年３月21日にブィー．エス．ミラー（V.S.
Miller）らに付与された米国特許第4,814,746号では、
圧縮比を改善する目的で新しい文字拡張と新しいストリ
ング拡張とを付け加えることによりレンペルおよびジブ
のデータ圧縮方法を修正した形式のデータ圧縮方法が開
示されている。このデータ圧縮方法は、また、符号化テ
ーブルをある決まった大きさに限定してデータ伝送効率
を顕著に改善するために、最も古くから使用されている
ストリングを削除するルーチンをも有している。
別のデータ圧縮に関する特許としては、1985年12月10
日にピー．エー．ウェルチ（P.A.Welch）に付与された
米国特許第4,558,302号がある。この米国特許において
は、記憶されているストリングとの最も長い突き合せを
決定するために入力データの流れをサーチするデータ圧
縮方法が開示されている。上記の記憶されているストリ
ングの各々は、接頭部のストリングおよび拡張文字を有
する。ここでは、この拡張文字はストリングの中の最後
の文字であり、接頭部のストリングは、上記拡張文字以
外の部分を構成する。記憶されているストリングの中で
入力データの文字ストリングとの最も長い突き合せが
（match）が決定されたとき、この最も長い突き合わせ
に対応するコード信号が、前に出くわした文字ストリン
グに対する圧縮されたコード信号として伝送される。そ
して、拡張ストリングがストリング・テーブルに記憶さ
れる。上記のように拡張されたストリングの接頭部は最
も長い突き合せに相当し、かつ、この拡張されたストリ
ングの中の拡張文字は、最も長い突き合せの後に続く次
の入力データ文字に相当する。
上記のすべての圧縮技術の特徴は、次の点にある。す
なわち、単一文字の繰返しが、コンピュータにより記憶
されたり伝送されたりするデータ内にごく普通に現れる
場合であっても、このように連続して何回も繰り返され
る単一の同一文字のシーケンスを、他の文字シーケンス
とは別個に処理しない点である。
文字の繰返しの表示により、最初に要求される繰返し
文字のシーケンスよりもビット数を少なくすることがで
きるようにするために一般に使用されるデータ圧縮の１
つの形式として、ランの長さ（runlength）の制限があ
る。このランの長さの制限は、通常、拡張文字（escape
character）として作用すべき文字を選択することに
より達成される。入力データの流れの中で１つの文字が
数回繰り返される場合、これらの繰返し文字は、拡張文
字および繰返し回数が付加された単一事例の文字に置き
換えられる。実行を簡単にするために、繰返しの回数
は、通常、文字が占有するスペースと同じ量のスペース
を占有するような形式で表現される。コンピュータのデ
ータでは、文字の繰り返しはごく普通に起こるので、上
記のランの長さ制限の技術が有効であるが、この技術は
幾つかの問題点を有している。
１つの問題は、拡張文字として選択される文字が、入
力データの流れの中のデータとしても発生する場合に起
こる。もし、拡張文字が未修正の状態で出力データの流
れの中に置かれた場合は、すべてのケースでこの拡張文
字の後に続く文字が繰返しの回数を示すものとみなされ
てしまうために、データの減圧によって元のデータが再
生成されなくなる。この問題に対しては多くの解が存在
するが、拡張文字が入力データの流れの中に現れる場合
は、一般に、上記の解において、出力データの流れの中
に２つの文字シーケンスを生成することが必要となる。
それゆえに、もし、入力データの流れが多くの事例の拡
張文字を含んでいるならば、出力データの流れは、現実
に入力データの流れよりも大きなスペースを占有するで
あろう。伝統的なランの長さ制限形データ圧縮技術に関
する別の問題は、文字やその繰返しの回数や拡張文字の
仕様では、通常、これらの３つの文字に対し要求される
のと同じスペースが要求される。それゆえに、ランが４
つまたはそれ以上の文字から構成される場合のみデータ
の圧縮が可能となる。
ランの長さ制限形データ圧縮は実用的で実行し易い
が、一方で、このタイプのデータ圧縮は、他のデータ圧
縮技術により供給される圧縮データの流れと同程度に小
さな流れを供給することはできない。一般に、上記の他
のデータ圧縮技術はすべての入力文字の出力記号へのマ
ッピング（mapping）を実行する。このマッピングは、
出力データの大きさを節減すると共に、付加的な出力記
号に対し、ランの長さ制限形データ圧縮技術における拡
張文字としての用途を任うように形成される機会を与え
る。このことにより、拡張文字が入力データの流れの中
に現れたときに起こる問題が回避される。さらに、上記
のデータ圧縮技術は、大きさが変化する出力記号をすべ
て同じように取り扱う。このために、さまざまな幅を有
する記号を取り扱うための備えが上記のデータ圧縮技術
に組み込まれる。さらに、繰返しの回数の値によってこ
の繰返しの回数の幅を変化させることが現実に行われて
いる。出力データの流れの中で繰返しの回数の幅を識別
するための有効な方法は、各々の可能な繰返しの回数の
幅に対しそれぞれ別個の拡張コードを有する出力記号を
使用することである。
これまで説明したデータ圧縮の方法に関する問題は、
いずれの方法もデータ圧縮の特殊な面にのみ向けられ、
さらに、それらの方法はランの長さの符号化およびテキ
スト置換の両方をさほど有効に取り扱えないことであ
る。
解 前述の問題は、テキスト置換および繰返し文字のスト
リングの両方を同時に処理するための改良形データ圧縮
システムにより解決され、データ処理の分野における技
術的進歩が達成される。このデータ圧縮システムにおい
て、テキスト置換に基づいたデータ圧縮技術の実行は、
入力データの流れの中の文字が繰り返されるような事例
を互いに識別するためのコンパクトな表示を使用するこ
とにより改善される。その上、入力データの流れの文字
とこの文字の繰返しを示す繰返し回数とを含むように、
圧縮器のディクショナリーに記憶するアルファベット記
号を拡張することにより、さらに大きな改善がなされ
る。テキスト置換に基づいたデータ圧縮技術により上記
繰返し回数を取り扱うことは、繰返し回数を取り扱う際
に文字の操作またはいくらかの修正がなされたものと考
えることができる。つまるところ、データ圧縮の有効性
は、次の２つの点により改善される。１つは、繰返し文
字のシーケンスに対しコンパクトな表示を使用する点で
あり、もう１つは、全体のシーケンスが単一の基準値で
もって符号化されるように、ディクショナリーの中の繰
返し文字を含む文字シーケンスを記憶する点である。
テキスト置換に基づいたデータ圧縮技術により、繰返
し文字のシーケンスを含むようにディクショナリー中の
ストリングが形成される。しかしながら、ディクショナ
リーの中の複数のストリングが１つの文字または１つの
ストリングとして一度に形成されると、全体のシーケン
スが単一の基準値でもって符号化されるのを可能にする
１つのストリングが形成される前に、長い繰返し文字の
シーケンスを有する多くの事例に出くわさなければなら
なくなるであろう。上記のテキスト置換システムにラン
の長さの符号化システムを組み込むことによりテキスト
置換システムの改善が図れる。このような構成によれ
ば、データ圧縮装置がテキスト置換によるデータ圧縮動
作を実行する前に、繰返し文字のラン（run）の認識動
作が付加される。上記のシステムにおけるディクショナ
リーは、入力データの流れから繰返し回数および文字を
結合したものを構成して得られるストリングを記憶する
ことが可能である。このディクショナリーを動作させる
に際しては、ストリングの各構成要素を記憶するために
使用されるビット数は、文字のみを記憶するために必要
なビット数よりも大きいものでなければならない。この
ように、繰返し回数を含む入力アルファベット文字の大
きさを増やすことにより基本のテキスト置換アルゴリズ
ムを変更するのみで、有効な改良形圧縮システムが与え
られる。
図面の簡単な説明 第１図および第２図は本発明の改良形データ圧縮シス
テムの構成を示すブロックダイヤグラムである。
第３図および第４図は、通常のデータ圧縮システムに
よる動作ステップと、改良形データ圧縮システムにより
データを圧縮するための動作ステップとをそれぞれ示す
フローチャートである。
詳細な説明 本発明のデータ圧縮システムは、従来のデータ圧縮方
法よりも効率良く繰返し文字のストリングを処理する。
このデータ圧縮システムにおいて、テキスト置換に基づ
いたデータ圧縮技術の実行は、入力データの流れの中の
文字が繰り返されるような事例を互いに識別するための
コンパクトな表示を使用することにより改善される。こ
のような改善は、テキスト置換システムにランの長さの
符号化システムを組み込むことにより達成される。この
ような構成によれば、データ圧縮装置がテキスト置換に
よるデータ圧縮動作を実行する前に、繰返し文字のラン
の認識の動作が付加される。
その上、入力データの流れの文字とこの文字の繰返し
を示す繰返し回数とを含むように、圧縮器のディクショ
ナリーに記憶するアルファベット記号を拡張することに
より、さらに大きな改善がなされる。テキスト置換に基
づいたデータ圧縮技術により上記繰返し回数を取り扱う
ことは、繰返し回数を取り扱う際に文字の操作またはい
くらかの修正がなされたものと考えることができる。つ
まるところ、データ圧縮の有効性は、次の２つの点によ
り改善される。１つは、繰返し文字のシーケンスに対し
コンパクトな表示を使用する点であり、もう１つは、全
体のシーケンスが単一の基準値でもって符号化されるよ
うに、ディクショナリーの中の繰返し文字を含む文字シ
ーケンスを記憶する点である。
テキスト置換に基づいたデータ圧縮技術により、繰返
し文字のシーケンスを含むようにディクショナリー中の
ストリングが形成される。しかしながら、ディクショナ
リーの中の複数のストリングが１つの文字または１つの
ストリングとして一度に形成されると、全体のシーケン
スが単一の基準値でもって符号化されるのを可能にする
１つのストリングが形成される前に、長い繰返し文字の
シーケンスを有する多くの事例に出くわさなければなら
なくなるであろう。上記のデータ圧縮システムがテキス
ト置換によるデータ圧縮動作を実行する前に、繰返し文
字のランの長さの認識動作を付加することにより、上記
テキスト置換システムの圧縮効率の改善が図れる。この
圧縮効率の改善に際し、上記システムのディクショナリ
ーは、入力データの流れから繰返し回数および文字を結
合したものを構成して得られるストリングを記憶し得る
ことが要求される。このディクショナリーを動作させる
に際しては、ストリングの各構成要素を記憶するために
使用されるビット数は、文字のみを記憶するために必要
なビット数よりも大きいものでなければならない。この
ように、繰返し回数を含む入力アルファベット文字の大
きさを増やすことにより基本のテキスト置換アルゴリズ
ムを変更するのみで、有効な改良形圧縮システムが与え
られる。
基本のテキスト置換データ圧縮 第３図に通常のデータ圧縮装置の動作をフローチャー
トにより示す。ステップ301において、ディクショナリ
ーが初期化される。この初期化過程の詳細は、ここで選
定された特殊なデータ圧縮アルゴリズムである。上記デ
ィクショナリーは、初期化されて空白になっているか、
または幾つかのもしくはすべての可能な単一文字のスト
リングを含んでいるか、または、非圧縮文字からなる入
力データの流れに出くわすことが予想されるような多数
の文字ストリングを含んでいる。一旦ディクショナリー
が初期化されると、ステップ303において、文字ポイン
タが初期化されて入力データの流れの最初の文字を圧縮
するように指示する。
データ圧縮過程は、ステップ304〜314からなるループ
により実行される。このループは、非圧縮文字が入力デ
ータの流れの中に残留しなくなるまで動作する。ステッ
プ304において、さらに多くの文字を圧縮のために残留
させるか否かが決定される。もし、圧縮すべき文字が残
っていなければ、ステップ315においてデータ圧縮過程
が終了する。もし、文字ポインタが、圧縮すべき最後の
文字を越えていなければ、ステップ305の過程に進む。
ステップ305において、入力データの流れの中の非圧縮
文字と一致するストリングを見い出すためにストリング
のディクショナリーがサーチされる。このディクショナ
リーのサーチは、文字ポインタにより識別される位置に
おいて開始する。上記サーチの結果はステップ306にお
いて試験される。もし、入力データの流れの中の１つま
たはそれ以上の非圧縮文字と一致するストリングがスト
リングのディクショナリーの中から見い出されたなら
ば、ステップ308において、一致後のディクショナリー
のストリングを識別するためにストリングの基準値が出
力される。さらに、ステップ308において、一致後のス
トリングに含まれる文字の数に応じて文字ポインタが進
む。
もし、ステップ306において、ストリングのディクシ
ョナリーの中から一致するストリングが見い出されなか
ったならば、ステップ310において、文字ポインタによ
り現在指摘されている文字を識別するためにフィールド
（field）が出力される。さらに、ステップ312におい
て、１文字毎に文字ポインタが進む。
１つまたはそれ以上のストリングをストリングのディ
クショナリーから削除するステップ（313）と、さら
に、もし可能ならば、１つまたはそれ以上の文字をスト
リングのディクショナリーに付加するステップ（314）
と例示するために、付加的なステップ313,314を同図
（第３図）に示す。これらのステップを実行するための
多くの異なった技術が提案されているが、本発明で使用
されている特殊な技術は、上記の提案された技術によっ
ては説明できない。それゆえに、上記の複数のステップ
は、現存のシステムと矛盾がないように簡単な説明にと
どめることとする。ステップ314が一度実行されると、
入力データの流れの中の付加的な非圧縮データを試験す
るためにステップ304に戻る。
改良形データ圧縮システム構成 第１図は、非圧縮文字の繰返しをより効率的に符号化
する改良形データ圧縮システムを示すブロックダイヤグ
ラムである。さらに、本発明に添付された補遺Ａが上記
のデータ圧縮システムおよび減圧システムのステップを
実行するためのプログラムを開示している。第１図にお
いては、データ圧縮システム100が具備されており、こ
のデータ圧縮システム100は、データの流れ（102,103お
よび104）とそれぞれ連結する３つの副過程（ステッ
プ）（110,111および112）から構成される。これらの副
過程は、ハードウェアもしくはソフトウェアまたは両者
の組み合せにより実行される。
ラン（run）の繰返し回数による置換過程110は、非圧
縮文字101からなる入力データの流れを検査して文字の
流れおよび繰返し回数102を生成する。単一の非圧縮文
字が３回またはそれ以上繰り返される場合は、必ず繰返
し回数が生成される。ランの繰返し回数による置換過程
（ステップ）110により生成されるデータの中で、入力
文字の流れ中の一連の単一文字は、繰返し回数が後に続
く文字に置き換えられる。文字および繰返し回数102を
記号バッファ121に記憶させることは必ずしも必要では
ないが、ここでは、テキスト置換を用いたデータ圧縮の
記述を簡単にするために上記記号バッファ121に記憶さ
せている。改良形データ圧縮システムを実行するに際
し、テキスト置換を用いたデータ圧縮過程（第１の符号
化ステップ）111に文字および繰返し回数102を直ちに処
理させるための選択がなされることが理解されるであろ
う。この場合、上記の処理は、記号バッファ121に記号
として第１番目に記憶される最初の情報がない状態で行
われる。
テキスト置換を用いたデータ圧縮過程111は、前もっ
て記号バッファ121に記憶されている入力文字および繰
返し回数の流れを検査する。さらに、上記の過程111
は、前もって現れたためにストリングの基準値でもって
記憶されている入力文字および繰返し回数のシーケンス
を置き換える。さらに、上記の過程111に対し、ディク
ショナリー120のストリングが付加される（そして、場
合によっては、ディクショナリー120から削除する）。
これらのストリングは、前もって現れた入力文字および
繰返し回数のシーケンスから構成される。テキスト置換
を用いたデータ圧縮過程111が入力データの流れ103の中
で繰返し回数に出くわした場合に、ディクショナリー12
0の中から繰り返し回数を含む一致ストリング（matchin
g string）が見い出されたときは、上記繰返し回数は
ストリング基準値でもって置き換えられる。もし、繰返
し回数を含む一致ストリングが見い出されなければ、ス
トリング基準値の代わりに繰返し回数が出力される。こ
こで、上記ストリング基準値は、記号バッファ121に記
憶されている繰返し回数を含むストリングを示すもので
ある。
繰返し回数の符号化過程（第２の符号化ステップ）11
2は、ストリング基準値および繰返し回数104の流れから
圧縮データの流れ105を生成する。また、前述のよう
に、上記の過程は、繰返し回数の符号化されたフォーム
が後に続く保存中の基準値でもって各々の繰返し回数を
置き換えることによりなされる。この置き換えにより、
データ減圧過程において繰返し回数をストリング基準値
から区別することが可能となる。
データ減圧システム（データ解圧システム） 第２図は、第１図におけるデータ圧縮過程100により
圧縮されたデータを減圧するためのデータ減圧システム
200を示すブロックダイヤグラムである。繰返し回数の
復号過程210は、圧縮データ201に保存中であり繰返し回
数が後に続く基準値の事例を繰返し回数に変換する。さ
らに、上記の過程210の出力は、ストリング基準値およ
び繰返し回数から構成される。
テキスト置換を用いたデータ減圧過程211は、ストリ
ング基準値および繰返し回数202の流れの中におけるス
トリング基準値を、文字および繰返し回数のシーケンス
に置き換える。上記過程211の入力データの流れ202にお
ける繰返し回数は、実際のところ上記過程211そのもの
によっては置き換えられない。この場合、ディクショナ
リー220が、ストリング基準値の各々によって復号化さ
れる文字および繰返し回数のシーケンスを含んでいる。
さらに、テキスト置換を用いたデータ減圧過程211に対
し、ディクショナリー220のストリングが付加される
（そして、場合によっては、ディクショナリー220から
削除する）。これらのストリングは、前もって現れた文
字および繰返し回数のシーケンスから構成される。さら
に、テキスト置換を用いたデータ圧縮過程111により付
加されたり削除されたりするのと同じようにして、スト
リングがディクショナリー220に付加されるかまたはデ
ィクショナリー220から削除される。
データ減圧過程200は、データ圧縮過程100により受信
された入力文字101に対してそれぞれ行われた各々の修
正を逆転させる。このようにすれば、データ減圧過程20
0により生成される文字204は、入力文字としてデータ圧
縮過程100に供給されたものと同じになる。
改良形テキスト置換データ圧縮 第４図に、改良形データ圧縮システム100の動作をフ
ローチャートにより示す。ステップ401において、ディ
クショナリーが初期化される。さらに、この初期化過程
の詳細は、ここで選定された特殊なデータ圧縮アルゴリ
ズムである。上記ディクショナリー120は、初期化され
て空白になっているか、または幾つかのもしくはすべて
の可能な単一文字のストリングを含んでいるか、また
は、記号からなる入力データの流れ103に出くわすこと
が予想されるような多数の文字ストリングを含んでい
る。一旦ディクショナリー120が初期化されると、ステ
ップ402において、ランの繰返し回数による置換過程110
が、非圧縮文字および繰返し回数を示す記号でもって記
号バッファ121をロード（load）する。後に続くステッ
プでは、圧縮文字を使用する代わりに、上記の記号から
なるテキスト置換データ圧縮が行われる。上記の過程11
0は、３つまたはそれ以上の同一文字の繰返しの事例を
１つの記号に置き換える。この１つの記号とは、他の記
号が後に続く文字であって、この他の記号とは、上記文
字が何回繰り返されたかを示す繰返し回数である。記号
バッファ121が一旦ロードされると、ステップ403におい
て、記号ポインタが初期化されて記号バッファ121の中
の最初の記号を圧縮するように指示する。
データ圧縮過程は、ステップ404〜414からなるループ
により実行される。このループは、記号が記号バッファ
121の中に残留されなくなるまで続く。ステップ404にお
いて、さらに多くの記号を圧縮のために残留させるか否
かが決定される。もし、圧縮すべき記号が残っていなけ
れば、ステップ415において、データ圧縮過程100が終了
する。もし、記号ポインタが、記号バッファ121の中の
最後の記号を越えていなければ、ステップ405の過程に
進む。ステップ405において、記号バッファ120の中の記
号と一致するストリングを見い出すためにストリングの
ディクショナリー120がサーチされる。このディクショ
ナリーのサーチは、文字ポインタにより識別される位置
において開始する。上記サーチの結果はステップ406に
おいて試験される。もし、記号バッファ121の中の１つ
またはそれ以上の記号と一致するストリングがストリン
グのディクショナリー120の中から見い出されたなら
ば、ステップ407において、一致後のディクショナリー
のストリングを識別するためにストリングの基準値が出
力される。さらに、ステップ408において、一致後のス
トリングに含まれる記号の数に応じて記号ポインタが進
む。
もし、ステップ406において、ストリングのディクシ
ョナリーの中から一致するストリングが見い出されなか
ったならば、ステップ409において、記号ポインタによ
り指摘される記号が文字であるかまたは繰返し回数であ
るかを決定するためにこの記号が検査される。もし、こ
の記号が文字であれば、ステップ410において、繰返し
回数を識別するためのフィールドが出力される。もし、
ステップ409において、記号が繰返し回数であると決定
されれば、ステップ411において、繰返し回数を識別す
るフィールドが出力される。さらに、ステップ412にお
いて、１記号毎に記号ポインタが進む。
１つまたはそれ以上のストリングをストリングのディ
クショナリー120から削除するステップ（413）と、さら
に、もし可能ならば、１つまたはそれ以上の文字をスト
リングのディクショナリーに付加するステップ（414）
とを例示するために、付加的なステップ413,414を同図
（第１図）に示す。これらのステップを実行するための
多くの異なった技術が提案されているが、本発明で使用
されている特殊な技術は、上記の提案された技術によっ
ては説明できない。ステップ414が一度実行されると、
記号バッファ121の中の付加的な記号を試験するために
ステップ404に戻る。
ステップ402がデータ圧縮ループ（ステップ404〜41
2）に含まれ得るか否かは、ただ単に設計上の選択の問
題に過ぎないことは明白である。記号バッファ121は、
テキスト置換過程111に先行してまたは同時に動作する
ことが可能である。さらに、記号バッファ121は、入力
データの流れのすべてまたはほんの一部に対して使用す
る。
ここでは、減圧過程の動作の手順は詳細に図示しない
こととする。この減圧動作手順は、圧縮動作手順を逆に
したものであり、これまで述べた改良形データ圧縮手順
を考慮すれば当業者にとって明白なものとなる。基本の
テキスト置換アルゴリズムに対する修正データ圧縮の有
効性は、繰返し回数でもって開始するストリングの形成
を取り止めることにより時々改良されることがある。も
し、圧縮中のデータの特性が、繰返し回数でもって開始
するストリングをめったに参照しないようなものであれ
ば、上記の取り止めの動作によりデータ圧縮効率を高め
ることが可能である。繰返し回数でもって開始するスト
リングの形成が抑えられ、さらに、新しいストリングを
形成するために使用されるアルゴリズムが、前のストリ
ングの最後の部分に次のストリングの最初の文字を付加
した場合、テキスト置換アルゴリズムに対してさらに修
正が可能となる。ここでは、次の入力文字が後に続くよ
うな繰返し回数からなるストリングを形成する代わり
に、次の入力文字が後に続くような前もって形成された
完全なストリング（このストリングは繰返し回数でもっ
て終了する）からなる１つのストリングを形成してい
る。
例えば、入力文字のシーケンスがAAABであるとする。
この場合、ディクショナリー120は入力文字ＡおよびＢ
に対するエントリー（entry）を含んでいるのみであ
る。ランの繰返し回数による置換工程110は、テキスト
置換が行われる前に、上記のシーケンスをＡ、繰返し２
およびＢと表示する。ここで、Ａおよび繰返し回数２は
ディクショナリー中に存在しないので、Ａおよび繰返し
回数２からなる１つのストリングがディクショナリー12
0に付加される。それゆえに、非修正のテキスト置換ア
ルゴリズムは繰返し回数２およびＢをサーチするであろ
う。さらに、上記ストリングは、ディクショナリー中に
は形成されないので、繰返し２およびＢを有するストリ
ングがディクショナリー120に付加されるであろう。し
かしながら、繰返し回数でもって開始するストリングの
形成が抑えられた場合は、繰返し２およびＢからなるス
トリングに対してサーチする際のポイント（point）が
なくなってしまう。その上、繰返し２およびＢのストリ
ングは、ディクショナリー120には付加されない。その
代わりに、ストリングＡ、繰返し２およびＢのサーチが
行われる。さらに、これらのストリングはまだ形成され
ていないので、ストリングＡ、繰返し回数２およびＢが
ディクショナリー120に付加される。
上記の例では、ストリングＡおよび繰返し２がディク
ショナリー120に付加され、さらに、Ａおよび繰返し２
でもって開始するストリングが、あるいは前もって形成
できなかったために、ストリングＡ、繰返し２およびＢ
に対するサーチがうまく行われない。明らかに、ストリ
ングＡ、繰返し２およびＢに対するサーチがスキップ
（skip）されている。しかしながら、ストリングを形成
する前にこのストリングに対するサーチを常時遂行する
ことによってデータ圧縮アルゴリズムを実行すること
は、一般に、より簡単である。
長いランの取り扱い 最大の繰返し回数が後に続く入力文字により表示され
得るよりもさらに長いランを取り扱うための２つの方法
がある。このような長さのランを符号化するための１つ
（１番目）の方法は、次のようなシーケンスを生成する
ことである：文字（Char）、最大繰返し回数（Max Rep
eat Count）、文字（Char）、最大繰返し回数（Max R
epeat Count），…。もう１つ（２番目）の方法は、次
のようなシーケンスを生成することである：文字（Cha
r）、最大繰返し回数（Max Repeat Count）、最大繰
返し回数（Max Repeat Count），…。この２番目のア
プローチでは、テキスト置換アルゴリズムにより符号化
されるべきエンティティ（entity）の生成が１番目より
も少なくて済む。多くのテキスト置換アルゴリズムに対
し、上記の事実はデータ圧縮を顕著に有効なものとす
る。しかしながら、たった今述べたように、テキスト置
換アルゴリズムが修正された場合は、１番目のアプロー
チを使用して長いランを取り扱う方が、２番目のアプロ
ーチを用いる場合よりも短いビット数で済む。
もし、上記の修正されたテキスト置換アルゴリズム
が、文字、最大繰返し回数、最大繰返し回数、…のシー
ケンスを圧縮するために使用され、かつ、各々の時間毎
に新しい繰返し回数が受信されたならば、新しい繰返し
回数が後に続く形成したてのストリングに対しサーチが
行われるであろう。前述したように、このサーチは常に
失敗する。その結果、最大繰返し回数の表示が出力され
て上記のサーチ過程が繰り返される。このようにして圧
縮された出力は次のようなシーケンスからなる：文字の
基準値（Reference Valueof Char）、符号化された最
大繰返し（Encoded Max Repeat Count）、符号化さ
れた最大繰返し（Encoded Max Repeat Count），
…。たとい、ストリングがディクショナリーの中で形成
されている場合でも、繰返し回数でもって開始するディ
クショナリーの中にストリングがなく、かつ、処理中の
各エンティティが繰返し回数であるために、前もって形
成されたストリングに対する基準は発生しない。
文字、最大繰返し回数、文字、最大繰返し回数、…の
シーケンスにおいては、修正されたテキスト置換アルゴ
リズムにより、たった今形成されたばかりのストリング
を参照する機会が提供される。文字および最大繰返し回
数のシーケンスからなる最初の幾つかの事例により、文
字および最大繰返し回数のシーケンスの繰返しを含むス
トリングが形成される。その後に、さらに文字および最
大繰返し回数のシーケンスの事例が現われた場合、一致
ストリングがディクショナリーの中から見い出され、文
字および最大繰返し回数の幾つかの繰返しを符号化する
ための基準値が出力される。このようにして、ランの圧
縮表示の大きさが節減される。
改良形データ圧縮システムの実行 Ｃ言語により記載された下記のプログラムのリストに
よって、簡単なテキスト置換データの形式を利用した本
発明の実施過程を具体化することができる。上記プログ
ラムは、８ビットバイトを使用すると共に２進表示を用
い、かつ、互換性のあるＣコンパイラを備える任意のコ
ンピュータにより実行することが可能である。
圧縮100および減圧200は、入力データおよび出力デー
タを管理するメインプログラムにおいてそれぞれ名称ど
おりの機能で実行される。圧縮機能および減圧機能は、
共通のヘッダ・ファイル（header file）“コンプレ
ス．エイチ（compress.h）”の中で定義される定数の値
をそれぞれ参照する。このヘッダ・ファイルの内容は下
記のプログラム・リストにおける最初の部分に示す。
圧縮100および減圧200は、幅が変化するデータ・フィ
ールドをそれぞれ入力するかまたは出力する。ファンク
ション（function）“Pack（ ）”および“Unpack
（ ）”は、これらの種々の幅を有するフィールドを記
憶したり検索したりする。ビット・フィールドをコンピ
ュータのメモリワードに書き換えたり（pack）、コンピ
ュータのメモリワードからビット・フィールドを復元し
たり（unpack）するための多くの技術が利用可能であ
り、これらの技術は、データ処理の分野ではよく知られ
ている。
入力文字および繰返し回数が一緒に記憶されたり伝送
されたりする場合は、入力文字を繰返し回数から識別で
きることが必要である。これらのプログラムにおいて
は、入力文字を正の値として記憶すると共に繰返し回数
を負の値として記憶することによって上記の識別動作が
行われる。このような動作により、プログラムを実行す
るコンピュータは、必要に応じて入力文字および繰返し
回数を迅速に識別することが可能となる。圧縮機能にお
いては、アレイ“rll−buffer〔 〕”が、上記の形式
で記憶されるデータを含む。このアレイは、第１図の記
号バッファ121に対応する。さらに、減圧機能において
は、アレイ“stack〔 〕”｛このアレイは“push
（ ）”および“pop（ ）”を介してアクセスされ
る｝が、上記の形式で記憶されるデータを含む。このア
レイは、第２図の流れ203に対応する。上記の処理をハ
ードウェアにより実行する際は、文字および繰返し回数
は両者共正（すなわち、符号なし）の値として記憶され
ると共に、繰返し回数を文字から識別するためにフラグ
・ビットが使用される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−34266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−31446（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−35373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−148466（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57829（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−6924（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−501349（ＪＰ，Ａ) 欧州特許490964（ＥＰ，Ｂ１)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力文字の流れ（101）を圧縮する方法で
    あって、 前記入力文字の流れ（101）の中における単一の文字の
    連続的な繰返しを、前記単一の文字と、前記入力文字の
    流れ（101）の中における前記単一の文字の連続的な繰
    返しの数を示す繰返し回数とに置き換えて一度に圧縮さ
    れた文字の流れ（102）を形成するステップ（110）と、 テキスト置換を用いて前記一度に圧縮された文字の流れ
    （102）を符号化する第１の符号化ステップ（111）とを
    有し、 該第１の符号化ステップ（111）において、前記一度に
    圧縮された文字の流れ（102）の中で繰返し回数に出く
    わした場合に、該繰返し回数と結合する文字からなるス
    トリングの中で、前もって現れてディクショナリー（12
    0）に入力されている繰返し回数と結合する文字からな
    るストリングと一致するような一致ストリングが見い出
    されたときは、前記一度に圧縮された文字の流れ（10
    2）の中の前記繰返し回数は、前もって記憶されている
    繰返し回数を含むストリングを有するストリング基準値
    でもって置き換えられ、前記一致ストリングが見い出さ
    れないときは、前記ストリング基準値の代わりに、前記
    一度に圧縮された文字の流れ（102）の中の前記繰返し
    回数が出力され、これによって前記のストリング基準値
    および繰返し回数（104）からなる圧縮された流れが提
    供され、 前記方法は、さらに、前記の圧縮された流れの中で前記
    繰返し回数を符号化する第２の符号化ステップ（112）
    を有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記第１の符号化ステップ（111）が、 前もって現れて前記ディクショナリー（120）に入力さ
    れている前記一度に圧縮された文字の流れ（102）の中
    で繰返し回数と結合する文字からなるストリングを、前
    記繰返し回数と結合する文字からなる前記ストリングに
    前もって割り当てられている前記ストリング基準値に置
    き換えるステップ（406〜408）を有する請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】前記第１の符号化ステップ（111）が、さ
    らに、 前記一度に圧縮された文字の流れ（102）の中で繰返し
    回数と結合する文字から構成されると共に前もって前記
    ディクショナリー（120）に入力されていないストリン
    グに対し、新しいストリング基準値を生成する第１の生
    成ステップ（409〜412）を有する請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】前記第１の生成ステップ（409〜412）が、 一つの文字が後に続くような前もって現れていないスト
    リングに応答するように、前記の新しいストリング基準
    値の定義の一部として、前記のストリングの後に続く文
    字を、前記の前もって現れていないストリングに付加す
    るステップ（410）を有する請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】前記単一の文字の繰返しが、前記繰返し回
    数の一つにより表示され得る場合よりもその数において
    大きいときに、前記の置き換えステップ（406〜408）
    が、 前記繰返しに対する多数の繰返し回数の表示を生成する
    第２の生成ステップ（404〜406,409〜414）を含む請求
    項２記載の方法。
  6. 【請求項６】前記第２の生成ステップ（404〜406,409〜
    414）が、 前記繰返し回数の中で最も大きい値のシーケンスを連結
    するステップ（409〜412）を有し、該繰返し回数のシー
    ケンスは、前記単一の文字の繰返しよりも小さいシーケ
    ンスの中で最も大きいものとなる請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】前記第２の生成ステップ（404〜406,409〜
    414）が、さらに、 一つの繰返し回数を前記繰返し回数のシーケンスに付加
    するステップ（411）を有し、前記の付加された繰返し
    回数は、前記繰返しと前記シーケンスの値との間の差異
    を表示する請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】入力文字の流れ（101）を圧縮する装置で
    あって、 前記入力文字の流れ（101）の中における単一の文字の
    連続的な繰返しの存在に応答するように、前記単一の文
    字の連続的な繰返しを、前記単一の文字と、前記入力文
    字の流れ（101）の中における前記単一の文字の連続的
    な繰返しの数を示す繰返し回数とに置き換えて一度に圧
    縮された文字の流れ（101）を形成するための手段と、 テキスト置換を用いて前記一度に圧縮された文字の流れ
    （102）を符号化するための第１の符号化手段とを有
    し、 該第１の符号化手段において、前記一度に圧縮された文
    字の流れ（102）の中で繰返し回数に出くわした場合
    に、該繰返し回数と結合する文字からなるストリングの
    中で、前もって現れてディクショナリー（120）に入力
    されている繰返し回数と結合する文字からなるストリン
    グと一致するような一致ストリングが見い出されたとき
    は、前記一度に圧縮された文字の流れ（102）の中の前
    記繰返し回数は、前もって記憶されている繰返し回数を
    含むストリングを有するストリング基準値でもって置き
    換えられ、前記一致ストリングが見い出されないとき
    は、前記ストリング基準値の代わりに、前記一度に圧縮
    された文字の流れ（102）の中の前記繰返し回数が出力
    され、これによって前記のストリング基準値および繰返
    し回数（104）からなる圧縮された流れが提供され、 前記装置は、さらに、前記の圧縮された流れの中で前記
    繰返し回数を符号化するための第２の符号化手段を有す
    ることを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】前記第１の符号化手段が、 前もって現れている前記一度に圧縮された文字の流れ
    （102）の中で繰返し回数と結合する文字からなるスト
    リングの各々を、前もって現れている前記ストリングに
    既に割り当てられている前記ストリング基準値にそれぞ
    れ置き換えるための置き換え手段を有する請求項８記載
    の装置。
  10. 【請求項１０】前記一度に圧縮された文字の流れ（10
    2）の符号化手段が、 前もって現れていない繰返し回数と結合する文字からな
    るストリングの各々に対し、新しいストリング基準値を
    生成するための第１の生成手段を有する請求項９記載の
    装置。
  11. 【請求項１１】前記第１の生成手段が、 一つの文字が後に続く前記の前もって現れていないスト
    リングに応答するように、前記の新しいストリング基準
    値の定義の一部として、前記のストリングの後に続く文
    字を、前記の前もって現れていないストリングに付加す
    るための手段を有する請求項10記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記単一の文字の繰返しが、前記繰返し
    回数の一つにより表示され得る場合よりもその数におい
    て大きいときに、前記の置き換え手段が、 前記繰返しに対する多数の繰返し回数の表示を生成する
    ための第２の生成手段を含む請求項９記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記第２の生成手段が、 前記繰返し回数の中で最も大きい値のシーケンスを連結
    するための手段を有し、該繰返し回数のシーケンスは、
    前記単一の文字の繰返しよりも小さいシーケンスの中で
    最も大きいものとなる請求項12記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記第２の生成手段が、さらに、 一つの繰返し回数を前記繰返し回数のシーケンスに付加
    するための手段を有し、前記の付加された繰返し回数
    は、前記繰返しと前記シーケンスの値との間の差異を表
    示する請求項13記載の装置。
JP2512773A 1989-09-05 1990-09-05 改良形データ圧縮装置 Expired - Lifetime JP3009727B2 (ja)

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