JPH0328092B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

Ａ 産業上の利用分野 本発明は、データ通信及びデータ記憶の両者に
適用可能なデータ圧縮に関する。チヤネルの帯域
幅の限界及び有限の数のチヤネルによりデータ通
信に対して課せられる制限のため、伝送のための
データの圧縮に対してかなりの努力が行なわれて
きた。記憶能力を増加させる努力の多くは、選択
された媒体上により多くのデータを記録する新し
い方法を工夫する事、即ちトラツクの数及びデー
タ密度を増加させる事に向けられてきた。データ
を記憶させるのに必要なスペースの大きさを減少
させるためにデータ圧縮を使用する事に対して
は、比較的小さな注意しか与えられていなかつ
た。ここで述べるデータ圧縮方式は、データ伝送
及びデータ記憶に等しく適用できる。 本発明は、特に、ビツト直列方式を用い、圧縮
比、即ち所定のメツセージを伝送する事ができる
ビツト数を所定のメツセージ中のビツト数の総数
で割つたものを増加させるデータ圧縮方式に関す
る。 Ｂ 背景技術 情報理論はメツセージ中の情報の量の尺度を与
える。ｎ文字のメツセージを送信するのに必要な
文字の最少数ｍは、各文字の生起数にそのような
文字の生起確率の逆数の、ｋを底とする対数を掛
けた積の和である。ただし、ｋは異なつた文字の
数である。二進文字の場合、ｋは２に等しく、そ
して、 ｍ＝Ｎ(1)log（１／Ｐ［１］）＋ｎ（０）log（１／Ｐ
［０］） …(1) ただし、ｍは必要なビツトの最少数であり、ｎ
(1)はメツセージ中の「１」ビツトの数であり、ｎ
（０）はメツセージ中の「０」ビツトの数であり、
Ｐ［１］は「１」ビツトの生じる確率であり、Ｐ
［０］は「０」ビツトの生じる確率である。メツ
セージ、即ち送信又は記憶すべきビツト・ストリ
ーム中のビツトの総数は、 ｎ（ｔ）＝ｎ(1)＋ｎ（０） であり、したがつて、 Ｐ［１］＝ｎ(1)／ｎ（ｔ）及びＰ［０］＝ｎ（０）
／
ｎ（ｔ） である。式１の対数は底が２である。（通常、
確率の逆数が取られる。これは確率が分数であ
り、それは負の対数値を有するからである。数字
の対数値の負数は、その逆数の対数値である。） 情報内容（エントロピー）はメツセージ全体を
知れば常に計算できる。ハフマン符号を用いた圧
縮は、情報パラメータについてのアプリオリな知
識に基づいている。例えば、電信用モールス符号
は、英語のハフマン符号に密接に関係している。
即ち、より短い符号が、より頻繁に生じるアルフ
アベツト文字に割当てられている。二進数（ビツ
ト）を用いたハフマン符号を英語の文字に割当て
る事も可能である。例えば、 11＝Ｅ 10＝Ｔ 01＝Ｏ 001＝Ａ 0001＝Ｎ 000010＝Ｉ 000011＝Ｒ …………… ハフマン型の符号の基本的な要請は、文字の符
号化の各々が別個のものであり、文字の間に区切
り記号なしに一意的に復号できる事である。 Ｃ 発明が解決しようとする課題 もちろん、多くの可能な符号化方式が存在する
が、それらは情報に関するアプリオリな知識、例
えば上記の例では英語の文字の頻度に依存してい
る。そのような符号化方式は、またデータ圧縮シ
ステムとも呼ばれるが、オリジナルのメツセージ
全体を使つて効率的な符号の割当てのために情報
パラメータを抽出している。長いメツセージの場
合、符号化パラメータを導出するためにメツセー
ジ全体を用いる手続は多くの明白な理由により望
ましくない。 米国特許4633490号は、送信及び受信システム
において使われる対称的な適応モデルを有する圧
縮／伸長について述べている。このモデルは先行
する（ｎ−１）ビツトから導きだされた統計に基
づいてｎ番目のビツトを予測する。 下記に述べる符号器は、処理済のビツトから導
きだされたパラメータを用いたメツセージの符号
化にかかる。すなわち、符号化は既に処理された
情報により形成された履歴に基づいて行なわれ
る。 Ｄ 課題を解決するための手段 従来技術のビツト直列システムは、１及び０の
認識可能なパターンが文字単位で反復される時で
さえも、ビツト直列式に動作し続ける。本発明は
文字の形のあるパターンが生じた時を認識し、継
続した同一の文字を利用するために反復文字モー
ドに入る。 ｋビツト文字の場合、圧縮比はｋに依存する。
良好な実施例におけるｋの値は８に取られる。と
いうのは多くの現在のデイジタル装置は８ビツト
文字（一般にバイトと呼ばれる）又はその倍数を
取り扱うように構成されているからである。16ビ
ツト又は他のビツト長の文字への拡張は、良好な
実施例の詳細な記載に照らせば当業者にとつて明
白であろう。 本発明によれば、入力データ・ストリームの以
前のビツトは、次のビツトを予測し、予測された
ビツトが入力データ・ストリームからの対応する
次のビツトに等しい確率を計算するのに使われ
る。２進符号語は、計算された確率に対応する長
さを有するものが生成される。もし予測されたビ
ツトと実際のビツトが同じであれば、生成された
符号語は使用されず、また同じでなければその符
号語が利用装置に出力される。入力データ・スト
リーム中の連続した文字は比較され、もしそれが
同一の連続した文字であれば、連続文字に関する
別の符号語が生成される。同一でない文字が生じ
ると、そのようにして生成された符号語の最後の
ものが利用装置に出力される。 Ｅ 実施例 下記の説明中では、ビツト直列モードは単にビ
ツト・モードと呼び、反復文字モードは文字モー
ドと呼ぶ。 第１図のブロツク図は、本発明が特に役に立つ
システムを説明している。予測器／符号語１０
は、入力データ・ストリームの次のビツトを予測
し予測されたビツトをPBIT線に供給する装置で
ある。信号線１２上の入力データは、次のビツト
を予測するために使われるデータを予測器／符号
器１０に供給する。 また予測器／符号器１０は各予測毎に異なつた
符号語を生成する。この符号語はゲート回路１６
を経て書込み回路１８に結合される。もし予測さ
れたビツトPBITが入力データ線１２上の実際の
ビツトと同じであれば、排他的OR（XOR）ゲー
ト１４はデイスエーブルされ、ゲート回路１６を
禁止する。もし予測されたビツトPBITが入力デ
ータ線１２上の実際のビツトとは異なつている
と、XORゲート１４がエネーブルされ、さらに
符号語を書込み回路１８へゲート（出力）するゲ
ート回路１６をエネーブルする。書込み回路１８
は、デイスケツト１１０に符号語を記録するもの
である。 もし予測器／符号器１０が、次のビツトを正し
く予測すると、デイスケツト１１０には何も出力
されない。もし予測ビツトが誤つていると、符号
語がデイスケツト１１０に出力される。また符号
語は、それ以上の符号語が利用可能でなく、符号
空間がリセツトされる毎に出力される。これは特
殊な符号語であつて、新しい符号空間を用いて後
続するサイクル中にデータ・ビツトを処理する代
りに正しいデータ・ビツトが付加される。 復元に関して、デイスケツト１１０が読取回路
１１２によつて読取られ、符号語が記憶される。
予測器／符号器１０′は予測器／符号器１０と同
じように動作する。予測されたビツトはXORゲ
ート１１６に供給され、それに関連する符号語は
符号一致回路１１４に結合される。予測器／符号
器１０′からのｎビツト符号語は、読取り回路１
１２によつてデイスケツト１１０から読取られた
最初の（又は次の）ｎビツトと比較される。 予測器／符号器１０′から供給される符号語及
び予測されたビツトは、同じ入力ストリームに関
して予測器／符号器１０から生じるものと同じで
あるので、ビツトが誤つて予測された時、符号一
致判定回路１１４は、予測器／符号器１０′から
のｎビツトの符号語とデイスケツト１１０から読
み取られた最初のｎビツトとを一致判定する。こ
れに応答して、符号一致判定回路１１４は、予測
ビツトPBITを反転するXORゲート１１６を活性
化する信号を供給する。したがつて、XORゲー
ト１１６からの出力データビツトは正しくなる。
XORゲート１１６からの出力データは信号線１
２上の入力データと同じであり、予測器／符号器
１０′の入力に結合されるので、それは予測器／
符号器１０に供給されたのと同じ情報に基づいて
次のビツトを予測する。 予測器／符号器１０′は、もし符号語を使いき
ると、デイスケツト１１０からの次の符号語の一
致判定が行なわれなければならない条件を示す符
号語を発生する。（予測器／符号器１０及び１
０′は同じ入力ストリームに関して同じ動作をす
るので、符号語の同じ系列の後に符号空間が空に
なり、符号空間が空になつた（消尽された）事を
示すために発行された符号語が同じでなければな
らない。）デイスケツト１１０からの次の、即ち
（ｎ＋１）番目のビツトは、PBIT線の偽（又は
ゼロ）の値にして符号一致装置が抽出されたｎ＋
１番目のビツトを通過させる事により出力に通過
される出力ビツトである。 符号語が認識される時、ｎビツト（もし符号語
が、符号空間の消尽されたことを示すならばｎ＋
１ビツト）が消去され、次のビツトが次の比較手
続きのために供給される。 予測器／符号器１０′によつて生成される符号
語がデイスケツト１１０からのビツトに一致しな
い限り、予測されたPBITが実際のビツトであ
る。PBITが正しくない時、それはXORゲート１
１６により反転されて訂正される。 予測器システムは、下記のようにカウンタを用
いて構成できるが、又次のビツトを正しく予測す
る確率を増加させるためにより洗練されたモデル
を用いることもできる。予測器／符号器１０及び
１０′の符号器部分も、両者が同じ型であり同じ
ように動作する限り、いくつもの設計のうち１つ
を用いる事ができる。 圧縮比は予測器／符号器１０及び１０′に依存
し、それがより「賢こい」即ちより適合的であれ
ばあるほどより高い圧縮度が得られる。 また圧縮比は符号語にも依存する。符号語は、
間違つた予測が行なわれる前に予測された先行す
る正しいビツトの数に対する何らの情報を供給又
は含まなければならない。ハフマン符号、即ち最
も頻繁に生じる文字が最小のビツトを用いるよう
に割り当てられる可変長符号は、より効率的な符
号化方式を形成する。 説明のための実施例に関する単純な予測器１０
（及び１０′）は、２個のカウンタ（１つは１の数
をカウントするため、もう１つはゼロをカウント
するため）と、どちらのカウンタがより大きなカ
ウント値を含むかに基いて予測ビツトを供給する
比較器とより成る。即ち、１のカウントがより高
い場合、１が予測される。いずれかのカウンタの
最上位ビツトがセツトされると両カウンタ内容を
２で割る（１ビツト位置だけカウンタ内容を右シ
フトするだけでよい）ようにシステムが設計され
ていれば、カウンタのサイズは大きい必要はな
い。 単純な符号器１０（及び１０′）は、正しい予
測の数をカウントするカウンタであつてもよい。
ビツトが間違つて予測された時、符号器のカウン
タ内容が符号語としてゲート・アウトされる。符
号語カウンタの全ビツトがセツトされると、カウ
ンタがリセツトされる事、即ち符号空間が消尽さ
れた事を示すようにその内容をゲート・アウトす
ることができる。 リセツト符号語はそれが発生する時に常に送ら
れるが、そのリセツト符号語に伴なう予測された
ビツトが正しいか又は正しくないかを示す何らか
の付加的な情報を供給する必要はない。そのよう
な情報を供給する最も単純な方法は、リセツト語
の終りに正しいビツトを付加することである。こ
れはビツトを処理する次のサイクルを待つよりも
効果的である。 また別の方法として、正しくない予測の前に予
測された正しいビツトの数を表わす符号化された
語を選択する読取専用メモリ（ROM）に対する
アドレスとしてカウンタ値を使うことができる。 より洗練された源モデルにより又はより効率的
な符号語生成により又はその両方を用いることに
より、より良好な圧縮を実現することができる。 確率的システムは、間違つた予測の確率が高い
時は小さな符号語が生成され、正しい予測の確率
が高い時はより長い符号語が生成されるように、
確率に基いて符号語を生成することによつてより
効率的な圧縮を行なうことができる。これは符号
空間の使用をより効率的にする。低い確率に対し
てより長い符号語が生成されるならば、長い符号
語はより少ない頻度で送信される。間違つた予測
の確率の高い場合により短かい符号語が生成され
るならば、長いものよりもより短かい符号語が送
信される。正味の結果はより良好な圧縮である。 １又は他のビツトの生起する確率は、１又はゼ
ロのカウンタ値の対数（好ましくは底２）を用い
て計算される。正確な対数値又は確率を計算する
ことは必要でなく、本発明の目的には相対値で充
分である。従つて、小数点以下２桁までの底２の
対数を用いれば、本発明によるシステムを最適の
機能レベルで動作させる要件を満足する。 底２は、変数が２進値として表現されるので選
ばれた。説明のための実施例において、対数は、
２つの分数ビツトを有する８ビツトの２進数とし
て表現される。例えば、00100011は001000.11即
ち10進数8.75を表わす。 確率、即ち両カウンタの合計値に対するカウン
タの値の比は、８ビツトの分数により表される。
分数の対数は負の値なので、確率の逆数の対数は
正の値である。しかし、確率の対数を負の値とし
て、又は絶対値として、又は確率の逆数の対数と
して見ることに何の相違もない。値は正の数によ
つて表現され、確率値に反比例する。即ち、確率
が小さければ小さい程、その確率の対数は大き
い。 以下の説明中で、PbはＰの確率の２進値を表
わし、Pdは10進値、los［２］Ｐは10進値として
のＰの確率、そしてPadjは２進数の調整された
確率値を表わす。下記のステツプは、確率が計算
される方法を示す。 Ｐ＝０の場合、規約によりlog［２］Ｐ及び
PaPj＝０とする。 Pb＝00000001（実際は0.00000001）の場合、Pd
＝0.0039063。log［２］Ｐの値は−８であるが、
上記のようにlog［２］（１／Ｐ）＝８である。最も
近い0.25（少数点以下２進２桁）に丸めると、
Padj＝100000（実際は1000.00）である。これは10
進数32である。 同様に、Pb＝00000010（Pd＝0.0078125）に関
する対数値は、log［２］（１／Ｐ）＝7.00であり、
Padj＝11100（実際は111.00）である。これは10進
数28である。 対数値を決定するための単純な実現法は、表索
引を用いることである。ハードウエアでは、これ
はアドレスがPbであり出力データがPadjである
ようなROMを用いて実施できる。また、Pbの入
力値に対してPadjの値を供給するようにPLAを
構成することもできる。ソフトウエアの実施例で
は、順次のPadj値のテーブルがある所定のアド
レスから記憶され、上記所定のアドレスからの変
位すなわちオフセツトとしてPb値を用いてPadj
値が検索される。そのようなテーブルの最初の16
個のエントリを下記に示した。Pbの下位３桁は
列の見出しに、Pbの他５ビツトは行の見出しに
示されており、テーブルのエントリはPadjの10
進値である。

【表】 この値は底２の対数の値に関して正確ではない
が、索引テーブルの上記詳細な構成さら得られる
実際の値は本発明に目的にとつて充分である。他
の方式も、より正確か又は同様に満足の行くもの
であり得る。これらは当業者が実施する範囲内の
ものと考えられる。代替方法の間で選択を行なう
時の望ましい規準は実行の速度及び実現の単純さ
である。 以下詳細に説明するが、適当な時に文字モード
に変更することによつてビツト・モード・システ
ムにおけるデータ圧縮の改善がなされる。第２図
は本発明の反復文字モードを説明している。初期
設定、及び処理の終了判定のために処理された文
字を計数する事は、周知事項であるので省略し
た。 第２図で、点線２３１の右側のステツプは、ビ
ツト直列圧縮モードに関して上述したものであ
る。ビツト・テスト（223）で開始し、もし正し
いビツトが予測されたならば、他のテスト（227）
で処理が文字境界上にあるか否か、即ち次のビツ
トや新しい文字の最初のビツトか否かが判定され
る。文字境界上でなければ、テスト（217）によ
り符号空間が消尽されたか否かが判定される。 また間違つたビツトが予測されたならば
（223）、文字境界テスト（227）が行なわれる前に
符号語が出力される（225）。 もし符号空間が消尽されていなければ（217）、
上記のシーケンスが反復される。もし符号空間が
消尽されると、処理中の実際のデータ・ビツトが
リセツト符号語（221）に付加され出力される。
次に、文字境界テスト（227）が反復される。（符
号語が出力される毎に、符号空間はリセツトされ
る。） 文字境界に到達すると（227）、最後の文字が以
前の文字と同じか否かの判定が行なわれる
（229）。もしそうでなければ、上記のようにビツ
ト・モードが継続する。 文字が反復される時、システムは文字モードに
移る。文字モードの最初のステツプは符号空間を
チエツクする（201）。符号空間が消尽されていな
ければ、テスト（209）により、同じ文字が反復
されているか否かを判定する。もしそうであれ
ば、符号空間消尽テスト（201）が反復される。
もしそうでなければ、実際のデータ・ビツトが付
加され（215）、適当な符号語が出力される
（211）。次にシーケンスはビツト・モードに戻る。 文字モードで符号空間が消尽される（201）時、
もし以前の文字が反復されていれば（205）、ビツ
トが付加され（207）、符号語が出力される
（203）。文字モードは符号空間テスト（201）で継
続する。もし符号空間が消尽され、以前の文字が
反復されてになければ（205）、文字が反復されて
いない事を示すエラー・ビツトが付加されなけれ
ばならず（213）、また符号語が出力される（211）
前に実際のデータ・ビツトが付加されなければな
らない。 文字モードに変更することによつて、同一文字
の長いランがより効率的に圧縮される。データ・
ストリームが画像の要素（画素）を表現している
時、同様の文字の長いシーケンスは、符号化中の
画像が同じ色又はグレー・スケールの大きな領域
を有する時に、起きがちである。テキストにおい
ては、空白、点又はダツシユの長いシーケンスが
生じることがあり、これは文字モードを用いてよ
り効率的に符号化できる。 本発明の良好な実施例が流れ図の形で第３図〜
第８図に示されている。本発明を実施するために
当業者はそれらの流れ図から汎用デイジタル・コ
ンピユータのプログラムを書くことができる。効
率的に符号語を生成し且つ符号空間を管理するた
めの適当なサブルーチンが第５図の流れ図に示さ
れており、以下詳細に説明を行なう。文字はバイ
ト即ち８ビツトであると考える。 良好な実施例の下記の説明中で、次の省略語が
使用される。 ABIT 実際のビツト ADSTAT STAT0及びSTAT1カウンタのア
ドレス BYTES 非圧縮バイト・カウント（メツセー
ジの長さ） CBCNT 文字当りのビツト数（ここでは８） CTBYTES 処理済みのバイトのカウント KOLD 以前のＫレジスタの値 KREG Ｋレジスタの値 LCHAR 最後の文字 LCM 反復文字モード離脱（フラグ） MSB 最上位ビツト PBIT 予測されたビツト PCHAR 以前の文字 RBFLAG ビツト／文字モード・インジケー
タ（０＝ビツト・モード；１＝文字モード；
２＝文字モード離脱中−LCMの置き換え） STAT0 256の８ビツトの０ビツト・カウン
タの１つ STAT1 256の８ビツトの１ビツト・カウン
タの１つ ZFLAG 符号語強制のフラグ（符号空間消尽
を示す） 圧縮ルーチンが第３Ａ図及び第３Ｂ図の流れ図
に示される。第３Ａ図で、最初のステツプ（301）
は、圧縮すべきメツセージ中のバイト数の記録を
含む、種々の定数及びフラグの初期設定を行なう
ハウスキーピング・タスクである。例えば
STAT0及びSTAT1は１の初期値にセツトされ
る。CBCNTは８にセツトされ（文字がバイトの
場合）、KREGは16進数値0100にセツトされる。
他のフラグ及びカウンタはリセツトされる。 次に、処理すべき文字が残つているか否かの判
定（303）が行なわれ、もしなければプログラム
は終了する（305）。処理すべき文字がある限り、
次の文字を取り出すことによりプログラムの実行
は継続する（307）。次にシステムがビツト・モー
ドか否かを判定するテストが行なわれる（309）。
もしビツト・モードであれば、（少なくとも最初
の２文字はビツト・モードでなければならない
が、）次のビツトが予測される（317）。 次に、Ｎの値が計算され（319）、符号語を生成
するサブルーチン（321）が呼び出される。（Ｎは
現在の符号語中のビツトの数であり、この例では
最大８ビツトに制限される。）オフ・ページ・コ
ネクタ（323）は第３Ｂ図につながることを示し、
両方の図面で同じコネクタと考えられる。再びシ
ステムがビツト・モードにあるか否かのテストが
行なわれ（325）、もしそうであれば、１及び０の
カウンタSTAT1及びSTAT0が更新される
（327）。これに引き続いて、符号空間が消尽され
たか否かを判定するテストが行なわれる（329）。
もしそうでなければ、実際のビツトが予測ビツト
に対してテストされる（331）。それらが等しけれ
ば、現在の文字の全てのビツトが処理されたか、
即ち文字境界か否かを判定するテストが行なわれ
る（349）。 もし文字境界でなければ、３Ａ２コネクタ
（353）に示すように、第３Ａ図のオフ・ページ・
コネクタ３Ａ２（353）に戻る。これはプログラ
ムが次ビツトを予測する（317）ことを示し、以
前に説明したシーケンスが反復される。 第３Ｂ図で、もし実際のビツト（ABIT）が予
測ビツト（PBIT）に等しくなければ（331）、符
号語が出力され、符号空間及びLCMフラグがリ
セツトされる（333）。その後、システムがビツ
ト・モードにあるか否かのテストが行なわれ
（347）、もしそうであれば、システムが文字境界
にあるか否かのテストが行なわれる（349）。もし
そうでなければ、オフ・ページ・コネクタ３Ａ２
（353）によつて示される経路が反復される。 もし文字境界であれば（349）、最後の文字
LCHARが以前の文字PCHARに等しいか否かを
判定するテストが行なわれる（355）。もしそうで
なければ、少なくとも最初の２文字の場合のよう
に、システム実行経路はオフ・ページ・コネクタ
３Ａ１（361）を経由し、文字が残つているか否
かを判定する処理（303）に戻る。 もし符号空間が消尽されていれば（329）、
ABITがPBITに等しいか否かのテストが行なわ
れる（335）。もしそうであれば、ゼロ・エラー・
ビツトが符号語に付加され（345）、符号語が出力
され符号空間がリセツトされる（333）。ゼロ・エ
ラー・ビツトは、正しいビツトが予測され、符号
空間の消尽により符号語が出力された事を示す。
１のエラー・ビツトは、予測されたビツトが誤つ
ていた事を示す。その代りに（復元プロセスに示
すように）、付加されたビツトは実際のビツトで
もよい。 もしABITがPBITに等しくなければ（335）、
符号語が出力される（333）体に、１エラー・ビ
ツトが符号語に付加（337）される。従つて、符
号空間が消尽されたことを示す符号語は、また符
号語に付加されたエラー・ビツトにより、正しい
ビツトが予測されたか否かも示す。復元ルーチン
に示すように、符号語が符号空間消尽に対応する
毎に、ｎ＋１ビツトがセンスされる。付加された
ビツトは、上述のように符号空間が消尽された時
にサイクル中に生じた実際のデータ・ビツトでも
よい。 事象の上記シーケンスは、２つの連続した文字
が同一でなければ継続する。LCHARがPCHAR
に等しければ（355）、システムは文字モードに切
り換えられ（359）、オフ・ページ・コネクタ３Ａ
１（361）に示されるように続く。 ビツト・モードでビツトが処理された後に最後
の文字LCHARと以前の文字PCHARとが比較さ
れることが重要である。というのは復元ルーチン
は入力データについてのアプリオリな知識を持た
ないのでそれを受け取つた後でしか文字が反復さ
れた事を検出できないからである。 文字モードにおいて、ビツト・モードに関する
テスト（309）は、同じ文字が反復されたか否か
に関する他のテスト（311）を行なわせる。もし
そうでなければ、文字モード離脱（LCM）フラ
グがセツトされる（313）。もし文字が反復されて
いれば（311）、LCMフラグはセツトされない。 次に、文字モード中の符号語が常に８の長さを
持つように、Ｎの値が８にセツトされる。これは
単に、より多くの符号語を許容し且つ実現をより
経済的にする便宜である。本発明の技術思想に従
つて、より良い圧縮のために可変長符号語を使用
してもよい。 符号語が生成された（321）後に、ビツト・モ
ード・テスト（325）はLCMフラグのテスト
（339）を導く。LCMフラグがセツトされている
か、又はその代りにRBフラグが２に等しけれ
ば、符号空間が消尽されているか否かを判定する
テスト（343）が行なわれる。もしその結果がノ
ーであれば、プログラムの実行はオフ・ページ・
コネクタ３Ａ１（361）を経由して続き、LCMフ
ラグがリセツトされている限り（339）文字の処
理を続ける。符号空間が消尽された時（343）、以
前に説明したようにゼロ・エラー・ビツトが符号
語に付加され（345）、符号語が出力される
（333）。 異なつた文字が取り出される時、同一文字テス
ト（311）は、LCMフラグがセツトされる（313）
原因になる。Ｎの値を８にセツトし（315）、他の
符号語を生成し（321）、ビツト・モードをテスト
（325）した後、LCMフラグのテスト（339）によ
り符号語に１エラー・ビツトが付加され、符号語
にデータ・セツトが付加され、ビツト・モードに
切り換えられる。次に符号語が出力され、符号空
間がリセツトされる（335）。次のビツト・モー
ド・テスト（347）で、次ステツプは文字境界の
テスト（349）になる。今説明しているシーケン
スでは文字境界ではなく、異なつた文字の最初の
ビツトが符号語に付加されるようにセツトされて
いるので、プログラムはコネクタ３Ａ２（353）
を経由して続き、次ビツトを予測し、ビツト・モ
ードに関して以前述べたシーケンスが反復され
る。 RBフラグがゼロに等しいことによりビツト・
モードが指示されるならば、LCMフラグはリセ
ツトされる必要はない。ビツト・モードとLCM
のために別個のフラグが使用されるならば、ビツ
ト・モードへの切り換えの時にLCMフラグはリ
セツトされる。 これまで説明してきた圧縮ルーチンにおいて、
文字は、少なくとも２つの文字が処理されるま
で、一時に１ビツトづつ処理される。その後、文
字が同一であれば、システムは文字モードに切り
換わる。文字モードは、より短かい経路をサイク
ルし、一時に一文字全体を処理し、従つて処理速
度及びシステムの圧縮比を増加させる。 上記シーケンスは全ての入力文字が処理される
まで継続する。処理の終了は、処理された文字の
数を記録し、メツセージ中の数と処理済の数とを
比較することによつて、知らされる。 符号空間は、生成されたが出力されていない符
号語を記録するカウンタをリセツトする事によつ
てリセツトされる。 データ復元システムは、第３Ａ図及び第３Ｂ図
を参照して説明した圧縮システムに似ており、出
力された符号語を元の入力データ・ストリームに
変換する。以下、第４Ａ図及び第４Ｂ図の流れ図
を参照て、その説明を行なう。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は本発明による復元プロ
セスの流れ図である。初期設定（401）は圧縮プ
ロセスのハウススキーピング・タスクと類似であ
る。以前圧縮アルゴリズムに関して設明したよう
に、利用可能な情報を用いてカウンタ及びレジス
タがセツトされる。但し圧縮すべきバイト数のよ
うな情報は、復元プロセスにより最初から知られ
てはいない。復元プロセスの動作は第３Ａ図及び
第３Ｂ図に関して述べた圧縮アルゴリズムと類似
している。 最初、システムはビツト・モードにあるので、
ビツト・モード・テスト（403）の後、ビツト予
測及びＮの値の計算（407）が行なわれる。 符号空間が更新され（409）、圧縮プロセスと同
じサブルーチンを用いて符号語が生成される
（411）。もし、ビツト・モード・テスト（403）
で、システムが文字モードであれば、圧縮プロセ
スの場合と同様にＮは８にセツトされる（405）。
４Ｂ１オフ・ページ・コネクタ（413）により第
４Ｂ図の符号一致テスト（415）に移る。 符号一致テストは入力データの最初のＮビツト
を、生成された符号語のＮビツトと比較する。符
号が一致しなければ、符号空間が消尽されたかど
うか（447）チエツクされる。符号空間が消尽さ
れていて、符号が不一致であれば、エラーが発生
しており、これは異常終了（449）の原因になる。
符号空間が消尽されていなければ（447）、システ
ムがビツト・モードか否かのテスト（451）が行
なわれる。 もしビツト・モードであれば、実際のビツト
ABITは、予測されたビツトPBITである（453）。
プログラムの経路は、４Ａ１オフ・ページ・コネ
クタ（435）を経由して第４Ａ図に続く。 そこで、システムが文字境界上か否かの判定
（437）が行なわれる。もし境界上でなければ、上
述の処理、即ち次ビツトの予測、Ｎの値の計算
（407）等が反復される。 第４Ｂ図で、もしシステムがビツト・モードで
なければ（451）、以前に受け取つた文字LCHAR
がメモリに記憶される（455）。即ち、符号一致が
存在せず、システムが文字モードにあるので、同
じ文字が反復されなければならない。次にプログ
ラムは４Ａ２コネクタ（457）を経由して第４Ａ
図に続き、Ｎを８にセツトし（405）、以前に述べ
たように処理を続ける。 第４Ｂ図で、符号一致（415）であれば、符号
空間リセツト（RCS）フラグがセツトされ、続
いて符号空間が消尽されたか否かのテスト（419）
が行なわれる。もしそうであれば、ビツト・モー
ドについてのテスト（421）が行なわれる。もし
ビツト・モードでなければ、即ちシステムが文字
モードであれば、ｎ＋１ビツトの値が調べられる
（423）。それが１ならば、符号語は、符号空間が
消尽され文字は以前の文字と同じである事を示し
ている。従つて、以前の文字LCHARが記憶さ
れ、入力データのｎ＋１個の先行ビツトは除去さ
れる。プログラムは、４Ａ３コネクタ（427）に
より指示されるような第４Ａ図に続く。 今説明した経路はRCSフラグをセツトするの
で、符号空間をリセツトしRCSフラグをリセツ
トする（429）ことがわかる。次に、それ以上の
入力ビツトがあるか否かのテスト（431）が行な
われる。もしなければ、プログラムは終了し、文
字として記憶されたデータは、入力データ・スト
リームと同じである。もしそれ以上の入力ビツト
が存在すれば、プログラムはビツト・モード・テ
スト（403）を再開する。 第４Ｂ図の符号一致（415）の後、Ｎ＋１ビツ
トがゼロであれば（423）、符号空間が消尽された
ことを示す符号語はゼロ・ビツトを付加してお
り、これは次の文字が以前の文字と同じではなか
つたことを示す。従つて、プロセスはビツト・モ
ードに切り換わり（443）、実際のビツトは次に付
加されたビツト、即ちＮ＋２ビツトであり、シス
テムは先行するＮ＋２ビツトを除去する。 もし符号一致があり（415）、シスステムがビツ
ト・モードであれば（421）、実際のビツトは付加
されたビツト、即ちＮ＋１である。これは保存さ
れ、Ｎ＋１ビツトがリセツトされる。（463）。言
いかえると、符号一致は、予測の誤まりに関して
符号語が出力され同時に符号空間が消尽されたの
で、正しいビツトが符号語のＮビツトに付加され
た事を示す。 もし符号一致が存在し（415）、且つ符号空間が
消尽されていなければ（419）、ビツト・モード・
テストが行なわれる（459）。もしビツト・モード
でなければ、符号一致は次の文字が以前の文字と
同じでない事を意味するので、処理はビツト・モ
ードに切り換わる（461）。この場合、Ｎ＋１ビツ
トの実際のビツトであり、これも前述のように付
加されたものである（463）。もしビツト・モード
でなければ（459）、符号一致は、予測ビツトが間
違つていたので実際のビツトABITは予測ビツト
を反転したものPBIT′である（465）事を示す。
次に符号語の次のＮビツトが除去される。 ４Ａ１コネクタ（435）を経由して第４Ａ図に
戻ると、もしプロセスが文字境界上にあれば
（437）、最後の文字LCHARが以前の文字位置
PCHARに移動される。処理された最後の文字を
形成する蓄積されたビツトより成る文字は最後の
文字位置LCHARにロードされ、出力データの一
部としてメモリに記憶される（439）。最後の文字
LCARは以前の文字PCHARと比較される
（441）。それらが同一であれば、システムは文字
モードにスイツチする（443）。次に符号空間リセ
ツト（RCS）フラグが検知される（445）。RCS
フラグがセツトされていると、符号空間がリセツ
トされRCSフラグがリセツトされる（429）。次
に、又RCSフラグがセツトされていなければ
（445）、以前に述べたように、さらに入力ビツト
があるかテストが行なわれる（431）。 第４Ａ図及び第４Ｂ図を参照して説明してきた
プロセスは、圧縮アルゴリズム中の予測装置と同
じ方式で動作する予測装置によつてデータの復元
を行なう。このプロセスは２つの連続した同一の
文字（バイト）を認識し、文字モードに切り換わ
る。そして、符号語が８ビツトに一致し９番目の
ビツトがゼロになるまでその文字を記憶し続け
る。その後システムはビツト・モードに戻る。 符号語は圧縮アルゴリズムで使われたのと同じ
サブルーチンにより生成され、第５図に説明され
ている。 第５図に示す符号語生成サブルーチンの流れ図
について詳細に説明する。ビツト・モードで誤つ
たビツトが予測されるか又は文字モードで異なつ
た文字が生じた時に出力される符号語は、予測誤
まりの確率が高ければ短かく、予測誤まりの確率
が小さければ（それは使われそうもないので）長
い。予測器が1/2の確率を供給し符号空間がちよ
うど初期設定された時、実施例では符号語長Ｎは
１である。さらに上記説明における符号語は０が
望ましい。従つて使用されなくても、その後の符
号語は０で始まることができず、利用可能な符号
語の半分が消去される。 このサブルーチンにより生成される符号語は通
常、２つの部分から構成される。即ち、KREG
中に保持された値に対する論理演算から生成され
る符号語及びKREGから導出されたいくつかの
可能な値から選択された記憶部分である。記憶部
分は、符号語と論理和を取られるが、符号語の値
に依存して常に使用されるとは限らない。 サブルーチンの最初のステツプ（501）は
ZFLAGをリセツトする。KREGに記憶されてい
る現在の値はKOLDとして保存され、KREGは
２［−Ｎ］を引き算することにより修正される。
（［ ］は括弧内の数値が指数であることを示す。）
この例では、KREGの値は８ビツトの２進数で
あり、符号語長Ｎは８の値までに制限される。
KREG中の値は分数又は逆数と見なされるので、
２［−Ｎ］は、左からＮ番目の位置の２進数１が
KREGの値から引かれる事を示している。これ
はいくつかの方法で実行することができるが、最
も単純な方法は２進数ベクトルｅ(9)を右へＮビツ
ト位置シフトし、KREGからシフト結果を引き
算することである。（ｅ(9)は９番目の位置に２進
数１を有し、他はゼロの２進数ベクトル、即ち
100000000を表わす。）Ｎ＝５の場合、MSB（最上
位ビツト）を落とし８ビツト（バイト）値を残せ
ば、シフト結果は00001000である。これが
KREGの値から引き算される。もしそれが最初
全てゼロであれば、KREG中の値は11111000に
なる。 もしKREG中の結果値がゼロであれば（503）、
ZFLAGがセツトされる（505）。これは符号空間
が消尽された、即ちその後の処理サイクルに利用
可能な符号語がもう存在しないことを示す。次
に、KREGの新しい値の反転値とKREGの以前
の値即ちKOLDとの論理積を取ることにより符
号語が生成される（507）。即ち符号語＝KOLD
＆KREG′である。但し′はNOT即ち反転の論理
演算を示す。この演算は符号語＝KOLD AND
NOT KREGと書く事もできる。 符号語は、それが全てゼロか又はMSBが２進
数１かを判定するためにテストされる（509）。も
しどちらかの条件が真であれば、生成された符号
語と記憶部分とはORされるべきでなく、プログ
ラムはポインタをゼロに初期設定する（521）よ
うに分岐する。そうでなければ、ポインタが初期
設定された符号語が左へ１ビツト位置シフトされ
る（513）。テストの時（515）MSBが２進数１で
なければ、ポインタの値は１の値だけ増加され
（517）、MSBが２進数１になるまでシフト動作
（513）とテスト（515）が反復される。次に記憶
部分（これはポインタにより供給されるアドレス
を用いてアクセスされる（518））が、符号語のシ
フト値と論理和を取られる（519）。これで符号語
の生成を終わる。 残りのステツプでは、その後の符号語が正しく
生成されるように、記憶部分が生成される。ポイ
ンタはゼロに初期設定され、KREG値とKOLD
値の反転値との論理積を取ることによりＫ値が作
成される。即ちＫ＝KREG AND NOT KOLD
である（521）。 次に、Ｋの値が左へ１ビツト位置シフトされ
（523）、MSBが２進数１かどうかテストされる
（525）。MSBが１ならば、以前に生成された符号
語が、記憶アドレスに供給するポインタを用いて
記憶部分として記憶される（527）。記憶後又は
MSBが１ならば、ポインタは１だけ増加される
（529）。もしポインタ値がある限界例えば７より
も小さければ（531）、再びＫがシフトされ（523）
そして上記シーケンスが反復される。ポインタ値
が限界に等しいか又はそれよりも大きく、８つの
記憶された部分が処理されたことを示す時、サブ
ルーチンを出て、プログラムの実行はサブルーチ
ンを呼び出したステツプに続くステツプに移る。 ビツトを予測するのに用いたモデルをさらに改
善する方法は、各文字毎に１及び０のカウンタの
対を別々に使用することである。良好な実施例で
は、文字は、バイトと呼ばれる連続した８ビツト
として扱われる。従つて、文字（バイト）が圧縮
のために処理される時、ビツトを予測するために
使われるカウンタは、そのバイトに関連する１及
び０のカウンタである。256個のバイトが存在し
うるので、512個のカウンタ、即ち256個の０カウ
ンタ及び256個の１カウンタが存在することにな
るのであろう。 第６図の流れ図は、付加的なカウンタの実現法
の詳細を示している。第６図の流れ図は、第３Ａ
図の流れ図のブロツク３０３及び３０７を拡大し
ている。ENDF、即ち終了フラグに関するテスト
（303A）から、このプロロセスに入る。もしセツ
トされていれば、入力メツセージ中の全ての文字
が処理済なので、このルーチンを出る（305）。も
しセツトされていなければ、次の入力文字が取り
出され（307）、取り出されたバイトのカウント
CTBYESが増計数される（307A）。 もし取り出されたバイトが最後のバイトであれ
ば、即ちCTBYTESがBYTES（入力メツセージ
中の文字の総数）に等しければ（307B）、ENDF
がセツトされる（307C）。 各々の可能な入力バイト（文字）毎に別々のカ
ウンタを使用する事はモデルを改善し、従つて予
測ビツトが正しい確率を増加させる。複数カウン
タの使用は、同じ値の長い連続したビツトの影響
を消去する。例えば、カウンタ中の値が小さい時
に12個の連続したゼロのストリングに出会うと、
カウンタの値がより等しくなるまで、ランダムな
１及び０の長い期間にわたつて専らゼロが予測さ
れるであろう。 本発明は良好な実施例を参照して説明してきた
が、本発明の技術思想の範囲内で形成及び詳細な
点について種々の変更が可能なことは明らかであ
る。 しかし、各個の別々のバイト毎のカウンタ対を
アドレスすることは複雑である。というのは受け
取る側のノード即ち復元ルーチンはバイトに関し
てアプリオリな知識を有していないからである。
バイトはそれが解読された後にしか知られない。
従つて、復元は、カウンタ対を選択するために別
の方式を用いなければならない。しかし、符号器
１０及び１０′は正確に同じ動作をしなければな
らないので、圧縮ルーチンは同じ連続したカウン
タ対を使用しなければならない。 最初のビツトに関しては、01アドレス（２進数
00000001）が使用される。各ビツトが既知になる
と共に、01アドレスは１ビツト位置づつ左へシフ
トされ、現在判定されたビツトが最下位ビツト位
置にシフト入力される。 例えばバイトＢ２（２進数10110010）が被処理
バイトであると考える。最上位ビツトが最初であ
る。連続したカウンタの内容は下記の通りであ
る。

【表】 実際のバイト値はバイト・サイクルの終りまで
不明であり、それ自身はアドレスとして使用され
ない。上記アドレスは以下では構成アドレスと呼
ぶ。 ビツト予測のために使用されるカウンタの実際
のアドレスADSTATは、ベース・アドレス即ち
00000000の入力バイト（これは実際には使われな
い）に関するカウンタのアドレスに、構成アドレ
ス・バイトの２倍、２×CHARを加算すること
によつて形成される。（構成アドレス・バイトに
２を掛けることは、構成アドレス・バイトを１ビ
ツト位置左へシフトすることにより行なわれる。）
例えば、00000000バイトに関する０カウンタ及び
１カウンタが各々1A00及び1A01（16進数）に記
憶され、入力バイトが0D（16進数）であれば、２
入バイトを２倍すると1Aになり、STAT0及び
STAT1カウンタは各々アドレス１Ａ１Ａ及び１
Ａ１Ｂから検索される。

【図面の簡単な説明】

第１図はデータ圧縮／復元システムのブロツク
図、第２図はビツト直列モード圧縮プロセスに反
復文字モードを付け加えたものを示す流れ図、第
３Ａ図及び第３Ｂ図は反復文字モードを含むビツ
ト直列圧縮プロセスを示す流れ図、第４Ａ図及び
第４Ｂ図は、第３Ａ図及び第３Ｂ図の圧縮プロセ
スにより得られた符号語を元のデータ・ストリー
ムに変換する復元プロセスを示す流れ図、第５図
は符号語生成サブルーチンを示す流れ図、第６図
は圧縮比を改善するために複数組のビツト・カウ
ンタを用いるための付加的ステツプを示す流れ図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮すべきビツト列を供給するデータ入力手
   段と、 上記データ入力手段に応答して、予測ビツト及
   び上記予測ビツトが上記データ入力手段からの対
   応するビツトに等しい確率を表わす値を供給する
   予測手段と、 上記確率を表わす値に応答して、上記確率に対
   応するビツト数を有する符号語を生成する符号化
   手段と、 上記データ入力手段及び上記予測手段に応答し
   て、上記予測ビツトを上記データ入力手段からの
   対応するビツトと比較する手段と、 上記符号化手段及び上記比較手段に応答して、
   上記予測ビツトが上記データ入力手段からの対応
   するビツトに等しくない場合に上記符号語を利用
   装置に供給する出力手段と、 上記データ入力手段に応答して、上記入力の連
   続した文字を比較する文字比較手段と、 上記文字比較手段に応答して、上記圧縮すべき
   入力中の連続した同じ文字毎に特有の符号語を上
   記符号化手段に生成させ、上記文字比較手段によ
   つて異なつた文字が見い出された時は上記出力手
   段に、最後の同じ文字が付属した符号語を出力さ
   せる手段とを有するデータ圧縮装置。