JP3960627B2 - 情報を処理する方法および手段 - Google Patents
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Description
発明の技術分野
本発明は情報を符号化する方法並びに情報を復号する方法に関する。また、本発明は情報を符号化する装置並びに情報を復号する装置に関する。
関連技術の説明
情報の処理において、ある場合に、情報を担っているメッセージを変換してそのメッセージのシンボルを特定の目的に適合させるようにすることが望まれる。メッセージを変換する概念は、往々、符号化あるいは復号と呼ばれている。普通、情報を処理する電子装置は情報を記憶するメモリユニットとこのメモリユニットから取り出した後に前記情報を表示するディスプレイユニットとを共通に備えている。メモリユニットの記憶可能な情報量を最大化する目的のためおよび／またはメモリユニットのサイズを減少する目的のため、情報は圧縮された状態でメモリユニットに記憶されることができる。
米国特許第５，０６２，１５２号はある振幅範囲を有するアナログ信号を不均一確率密度で処理する方法に関連する。この方法はこのアナログ信号を複数の信号レベルの１つの中に入るものとして量子化すること、並びに量子化レベルの発生確率に従って２進コード語を量子化レベルに割り当てることを含んでいる。米国特許第５，０６２，１５２号に記載されている方法によれば、各コード語は８つの２進値ディジットを含むように予め決定されている。
米国特許第５，４８８，６１６号は符号化方法に関連する。米国特許第５，４８８，６１６号によれば、それぞれが一つの発生確率を有するシンボルが設けられる。第１の方法ステップは各シンボルの発生確率に従って各シンボルに可変長コード語を割り当てることである。このステップはハフマンコード化を用いる。その後、可変長コード語は第１のコードＣ32および第２のコードＣ34を与えるように２つの異なった態様でコード化される。最後のステップにおいて、コードＣ32、Ｃ34の一方または両方が可逆可変長コードを与えるように選択される。
概要
本発明が取り組む１つの問題点はある量の情報を記憶するために必要なメモリ空間の量の減少を達成することである。より詳細には、本発明の一実施例は、それ自体最小のメモリ空間しか必要としない情報取出しプログラムによって情報の取出しを可能にする態様で情報の圧縮を達成する問題に関連する。
上述の問題点はメッセージのビット数を減少する方法によって対処され、この方法は複数の文字からなる少なくとも１つのメッセージを受けるステップと、ビット数を減少させた圧縮メッセージを発生するように予め定められたハフマンコード化方法に従ってメッセージを符号化するステップとを具備している。圧縮効率を向上する目的のため、少なくとも１つのメッセージ内の文字の相対頻度を指示する値を各文字に対して計算するステップと、複数の２進ディジットからなる第１の２進コード化コードシンボルを最も高い相対頻度を有する文字に割り当てるステップがハフマンコード化に先行する。例えば、受信文字が８ビット語としてコード化されておりかつ受信メッセージに６４以上の異なった文字が存在しなければ、シンボルに６ビットの語長を使用すれば十分である。
第１の２進コード化コードシンボル内の全てあるいは実質的に全ての２進ディジットが第１の２進値に選択され、例えば全てのビットは０に設定されてもよい。第１の符号化メッセージを発生するように特異なシンボルが各特異な残りの文字に割り当てられる。各シンボル内の２進ディジットは、第１の２進値を有するディジットの数が第１の符号化メッセージで最大化されるように選択される。
第１の符号化メッセージは第２の組の２進ディジットが発生されるように一層処理され、この一層の処理は第２の組のディジット内のディジットを選択してこの第２の組内の第１のビット値を有するディジットの数が第１の組内の第１のビット値を有するディジットの数よりも大きくなるようにするステップを含んでいる。
１つの好適実施例によれば、この一層の処理は、第２の組のディジットでのビットのシーケンスがメモリなしベルヌーイソースの出力に似るように第２の組のディジットを逐次的に発生するようになっている。ある別の実施例によれば、この一層の処理は、第２の組のディジットでのビットのシーケンスのエントロピーがメモリなしベルヌーイソースのエントロピーに近くかつ第２の組のディジットでのビットのシーケンスの分布が第１の符号化メッセージ内のビットの分布と実質的に無関係となるように第２の組のディジットを発生するようになっている。
本発明が向けられる問題点は変換されたメッセージが友好的な圧縮に適しているような態様でメッセージを変化する方法を提供することである。この問題点には請求項５による方法、請求項３５による装置および請求項４８によるコンピュータプログラム産出物（ｐｒｏｄｕｃｔ）が対処している。
また、本発明は例えば無線リンクを介してメッセージを伝送する時に最少の帯域幅あるいは最少の電力で済むようにメッセージを符号化する問題にも向けられている。この問題には請求項１、１７および３９が対処している。
本発明の一実施例は符号化メッセージからＡＳＣＩＩコード化テキストのような情報を取り出す問題にも向けられている。この問題には請求項２４、３１、４３および５１による方法および手段が対処している。
本発明の一実施例はアナログ信号を例えば無線リンクを介して伝送するため最少の帯域幅あるいは最少の電力で済むようなアナログ信号を符号化する問題に向けられている。この問題には請求項１５による方法が対処している。
本発明の一実施例はメモリ空間要求を最小限に保持したままでテキストメッセージを複数の言語で表示することができる装置を提供する問題に向けられている。この問題には請求項４３による装置が対処している。
また、本発明は変換済情報が効果的な圧縮に適しているような情報を変換する装置を提供する問題にも向けられている。この問題には請求項３４による装置が取り組んでいる。
更に、本発明はそれ自体最少量のメモリ空間で済む情報取出しプログラムを提供する問題にも取り組んでいる。この情報取出しプログラムの目的は圧縮メッセージからＡＳＣＩＩコード化テキストのような情報を取り出すことである。この問題には請求項５１によるコンピュータプログラム産出物が対処している。
本発明の１つの好適実施例は情報内容が最小数の２進ディジット（ビット）によって表されるように情報をコード化することに関連する。好適なコード化は３つの主たるステップによって達成される。
最初のステップで受信メッセージの各文字はハミングシンボルに変換される。このステップの結果メッセージ内で値１を有するビットは減少する。更に、情報を表すために必要なビットの数が減少する。
第２のステップでハミングシンボルは第１のビットストリームＹとして解釈され、このビットストリームは推定プロセスを受け、それにより第２のビットストリームＥが発生される。この推定プロセスの結果第２のビットストリームＥでの値０を有するビットの割合は第１のビットストリームＹでよりも大きくなる。更に、第２のビットストリームＥでのビットのシーケンスはメモリなしベルヌーイソースの出力と似るようになる。値１を有するビットの数が極めて小さくかつ第２のビットストリームＥでのビットのシーケンスがメモリなしベルヌーイソースの出力と類似するために、第２のビットストリームでハフマンコード化が成功する条件が最適化される。
第３のステップで第２のビットストリームＥは圧縮した組Ｃのビットを発生するようにハフマンコード化によって圧縮される。このステップの結果、第２のビットストリームＥがハフマンコード化にとって最適な条件を与えるために、情報を表すために必要なビット数を著しく減少させるようになる。
【図面の簡単な説明】
本発明の簡単な理解のため、それは一例として以下の添付図面に関連して説明される。
図１Ａは人間の言語メッセージの文字とコードシンボルとの間の対応表を作成する方法を示すフローチャートである。
図１Ｂは変換表を表すものである。
図２は本発明の一実施例によるデータ圧縮の方法を示すフローチャートである。
図３Ａは本発明の一実施例による１組の有限状態マシンを示す。
図３Ｂおよび３Ｃは図２によるフローチャート内の１つのステップの詳細を示すフローチャートである。
図３Ｄは図３Ａによる有限状態マシンと共に作用する変換表の例である。
図３Ｅはビットストリームの例である。
図４は本発明の一実施例によるデータ圧縮装置の第１の実施例の概略ブロック図を示す。
図５は図４によるデータ圧縮装置において使用する推定器の概略ブロック図である。
図６は図２に関連して説明される方法に従って圧縮されて記憶された情報を復元する手段を備えた携帯電子装置の概略ブロック図である。
図７は本発明の一実施例によるデータ復元装置を示す。
図８は本発明の１つの実施例による復号する方法を示すフローチャートである。
図９Ａおよび９Ｂは図８によるフローチャートのステップの１つの詳細を示すフローチャートである。
図１０はアナログ信号をコード化しかつ復号するユニットを含んだ通信システムの概略ブロック図である。
付属書１は第１の組のビットＹを第２の組のビットＥに変換するためのコンピュータプログラム疑似コードを示す。
付属書２はビットストリームＥを組Ｙのビットに変換するためのコンピュータプログラム疑似コードを示す。
実施例の詳細な説明
人間の言語はある数の語（ワード）からなり、これら語のあるものは他のものよりもより頻繁に使用される。各語は文字の特定の組合せによって、時によってはただ１つの文字によって表され得る。これはある文字が任意の特定の言語において他のものよりもより頻繁に使用されることを意味する。移動電話機のような電子装置においては、ある数の所定のメッセージが記憶されており、そのそれぞれをある事象に応じて移動電話機のディスプレイユニットに表示させるようにしている。普通、これらのメッセージは読出し専用メモリに記憶されている。あるメッセージを表示するために、対応するデータがメモリから読み出され、各文字に対して対応するＡＳＣＩＩコードがディスプレイユニットに供給され、これはそれに対応して選択されたメッセージを構成するＡＳＣＩＩの組合せを表示する。
上で述べたように、ある文字は１つの特定の人間言語においてあるいは１つの特定の所定の組のメッセージにおいて他の文字よりもより高い相対頻度を有している。本発明は所定の言語で情報を表すために必要なビットの数を減少しおよび／または任意の言語で所定の組のメッセージを表すために必要なビットの数を減少する方法に関する。
変換表を作成する方法
図１Ａは選ばれた組のメッセージ中の文字または選択された言語内の文字が選択された形式のメッセージの全ハミング重みを最小化するようにコードシンボルに変換されることができるようにする変換表を得る方法を示すフローチャートである。
１つのシンボルは１つあるいは複数の要素からなることができる。好適実施例によれば、各コードシンボルは２進ディジットの組合せである。
値１を有するディジットの数が最小化される時にはハミング重みが最小化される。全ての文字を対応するハミングシンボルに変換することによって、２つの目的が達成される。第１の目的はある重みを各文字に割り当てることである。下で説明されるように、より低いハミング重みはまたシンボルのより大きな圧縮性を与えることになり、これによりハミング重みとシンボルを記憶するために必要なメモリ空間との間につながりを与えることになる。第２に、下で説明する態様でのハミングシンボルへの変換はメッセージの２つの連続文字間の重み差を減少させる。換言すれば、第２のシンボルにおいて第１のシンボルに較べて異なっているディジット位置の数は減少される。
図１Ａに関して、第１のステップＳ１０は人間言語を選択することである。選択された人間言語は、例えば英語、フランス語、スウェーデン語、あるいはメッセージを構成するための文字を使用する任意の他の人間言語となることができる。変数が選択された言語の名称に割り当てられ、この言語識別変数は作成されるべき表を識別するためにセーブされる。
ステップＳ２０において、完全な組のメッセージが受けられる。完全な組のメッセージ中の文字の数は例えば２５００になることができる。本発明の一実施例によれば各文字は８ビットで構成される。
ステップＳ３０において、相互に異なった文字の数がカウントされ、変数がカウント値に割り当てられる。典型的なアルファベットにおいて、相互に異なった文字の数は例えば６４であってもよい。
ステップＳ４０において、各文字の相対頻度が計算され、ステップＳ５０において、これら文字は相対頻度が低下する順に分類される。換言すれば、最も共通に使用される文字はリストの最初に置かれ、最も頻度が小さい文字はリストの最後に置かれる。このようなリストの一例が図１Ｂに示されている。図１Ｂには複数のメモリ位置２０を有するメモリユニット１０が示されている。各メモリ位置は例えば８ビットからなってもよい。第１のメモリ位置は言語識別変数を設けており、これは、例えばリスト／表が英語の１組の言語メッセージで使用される文字からなることを識別する英字Ｅであってもよい。リストの第２のメモリ位置はこの特定のリストに記憶されている文字の数を表す。この例において、異なった文字の数は６４である。第３のメモリ位置は最も高い相対頻度ｐ1を有する文字のためのＡＳＣＩＩコードを含んでいる。この例において、最大頻度文字はＨである。第４のメモリ位置には２番目に高い相対頻度ｐ2を有する文字（この例ではＧ）が記憶されている。この態様で、６４の異なった文字がリストに置かれ、その際に最も低い相対頻度ｐ64を有する文字がリストの最後の位置に置かれる。
ステップＳ６０において、０のみを有するシンボルが最も高い相対頻度ｐ1を有する文字に割り当てられる。図１Ｂに示される例において、選択された組のメッセージが６４の異なった文字だけを含み、従って第１の文字に割り当てられるべきシンボルは全てが０である６つのディジットからなるシンボルとなる。本発明によれば、増加するハミング重みのシンボル（本明細書では、ハミングシンボルという）のリストが作成される。ハミングシンボルは、最も高い相対頻度ｐ1を有する文字が最も低いハミング重みを有するハミングシンボルを割り当てられるようにリスト内の文字に割り当てられる。最も低い相対頻度ｐ64を有する文字にはどの他のハミングシンボルよりも低くないハミング重みを有するハミングシンボルが割り当てられる。しかしながら、第１のハミングシンボルが全てが０である６つのディジットを持つシンボルであるという知識を持ってすれば、重みが概して１重みステップ高い次のハミングシンボルを計算することは可能である。従って、本発明によれば、ハミングシンボルの完全なリストを実際に記憶する必要はない。そうしなくとも、ハミングシンボルにどの位多くのディジットが存在するかを識別すれば十分である。ハミングシンボル内の必要なディジットの数は文字の数の知識を持てば計算可能であるため、０だけを含む第１のハミングシンボルから出発する引続くハミングシンボルを計算する所定の態様を持つことのみが必要である。
ステップＳ７０において、対応表が作成され、この表は下で説明するように記憶のためのメモリユニットに供給される。実際にはどのハミングシンボルも記憶される必要はないため、対応表はリストの名称を表す変数、リスト内の文字の数を表す数字および減少する相対頻度順の文字を含むことのみ必要である。この最少量の情報を使用すれば、各文字に割り当てられるべき各ハミングシンボルの値を計算することが可能となり、これは対応表を作成するために必要な唯一の情報である。従って、文字のリストおよび制御語（文字の数を表す数字）を記憶することのみ必要であるため、対応表のためには極めて少量のメモリ空間で済むことになる。
メッセージを変換する方法
図２はビットストリームが最小数のディジットを持つようにメッセージをビットストリームに変換する方法を示すフローチャートである。
この方法の実施例の第１のステップＳ１００によれば、複数の文字ＸからなるメッセージＭLはビットストリームＹに変換される。これはメッセージＭLを受け（ステップＳ１１０）、図１Ｂおよび１Ａに関連して上で説明したような表を用いて各文字Ｘを対応するシンボルＨに変換することによって達成される。ステップＳ１２０によれば、メッセージの連続する文字はシンボルＨのストリームが与えられるようにシンボルに連続的に変換される。この方法の次のステップＳ１３０によれば、発生されたシンボルＨはビットストリームとして供給される。
ステップＳ１４０によれば、ビットストリームＹは受信ビットストリームを第２のビットストリームＥに変換する推定器に与えられる。ステップＳ１４０の目的はステップＳ１３０によって作られたビットストリームに応じて殆ど０からなる第２のビットストリームＥを与えることである。ステップＳ１４０の他の目的は独立的にかつ恒等的に分散される確率変数に可及的に近接するディジットの第２のビットストリームＥを与えることである。ステップ１４０は図３に関連して下でより詳細に説明される。
ステップＳ１５０によれば、ステップＳ１４０において作られた第２のビットストリームは圧縮アルゴリズムに従って圧縮される。本発明の一実施例によれば、使用される圧縮アルゴリズムはハフマンコード化である。ハフマンコード化についての詳細な情報のため、Ｄ．Ａ．Ｈｕｆｆｍａｎ著「最少冗長コードの構築方法（Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉｍｕｍ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｏｄｅｓ）」Ｐｒｏｃ．ＩＲＥ，４０：１０９８−１１０１，１９５２を参照されたい。
圧縮ステップＳ１５０は第２のビットストリームよりも少ないディジットを有する第３のビットストリームＣを発生する。実際、上で説明したような方法は英語のメッセージＭEを元の数のビットの僅か５７．８％までに減少する。この数字は、英語の元のメッセージが２３２３バイトのサイズを必要とした場合に、セルラ電話用の完全な組の状態メッセージに対して達成された。０．５７８の圧縮率は文字を対応するハミングシンボルに変換するために使用される変換表を含んでいる。これは、変換表がメッセージを取り出すべき受信端末で利用可能であると想定してメッセージの実際の圧縮率が一層良好になることを意味する。
ステップＳ１６０によれば、ステップＳ１５０によって発生された第３のビットストリームはメモリ装置に記憶される。別態様として、ステップＳ１５０で与えられた第３のビットストリームはそれを他の電子装置に伝送するための出力に伝送される。
本発明によれば、有利な圧縮比が前記態様で達成される。従って、上の情報変換方法は、被変換メッセージが元のメッセージよりも実質的に少ないメモリ空間しか必要としないために、メッセージをメモリ装置に記憶する前にメッセージを圧縮ビットストリームに変換するのに適している。下の表において、１１の異なった言語のテキストメッセージとメッセージを圧縮した時に達成される対応する圧縮率との例が与えられる。この圧縮比は圧縮メッセージのサイズと変換表のサイズの和を元の組のメッセージのサイズで割ったものとして計算される。
上の例（表１参照）から明らかなように、圧縮比は元のメッセージにおいて使用された言語とはほぼ完全に独立している。
ステップＳ１４０は図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに関連してより詳細に説明される。図３Ｂおよび３Ｃに関連して説明される方法は１組の有限状態マシンを使用するため、このような１組の有限状態マシンの一例が図３Ａに示される。本発明の好適実施例に従ったステップＳ１４０による方法を実行する目的のため、ｋ・２mの異なった状態を有する１組の有限状態マシンが使用される。
１つの好適実施例によれば、パラメータｋおよびｍは次のようにして、すなわちｋ＝６およびｍ＝１０のように選択される。この好適実施例によりコード化されるべきメッセージにおいて通常使用されるアルファベットでは２6を越える文字はないためにパラメータｋは６に選ばれる。パラメータｍは、「履歴」を与えるために十分に大きくかつ各状態において不完全な統計値に関連した統計値に関連した問題を回避する上で十分に小さく選択される。パラメータｍの選択のための他の配慮は図５および３Ｃに関連して下に説明するようにカウント値Ｖを生じさせるカウンタ用のメモリの可用性に応じてそれを好ましい値に選択することである。
この方法の根底の原理を示す目的のため、３つの２2の状態しか持たない１組の有限状態マシンが図３Ａに示されている。このため、図３Ａに示されるこの組の有限状態マシンはｋ＝３およびｍ＝２に基づいている。ｍ＝２は各状態が図３Ａに示されるように２つのディジットによって定められることを意味している。図３Ａのこの組の有限状態マシンはｋが３に等しいため３つの異なった有限状態マシン１１０、１２０および１３０で構成される。図３Ａに示される円のそれぞれは有限状態マシン１１０、１２０および１３０の組の状態を表し、また本発明によりカウント値Ｖはこの組の有限状態マシンの各状態において与えられる。この態様で、図３Ａによる有限状態マシンの組は全体で１２の異なったカウント値を有し、それらのそれぞれは下で説明する方法に従って個別に制御される。
以下の例において、図３Ｄに従って文字ＸおよびシンボルＨ間の対応表が定められるように１組のメッセージが図１Ａに関連して説明した方法に従って解析されているものと想定する。理想的な場合では、文字Ｘは例えばＡＳＣＩＩコードで表され、文字のリストにはリストでの文字の数を指示する数が先行するであろうが、この例での簡略化のため対応表はアルファベット文字と３ディジットハミングコードとの間の直接対応表として示される。図３Ｄのリストは減少する相対頻度順の８つの文字と増大するハミング重み順の対応するハミングシンボルを示す。
図３Ｂに関して、ステップＳ２００は図３Ｆに示されるビットストリームのようなシーケン（逐次的）スビットストリームＹ＝ｙ1，ｙ2，ｙ3，・・・ｙnの形態のメッセージを受ける方法ステップを示す。次のステップＳ２１０において、推定器は最初のｍのディジットに対して入力ディジットｙiに等しい出力ディジットｅiを発生する。ステップＳ２２０において、値ｉはｍに設定される。
次のステップＳ２３０において、有限状態マシンの数ｋが設定される。換言すれば、ｋの異なった有限状態マシンからなる１組の有限状態マシンが定められる。各有限状態マシンは２mの状態を有し、各状態にはカウント値Ｖがある。ステップＳ２３０において、有限状態マシンの組の全てのカウント値Ｖは０に設定される。
有限状態マシンはマシンＭ1、Ｍ2・・・Ｍj・・・Ｍkが存在するように順序付けられる。図３ＢのステップＳ２４０に関して、次の処理手順が有限状態マシンＭj（ここで、ｊ＝（ｍ ｍｏｄ ｋ）＋１である）から開始する。選択された有限状態マシンにおいて、最初に状態Ｓ＝（ｙ1，ｙ2，・・・ｙm）が選択される。
この選択された状態において、値Ｖが読み出され（ステップ２５０）、その後（ステップ２６０）Ｖ＞０どうかのチェックがある。Ｖ＞０であれば、図３ＢのボックスＳ２７０によって指示されるように予測値ｐi+1が１に設定される。Ｖ＜０であれば、図３ＢのボックスＳ２８０によって指示されるように予測値ｐi+1は０に設定される。
図３Ｂと図３Ｅを参照して、次の入力ディジットｙi+1が読み出され（ステップＳ２９０）、出力値ｅi+1がｙi+1とｐi+1モジュロ２とを加算することによってステップＳ３００によって計算される。このために、１＋１モジュロ２は０に等しく、１＋０モジュロ２は１に等しく、０＋１モジュロ２は１に等しくなる。
次に、ステップＳ３１０において、ディジットｙi+1のチェックがある。
ｙi+1＝１であれば、選択された有限状態マシンの選択された状態でのカウント値Ｖは図３Ｃのボックス３２０において示されるように１だけ増加され、すなわちＶ：＝Ｖ＋１となる。ｙi+1＝０であれば、選択された有限状態マシンの選択された状態でのカウント値Ｖは図３ＣのボックスＳ３３０において示されるように１だけ減少され、すなわちＶ：＝Ｖ−１となる。
その後、ステップ３４０において、次の有限状態マシンＭj+1が選択される。
この選択された有限状態マシンにおいて、ディジットｙi1+1の値と前の状態とによって指示される状態が選択される（ステップＳ３５０）。これは１つの有限状態マシン内で１つの状態から他の状態に変えるために普通に使用されている態様で行なわれる。例えば、図３Ａを参照して、第１の有限状態マシン１１０での状態「００」から出発しかつディジットｙi+1が１状態である時には、状態「０１」が本発明に従って第２の有限状態マシン１２０において選択される。現在の状態が第２の有限状態マシン１２０で状態「０１」でありかつディジットｙi+1が１である時には、第３の有限状態マシン１３０での状態「１１」への推移となる。現在の有限状態マシンが最後の（ｋ番目）有限状態マシンであれば、第１の有限状態マシンでの状態への同一の態様の推移となる。
その後、インデックス値ｉはボックスＳ３６０によって指示されるように１だけ増大される。その後、受信ビットストリームＹに他の何かのビットが残っていれば、図３ＣのステップＳ３７０によって指示されるように制御が行なわれ、返答が「ｙｅｓ」であれば、選択された有限状態マシンの選択された状態でのカウント値を読み出してステップＳ２５０に再度進められる。他方、これがメッセージの最後のビットであったら、処理手順は終了する。
データ圧縮装置
図４を参照すれば、そこにはデータ圧縮装置２００の第１の実施例のブロック図が示されている。このデータ圧縮装置は変換されるべきメッセージの文字を受ける文字入力２１０を備えている。文字入力２１０はデータバス２３０により変換ユニット２２０に結合されている。データバスは本発明の一実施例に従って８ディジット文字を並列に変換することができる。本発明の他の実施例により、受信文字のディジットは変換ユニット２２０に直列に供給される。また、文字入力２１０において受信されるべき文字は他の数のディジットからなってもよい。変換ユニットは図２のステップＳ１１０およびＳ１２０に関連して上で説明した態様で低いハミング重みを有するシンボルに受信文字を変換するように設定されている。対応する文字よりも少ない数のディジットから構成されてもよいその結果のシンボルは出力２３４からバス２４０を介してシンボル対ビットストリーム変換器２５０の入力２４２に供給される。シンボル対ビットストリーム変換器２５０はその出力２５２でディジットｙiを有するビットストリームを推定器ユニット２６０の入力２５４に供給する。推定器ユニット２６０の目的は、メッセージの情報内容を保持している状態で、ビットストリーム内の値１を有するディジットの数を更に減少することである。推定器ユニット２６０はビットストリームＹ＝ｙ1−ｙnの受信に応じてビットストリームＥ＝ｅ1−ｅnを作る（ここで、ｎは推定器ユニット２６０に与えられるビットストリームのディジットの数である。ビットストリームＥは推定器ユニット２６０の出力２６２に供給される。ビットストリームＥは圧縮モジュール２７０に供給され、これはメッセージの情報内容を保持した状態でビットストリームのディジットの数を減少するように設定されている。この圧縮モジュールは例えばハフマンコード化のような圧縮アルゴリズムに従って動作する。１つの好適実施例によれば、静的ハフマンコードが使用される。このため、圧縮モジュール２７０はビットストリームＣ＝ｃ1−ｃr（ここで、ｒ＜ｎ）を発生する。圧縮ビットストリームＣはビットストリーム出力２８０に供給され、これは圧縮ビットストリームがメモリユニットに記憶されるようにそのメモリユニットに結合されてもよい。別態様として、ビットストリーム出力２８０は圧縮ビットストリームＣが他の電子ユニットに伝送されるように送信機ユニットに結合される。メッセージ内のビットの数の減少は伝送チャンネルのための帯域幅の要求を低下させ、それによって伝送効率を向上させる。
図５を参照すれば、推定器ユニット２６０がより詳細に表されている。推定器ユニット２６０はビットｙiにより構成されるビットストリームＹを受ける直列入力３００を備えている。受信ビットｙiはスイッチユニット３１０に供給され、これは最初のｍのディジットを出力３２０に直接スイッチするように設定されている。ビットストリーム入力３００は、また、モジュロ２加算器３５０の第１の入力３４０と遅延ユニット３５５を介して予測器３３０とに結合されている。遅延ユニット３５５は、それがビットｙi+1を受けるとビットｙiを供給するように１ビットを記憶する。予測器ユニット３３０は加算器３５０の第２の入力３６０に結合された出力を有している。加算器３５０は推定器ユニット出力３２０に結合された出力を有している。従って、推定器２６０は図３Ｂおよび３Ｃに関連して上で説明した方法を行なうように設定されている。
上で説明した態様で、予測器ユニット３３０は次のビットｙi+1の値の予測値ｐi+1を作るように設定されている。換言すれば、予測器ユニット３３０はｈ＜ｉ＋１に対して履歴値ｙhについての「推測値」ｐi+1に基づいてビットｙi+1がどんな値を有するかを「推測する」ように設定されている。「履歴」は有限状態マシンのカウント値によって与えられる（図３ＢのＳ２６０〜Ｓ２８０参照）。図５から、予測が正しければモジュロ２加算の結果ｅi+1が０になることが容易に理解される。
値ｅi+1は予測ビット値ｐi+1と実際のビット値ｙi+1との間のハミング距離を表す。従って、予測器が正しい予測値を作れば、２つの連続的なビット間のハミング距離ｅi+1は０となる。上のことから明かとなるように、表１を参照して、本発明による方法は極めて好都合の圧縮比を達成する。この長所の根拠の１つは上述した予測方法に従って正確な予測値ｐi+1を生じさせることである。
図９に関連して下に述べるように、復号方法は次のハミング距離ｅi+1の予測値を表す値ｐi+1を得るために既に復号したビット値ｙiを「履歴」として用いて同じ形式の予測を行なうことに基づいている。この予測復号方法は予測符号化が行なうのと同じ形式の予測を用いるため、復号の結果は正しいビットストリームＹとなる。
電子データ処理装置
図６を参照すれば、そこにはテキストメッセージのような情報の表示用のディスプレイユニット４１０を備えたデータ処理装置４００が示されている。データ処理装置４００は不揮発性メモリ４２０、マイクロプロセッサ４３０および読出し／書込みメモリ４４０を備えている。メモリ４２０はデータ処理装置４００の通常の機能を制御するコンピュータプログラムが記憶されている第１のメモリ部分４５０を有している。データ処理装置は例えば移動電話機のような携帯電子装置であってもよい。また、メモリ４２０はメッセージをコード化および／または復号するプログラムが記憶されている第２のメモリ部分４６０を含んでいる。他の実施例においては、メッセージをコード化および／または復号するプログラムは独立した不揮発性記録媒体４６２に記憶されている。このプログラムは実行可能な態様であるいは圧縮された状態で記録されてもよい。
以下において、マイクロプロセッサ４３０がある機能を行なう時には、これはマイクロプロセッサがメモリ４５０に記憶されているプログラムのある部分あるいは記録媒体４６２に記録されているプログラムのある部分を行なうことを理解されるべきである。
マイクロプロセッサ４３０はデータバス４７０を介してディスプレイ４１０に結合されている。データ処理装置のユーザにはディスプレイ４１０に表示されている文字によって情報メッセージが与えられる。例えば、電子装置の電池電圧がある値よりも低いことをマイクロプロセッサが決定した（これはマイクロプロセッサにメッセージ「電池交換」を表示することを促す）場合のようなある事象に応じて特定のメッセージが表示されてもよい。
マイクロプロセッサ４３０はデータバス４８０によってメモリ４２０に結合されており、またデータバス４９０によって読出し／書込みメモリ４４０に結合されている。また、マイクロプロセッサ４３０はデータバス５１０によってデータポート５００と通信を行なう。
図１Ａ、１Ｂ、２、３Ａ〜３Ｄに関連して説明した方法はメモリ部分４６０に記憶されているプログラムを行なうマイクロプロセッサ４３０によりそのマイクロプロセッサで行なわれることが可能である。図１Ａに関連して説明した方法に従って対応表を作成する命令に応じて、マイクロプロセッサはデータポート５００でのメッセージの受信を待機するように設定され、メッセージがデータポート５００で受けられると、文字が読出し／書込みメモリ４４０に一時的に記憶される。受信メッセージあるいはメッセージの受けた組の全ての文字が一時的に記憶された時に、マイクロプロセッサは異なった文字の数をカウントしかつ各文字に対する相対頻度を計算するように設定される。その後に、マイクロプロセッサ４３０は対応表を作成するように上で説明した態様でコードシンボルを異なった文字に割り当てるように設定される。
別態様として、マイクロプロセッサはデータポート５００を介して既製の対応表を受けかつその対応表を読出し／書込みメモリ４４０に記憶するように設定される。図１Ｂに関連して説明したように、対応表は文字数で始まりそれに同じ数の文字が続くリストに制限されてもよい。
その後に、マイクロプロセッサは図３Ｂに関連して上で説明した方法に従って減少したディジットビットストリームＥに受信メッセージあるいは受けた組のメッセージを変換する命令に応じてもよい。メッセージあるいはメッセージの組がビットストリームに変換されると、このビットストリームはメモリ４４０に記憶される。勿論、マイクロプロセッサは使用されるメモリを動作する最も効果的な態様に応じてあるいは他のハードウェアの配慮に応じてビットストリームＥをビット対ビットであるいは８ビット語にソートされて記憶されてもよい。
付属書１はメッセージの組ＹをビットストリームＥに変換するためのコンピュータプログラム疑似コードを示す。この疑似コードは図２のステップＳ１４０および図３Ｂおよび３Ｃで説明された方法に対応する。
データ復元装置
図７を参照すると、データ復元装置６００の第１の実施例のブロック図が示されている。このデータ復元装置は多数のディジットｃiからなる圧縮ビットストリームＣを受ける入力６１０を備えている。入力６１０は逆圧縮モジュール６２０に結合され、これは情報内容を保持する状態でビットストリームＣをより長いビットストリームＥに伸長するように構成される。逆圧縮モジュール６２０は静的ハフマンコードに従って復号を行なうように設定されてもよい。
逆圧縮モジュール６２０は伸長ビットストリームＥを変換ユニット６３０に供給し、この変換ユニット６３０は上に説明された推定器２６０の機能の実質的に逆を行なうように設定されている。従って、変換ユニット６３０は多数のシンボルＨからなるビットストリームＹを直列に供給する。この目的のため、推定器２６０は図５のスイッチ３１０として機能するスイッチ６３２を含んでいる。遅延ユニット６３４は図５のユニット３５５と類似してビットｙi+1の受信時にビットｙiを供給し、予測器６３５は「履歴」値ｙiを受けることに応じて予測値ｐi+1を発生する。エンコーダ２６０の予測ユニット３３０がフィードフォワードの態様で結合されるが、デコーダ６３０の予測器６３５は出力Ｙが入力ビットストリングＥを復号するための「履歴」データとして使用されるようにフィードバックの態様で結合される。
変換ユニット６３０はビットストリームＹを出力６３８に供給するように設定されている。変換器６４０はビットストリームをシンボルに変換するため出力６３８に結合される。シンボルＨはデータバスを介して変換ユニット６５０の入力６４２に供給される。変換ユニット６５０は元のメッセージを復元するようにシンボルＨを文字Ｘに変換するように動作する。文字Ｘは変換ユニット６５０からを出力６６０に供給される。ポート６６０に供給される文字は例えば８ビットＡＳＣＩＩコードであってもよい。
メッセージを復元する方法
図８は本発明の一実施例に従ってメッセージＭを圧縮ビットストリームＣから復元する方法を示すフローチャートである。第１のステップＳ６００によれば、圧縮ビットストリームＣが受けられる。ビットストリームＣはハフマン復号のような復号／伸長のための既知の方法を用いてビットストリームＥに伸長される（ステップＳ６１０）。次いで、ビットストリームＥは本質的に図３Ｂおよび３Ｃに関連して説明した方法の逆を行なってビットストリームＹに変換される。
その後、ビットストリームＹは元のメッセージＭが復元されるように文字Ｘに変換される（ステップＳ６３０）。これはビットストリームＹをシンボルＨに分割し（ステップＳ６４０）、その後各シンボルＨを対応する文字Ｘに変換する（ステップＳ６５０）によって達成される。シンボルＨの文字Ｘへの変換は圧縮ビットストリームＣに更に含まれた対応表を用いて行なわれる。別態様として、変換表が予め設けられ、圧縮ビットストリームＣはメッセージに変換されるべき情報のみを含んでいる。シンボル対文字変換ステップの第３の実施例によれば、圧縮ビットストリームはメッセージ内の異なった文字の数と文字のリストとを備えているに過ぎない。変換表を得る目的のため、マイクロプロセッサ４３０（図６参照）のようなマイクロプロセッサがメモリ部分４６０（図６）に記憶されているプログラム内に与えられてもよい所定のアルゴリズムに従って各文字Ｘに対応するシンボルＨを計算するように設定されてもよい。
シンボルＨが文字Ｘに変換されてしまったら、その結果のメッセージが供給される。
図６を参照して、圧縮ビットストリームＣは不揮発性メモリ４２０のメモリ部分７００に与えられてもよい。メッセージ提示命令に応じて、マイクロプロセッサ４３０は、メモリ部分４５０内に記憶されているプログラムを用いて、メモリ４５０のプログラム部分７１０に記憶されていたデータ復元プログラムを逆圧縮する標準伸長アルゴリズムを使用してもよい。従って、メモリ部分７１０に記憶されているプログラムコードは伸長されてメモリ４４０のメモリ部分７２０に配置される。上述したように、メモリ４４０はランダムアクセスメモリＲＡＭであってもよい。その後、マイクロプロセッサはメモリ部分７２０からのデータ復元プログラムを実行することによって動作を続ける。データ復元プログラムの実行は不揮発性メモリ４２０のメモリ部分７００から圧縮ビットストリームＣを読出し、その後メッセージＭを構成する文字Ｘのストリームに圧縮ビットストリームＣを変換するように方法ステップＳ６１０、Ｓ６２０、Ｓ６４０およびＳ６５０を実行するステップを含んでいる。メッセージＭあるいはメッセージの部分はマイクロプロセッサ４３０によりデータバス４７０を介して遅延ユニット４１０に供給される。別態様として、状況に応じて、メッセージＭはデータバス５１０を介してデータポート５００に供給されてもよい。
図９Ａおよび９Ｂを参照すると、そこにはビットストリームＥのビットストリームＹへの変換（ステップＳ６２０）がどのようにして行なわれるかについて詳細に示されている。本明細書において、図９Ａおよび９Ｂに関連して説明される方法を予測復号方法と呼ぶことにし、図３Ｂおよび３Ｃに関連して上で説明した方法を予測符号化方法と呼ぶこととする。予測復号は、図９によるフローチャートを図３Ｂおよび３Ｃによるフローチャートと比較することによって明かとなるように予測符号化と本質的に同じ態様で行なわれる。従って、方法ステップＳ７００からＳ８７０は上で説明した方法ステップＳ２００からＳ３７０に本質的に対応する。復号と符号化との差は、本質的には、符号化方法においてディジットｙi+1は入力から読み出され（Ｓ２９０）ディジットｅi+1が計算されるが、復号方法ではその逆が行なわれることである。図９Ｂを参照して、入力ディジットｅｉ＋１が読み出され、出力ディジットｙi+1が計算される。従って、復号方法のステップＳ８１０において、値ｙi+1についての問題は出力ディジットが１または０に等しいかどうかの問題に関連し、他方符号化方法においてはステップＳ３１０は入力値ｙi+1の値の問題に関連する。
付属書２はビットストリームＥを組Ｙのビットに変換するためのコンピュータプログラム疑似コードを示す。この疑似コードは図８でのステップＳ６２０、すなわち図９Ａおよび０Ｂに関連して説明された方法に対応する。
図６を参照すると、メモリ部分７１０内のデータ復元プログラムは符号化および復号方法間の差を定めるプログラムルーチンに限定可能である。従って、一方でメモリに復号プログラムだけを記憶することと他方で復号プログラム並びに符号化プログラムを記憶することとの間でのメモリ空間の使用には極めて僅かな差しかない。更にまた、当業者は、プログラムそれ自体が好都合の少量のメモリ空間しか必要としない有利な程少数で数学的に複雑でないステップが上述のコード化方法および復号方法によって要求されるに過ぎないことを認識するであろう。そのため、本発明によりメッセージを復号しそして／または符号化するコンピュータプログラムはプログラムコードのためのメモリ空間の使用が装置のサイズに直接反映するような携帯電子装置には特に有利である。例えば、移動電話機において、極めて多数のメッセージをメモリに記憶する必要があり、各電話機はなるべくはユーザによって選択される人間の言語のメッセージを作るように設定可能とされるべきである。従って、本発明の目的は極めて多数のこのようなメッセージの組を移動電話機の不揮発性メモリの少量のメモリ空間に与えることである。本発明による復号プログラムはこのような少量のメモリ空間しか必要としないため、全ての異なった言語のメッセージがコード化状態で記憶されることができ、ユーザがメッセージを使いたい言語を選択すると、その選択された組のメッセージが上述した方法に従って復号される。予測符号化および／または予測復号プログラムの実行の間に、多数のカウント値Ｖがこのプログラムの実行の間に一時的に記憶される必要があるため、最大量のメモリ空間が使用される。各カウント値に対するビットの数をｃで表せば、カウント値を記憶するために必要なビットの数はｋ・２m・ｃとなる。好適実施例によれば、ｃの値は２または３に等しく選択されてもよい。
上述の実施例において、メッセージのハミング重みは圧縮のために好ましい符号化メッセージを与えるために減少される。好ましいハフマンコードは圧縮されるべきメッセージのハミング重みを小さくすればそれだけより有効的な圧縮を与える。しかしながら、ある異なったハフマンコードの選択によって圧縮されるべきメッセージのハミング重みが大きくなればそれだけより有効的な圧縮が達成される。従って、本発明によれば、文字のコードシンボルへの変換はコード化メッセージのハミング重みが最大化される態様で行なわれることができる。この場合に、予測符号化方法はそれが入力ビットストリームＹのものよりもより大きなハミング重みを有するビットストリームＥを発生させるように変更される。
通信ネットワーク
図１０は無線リンクを介して通信する２つのユニット７４０および７５０を含む通信ネットワーク７３５を示す。ユニット７４０はアナログ信号を発生するマイクロフォン７６０と、そのアナログ信号を多数の量子化範囲に量子化しコード語Ｈをそれら量子化範囲に割り当てる変換ユニット７７０とを含んでいる。
このため、アナログ信号を受けると、変換ユニット７７０はビットストリームＹの形態のコード語Ｈのシーケンスを供給する。１つの好適実施例によれば、ビットストリームＹは上で詳細に説明した形式の推定器ユニット２６０に供給される。推定器ユニットの出力Ｅは同様上で説明したように動作する圧縮モジュール２７０に供給される。圧縮モジュール２７０によって供給された圧縮ビットストリームＣはトランシーバ７８０に供給される。トランシーバ７８０はユニット７５０と通信を行なう例えばアンテナのような通信ポート７９０を含んでいる。
ユニット７５０は信号を受信して供給するトランシーバ８１０に結合した例えばアンテナのような通信ポート８００を含んでいる。トランシーバ８１０は圧縮ビットストリームＣを逆圧縮ビットストリームＥに変換する、上で説明した形式の逆圧縮モジュール６２０に結合される。逆圧縮ビットストリームＥは図７に関連して上で説明した形式のデコーダ６３０に供給される。デコーダ６３０の出力Ｙは変換ユニット８２０に供給される。変換ユニット８２０は受信ビットストリームＹをアナログ信号に変換し、これは例えばスピーカ８５０に供給される。
変換ユニット８２０はコントローラ８２５とメモリ８３０とを含み、メモリ８３０には変換表を含んだ変換情報が記憶されている。メモリ８３０はコード語Ｈの語長についての情報を保持している。その情報を用いて、受信ビットストリームＹはコントローラ８２５によりコード語Ｈに分割される。
コード語Ｈはその後デジタル対アナログ（Ｄ／Ａ）変換器８４０に供給される。Ｄ／Ａ変換器８４０はメモリ８３０内の変換表と共に働き、コード語Ｈによって定められる信号レベルを発生する。コード語Ｈが元の信号をサンプリングしたのと同一の周波数でＤ／Ａ変換器８４０に供給されると、Ｄ／Ａ変換器の出力は元のアナログ信号と同じになる。
変換ユニット７７０の機能は次の通りである。変換ユニット７７０は不均一確率密度の振幅を有するアナログ信号を受ける。例えば音声の振幅確率は０振幅で最大で、振幅の増大にしたがって減少する。このため、音声信号の量子化後は、最大確率量子化レベル範囲は最も低い振幅に対応するものとなる。Ａ／Ｄ変換信号Ｙのハミング重みを最小化する目的のため、コード語Ｈは値１を有するビットの数を最小にするように選択されなければならない。最少量の０を有するコード語をアナログ信号に割り当てるコード化方式は米国特許第５，０６２，１５２号に記載されており、その内容はこれによって参照として組み入れられる。
有利なことに、変換ユニット７７０によって供給されるデジタル信号Ｙはコード語Ｈの語長を量子化レベルの必要数ｒに適合させることによって最小化されることができる。例えば、ｒ＝６４量子化レベルを持つだけで十分であれば、コードシンボルは６つのビットを含むことだけを必要とする。量子化レベルの数が６５と１２８との間にある場合には、７ビットの語長が必要である。ｄビットを有する語によって定義可能な量子化レベルの数ｒは次のようになる。
ｒ＝２d
従って、コード語Ｈ内のビットｄの必要数は次式を用いて定めることができる。
ｄl＝ｌｎ（ｒ）／ｌｎ２
結果ｄlが整数でなければ、ビットｄの数は最も近い高位の整数にｄlを切り上げることによって定められる。例えば、量子化レベルの必要数がｒ＝１９０である場合には、結果はｄl＝ｌｎ（１７０）ｌｎ２＝７．４０９となる。ｄlをその最も近い高位の整数に切り上げればｄ＝８となる。従って、コード語Ｈ内のビットの必要数はｄ＝８となる。コード語Ｈの語長はユニット７５０に伝送され、メモリ８３０に記憶される。この変数ｄは、コード化メッセージを受けるとビットストリームＹを正しい長さのコード語に分割するコントローラ８２５によって使用される。
量子化信号範囲の必要数はアナログ信号および振幅分解能の最大振幅に依存する。アナログ信号の高忠実度再生のため、レベル範囲は高振幅分解能を達成するように小さくなければならず、このため極めて多数の量子化信号レベルを使用する必要がある。
アナログ信号の最大振幅を定める目的のため、この信号がある時間機関の間測定される。振幅分解能は手動的あるいは自動的に設定されることができる。コード語の語長を履歴最大振幅および選択振幅分解能に適合することによって、デジタル信号Ｙ内のビットの数は最小化される。
変換ユニット７７０は量子化信号範囲およびコード語間の対応リストすなわち変換表を発生する。このリストは変換ユニット７７０と共に働くメモリ８６０に記憶される。メモリ８６０に記憶されたリストは定められた索引に従ってコード語Ｈを量子化信号範囲に割り当てるために使用される。
更に、索引リストおよび語長ｄは変換ユニット７７０からユニット７５０への伝送のためトランシーバ７８０に供給される。トランシーバ８１０が索引リストを受けると、このリストはメモリ８３０への記憶のため変換ユニット８２０に供給される。その後、メモリ８３０に記憶されたリストはコード語Ｈによって規定される信号レベルを発生するためにＤ／Ａ変換器によって使用される。
通信ネットワーク７３５の他の実施例によれば、コード語Ｈを含むコード化メッセージは図１０の点線８７０によって表されているように変換ユニット７７０からトランシーバ７８０に直接的に供給される。その実施例において、受信ユニットは、また、変換ユニット８２０およびトランシーバ８１０間の直接接続を与える。
通信ネットワーク７３５のなお他の実施例によれば、コード語Ｈを含むコード化メッセージは変換ユニット７７０から圧縮モジュール２７０に直接的に供給される。この直接接続は図１０で点線８８２によって表されたデータバスによって得られる。ユニット７５０は逆圧縮モジュール６２０および変換ユニット８２０間の直接接続を与える対応するデータバス８８４を含んでいる。データバス８８４による直接接続は変換ユニット７７０によって供給される符号化メッセージ内のビットの数の減少を可能にする。
更に他の実施例によれば、推定器ユニット２６０とトランシーバ７８０との間に直接接続８９０が設けられ、それによってビットストリームＹよりもより少ない０を保持するビットストリームＥの転送が可能となる。従って、この実施例は不均一確率密度を有する音声あるいは音楽のような信号を伝送するために必要な電力を更に減少する長所を有している。ユニット７５０はトランシーバ８１０およびデコーダ６３０間の対応する直接接続９００を含んでいる。
勿論、ユニット７４０は同じようにコード化信号を受けてこのような信号を復号するように適合されてもよい。このために、ユニット７４０は上に説明した部分６２０、６３０、８２０、８２５、８３０、８４０および８５０と同様の部分を含んでもよい。同様にユニット７５０は上で説明した態様でアナログ信号を符号化するように適合されてもよい。
本発明は情報を符号化する方法並びに情報を復号する方法に関する。また、本発明は情報を符号化する装置並びに情報を復号する装置に関する。
関連技術の説明
情報の処理において、ある場合に、情報を担っているメッセージを変換してそのメッセージのシンボルを特定の目的に適合させるようにすることが望まれる。メッセージを変換する概念は、往々、符号化あるいは復号と呼ばれている。普通、情報を処理する電子装置は情報を記憶するメモリユニットとこのメモリユニットから取り出した後に前記情報を表示するディスプレイユニットとを共通に備えている。メモリユニットの記憶可能な情報量を最大化する目的のためおよび／またはメモリユニットのサイズを減少する目的のため、情報は圧縮された状態でメモリユニットに記憶されることができる。
米国特許第５，０６２，１５２号はある振幅範囲を有するアナログ信号を不均一確率密度で処理する方法に関連する。この方法はこのアナログ信号を複数の信号レベルの１つの中に入るものとして量子化すること、並びに量子化レベルの発生確率に従って２進コード語を量子化レベルに割り当てることを含んでいる。米国特許第５，０６２，１５２号に記載されている方法によれば、各コード語は８つの２進値ディジットを含むように予め決定されている。
米国特許第５，４８８，６１６号は符号化方法に関連する。米国特許第５，４８８，６１６号によれば、それぞれが一つの発生確率を有するシンボルが設けられる。第１の方法ステップは各シンボルの発生確率に従って各シンボルに可変長コード語を割り当てることである。このステップはハフマンコード化を用いる。その後、可変長コード語は第１のコードＣ32および第２のコードＣ34を与えるように２つの異なった態様でコード化される。最後のステップにおいて、コードＣ32、Ｃ34の一方または両方が可逆可変長コードを与えるように選択される。
概要
本発明が取り組む１つの問題点はある量の情報を記憶するために必要なメモリ空間の量の減少を達成することである。より詳細には、本発明の一実施例は、それ自体最小のメモリ空間しか必要としない情報取出しプログラムによって情報の取出しを可能にする態様で情報の圧縮を達成する問題に関連する。
上述の問題点はメッセージのビット数を減少する方法によって対処され、この方法は複数の文字からなる少なくとも１つのメッセージを受けるステップと、ビット数を減少させた圧縮メッセージを発生するように予め定められたハフマンコード化方法に従ってメッセージを符号化するステップとを具備している。圧縮効率を向上する目的のため、少なくとも１つのメッセージ内の文字の相対頻度を指示する値を各文字に対して計算するステップと、複数の２進ディジットからなる第１の２進コード化コードシンボルを最も高い相対頻度を有する文字に割り当てるステップがハフマンコード化に先行する。例えば、受信文字が８ビット語としてコード化されておりかつ受信メッセージに６４以上の異なった文字が存在しなければ、シンボルに６ビットの語長を使用すれば十分である。
第１の２進コード化コードシンボル内の全てあるいは実質的に全ての２進ディジットが第１の２進値に選択され、例えば全てのビットは０に設定されてもよい。第１の符号化メッセージを発生するように特異なシンボルが各特異な残りの文字に割り当てられる。各シンボル内の２進ディジットは、第１の２進値を有するディジットの数が第１の符号化メッセージで最大化されるように選択される。
第１の符号化メッセージは第２の組の２進ディジットが発生されるように一層処理され、この一層の処理は第２の組のディジット内のディジットを選択してこの第２の組内の第１のビット値を有するディジットの数が第１の組内の第１のビット値を有するディジットの数よりも大きくなるようにするステップを含んでいる。
１つの好適実施例によれば、この一層の処理は、第２の組のディジットでのビットのシーケンスがメモリなしベルヌーイソースの出力に似るように第２の組のディジットを逐次的に発生するようになっている。ある別の実施例によれば、この一層の処理は、第２の組のディジットでのビットのシーケンスのエントロピーがメモリなしベルヌーイソースのエントロピーに近くかつ第２の組のディジットでのビットのシーケンスの分布が第１の符号化メッセージ内のビットの分布と実質的に無関係となるように第２の組のディジットを発生するようになっている。
本発明が向けられる問題点は変換されたメッセージが友好的な圧縮に適しているような態様でメッセージを変化する方法を提供することである。この問題点には請求項５による方法、請求項３５による装置および請求項４８によるコンピュータプログラム産出物（ｐｒｏｄｕｃｔ）が対処している。
また、本発明は例えば無線リンクを介してメッセージを伝送する時に最少の帯域幅あるいは最少の電力で済むようにメッセージを符号化する問題にも向けられている。この問題には請求項１、１７および３９が対処している。
本発明の一実施例は符号化メッセージからＡＳＣＩＩコード化テキストのような情報を取り出す問題にも向けられている。この問題には請求項２４、３１、４３および５１による方法および手段が対処している。
本発明の一実施例はアナログ信号を例えば無線リンクを介して伝送するため最少の帯域幅あるいは最少の電力で済むようなアナログ信号を符号化する問題に向けられている。この問題には請求項１５による方法が対処している。
本発明の一実施例はメモリ空間要求を最小限に保持したままでテキストメッセージを複数の言語で表示することができる装置を提供する問題に向けられている。この問題には請求項４３による装置が対処している。
また、本発明は変換済情報が効果的な圧縮に適しているような情報を変換する装置を提供する問題にも向けられている。この問題には請求項３４による装置が取り組んでいる。
更に、本発明はそれ自体最少量のメモリ空間で済む情報取出しプログラムを提供する問題にも取り組んでいる。この情報取出しプログラムの目的は圧縮メッセージからＡＳＣＩＩコード化テキストのような情報を取り出すことである。この問題には請求項５１によるコンピュータプログラム産出物が対処している。
本発明の１つの好適実施例は情報内容が最小数の２進ディジット（ビット）によって表されるように情報をコード化することに関連する。好適なコード化は３つの主たるステップによって達成される。
最初のステップで受信メッセージの各文字はハミングシンボルに変換される。このステップの結果メッセージ内で値１を有するビットは減少する。更に、情報を表すために必要なビットの数が減少する。
第２のステップでハミングシンボルは第１のビットストリームＹとして解釈され、このビットストリームは推定プロセスを受け、それにより第２のビットストリームＥが発生される。この推定プロセスの結果第２のビットストリームＥでの値０を有するビットの割合は第１のビットストリームＹでよりも大きくなる。更に、第２のビットストリームＥでのビットのシーケンスはメモリなしベルヌーイソースの出力と似るようになる。値１を有するビットの数が極めて小さくかつ第２のビットストリームＥでのビットのシーケンスがメモリなしベルヌーイソースの出力と類似するために、第２のビットストリームでハフマンコード化が成功する条件が最適化される。
第３のステップで第２のビットストリームＥは圧縮した組Ｃのビットを発生するようにハフマンコード化によって圧縮される。このステップの結果、第２のビットストリームＥがハフマンコード化にとって最適な条件を与えるために、情報を表すために必要なビット数を著しく減少させるようになる。
【図面の簡単な説明】
本発明の簡単な理解のため、それは一例として以下の添付図面に関連して説明される。
図１Ａは人間の言語メッセージの文字とコードシンボルとの間の対応表を作成する方法を示すフローチャートである。
図１Ｂは変換表を表すものである。
図２は本発明の一実施例によるデータ圧縮の方法を示すフローチャートである。
図３Ａは本発明の一実施例による１組の有限状態マシンを示す。
図３Ｂおよび３Ｃは図２によるフローチャート内の１つのステップの詳細を示すフローチャートである。
図３Ｄは図３Ａによる有限状態マシンと共に作用する変換表の例である。
図３Ｅはビットストリームの例である。
図４は本発明の一実施例によるデータ圧縮装置の第１の実施例の概略ブロック図を示す。
図５は図４によるデータ圧縮装置において使用する推定器の概略ブロック図である。
図６は図２に関連して説明される方法に従って圧縮されて記憶された情報を復元する手段を備えた携帯電子装置の概略ブロック図である。
図７は本発明の一実施例によるデータ復元装置を示す。
図８は本発明の１つの実施例による復号する方法を示すフローチャートである。
図９Ａおよび９Ｂは図８によるフローチャートのステップの１つの詳細を示すフローチャートである。
図１０はアナログ信号をコード化しかつ復号するユニットを含んだ通信システムの概略ブロック図である。
付属書１は第１の組のビットＹを第２の組のビットＥに変換するためのコンピュータプログラム疑似コードを示す。
付属書２はビットストリームＥを組Ｙのビットに変換するためのコンピュータプログラム疑似コードを示す。
実施例の詳細な説明
人間の言語はある数の語（ワード）からなり、これら語のあるものは他のものよりもより頻繁に使用される。各語は文字の特定の組合せによって、時によってはただ１つの文字によって表され得る。これはある文字が任意の特定の言語において他のものよりもより頻繁に使用されることを意味する。移動電話機のような電子装置においては、ある数の所定のメッセージが記憶されており、そのそれぞれをある事象に応じて移動電話機のディスプレイユニットに表示させるようにしている。普通、これらのメッセージは読出し専用メモリに記憶されている。あるメッセージを表示するために、対応するデータがメモリから読み出され、各文字に対して対応するＡＳＣＩＩコードがディスプレイユニットに供給され、これはそれに対応して選択されたメッセージを構成するＡＳＣＩＩの組合せを表示する。
上で述べたように、ある文字は１つの特定の人間言語においてあるいは１つの特定の所定の組のメッセージにおいて他の文字よりもより高い相対頻度を有している。本発明は所定の言語で情報を表すために必要なビットの数を減少しおよび／または任意の言語で所定の組のメッセージを表すために必要なビットの数を減少する方法に関する。
変換表を作成する方法
図１Ａは選ばれた組のメッセージ中の文字または選択された言語内の文字が選択された形式のメッセージの全ハミング重みを最小化するようにコードシンボルに変換されることができるようにする変換表を得る方法を示すフローチャートである。
１つのシンボルは１つあるいは複数の要素からなることができる。好適実施例によれば、各コードシンボルは２進ディジットの組合せである。
値１を有するディジットの数が最小化される時にはハミング重みが最小化される。全ての文字を対応するハミングシンボルに変換することによって、２つの目的が達成される。第１の目的はある重みを各文字に割り当てることである。下で説明されるように、より低いハミング重みはまたシンボルのより大きな圧縮性を与えることになり、これによりハミング重みとシンボルを記憶するために必要なメモリ空間との間につながりを与えることになる。第２に、下で説明する態様でのハミングシンボルへの変換はメッセージの２つの連続文字間の重み差を減少させる。換言すれば、第２のシンボルにおいて第１のシンボルに較べて異なっているディジット位置の数は減少される。
図１Ａに関して、第１のステップＳ１０は人間言語を選択することである。選択された人間言語は、例えば英語、フランス語、スウェーデン語、あるいはメッセージを構成するための文字を使用する任意の他の人間言語となることができる。変数が選択された言語の名称に割り当てられ、この言語識別変数は作成されるべき表を識別するためにセーブされる。
ステップＳ２０において、完全な組のメッセージが受けられる。完全な組のメッセージ中の文字の数は例えば２５００になることができる。本発明の一実施例によれば各文字は８ビットで構成される。
ステップＳ３０において、相互に異なった文字の数がカウントされ、変数がカウント値に割り当てられる。典型的なアルファベットにおいて、相互に異なった文字の数は例えば６４であってもよい。
ステップＳ４０において、各文字の相対頻度が計算され、ステップＳ５０において、これら文字は相対頻度が低下する順に分類される。換言すれば、最も共通に使用される文字はリストの最初に置かれ、最も頻度が小さい文字はリストの最後に置かれる。このようなリストの一例が図１Ｂに示されている。図１Ｂには複数のメモリ位置２０を有するメモリユニット１０が示されている。各メモリ位置は例えば８ビットからなってもよい。第１のメモリ位置は言語識別変数を設けており、これは、例えばリスト／表が英語の１組の言語メッセージで使用される文字からなることを識別する英字Ｅであってもよい。リストの第２のメモリ位置はこの特定のリストに記憶されている文字の数を表す。この例において、異なった文字の数は６４である。第３のメモリ位置は最も高い相対頻度ｐ1を有する文字のためのＡＳＣＩＩコードを含んでいる。この例において、最大頻度文字はＨである。第４のメモリ位置には２番目に高い相対頻度ｐ2を有する文字（この例ではＧ）が記憶されている。この態様で、６４の異なった文字がリストに置かれ、その際に最も低い相対頻度ｐ64を有する文字がリストの最後の位置に置かれる。
ステップＳ６０において、０のみを有するシンボルが最も高い相対頻度ｐ1を有する文字に割り当てられる。図１Ｂに示される例において、選択された組のメッセージが６４の異なった文字だけを含み、従って第１の文字に割り当てられるべきシンボルは全てが０である６つのディジットからなるシンボルとなる。本発明によれば、増加するハミング重みのシンボル（本明細書では、ハミングシンボルという）のリストが作成される。ハミングシンボルは、最も高い相対頻度ｐ1を有する文字が最も低いハミング重みを有するハミングシンボルを割り当てられるようにリスト内の文字に割り当てられる。最も低い相対頻度ｐ64を有する文字にはどの他のハミングシンボルよりも低くないハミング重みを有するハミングシンボルが割り当てられる。しかしながら、第１のハミングシンボルが全てが０である６つのディジットを持つシンボルであるという知識を持ってすれば、重みが概して１重みステップ高い次のハミングシンボルを計算することは可能である。従って、本発明によれば、ハミングシンボルの完全なリストを実際に記憶する必要はない。そうしなくとも、ハミングシンボルにどの位多くのディジットが存在するかを識別すれば十分である。ハミングシンボル内の必要なディジットの数は文字の数の知識を持てば計算可能であるため、０だけを含む第１のハミングシンボルから出発する引続くハミングシンボルを計算する所定の態様を持つことのみが必要である。
ステップＳ７０において、対応表が作成され、この表は下で説明するように記憶のためのメモリユニットに供給される。実際にはどのハミングシンボルも記憶される必要はないため、対応表はリストの名称を表す変数、リスト内の文字の数を表す数字および減少する相対頻度順の文字を含むことのみ必要である。この最少量の情報を使用すれば、各文字に割り当てられるべき各ハミングシンボルの値を計算することが可能となり、これは対応表を作成するために必要な唯一の情報である。従って、文字のリストおよび制御語（文字の数を表す数字）を記憶することのみ必要であるため、対応表のためには極めて少量のメモリ空間で済むことになる。
メッセージを変換する方法
図２はビットストリームが最小数のディジットを持つようにメッセージをビットストリームに変換する方法を示すフローチャートである。
この方法の実施例の第１のステップＳ１００によれば、複数の文字ＸからなるメッセージＭLはビットストリームＹに変換される。これはメッセージＭLを受け（ステップＳ１１０）、図１Ｂおよび１Ａに関連して上で説明したような表を用いて各文字Ｘを対応するシンボルＨに変換することによって達成される。ステップＳ１２０によれば、メッセージの連続する文字はシンボルＨのストリームが与えられるようにシンボルに連続的に変換される。この方法の次のステップＳ１３０によれば、発生されたシンボルＨはビットストリームとして供給される。
ステップＳ１４０によれば、ビットストリームＹは受信ビットストリームを第２のビットストリームＥに変換する推定器に与えられる。ステップＳ１４０の目的はステップＳ１３０によって作られたビットストリームに応じて殆ど０からなる第２のビットストリームＥを与えることである。ステップＳ１４０の他の目的は独立的にかつ恒等的に分散される確率変数に可及的に近接するディジットの第２のビットストリームＥを与えることである。ステップ１４０は図３に関連して下でより詳細に説明される。
ステップＳ１５０によれば、ステップＳ１４０において作られた第２のビットストリームは圧縮アルゴリズムに従って圧縮される。本発明の一実施例によれば、使用される圧縮アルゴリズムはハフマンコード化である。ハフマンコード化についての詳細な情報のため、Ｄ．Ａ．Ｈｕｆｆｍａｎ著「最少冗長コードの構築方法（Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉｍｕｍ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｏｄｅｓ）」Ｐｒｏｃ．ＩＲＥ，４０：１０９８−１１０１，１９５２を参照されたい。
圧縮ステップＳ１５０は第２のビットストリームよりも少ないディジットを有する第３のビットストリームＣを発生する。実際、上で説明したような方法は英語のメッセージＭEを元の数のビットの僅か５７．８％までに減少する。この数字は、英語の元のメッセージが２３２３バイトのサイズを必要とした場合に、セルラ電話用の完全な組の状態メッセージに対して達成された。０．５７８の圧縮率は文字を対応するハミングシンボルに変換するために使用される変換表を含んでいる。これは、変換表がメッセージを取り出すべき受信端末で利用可能であると想定してメッセージの実際の圧縮率が一層良好になることを意味する。
ステップＳ１６０によれば、ステップＳ１５０によって発生された第３のビットストリームはメモリ装置に記憶される。別態様として、ステップＳ１５０で与えられた第３のビットストリームはそれを他の電子装置に伝送するための出力に伝送される。
本発明によれば、有利な圧縮比が前記態様で達成される。従って、上の情報変換方法は、被変換メッセージが元のメッセージよりも実質的に少ないメモリ空間しか必要としないために、メッセージをメモリ装置に記憶する前にメッセージを圧縮ビットストリームに変換するのに適している。下の表において、１１の異なった言語のテキストメッセージとメッセージを圧縮した時に達成される対応する圧縮率との例が与えられる。この圧縮比は圧縮メッセージのサイズと変換表のサイズの和を元の組のメッセージのサイズで割ったものとして計算される。
ステップＳ１４０は図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに関連してより詳細に説明される。図３Ｂおよび３Ｃに関連して説明される方法は１組の有限状態マシンを使用するため、このような１組の有限状態マシンの一例が図３Ａに示される。本発明の好適実施例に従ったステップＳ１４０による方法を実行する目的のため、ｋ・２mの異なった状態を有する１組の有限状態マシンが使用される。
１つの好適実施例によれば、パラメータｋおよびｍは次のようにして、すなわちｋ＝６およびｍ＝１０のように選択される。この好適実施例によりコード化されるべきメッセージにおいて通常使用されるアルファベットでは２6を越える文字はないためにパラメータｋは６に選ばれる。パラメータｍは、「履歴」を与えるために十分に大きくかつ各状態において不完全な統計値に関連した統計値に関連した問題を回避する上で十分に小さく選択される。パラメータｍの選択のための他の配慮は図５および３Ｃに関連して下に説明するようにカウント値Ｖを生じさせるカウンタ用のメモリの可用性に応じてそれを好ましい値に選択することである。
この方法の根底の原理を示す目的のため、３つの２2の状態しか持たない１組の有限状態マシンが図３Ａに示されている。このため、図３Ａに示されるこの組の有限状態マシンはｋ＝３およびｍ＝２に基づいている。ｍ＝２は各状態が図３Ａに示されるように２つのディジットによって定められることを意味している。図３Ａのこの組の有限状態マシンはｋが３に等しいため３つの異なった有限状態マシン１１０、１２０および１３０で構成される。図３Ａに示される円のそれぞれは有限状態マシン１１０、１２０および１３０の組の状態を表し、また本発明によりカウント値Ｖはこの組の有限状態マシンの各状態において与えられる。この態様で、図３Ａによる有限状態マシンの組は全体で１２の異なったカウント値を有し、それらのそれぞれは下で説明する方法に従って個別に制御される。
以下の例において、図３Ｄに従って文字ＸおよびシンボルＨ間の対応表が定められるように１組のメッセージが図１Ａに関連して説明した方法に従って解析されているものと想定する。理想的な場合では、文字Ｘは例えばＡＳＣＩＩコードで表され、文字のリストにはリストでの文字の数を指示する数が先行するであろうが、この例での簡略化のため対応表はアルファベット文字と３ディジットハミングコードとの間の直接対応表として示される。図３Ｄのリストは減少する相対頻度順の８つの文字と増大するハミング重み順の対応するハミングシンボルを示す。
図３Ｂに関して、ステップＳ２００は図３Ｆに示されるビットストリームのようなシーケン（逐次的）スビットストリームＹ＝ｙ1，ｙ2，ｙ3，・・・ｙnの形態のメッセージを受ける方法ステップを示す。次のステップＳ２１０において、推定器は最初のｍのディジットに対して入力ディジットｙiに等しい出力ディジットｅiを発生する。ステップＳ２２０において、値ｉはｍに設定される。
次のステップＳ２３０において、有限状態マシンの数ｋが設定される。換言すれば、ｋの異なった有限状態マシンからなる１組の有限状態マシンが定められる。各有限状態マシンは２mの状態を有し、各状態にはカウント値Ｖがある。ステップＳ２３０において、有限状態マシンの組の全てのカウント値Ｖは０に設定される。
有限状態マシンはマシンＭ1、Ｍ2・・・Ｍj・・・Ｍkが存在するように順序付けられる。図３ＢのステップＳ２４０に関して、次の処理手順が有限状態マシンＭj（ここで、ｊ＝（ｍ ｍｏｄ ｋ）＋１である）から開始する。選択された有限状態マシンにおいて、最初に状態Ｓ＝（ｙ1，ｙ2，・・・ｙm）が選択される。
この選択された状態において、値Ｖが読み出され（ステップ２５０）、その後（ステップ２６０）Ｖ＞０どうかのチェックがある。Ｖ＞０であれば、図３ＢのボックスＳ２７０によって指示されるように予測値ｐi+1が１に設定される。Ｖ＜０であれば、図３ＢのボックスＳ２８０によって指示されるように予測値ｐi+1は０に設定される。
図３Ｂと図３Ｅを参照して、次の入力ディジットｙi+1が読み出され（ステップＳ２９０）、出力値ｅi+1がｙi+1とｐi+1モジュロ２とを加算することによってステップＳ３００によって計算される。このために、１＋１モジュロ２は０に等しく、１＋０モジュロ２は１に等しく、０＋１モジュロ２は１に等しくなる。
次に、ステップＳ３１０において、ディジットｙi+1のチェックがある。
ｙi+1＝１であれば、選択された有限状態マシンの選択された状態でのカウント値Ｖは図３Ｃのボックス３２０において示されるように１だけ増加され、すなわちＶ：＝Ｖ＋１となる。ｙi+1＝０であれば、選択された有限状態マシンの選択された状態でのカウント値Ｖは図３ＣのボックスＳ３３０において示されるように１だけ減少され、すなわちＶ：＝Ｖ−１となる。
その後、ステップ３４０において、次の有限状態マシンＭj+1が選択される。
この選択された有限状態マシンにおいて、ディジットｙi1+1の値と前の状態とによって指示される状態が選択される（ステップＳ３５０）。これは１つの有限状態マシン内で１つの状態から他の状態に変えるために普通に使用されている態様で行なわれる。例えば、図３Ａを参照して、第１の有限状態マシン１１０での状態「００」から出発しかつディジットｙi+1が１状態である時には、状態「０１」が本発明に従って第２の有限状態マシン１２０において選択される。現在の状態が第２の有限状態マシン１２０で状態「０１」でありかつディジットｙi+1が１である時には、第３の有限状態マシン１３０での状態「１１」への推移となる。現在の有限状態マシンが最後の（ｋ番目）有限状態マシンであれば、第１の有限状態マシンでの状態への同一の態様の推移となる。
その後、インデックス値ｉはボックスＳ３６０によって指示されるように１だけ増大される。その後、受信ビットストリームＹに他の何かのビットが残っていれば、図３ＣのステップＳ３７０によって指示されるように制御が行なわれ、返答が「ｙｅｓ」であれば、選択された有限状態マシンの選択された状態でのカウント値を読み出してステップＳ２５０に再度進められる。他方、これがメッセージの最後のビットであったら、処理手順は終了する。
データ圧縮装置
図４を参照すれば、そこにはデータ圧縮装置２００の第１の実施例のブロック図が示されている。このデータ圧縮装置は変換されるべきメッセージの文字を受ける文字入力２１０を備えている。文字入力２１０はデータバス２３０により変換ユニット２２０に結合されている。データバスは本発明の一実施例に従って８ディジット文字を並列に変換することができる。本発明の他の実施例により、受信文字のディジットは変換ユニット２２０に直列に供給される。また、文字入力２１０において受信されるべき文字は他の数のディジットからなってもよい。変換ユニットは図２のステップＳ１１０およびＳ１２０に関連して上で説明した態様で低いハミング重みを有するシンボルに受信文字を変換するように設定されている。対応する文字よりも少ない数のディジットから構成されてもよいその結果のシンボルは出力２３４からバス２４０を介してシンボル対ビットストリーム変換器２５０の入力２４２に供給される。シンボル対ビットストリーム変換器２５０はその出力２５２でディジットｙiを有するビットストリームを推定器ユニット２６０の入力２５４に供給する。推定器ユニット２６０の目的は、メッセージの情報内容を保持している状態で、ビットストリーム内の値１を有するディジットの数を更に減少することである。推定器ユニット２６０はビットストリームＹ＝ｙ1−ｙnの受信に応じてビットストリームＥ＝ｅ1−ｅnを作る（ここで、ｎは推定器ユニット２６０に与えられるビットストリームのディジットの数である。ビットストリームＥは推定器ユニット２６０の出力２６２に供給される。ビットストリームＥは圧縮モジュール２７０に供給され、これはメッセージの情報内容を保持した状態でビットストリームのディジットの数を減少するように設定されている。この圧縮モジュールは例えばハフマンコード化のような圧縮アルゴリズムに従って動作する。１つの好適実施例によれば、静的ハフマンコードが使用される。このため、圧縮モジュール２７０はビットストリームＣ＝ｃ1−ｃr（ここで、ｒ＜ｎ）を発生する。圧縮ビットストリームＣはビットストリーム出力２８０に供給され、これは圧縮ビットストリームがメモリユニットに記憶されるようにそのメモリユニットに結合されてもよい。別態様として、ビットストリーム出力２８０は圧縮ビットストリームＣが他の電子ユニットに伝送されるように送信機ユニットに結合される。メッセージ内のビットの数の減少は伝送チャンネルのための帯域幅の要求を低下させ、それによって伝送効率を向上させる。
図５を参照すれば、推定器ユニット２６０がより詳細に表されている。推定器ユニット２６０はビットｙiにより構成されるビットストリームＹを受ける直列入力３００を備えている。受信ビットｙiはスイッチユニット３１０に供給され、これは最初のｍのディジットを出力３２０に直接スイッチするように設定されている。ビットストリーム入力３００は、また、モジュロ２加算器３５０の第１の入力３４０と遅延ユニット３５５を介して予測器３３０とに結合されている。遅延ユニット３５５は、それがビットｙi+1を受けるとビットｙiを供給するように１ビットを記憶する。予測器ユニット３３０は加算器３５０の第２の入力３６０に結合された出力を有している。加算器３５０は推定器ユニット出力３２０に結合された出力を有している。従って、推定器２６０は図３Ｂおよび３Ｃに関連して上で説明した方法を行なうように設定されている。
上で説明した態様で、予測器ユニット３３０は次のビットｙi+1の値の予測値ｐi+1を作るように設定されている。換言すれば、予測器ユニット３３０はｈ＜ｉ＋１に対して履歴値ｙhについての「推測値」ｐi+1に基づいてビットｙi+1がどんな値を有するかを「推測する」ように設定されている。「履歴」は有限状態マシンのカウント値によって与えられる（図３ＢのＳ２６０〜Ｓ２８０参照）。図５から、予測が正しければモジュロ２加算の結果ｅi+1が０になることが容易に理解される。
値ｅi+1は予測ビット値ｐi+1と実際のビット値ｙi+1との間のハミング距離を表す。従って、予測器が正しい予測値を作れば、２つの連続的なビット間のハミング距離ｅi+1は０となる。上のことから明かとなるように、表１を参照して、本発明による方法は極めて好都合の圧縮比を達成する。この長所の根拠の１つは上述した予測方法に従って正確な予測値ｐi+1を生じさせることである。
図９に関連して下に述べるように、復号方法は次のハミング距離ｅi+1の予測値を表す値ｐi+1を得るために既に復号したビット値ｙiを「履歴」として用いて同じ形式の予測を行なうことに基づいている。この予測復号方法は予測符号化が行なうのと同じ形式の予測を用いるため、復号の結果は正しいビットストリームＹとなる。
電子データ処理装置
図６を参照すれば、そこにはテキストメッセージのような情報の表示用のディスプレイユニット４１０を備えたデータ処理装置４００が示されている。データ処理装置４００は不揮発性メモリ４２０、マイクロプロセッサ４３０および読出し／書込みメモリ４４０を備えている。メモリ４２０はデータ処理装置４００の通常の機能を制御するコンピュータプログラムが記憶されている第１のメモリ部分４５０を有している。データ処理装置は例えば移動電話機のような携帯電子装置であってもよい。また、メモリ４２０はメッセージをコード化および／または復号するプログラムが記憶されている第２のメモリ部分４６０を含んでいる。他の実施例においては、メッセージをコード化および／または復号するプログラムは独立した不揮発性記録媒体４６２に記憶されている。このプログラムは実行可能な態様であるいは圧縮された状態で記録されてもよい。
以下において、マイクロプロセッサ４３０がある機能を行なう時には、これはマイクロプロセッサがメモリ４５０に記憶されているプログラムのある部分あるいは記録媒体４６２に記録されているプログラムのある部分を行なうことを理解されるべきである。
マイクロプロセッサ４３０はデータバス４７０を介してディスプレイ４１０に結合されている。データ処理装置のユーザにはディスプレイ４１０に表示されている文字によって情報メッセージが与えられる。例えば、電子装置の電池電圧がある値よりも低いことをマイクロプロセッサが決定した（これはマイクロプロセッサにメッセージ「電池交換」を表示することを促す）場合のようなある事象に応じて特定のメッセージが表示されてもよい。
マイクロプロセッサ４３０はデータバス４８０によってメモリ４２０に結合されており、またデータバス４９０によって読出し／書込みメモリ４４０に結合されている。また、マイクロプロセッサ４３０はデータバス５１０によってデータポート５００と通信を行なう。
図１Ａ、１Ｂ、２、３Ａ〜３Ｄに関連して説明した方法はメモリ部分４６０に記憶されているプログラムを行なうマイクロプロセッサ４３０によりそのマイクロプロセッサで行なわれることが可能である。図１Ａに関連して説明した方法に従って対応表を作成する命令に応じて、マイクロプロセッサはデータポート５００でのメッセージの受信を待機するように設定され、メッセージがデータポート５００で受けられると、文字が読出し／書込みメモリ４４０に一時的に記憶される。受信メッセージあるいはメッセージの受けた組の全ての文字が一時的に記憶された時に、マイクロプロセッサは異なった文字の数をカウントしかつ各文字に対する相対頻度を計算するように設定される。その後に、マイクロプロセッサ４３０は対応表を作成するように上で説明した態様でコードシンボルを異なった文字に割り当てるように設定される。
別態様として、マイクロプロセッサはデータポート５００を介して既製の対応表を受けかつその対応表を読出し／書込みメモリ４４０に記憶するように設定される。図１Ｂに関連して説明したように、対応表は文字数で始まりそれに同じ数の文字が続くリストに制限されてもよい。
その後に、マイクロプロセッサは図３Ｂに関連して上で説明した方法に従って減少したディジットビットストリームＥに受信メッセージあるいは受けた組のメッセージを変換する命令に応じてもよい。メッセージあるいはメッセージの組がビットストリームに変換されると、このビットストリームはメモリ４４０に記憶される。勿論、マイクロプロセッサは使用されるメモリを動作する最も効果的な態様に応じてあるいは他のハードウェアの配慮に応じてビットストリームＥをビット対ビットであるいは８ビット語にソートされて記憶されてもよい。
付属書１はメッセージの組ＹをビットストリームＥに変換するためのコンピュータプログラム疑似コードを示す。この疑似コードは図２のステップＳ１４０および図３Ｂおよび３Ｃで説明された方法に対応する。
データ復元装置
図７を参照すると、データ復元装置６００の第１の実施例のブロック図が示されている。このデータ復元装置は多数のディジットｃiからなる圧縮ビットストリームＣを受ける入力６１０を備えている。入力６１０は逆圧縮モジュール６２０に結合され、これは情報内容を保持する状態でビットストリームＣをより長いビットストリームＥに伸長するように構成される。逆圧縮モジュール６２０は静的ハフマンコードに従って復号を行なうように設定されてもよい。
逆圧縮モジュール６２０は伸長ビットストリームＥを変換ユニット６３０に供給し、この変換ユニット６３０は上に説明された推定器２６０の機能の実質的に逆を行なうように設定されている。従って、変換ユニット６３０は多数のシンボルＨからなるビットストリームＹを直列に供給する。この目的のため、推定器２６０は図５のスイッチ３１０として機能するスイッチ６３２を含んでいる。遅延ユニット６３４は図５のユニット３５５と類似してビットｙi+1の受信時にビットｙiを供給し、予測器６３５は「履歴」値ｙiを受けることに応じて予測値ｐi+1を発生する。エンコーダ２６０の予測ユニット３３０がフィードフォワードの態様で結合されるが、デコーダ６３０の予測器６３５は出力Ｙが入力ビットストリングＥを復号するための「履歴」データとして使用されるようにフィードバックの態様で結合される。
変換ユニット６３０はビットストリームＹを出力６３８に供給するように設定されている。変換器６４０はビットストリームをシンボルに変換するため出力６３８に結合される。シンボルＨはデータバスを介して変換ユニット６５０の入力６４２に供給される。変換ユニット６５０は元のメッセージを復元するようにシンボルＨを文字Ｘに変換するように動作する。文字Ｘは変換ユニット６５０からを出力６６０に供給される。ポート６６０に供給される文字は例えば８ビットＡＳＣＩＩコードであってもよい。
メッセージを復元する方法
図８は本発明の一実施例に従ってメッセージＭを圧縮ビットストリームＣから復元する方法を示すフローチャートである。第１のステップＳ６００によれば、圧縮ビットストリームＣが受けられる。ビットストリームＣはハフマン復号のような復号／伸長のための既知の方法を用いてビットストリームＥに伸長される（ステップＳ６１０）。次いで、ビットストリームＥは本質的に図３Ｂおよび３Ｃに関連して説明した方法の逆を行なってビットストリームＹに変換される。
その後、ビットストリームＹは元のメッセージＭが復元されるように文字Ｘに変換される（ステップＳ６３０）。これはビットストリームＹをシンボルＨに分割し（ステップＳ６４０）、その後各シンボルＨを対応する文字Ｘに変換する（ステップＳ６５０）によって達成される。シンボルＨの文字Ｘへの変換は圧縮ビットストリームＣに更に含まれた対応表を用いて行なわれる。別態様として、変換表が予め設けられ、圧縮ビットストリームＣはメッセージに変換されるべき情報のみを含んでいる。シンボル対文字変換ステップの第３の実施例によれば、圧縮ビットストリームはメッセージ内の異なった文字の数と文字のリストとを備えているに過ぎない。変換表を得る目的のため、マイクロプロセッサ４３０（図６参照）のようなマイクロプロセッサがメモリ部分４６０（図６）に記憶されているプログラム内に与えられてもよい所定のアルゴリズムに従って各文字Ｘに対応するシンボルＨを計算するように設定されてもよい。
シンボルＨが文字Ｘに変換されてしまったら、その結果のメッセージが供給される。
図６を参照して、圧縮ビットストリームＣは不揮発性メモリ４２０のメモリ部分７００に与えられてもよい。メッセージ提示命令に応じて、マイクロプロセッサ４３０は、メモリ部分４５０内に記憶されているプログラムを用いて、メモリ４５０のプログラム部分７１０に記憶されていたデータ復元プログラムを逆圧縮する標準伸長アルゴリズムを使用してもよい。従って、メモリ部分７１０に記憶されているプログラムコードは伸長されてメモリ４４０のメモリ部分７２０に配置される。上述したように、メモリ４４０はランダムアクセスメモリＲＡＭであってもよい。その後、マイクロプロセッサはメモリ部分７２０からのデータ復元プログラムを実行することによって動作を続ける。データ復元プログラムの実行は不揮発性メモリ４２０のメモリ部分７００から圧縮ビットストリームＣを読出し、その後メッセージＭを構成する文字Ｘのストリームに圧縮ビットストリームＣを変換するように方法ステップＳ６１０、Ｓ６２０、Ｓ６４０およびＳ６５０を実行するステップを含んでいる。メッセージＭあるいはメッセージの部分はマイクロプロセッサ４３０によりデータバス４７０を介して遅延ユニット４１０に供給される。別態様として、状況に応じて、メッセージＭはデータバス５１０を介してデータポート５００に供給されてもよい。
図９Ａおよび９Ｂを参照すると、そこにはビットストリームＥのビットストリームＹへの変換（ステップＳ６２０）がどのようにして行なわれるかについて詳細に示されている。本明細書において、図９Ａおよび９Ｂに関連して説明される方法を予測復号方法と呼ぶことにし、図３Ｂおよび３Ｃに関連して上で説明した方法を予測符号化方法と呼ぶこととする。予測復号は、図９によるフローチャートを図３Ｂおよび３Ｃによるフローチャートと比較することによって明かとなるように予測符号化と本質的に同じ態様で行なわれる。従って、方法ステップＳ７００からＳ８７０は上で説明した方法ステップＳ２００からＳ３７０に本質的に対応する。復号と符号化との差は、本質的には、符号化方法においてディジットｙi+1は入力から読み出され（Ｓ２９０）ディジットｅi+1が計算されるが、復号方法ではその逆が行なわれることである。図９Ｂを参照して、入力ディジットｅｉ＋１が読み出され、出力ディジットｙi+1が計算される。従って、復号方法のステップＳ８１０において、値ｙi+1についての問題は出力ディジットが１または０に等しいかどうかの問題に関連し、他方符号化方法においてはステップＳ３１０は入力値ｙi+1の値の問題に関連する。
付属書２はビットストリームＥを組Ｙのビットに変換するためのコンピュータプログラム疑似コードを示す。この疑似コードは図８でのステップＳ６２０、すなわち図９Ａおよび０Ｂに関連して説明された方法に対応する。
図６を参照すると、メモリ部分７１０内のデータ復元プログラムは符号化および復号方法間の差を定めるプログラムルーチンに限定可能である。従って、一方でメモリに復号プログラムだけを記憶することと他方で復号プログラム並びに符号化プログラムを記憶することとの間でのメモリ空間の使用には極めて僅かな差しかない。更にまた、当業者は、プログラムそれ自体が好都合の少量のメモリ空間しか必要としない有利な程少数で数学的に複雑でないステップが上述のコード化方法および復号方法によって要求されるに過ぎないことを認識するであろう。そのため、本発明によりメッセージを復号しそして／または符号化するコンピュータプログラムはプログラムコードのためのメモリ空間の使用が装置のサイズに直接反映するような携帯電子装置には特に有利である。例えば、移動電話機において、極めて多数のメッセージをメモリに記憶する必要があり、各電話機はなるべくはユーザによって選択される人間の言語のメッセージを作るように設定可能とされるべきである。従って、本発明の目的は極めて多数のこのようなメッセージの組を移動電話機の不揮発性メモリの少量のメモリ空間に与えることである。本発明による復号プログラムはこのような少量のメモリ空間しか必要としないため、全ての異なった言語のメッセージがコード化状態で記憶されることができ、ユーザがメッセージを使いたい言語を選択すると、その選択された組のメッセージが上述した方法に従って復号される。予測符号化および／または予測復号プログラムの実行の間に、多数のカウント値Ｖがこのプログラムの実行の間に一時的に記憶される必要があるため、最大量のメモリ空間が使用される。各カウント値に対するビットの数をｃで表せば、カウント値を記憶するために必要なビットの数はｋ・２m・ｃとなる。好適実施例によれば、ｃの値は２または３に等しく選択されてもよい。
上述の実施例において、メッセージのハミング重みは圧縮のために好ましい符号化メッセージを与えるために減少される。好ましいハフマンコードは圧縮されるべきメッセージのハミング重みを小さくすればそれだけより有効的な圧縮を与える。しかしながら、ある異なったハフマンコードの選択によって圧縮されるべきメッセージのハミング重みが大きくなればそれだけより有効的な圧縮が達成される。従って、本発明によれば、文字のコードシンボルへの変換はコード化メッセージのハミング重みが最大化される態様で行なわれることができる。この場合に、予測符号化方法はそれが入力ビットストリームＹのものよりもより大きなハミング重みを有するビットストリームＥを発生させるように変更される。
通信ネットワーク
図１０は無線リンクを介して通信する２つのユニット７４０および７５０を含む通信ネットワーク７３５を示す。ユニット７４０はアナログ信号を発生するマイクロフォン７６０と、そのアナログ信号を多数の量子化範囲に量子化しコード語Ｈをそれら量子化範囲に割り当てる変換ユニット７７０とを含んでいる。
このため、アナログ信号を受けると、変換ユニット７７０はビットストリームＹの形態のコード語Ｈのシーケンスを供給する。１つの好適実施例によれば、ビットストリームＹは上で詳細に説明した形式の推定器ユニット２６０に供給される。推定器ユニットの出力Ｅは同様上で説明したように動作する圧縮モジュール２７０に供給される。圧縮モジュール２７０によって供給された圧縮ビットストリームＣはトランシーバ７８０に供給される。トランシーバ７８０はユニット７５０と通信を行なう例えばアンテナのような通信ポート７９０を含んでいる。
ユニット７５０は信号を受信して供給するトランシーバ８１０に結合した例えばアンテナのような通信ポート８００を含んでいる。トランシーバ８１０は圧縮ビットストリームＣを逆圧縮ビットストリームＥに変換する、上で説明した形式の逆圧縮モジュール６２０に結合される。逆圧縮ビットストリームＥは図７に関連して上で説明した形式のデコーダ６３０に供給される。デコーダ６３０の出力Ｙは変換ユニット８２０に供給される。変換ユニット８２０は受信ビットストリームＹをアナログ信号に変換し、これは例えばスピーカ８５０に供給される。
変換ユニット８２０はコントローラ８２５とメモリ８３０とを含み、メモリ８３０には変換表を含んだ変換情報が記憶されている。メモリ８３０はコード語Ｈの語長についての情報を保持している。その情報を用いて、受信ビットストリームＹはコントローラ８２５によりコード語Ｈに分割される。
コード語Ｈはその後デジタル対アナログ（Ｄ／Ａ）変換器８４０に供給される。Ｄ／Ａ変換器８４０はメモリ８３０内の変換表と共に働き、コード語Ｈによって定められる信号レベルを発生する。コード語Ｈが元の信号をサンプリングしたのと同一の周波数でＤ／Ａ変換器８４０に供給されると、Ｄ／Ａ変換器の出力は元のアナログ信号と同じになる。
変換ユニット７７０の機能は次の通りである。変換ユニット７７０は不均一確率密度の振幅を有するアナログ信号を受ける。例えば音声の振幅確率は０振幅で最大で、振幅の増大にしたがって減少する。このため、音声信号の量子化後は、最大確率量子化レベル範囲は最も低い振幅に対応するものとなる。Ａ／Ｄ変換信号Ｙのハミング重みを最小化する目的のため、コード語Ｈは値１を有するビットの数を最小にするように選択されなければならない。最少量の０を有するコード語をアナログ信号に割り当てるコード化方式は米国特許第５，０６２，１５２号に記載されており、その内容はこれによって参照として組み入れられる。
有利なことに、変換ユニット７７０によって供給されるデジタル信号Ｙはコード語Ｈの語長を量子化レベルの必要数ｒに適合させることによって最小化されることができる。例えば、ｒ＝６４量子化レベルを持つだけで十分であれば、コードシンボルは６つのビットを含むことだけを必要とする。量子化レベルの数が６５と１２８との間にある場合には、７ビットの語長が必要である。ｄビットを有する語によって定義可能な量子化レベルの数ｒは次のようになる。
ｒ＝２d
従って、コード語Ｈ内のビットｄの必要数は次式を用いて定めることができる。
ｄl＝ｌｎ（ｒ）／ｌｎ２
結果ｄlが整数でなければ、ビットｄの数は最も近い高位の整数にｄlを切り上げることによって定められる。例えば、量子化レベルの必要数がｒ＝１９０である場合には、結果はｄl＝ｌｎ（１７０）ｌｎ２＝７．４０９となる。ｄlをその最も近い高位の整数に切り上げればｄ＝８となる。従って、コード語Ｈ内のビットの必要数はｄ＝８となる。コード語Ｈの語長はユニット７５０に伝送され、メモリ８３０に記憶される。この変数ｄは、コード化メッセージを受けるとビットストリームＹを正しい長さのコード語に分割するコントローラ８２５によって使用される。
量子化信号範囲の必要数はアナログ信号および振幅分解能の最大振幅に依存する。アナログ信号の高忠実度再生のため、レベル範囲は高振幅分解能を達成するように小さくなければならず、このため極めて多数の量子化信号レベルを使用する必要がある。
アナログ信号の最大振幅を定める目的のため、この信号がある時間機関の間測定される。振幅分解能は手動的あるいは自動的に設定されることができる。コード語の語長を履歴最大振幅および選択振幅分解能に適合することによって、デジタル信号Ｙ内のビットの数は最小化される。
変換ユニット７７０は量子化信号範囲およびコード語間の対応リストすなわち変換表を発生する。このリストは変換ユニット７７０と共に働くメモリ８６０に記憶される。メモリ８６０に記憶されたリストは定められた索引に従ってコード語Ｈを量子化信号範囲に割り当てるために使用される。
更に、索引リストおよび語長ｄは変換ユニット７７０からユニット７５０への伝送のためトランシーバ７８０に供給される。トランシーバ８１０が索引リストを受けると、このリストはメモリ８３０への記憶のため変換ユニット８２０に供給される。その後、メモリ８３０に記憶されたリストはコード語Ｈによって規定される信号レベルを発生するためにＤ／Ａ変換器によって使用される。
通信ネットワーク７３５の他の実施例によれば、コード語Ｈを含むコード化メッセージは図１０の点線８７０によって表されているように変換ユニット７７０からトランシーバ７８０に直接的に供給される。その実施例において、受信ユニットは、また、変換ユニット８２０およびトランシーバ８１０間の直接接続を与える。
通信ネットワーク７３５のなお他の実施例によれば、コード語Ｈを含むコード化メッセージは変換ユニット７７０から圧縮モジュール２７０に直接的に供給される。この直接接続は図１０で点線８８２によって表されたデータバスによって得られる。ユニット７５０は逆圧縮モジュール６２０および変換ユニット８２０間の直接接続を与える対応するデータバス８８４を含んでいる。データバス８８４による直接接続は変換ユニット７７０によって供給される符号化メッセージ内のビットの数の減少を可能にする。
更に他の実施例によれば、推定器ユニット２６０とトランシーバ７８０との間に直接接続８９０が設けられ、それによってビットストリームＹよりもより少ない０を保持するビットストリームＥの転送が可能となる。従って、この実施例は不均一確率密度を有する音声あるいは音楽のような信号を伝送するために必要な電力を更に減少する長所を有している。ユニット７５０はトランシーバ８１０およびデコーダ６３０間の対応する直接接続９００を含んでいる。
勿論、ユニット７４０は同じようにコード化信号を受けてこのような信号を復号するように適合されてもよい。このために、ユニット７４０は上に説明した部分６２０、６３０、８２０、８２５、８３０、８４０および８５０と同様の部分を含んでもよい。同様にユニット７５０は上で説明した態様でアナログ信号を符号化するように適合されてもよい。
Claims (50)
- メッセージ内のビットの数を減少する方法であって、
当該方法は、
ビットの数を減少させた圧縮メッセージ（Ｃ）を発生するように予め定められたハフマンコード化方法に従ってメッセージを符号化するステップを具備し、このハフマンコード化が、
複数の文字を含む少なくとも１つのメッセージを受けるステップと、
各文字に対して、前記少なくとも１つのメッセージでの文字の相対頻度を表す値（ｐ）を計算するステップと、
複数の２進ディジットからなる第１の２進コード化コードシンボル（Ｈ1）を、最も高い相対頻度（ｐ1）を有する文字に割り当てるステップと、
第１の２進コード化コードシンボル（Ｈ1）での全てあるいは実質的に全ての２進ディジットを第１の２進値（「０」）に選択するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）からなる第１の符号化メッセージを発生するように特異なシンボル（Ｈ2、Ｈ3）を各特異な残りの文字に割り当て、第１の組のディジット（Ｙ）で第１の２進値（「０」）を有するディジットの数を最大化するように各シンボル（Ｈ2、Ｈ3）での２進ディジットが選択されるようにするステップと、
第２の組（Ｅ）の２進ディジット（ｅi、ｅi+1）を発生するように第１の組のディジット（Ｙ）を符号化するステップと、
第２の組（Ｅ）での第１の２進値（「０」）を有するディジットの数が第１の組（Ｙ）での第１の２進値（「０」）を有するディジットの数よりも大きくなるように第２の組のディジット（Ｅ）でのディジット（ｅi、ｅi+1）を選択するステップと、
の後に行なわれ、
第１の組のディジット（Ｙ）を符号化する前記ステップにおける、第２の組（Ｅ）のディジット（ｅ i ）を発生する前記プロセスが、第２の組（Ｅ）のｍ（正の整数）の最初のディジット（ｅ i ）の値を第１の組（Ｙ）でのｍ（正の整数）の最初のディジット（ｙ i ）の値に等しく設定することを含む、
ことを特徴とする方法。 - 請求項１記載の方法において、
第２の組のディジット（Ｅ）でのビット値（ｅi、ｅi+1）は、第１の組のディジット（Ｙ）の逐次的処理を用いて逐次的に発生されるようにしたことを特徴とする方法。 - 請求項１または２記載の方法において、
第１の組のディジット（Ｙ）の符号化は、第２の組のディジット（Ｅ）でのビットのシーケンスがメモリなしのベルヌーイソースの出力と類似するように第２の組のディジット（Ｅ）を発生するようにしたことを特徴とする方法。 - 請求項１、２または３記載の方法において、
第１の組のディジット（Ｙ）の符号化は、第２の組のディジット（Ｅ）でのビットのシーケンスのエントロピーが第２の組（Ｅ）でのビット値の相対頻度に対応するパラメータを有するメモリなしのベルヌーイソースのエントロピーに近付くように第２の組のディジット（Ｅ）を発生するようにされ、
第２の組のディジット（Ｅ）でのビットのシーケンスの分布が第１のコード化コードメッセージ（Ｙ）でのビットの分布とは実質的に無関係とされるようにしたことを特徴とする方法。 - 請求項１〜４のいずれか１項記載の方法において、
第２の組（Ｅ）の最初のディジット（ｅ i ）の次のディジット（ｅ i+1 ）を発生する前記プロセスが、
第１の組のディジット（Ｙ）での多数の前のディジット（ｙ i ）に応じて予測値（ｐ i+1 ）を発生するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙ i+1 ）の値を読み出すステップと、
予測値（ｐ i+1 ）および実際のディジット（ｙ i+1 ）の値間のハミング距離を計算するステップと、
第２の組のディジット（Ｅ）でのディジット（ｅ i+1 ）の値を計算されたハミング距離値に等しく設定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項１〜４のいずれか１項記載の方法において、
第２の組（Ｅ）の２進ディジットのディジット（ｅ i ）を発生する前記プロセスが、
第１の組のディジット（Ｙ）での所定数（ｍに等しいかあるいはそれより小さい正の整数）の前のディジット（ｙ i ）に応じて予測値（ｐ i+1 ）を発生するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙ i+1 ）の値を読み出すステップと、
予測値（ｐ i+1 ）および実際のディジット（ｙ i+1 ）の値間のハミング距離を計算するステップと、
第２の組のディジット（Ｅ）でのディジット（ｅ i+1 ）の値を計算したハミング距離値に等しく設定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項５または６記載の方法において、
予測値（ｐ i+1 ）を発生する前記プロセスが、
第１の組のディジット（Ｙ）でのディジットに応じてそれぞれが選択可能である複数の予測器カウント値（Ｖ）を定めるステップと、
全ての予測器カウント値（Ｖ）を０に初期設定するステップと、
その後に、第１の組のディジット（Ｙ）でのディジット（ｙ l 〜ｙ m ）の組合せを選択するステップと、
ｆ１）第１の組のディジット（Ｙ）でのディジットの選択された組合せに応じて予測器カウント値（Ｖ）を選択するステップと、
ｆ２）選択された予測器カウント値（Ｖ）を読み出すステップと、
ｆ３）選択された予測器カウント値（Ｖ）が所定値よりも大きければ予測値（ｐ i+1 ）を第１の値に設定し、選択された予測器カウント値（Ｖ）が前記所定値よりも小さければ予測値（ｐ i+1 ）を第２の値に設定するステップと、
ｆ４）第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙ i+1 ）の値が１に等しければ選択された予測器カウント値（Ｖ）を増加し、第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙ i+1 ）の値が０に等しければ選択された予測器カウント値（Ｖ）を減少するステップと、
ｆ５）第１の組のディジット（Ｙ）でのディジットの新たな組合せを選択するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）での全てのディジット（ｙ i+1 ）が読み出されるまでステップｆ１）からｆ５）を繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項５から７のいずれか１項記載の方法において、
予測値（ｐ i+1 ）および実際のディジット（ｙ i+1 ）の値間のハミング距離を計算する前記プロセスが、
予測値（ｐ i+1 ）と実際のディジット（ｙ i+1 ）モジュロ２の値とを加算するステップを含むことを特徴とする方法。 - 情報処理装置において、第１の組（Ｙ）の２進ディジットを含み、各前記２進ディジットが第１の値（「０」）あるいは第２の値（「１」）を有するようなメッセージを符号化する方法であって、
第１の組のビット（Ｙ）を受けるステップと、
第１の組のビット（Ｙ）に応じて第２の組（Ｅ）のビット（ｅi、ｅi+1）を発生するステップと、
第２の組（Ｅ）での第１の２進値を有するビットの数が第１の組（Ｙ）での第１の２進値を有するビットの数よりも大きくなるように第２の組（Ｅ）のビット（ｅi、ｅi+1）の値を選択するステップと、
を具備し、
第２の組（Ｅ）のディジット（ｅ i ）を発生する前記プロセスが、第２の組（Ｅ）のｍ（正の整数）の最初のディジット（ｅ i ）の値を第１の組（Ｙ）でのｍ（正の整数）の最初のディジット（ｙ i ）の値に等しく設定することを含む、ことを特徴とする符号化方法。 - 請求項９記載の符号化方法において、
前記符号化は、第２の組のビット（Ｅ）が第１の組のビット（Ｙ）と同じ数のビットを含むようにすることを特徴とする符号化方法。 - 請求項９または１０記載の符号化方法において、
第２の組のビット（Ｅ）でのビットのシーケンスの分布が第１の組のディジット（Ｙ）でのビットの分布とほぼ無関係となるようにビット値を選択するようにしたことを特徴とする符号化方法。 - 請求項９、１０または１１記載の符号化方法において、
第２の組のディジット（Ｅ）でのビットのシーケンスのエントロピーがメモリなしのベルヌーイソースのエントロピーに近くなるようにビット値を選択するようにしたことを特徴とする符号化方法。 - 請求項９〜１２のいずれか１項記載の符号化方法において、
前記符号化は、第２の組のディジットでのビットのシーケンスがメモリなしのベルヌーイソースの出力と類似することを特徴とする符号化方法。 - 請求項９〜１３のいずれか１項記載の符号化方法において、
第２の組のディジット（Ｅ）で最初のディジット（ｅ i ）の次のディジット（ｅi+1）を発生する前記プロセスが、
第１の組のディジット（Ｙ）での多数の前のディジット（ｙi）に応じて予測値（ｐi+1）を発生するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙi+1）の値を読み出すステップと、
予測値（ｐi+1）および実際のディジット（ｙi+1）の値間のハミング距離を計算するステップと、
第２の組のディジット（Ｅ）でのディジット（ｅi+1）の値を計算されたハミング距離値に等しく設定するステップと、
を含むことを特徴とする符号化方法。 - 請求項９〜１３のいずれか１項記載の符号化方法において、
第２の組（Ｅ）の２進ディジットのディジット（ｅi）を発生する前記プロセスが、
第１の組のディジット（Ｙ）での所定数（ｍに等しいかあるいはそれより小さい正の整数）の前のディジット（ｙi）に応じて予測値（ｐi+1）を発生するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙi+1）の値を読み出すステップと、
予測値（ｐi+1）および実際のディジット（ｙi+1）の値間のハミング距離を計算するステップと、
第２の組のディジット（Ｅ）でのディジット（ｅi+1）の値を計算したハミング距離値に等しく設定するステップと、
を含むことを特徴とする符号化方法。 - 請求項１４または１５記載の符号化方法において、
予測値（pi+1）を発生する前記プロセスが、
第１の組のディジット（Ｙ）でのディジットに応じてそれぞれが選択可能である複数の予測器カウント値（Ｖ）を定めるステップと、
全ての予測器カウント値（Ｖ）を０に初期設定するステップと、
その後に、第１の組のディジットでのディジット（ｙl〜ｙm）の組合せを選択するステップと、
ｆ１）第１の組のディジット（Ｙ）でのディジットの選択された組合せに応じて予測器カウント値（Ｖ）を選択するステップと、
ｆ２）選択された予測器カウント値（Ｖ）を読み出すステップと、
ｆ３）選択された予測器カウント値（Ｖ）が所定値よりも大きければ予測値（ｐi+1）を第１の値に設定し、選択された予測器カウント値（Ｖ）が前記所定値よりも小さければ予測値（ｐi+1）を第２の値に設定するステップと、
ｆ４）第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙi+1）の値が１に等しければ選択された予測器カウント値（Ｖ）を増加し、第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙi+1）の値が０に等しければ選択された予測器カウント値（Ｖ）を減少するステップと、
ｆ５）第１の組のディジット（Ｙ）でのディジットの新たな組合せを選択するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）での全てのディジット（ｙi+1）が読み出されるまでステップｆ１）からｆ５）を繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする符号化方法。 - 請求項１４から１６のいずれか１項記載の符号化方法において、
予測値（ｐi+1）および実際のディジット（ｙi+1）の値間のハミング距離を計算する前記プロセスが、
予測値（ｐｉ＋１）と実際のディジット（ｙi+1）モジュロ２の値とを加算するステップを含むことを特徴とする符号化方法。 - 不均一確率密度を有する振幅を持ったアナログ信号を符号化する方法において、
複数の信号レベル範囲の１つの中にあるものとしてこの信号を量子化することと、
それぞれが第１の値（０）と第２の値（１）を有する複数の２進値ディジットを有するコード語（Ｈ）を量子化範囲に割り当てることによって量子化済信号をコード化し、その際に前記コード語が量子化レベルの発生確率と前記コード語内の第２の値（１）を有するビットの数に従って割り当てられてより高い発生確率の量子化範囲にはより低い発生確率の量子化範囲に割り当てられたものよりも第２の値（１）を有するより少ないビットを持ったコード語が割り当てられるようにすることと、
コード語のシーケンスを第１の組の２進ディジット（Ｙ）として供給することと、
請求項９〜１７のいずれか１項で定められた態様で第１の組の２進ディジット（Ｙ）を符号化することと、
を含むことを特徴とする符号化方法。 - 請求項１８記載の符号化方法において、
前記コード化ステップが、信号レベル範囲およびコード語間の索引を定めるリストを使用して行なわれるようにしたことを特徴とする符号化方法。 - 情報処理装置において、複数の文字からなるメッセージを符号化する方法であって、
１つのメッセージを受けるステップと、
それぞれが複数の２進ディジットからなり各前記２進ディジットが第１の値および第２の値を有する２進コード化シンボルを前記メッセージの各文字に割り当てて受信メッセージが第１のコード化メッセージに変換されるようにするステップと、
前記第１のコード化メッセージを第１の組のディジット（Ｙ）として解釈するステップと、
請求項９〜１７のいずれか１項で定められた態様で第１の組のディジット（Ｙ）を符合化するステップと、
を具備することを特徴とする符号化方法。 - 請求項２０記載の符号化方法において、
実質的に相対頻度が上がる順序または下がる順序で取出し可能な文字を含むリストを使用することによって変換ステップが行なわれるようにしたことを特徴とする符号化方法。 - 請求項２０記載の符号化方法において、
前記変換ステップが、
複数の文字からなる少なくとも１つのメッセージを受けるステップと、
各文字に対して、前記少なくとも１つのメッセージ内の文字の相対頻度を指示する値（ｐ）を計算するステップと、
複数の２進ディジットからなる第１の２進コード化コードシンボル（Ｈ1）を、最も高い相対頻度（ｐ1）を有する文字に割り当て、前記第１の２進コード化コードシンボル（Ｈ1）内の全てあるいは実質的に全ての２進ディジットを第２の２進値（０）にするステップと、
を具備する方法に従って行なわれるようにしたことを特徴とする符号化方法。 - 請求項２２記載の符号化において、
符号化メッセージ内の全てのシンボルに対するハミング重みの和を最小化あるいは具大化するように各シンボル（Ｈ）が発生されるようにしたことを特徴とする符号化方法。 - 請求項２２記載の符号化方法において、
文字のリストを作成するステップと、
実質的に発生確率（ｐ1、ｐ2、ｐ3）を減少するかあるいは増大する順序で文字が取出し可能になるように前記リストを記憶するステップと、
を含むことを特徴とする符号化方法。 - 請求項９から２４のいずれか１項記載の方法において、
符号化メッセージを圧縮するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項９から２４のいずれか１項記載の方法において、
ハフマンコード化に従って第２の組のディジット（Ｅ）を符号化するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 第１の組のビットを含み、この第１の組が第１の数のビットを有する圧縮メッセージからメッセージを取り出す方法であって、
当該方法は、
第２の組（Ｅ）の２進ディジットを含み、この第２の組（Ｅ）が第２の数のビットを有し、この第２の数が第１の数よりも大きい第１の復号メッセージ（Ｅ）を得るように圧縮メッセージ（Ｃ）を予め定められたハフマン復号方法に従って復号するステップを具備し、
前記ハフマン復号が、
第１の復号メッセージ（Ｅ）に応じて第３の組（Ｙ）の２進ディジットを含む第２の復号メッセージを取り出すステップの前に行なわれ、
前記第２の復号メッセージ（Ｙ）を取り出すプロセスが、
それぞれの２進ディジット（ｙi、ｙi+1）が第１の値（「０」）あるいは第２の値（「１」）を有する第３の組（Ｙ）の２進ディジット（ｙi、ｙi＋1）を発生するように第２のコード化メッセージ（Ｅ）を復号し、その際に第３の組（Ｙ）内の第１の２進語（「０」）を有するディジットの数が第２の組（Ｅ）内の第１の２進語を有するディジットの数よりも小さくなるように第３の組（Ｙ）内の２進ディジット（ｙi、ｙi+1）を選択するステップと、
第３の組のディジット（Ｙ）を１組のシンボル（Ｈ）として解釈するステップと、
シンボルおよび文字間の対応を表すリストを用いて第３の復号メッセージを取り出すように各コードシンボル（Ｈ）を対応する２進コード化文字（Ｘ）に変換するステップと、を含み、
第３の組（Ｙ）内のディジットの２進値を選択する前記ステップが、
第３の組のディジット（Ｙ）内の第１のディジット（ｙ i ）の値を２進ディジットの第２のメッセージ（Ｅ）内の第１のディジット（ｅ i ）に等しく設定するステップを含む
ことを特徴とする方法。 - ２進ディジットの第２のメッセージ（Ｅ）に応じて２進ディジットの第１のメッセージ（Ｙ；Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3）を発生するデータ復号方法において、
それぞれの２進ディジットは第１の値あるいは第２の値を有し、
第１のメッセージ（Ｙ；Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3）を発生するプロセスが、
第２のメッセージ（Ｅ）を受信するかまたは読み出すステップと、
第１の組の２進ディジットを取り出すように第２のメッセージ（Ｅ）に応じて第１のメッセージ（Ｙ）を発生し、その際に第１の組（Ｙ）内の第１の２進値を有するディジットの数が第２の組（Ｅ）内の第１の２進値を有するディジットの数より少なくなるように第１の組のディジット（Ｙ）内の２進ディジット（ｙi、ｙi+1）を選択するようにするステップと、を含み
第１の組（Ｙ）内のディジットの２進値を選択する前記ステップが、
第１の組のディジット（Ｙ）内の第１のディジット（ｙ i ）の値を２進ディジットの第２のメッセージ（Ｅ）内の第１のディジット（ｅ i ）に等しく設定するステップを含む
ことを特徴とするデータ復号方法。 - 請求項２８記載の復号方法において、
第２の組内のディジット（ｙi+1）を逐次的に発生するようにしたことを特徴とする復号方法。 - 請求項２８または２９記載の復号方法において、
第１の組のディジット（Ｙ）内の継続するディジット（ｙi+1）を発生するプロセスが、
第１の組のディジット（Ｙ）での多数の前のディジット（ｙi）に応じて予測値（ｐi+1）を発生するステップと、
第２の組のディジット（Ｅ）内の実際のディジット（ｅi+1）の値を読み出すステップと、
予測値（ｐi+1）および実際のディジット（ｅi+1）の値間のハミング距離を計算するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）内の継続するディジット（ｙi+1）の値を計算されたハフマン距離値に等しく設定するステップと、
を含むことを特徴とする復号方法。 - 請求項３０記載の復号方法において、
予測値（ｐi+1）を発生する前記プロセスが、
第１の組のディジット（Ｙ）でのディジットに応じてそれぞれが選択可能である複数の予測器カウント値（Ｖ）を定めるステップと、
全ての予測器カウント値（Ｖ）を０に初期設定するステップと、その後に、
ｆ１）予測器カウント値（Ｖ）を選択するステップと、
ｆ２）選択された予測器カウント値（Ｖ）を読み出すステップと、
ｆ３）選択された予測器カウント値（Ｖ）が所定値よりも大きければ予測値（ｐi+1）を第１の値に設定し、選択された予測器カウント値（Ｖ）が前記所定値よりも小さければ予測値（ｐi+1）を第２の値に設定するステップと、
ｆ４）第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙi+1）の値が１に等しければ選択された予測器カウント値（Ｖ）を増加し、第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙi+1）の値が０に等しければ選択された予測器カウント値（Ｖ）を減少するステップと、
第１の組のディジット（Ｙ）での全てのディジット（ｙifl）が読み出されるまでステップｆ１）からｆ４）を繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする復号方法。 - 請求項３１記載の復号方法において、
予測器カウント値（Ｖ）を選択する前記ステップが、
最初に、第１の組のディジット（Ｙ）でのディジットの組合せに応じて第１の予測器カウント値（Ｖ）を選択するステップと、
その後に、現在選択されている予測器カウント値（Ｖ）と第１の組のディジットでの最も新しく発生されたディジット（ｙi+1）に応じて継続する予測器カウント値を選択するステップと、
を含むことを特徴とする復号方法。 - 請求項２８から３２のいずれか１項記載の復号方法において、
第１の組の２進ディジット（Ｙ）を複数のコードシンボルに分割するステップを更に含むことを特徴とする復号方法。 - 請求項３３記載の復号方法において、
前記複数のコードシンボルに応じてアナログ信号を発生するステップを更に含むことを特徴とする復号方法。 - 請求項３３記載の復号方法において、
復号メッセージを取り出すように各コードシンボルを対応する２進コード化文字に変換するステップを更に含むことを特徴とする復号方法。 - 請求項３５記載の復号方法において、
所定の順序で取出し可能な文字を含むリストを用いて、どの文字（Ｘ）が各コードシンボル（Ｈ）に割り当てられているかを定めるステップを更に含むことを特徴とする復号方法。 - メッセージを符号化する装置において、
第１の組または第２の値を各ビットが有する第１の組（Ｙ）のディジットを受ける第１の入力（２５４）を具備し、
第１の出力（２６２）を具備し、
前記第１の入力（２５４）と前記第１の出力（２６２）とに結合された信号符号化手段（２６０）を具備し、
前記信号符号化手段（２６０）は第１の組のビット（Ｙ）に応じて第２の組（Ｅ）のビットを発生するように設定されており、
前記信号符号化手段（２６０）は第２の組（Ｅ）内の第１の２進値を有するビットの数が第１の組（Ｙ）内の第１の２進値を有するビットの数よりも大きくなるように第２の組（Ｅ）内のビット（ｅi、ｅi+1）の値を選択するように設定されており、
前記符号化手段（２６０）が、
第１の組のディジット（Ｙ）での多数の前のディジット（ｙ i ）に応じて予測値（ｐ i+1 ）を発生する手段と、
第１の組のディジット（Ｙ）での実際のディジット（ｙ i+1 ）の値を読み出す手段と、
予測値（ｐ i+1 ）および実際のディジット（ｙ i+1 ）の値間のハミング距離を計算する手段と、
第２の組のディジット（Ｙ）での継続するディジット（ｅ i+1 ）の値を計算されたハミング距離値に等しく設定する手段と、を具備する
ことを特徴とする符号化装置。 - 請求項３７記載の符号化装置において、
前記符号化手段（２６０）は、第２の組（Ｅ）が第１の組のビット（Ｙ）と同数のビットを含むように動作するようにされたことを特徴とする符号化装置。 - 請求項３７記載の符号化装置において、
前記符号化手段（２６０）が、第２の組（Ｅ）での第１のビット（ｅi）の値を第１の組（Ｙ）での第１のビット（ｙi）の値に等しく設定する手段を具備することを特徴とする符号化装置。 - 請求項３７から３９のいずれか１項記載の符号化装置において、
複数の文字からなるメッセージを受ける第２の入力（２１０）を具備し、
第１のコード化メッセージを供給する第２の出力（２５２）を具備し、
前記第２の入力（２１０）と前記第２の出力（２５２）とに結合された信号処理手段（２２０、２５０）を具備し、
前記信号処理手段（２２０、２５０）は、受信メッセージを２進コードシンボル（Ｈ）からなる第１のコード化メッセージ（Ｙ）に変換するような文字変換構成を有しており、
前記信号処理手段（２２０、２５０）は、受信文字（Ｘ）を、各コード化シンボルが複数の２進ディジットからなり各前記２進ディジットが第１の値または第２の値を有するような対応する２進コード化シンボルに変換する手段（２２０）を備えており、
前記第２の出力（２５２）が請求項３７による前記第１の入力（２５４）に結合されている、
ことを特徴とする符号化装置。 - メッセージを復号する装置において、
各２進ディジットが第１の値または第２の値を有するような第１の組（Ｙ）の２進ディジットを供給する第１の出力（６３８）を具備し、
第２の組（Ｅ）の２進ディジット（ｅi、ｅi+1）を受ける第１の入力（６２２）を具備し、
前記第１の入力（６２２）および前記第１の出力（６３８）に結合された復号手段（６３０）を具備し、
前記復号手段（６３０）は、前記第２の組（Ｙ）の２進ディジットに応じて第１の組（Ｙ）の２進ディジットを発生するように設定されており、
前記復号手段（６３０）は、第１の２進値を有するビットの数が符号化メッセージ（Ｅ）でのものよりも少ないように第１の組（Ｙ）でのビット（ｙi、ｙi+1）を選択するように設定されており、
前記復号手段（６３０）は、第１の組（Ｙ）でのビット（ｙi、ｙi+1）を選択する際に、第１の組のディジット（Ｙ）内の第１のディジット（ｙ i ）の値を２進ディジットの第２のメッセージ（Ｅ）内の第１のディジット（ｅ i ）に等しく設定する
ことを特徴とする復号装置。 - 請求項４１記載の復号装置において、
第１の組のビット（Ｙ）が第２の組（Ｅ）と同数のビットを含むように前記復号手段（６３０）が動作するようにしたことを特徴とする復号装置。 - 請求項４１記載の復号装置において、
前記第２の組（Ｅ）を受ける前記第１の入力（６２２）が圧縮データの組（Ｃ）からデータの組（ｅ）を取り出す装置の出力に結合されるようにしたことを特徴とする復号装置。 - 請求項４１または４３記載の復号装置において、
前記第１の組（Ｙ）の２進ディジットを受ける第２の入力を具備し、
前記第１の組（Ｙ）の２進ディジットから複数のシンボル（Ｈ）を抽出する手段を具備し、
複数のメッセージ文字からなる復号メッセージを供給する出力を具備し、
前記第２の入力および前記出力に結合された復号手段（６５０）を具備し
個々の文字およびシンボル間の索引を指示するデータを含んでいるメモリ（４２０）を具備し、
前記復号手段（６３０）は、受信シンボルに応じて、前記メモリ（４２０）内のデータによって指示される索引に従ってメッセージ文字を選択するように構成された、
ことを特徴とする復号装置。 - 請求項４４記載の復号装置において、
前記メモリデータが、前記メモリに記憶されており、シンボルおよび文字間の索引を与える文字のリストを含んでいることを特徴とする復号装置。 - 情報処理システムにおいて、
請求項３７による符号化装置と、
請求項４１による復号装置と、
を具備することを特徴とする情報処理システム。 - 電子装置において、
請求項３７〜４５のいずれか１項による装置を具備することを特徴とする電子装置。 - 請求項４７記載の装置を具備することを特徴とする移動電話機。
- コンピュータに請求項１〜２６のいずれか１項記載の方法を実行させるコンピュータプログラム。
- コンピュータに請求項２７〜３６のいずれか１項記載の方法を実行させるコンピュータプログラム。
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