JPH07111459A

JPH07111459A - データ圧縮方法

Info

Publication number: JPH07111459A
Application number: JP3014951A
Authority: JP
Inventors: Gerard Battail; バタイユジェラール
Original assignee: Etat Francais
Current assignee: Etat Francais
Priority date: 1990-01-15
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1995-04-25
Also published as: EP0438340B1; DE69113072D1; EP0438340A1; FR2657203B1; FR2657203A1; US5268686A; DE69113072T2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】コード化すべきメッセージ源の統計的知識を事
前に必要としないアルゴリズムを適応性のある、容易に
達成できるものにする。【構成】メッセージは、二進樹木構造の各ノードで選ば
れた方向“０”又は“１”の表示で表される、信号源の
一連の記号から成る。例えば、信号源ａ_１からａ_４まで
の記号表示は、根Ｎ_０に至る分岐のそれぞれによって運
ばれる。信号源のメッセージは「左へ曲れ」又は「右へ
曲れ」という命令の列と等価である。樹木構造のルーテ
ィングに従って“０”と“１”とを計数する、各ノード
の二つの有限の大きさのカウンタを関連させることによ
り、適応性が得られる。これらのカウンタの内容は、ノ
ードで推定されるエレメント“０”及び“１”の各々の
条件付き確率を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】本発明は適応性のあるデータ圧縮方法及
び対応するエンコーダとデコーダに関するものである。

【０００２】ここで「データ圧縮」という表現は、初め
のメッセージが正確に復元できるような、できるだけ短
いメッセージによってディジタルメッセージを置き換え
る手段を意味する。元のメッセージを変換する操作を情
報理論的意味としては信号源エンコードと言い、このメ
ッセージを復元する逆の変換をデコードと言う。

【０００３】本方法はコード化すべきメッセージ源の統
計的知識を事前に必要としない点で適応性がある。実
際、この知識が部分的にしか必要でないか、全く必要で
ないような実際の状況が数多く存在する。例えば、ある
データファイルは通常先験的に知られている統計的構造
に何ら対応しない。

【０００４】本発明を実施する方法は、１９８０年１月
発行のＩＥＥＥの情報理論に関するトランズアクション
誌ＩＴ−２６巻第１号、１５頁から２５頁に、「汎用最
小冗長度の信号源コード化アルゴリズム」と題する論文
でGUAZZOが述べている種類のもので、その元に対しては
確率が知られており定常であるものである。

【０００５】

【発明の目的】本発明の主目的は、そのような方法のア
ルゴリズムを適応性のある、容易に達成できるものにす
ることである。行う必要のある操作は、加算、比較、又
はシフトすることだけであって、全てのその他の結果は
表を読むことによって得られる。

【０００６】

【発明の要約】従ってコード化すべき元の信号源の記号
はそれぞれ、末端でそれらの記号が結合されている二進
の樹木構造による表現から演繹される二進要素の列によ
って置換される、データ圧縮方法が提案されている。二
進要素類は、ある要素に対して左に曲る命令として第一
の論理状態では解釈され、第二の論理状態では他の要素
に対して右に曲る命令として解釈される。その記号列
は、樹木の元から、信号源の上記記号に対応する樹木の
終端に到達するまで従うべきルーティングを示す。この
ようにして元の信号源が送出した一連の記号と関連づけ
られた二進要素の列は、元の信号源と等価であるが、補
助の二進信号源によって発生したと解釈される。

【０００７】上記補助の二進信号源の各要素のコード化
は、これら使用できる列の集合を、ｍ₀ という第一の列
の任意の一つの送信が第一の状態における一つの要素を
表わし、一方ｍ₁ ＝ｍ−ｍ₀ という残りの列の任意の一
つの送信が第二の状態における一つの要素を表わすよう
な形に分割する上で、列の予め定めた整数ｍがコード化
に対して使用できるから、存在する。ｍ₀ は、予め定め
た近似の基準という考えによって、樹木構造中で到達さ
れるノードで条件付きで第一の状態にある要素の得られ
る確率の推定値ｐの満足すべき近似をｍ₀ ／ｍという比
が構成するように選ばれた整数である。暫定コード化列
はそれが属する集合の中の最も小さい列の数、すなわち
第一の状態の要素に対してはｏ、第二の要素に対しては
ｍ₀ によって、表わされる。その後の二進要素のコード
化に対する使用可能な列の全数ｍはｓ２ⁿ となる。ここ
でｓはコード化を続けるために使用できる列の暫定値を
表わし、すなわち前の二進要素が第一の状態にある場合
はｓ＝ｍ₀ であり、前の二進要素が第二の状態にある場
合はｓ＝ｍ₁ となり、ｎは上記コード化が満足であり得
るための近似基準に対して選ばれた整数である。

【０００８】コード化によって表わされる暫定列の数
は、前以て２ⁿ を掛けた前の暫定結果に加算される。

【０００９】本発明を実施する方法によれば、樹木の各
ノードは、１で始まりそれぞれ樹木と関連した補助信号
源からの第一及び第二の状態にある要素を勘定する二つ
のカウンタと連動している。上記二進要素は上記ノード
から生じている分岐に関係している。ノードと連動して
いるに上記二つのカウンタの何れか一つが最大の大きさ
に達したときは、両カウンタの内容ｃ₀ 及びｃ₁ は同一
の係数によってある整数近似値内で除算することによ
り、減少させられる。ｐ＝ｃ₀ ／（ｃ₀ ＋ｃ₁ ）は、対
応するノードに到達したならば補助信号源の第一の状態
にある要素の現在の推定値を表わす。

【００１０】

【実施例】GUAZZOが述べた方法のように、本発明を実施
する方法は二進法による樹木によってコード化されるメ
ッセージの記述から成る。このメッセージを送信する一
次信号源のアルファベットに関係なく、信号源の記号は
元のＮ₀ 、また根と呼ばれるＮ₀ から、葉と呼ばれる樹
木の終端の任意の一つまで、二進法による樹木で従うべ
きルーティングの表示によって表わされる。各葉は信号
源のアルファベットの記号の各一つと関連している。図
１は一次記号がａ₁ ，ａ₂ ，ａ₃ 及びａ₄ と記されてい
る、四つの信号源に対する二進法による樹木を示す。
「左の分岐をとれ」という指示は、第一の論理状態にあ
る二進要素ｂ＝“０”と関連しており、「右の分岐をと
れ」という指示は第二の論理状態にある二進要素ｂ＝
“１”と関連している事は、同意しなければならない。

【００１１】更に、樹木表現は葉を根に併合することに
よって変換され、信号源ａ₁ からａ₄ までの記号表示
は、図２に示すように根Ｎ₀ に至る分岐のそれぞれによ
って運ばれる。このようにして得られた図は、遷移図と
呼ばれる。それ故、信号源によって送信されたメッセー
ジは、このメッセージの記号のつながりに対応するルー
ティングをこの図中で述べている、「左に曲れ」又は
「右に曲れ」という命令の列と全く等価である。これら
の命令の列の二進表現は、元の信号源と等価な二次信号
源と呼ばれる、補助信号源を構成する。

【００１２】更に、樹木のＮ₀ からＮ_I-1 ＝Ｎ₂ に至る
Ｉ＝３の各ノードにおいて、二進要素“０”と“１”の
表現は、GUAZZOに従って「列」と呼ばれる使用可能な二
進の順序のある集合を二つの部分に分けることに存在す
る。この現在のノードＮ_i に対するこれら二進の列の積
分数はｍと記され、ここで指標ｉは０とＩ−１の間にあ
る。これらｍ個の列の最初のｍ₀ 、０からｍ₀ −１に属
することは補助信号源の記号“０”を示す役目をし、ｍ
₁ ＝ｍ−ｍ₀ 個の残りの列に属することは、ｍ₀ からｍ
−１の番号となるが、補助信号源の要素“１”を表わ
す。

【００１３】補助信号源の二進メッセージの表現は、樹
木の各ノードにおいて次の二項目の間に同一性が存在す
る場合、且つその場合にのみ、その最大の簡潔性に到達
したことが示される。

【００１４】・使用可能な列の全数に関する、二進要素
“０”を表わす使用可能な列の数の比ｍ₀ ／ｍ、及び

【００１５】・このノードに到達した場合、この二進要
素と関連している分岐、すなわち左側への分岐を通って
進むルーティングの確率。

【００１６】最適な簡潔性の良い近似は、このｍ₀ ／ｍ
の比が最小の動作を確保する予め決められた近似の基準
という意味で、この確率ｐの近傍にある場合に得られ
る。図３のアルゴリズムを、樹木の現在のノードに対応
する一次記号のコード化の準備上の結果の、種々の計算
段階の詳細説明を提供するために参照してみよう。

【００１７】現在のノードと呼ばれる、図２の遷移図の
各ノードにおいて、要素“０”と“１”の条件付き確率
は、その一方が“０”要素を勘定し、他方が“１”要素
を勘定する一対のカウンタによって決定される。ｃ₀ 及
びｃ₁ によってこれらのカウンタのそれぞれの内容を表
わすとき、ｐ＝ｃ₀ ／（ｃ₀ ＋ｃ₁ ）は現在のノードに
おける要素“０”の条件付き確率の推定値を構成する。

【００１８】カウンタの有限の大きさの保持と確率の変
化に対する適応との両方が、二つのカウンタの丁度一方
が予め定めた積分値２ｄに達したとき、ノードと関連し
ている二つのカウンタを、列を通じて２に等しいと想定
している、同一割合ｆだけ同時に減少させることにより
確保される。メッセージのコード化の最初の段階ＥＯに
おいては、カウンタの再最初の内容は、０又は１に等し
い確率の推定、それはコード化の継続を妨げるかもしれ
ないので、これを避けるため少くとも１に等しくなけれ
ばならない。図３によれば、カウント数は最初はｃ₀ ＝
１及びｃ₁ ＝１である。同じ理由により、奇数の内容を
２で割ることは最も近い整数に切り上げるようにしなけ
ればならない。列においては、カウンタは次のように考
えられている。

【００１９】図３の第二の現在ノードに対する計算の最
後の段階Ｅ７に示すように、その最大の大きさが２ｄに
等しく、ｄは飽和を避ける軽減を行った後の内容である
ような、全ての同じ大きさ、又は、樹木の深さの関数と
して分岐あたり減少率１／２だけ減少するサイズで２ｄ
はそこで樹木の元Ｎ₀ と連動しているカウンタの最大の
大きさである。もっと一般的に言えば元のＮ₀ からｉ回
分岐して分けられたノードＮ_i に対する最大の大きさが
（ｄ／２^i-1 ）で、指標ｉは０とＩ−１の間にある整数
であるということである。

【００２０】二進の列の最初の数は、ここまで考えてき
たようにコード化に使用するアルファベットが二進法な
らば、ｍ＝２ⁿ の形であるようにとられる。ここでｎ
は、整数ｍ₀ が見出すことが出来て、これに対しｍ₀ ／
ｍが遷移図の最初のノードＮ₀に対する上記の予め定め
た範囲を満足するｐの近似値であるような整数である。
コード化された二進法による列は、補助信号源の第一の
二進要素が“０”である場合仮に０に等しく、この二進
要素が“１”（Ｎ₀ に対する段階Ｅ５）の場合ｍ₀ に等
しくとられる、０からｍ−１までの数ｘによって表わさ
れる。コード化を続けるには、ノードＮ₀ における第一
の二進要素が“０”の場合ｓ＝ｍ₀ で、この第一の要素
が“１”の場合ｓ＝ｍ₁ ＝ｍ−ｍ₀ であるような、ｓ個
の可能な二進列の暫定値をＩが持たなければならない。
遷移図で辿られるルートの第二のノードＮ₁ において
は、使用できる二進列の全数はｍ＝ｓ２ⁿ となり、ここ
でｎは前と同じ範囲の関数として決まる整数であり、ｐ
はノードＮ₁ における“０”の条件付き確率を表わす。
ｍ₀ の新しい値（段階Ｅ３、Ｅ４）はこの確率に対応す
る。第二のノードで選択された要素が“０”の場合は暫
定的なコード化の結果はｘ２ⁿ となり、選択された要素
が“１”の場合は（ｘ２ⁿ ）＋ｍ₀ となる。ただしｘは
現在ノードＮ₁ に先行するノードに対する暫定的コード
化の結果を示す。今の場合はノードＮ₀ に対して（段階
Ｅ５）ｘ＝ｍ₀ である。このＥ１からＥ７に至る段階の
プロセスは、メッセージによって指定される遷移図にお
けるルートで遭遇するあらゆるノードにおいて繰り返さ
れる。

【００２１】確率の推定値ｐは比の形ｒ／ｄで近似され
るが、ここで整数ｄはここに上記したとおり定義され、
ｒは１からｄ−１までの任意の整数であって、この条件
は上記の予め定めた近似の基準を定義している。本発明
を実施するアルゴリズムの性能は、確率の近似の精度に
もっぱら依存するが、従って独占的にパラメータｄの関
数である。このパラメータは、確率が定常的な文脈にお
いて推定される正確さと、ｍ₀ ／ｍによるこの確率の近
似の精度の両方を決定する。

【００２２】更に、各ノードで加算されねばならず、且
つ前段の暫定的コード化結果ｘの乗算係数２ⁿ から生ず
る、二進要素のそれぞれの数ｎはｄ＜ｍ＜２ｄとなるよ
うに選択される。

【００２３】二個の二次元の表Ｔ１およびＴ１’は、次
のような操作に使用して有益である。

【００２４】ａ）表Ｔ１：条件付き確率の近似を、各ノ
ードと連動しているカウンタの内容ｃ₀ とｃ₁ の関数と
して定義する、数ｒの決定。下記数式１以内への積分部
分下記数式２

【数１】

【数２】

【００２５】ｂ）表Ｔ１’：ｐの満足すべき近似値であ
るｍ₀ ／ｍに対して、ある数ｍと関連する数ｍ₀ の決
定。それは、ｃ₀ とｃ₁ ＝ｍ−ｍ₀ に関してｐと関連す
る数ｒをそこで読むことができるような、この表中では
単純にｃ₀ の値である。操作ａ）の結果は、その例がｄ＝８に対して下記されて
いる表Ｔ１（段階Ｅ２）中で直接読取ることによって得
られる。操作ｂ）の結果については、ｍが満足する二重
不等式、すなわち下記数式３が表Ｔ１中のｒに等しい少
なくとも一つの値の存在を必然的に伴わせる。ただしそ
のような値は二つ存在する可能性がある。

【数３】あらゆるあいまいさを避けるため、なすべき最も簡単な
ことは、パラメータｍがとることのできる値、すなわち
ｄと２ｄ−１の間に含まれる値に対して、ｐと関連した
ｒ及びｍの関数としてｍ₀ の値を与えるように、表をア
レンジし直すことである。この表Ｔ１’の例も以下に示
す。

【００２６】操作ｂ）に先立って、補助の表Ｔ２を、ｎ
の値を求めるため、従ってｓがｄより小さい、すなわち
下記数式４及び下記数式５である場合、得られる使用可
能値ｓの関数としてｍの値を求めるため、有利に使うこ
とができる。表Ｔ２（表１）の例はこのあとにｄ＝８に
対して再び掲げてある。

【数４】

【数５】

【表１】

【００２７】表Ｔ１’（表２）はｍ₀ の値を、第１行の
ｒの値及び左側の列のｍの値の関数として与えている。

【表２】

【００２８】表Ｔ２（表３）においては、第１行目はｓ
の値を示し、第２行目、第３行目はそれぞれｎ及びｍの
値を掲げてある。

【表３】

【００２９】図３のアルゴリズムによって生じる数は、
コード化すべきメッセージの大きさによってのみ制限を
受ける。メッセージの二進表示にとって、二進要素の予
め決めた数を超えないことが望ましい。そうするために
は、補助信号源によって送出されるメッセージを含む二
進要素ｂの有限個の列は、普通各Ｎ個の二進要素を有す
るブロックに分割される。ただしＮは予め定めた整数で
ある。各ブロックは、コード化アルゴリズムによって逐
次計算されるすべてのシフト数の和を見出すことによっ
て容易に求められる。この和がＮという数を超えると直
ちに、コード化は中止され、その暫定結果は必要ならば
幾つかの０でＮ個の数字で終らせられ、ブロックの形で
送出される。コード化はその内容を保存するノードに関
連しているカウンタを除いて再開される。最後に、長さ
Ｎを有するように送信されたコード化要素の最後のブロ
ックに必要なだけの数の“０”によって、使用可能なメ
ッセージが完了する。

【００３０】このようにして行われたコード化は、前置
条件が満足されないという点で厳格には縮小不可能なも
のではない。しかし第一の段階で数ｍとｍ₀ の知識が、
要素“０”又は“１”をそこで決めることができる。そ
うすると、この記号が“１”に等しい場合に受信される
数からｍ₀ を差引くことによって、操作は次のノードで
繰返され、これに対して新しいｍ及びｍ₀ の値が知られ
る等が続くことになる。このように工夫されたコードは
従って解読できるものである。

【００３１】デコードするには、樹木構造、分岐の条件
付き確率、及びｍを求めるのに使用した基準の適用規則
の知識を使用する。今後わかってくるように、適応性を
考慮に入れるためには、デコーダはエンコーダと同じカ
ウンタを使用し、異るノードにおける分岐の頻度はそこ
で同じようにして決定される。コード化したメッセージ
はその開始から受信されねばならず、測定頻度の更新は
コード化に引き続いて行われなければならない。

【００３２】図３の段階Ｅ５においては、コード化の暫
定的結果はｘで表わされ、最終の結果は従ってアルゴリ
ズムの終りに到達した時のｘである。

【００３３】デコードに対しても同様に、ｘ’はデコー
ダが受信し変換したコード化メッセージを表示する。メ
ッセージは、それぞれ数ｘ”を表わすｎ個の二進要素の
群で読まれる。我々は未知である信号源の先験的な確率
を想定した。遷移図は自然の二進法による樹木、又は他
のよく定義された樹木、例えば想定確率に対するHuffma
n の木から演繹される。

【００３４】ここで図４を参照すると、本発明を実施す
るエンコーダは自然の二進法による樹木に基づいて働
く、すなわち信号源の一次記号の二進表現の各要素は、
各ノードでこの記号と関連する葉に至るルートが左方分
岐("０")をとるか右方分岐("１")を示すものとして解釈
することができる。この木の元つまり根Noは従って、そ
の記号の表現の最上位の要素に対応する。信号源が引き
続いて送信する記号の列にこのように対応している二進
要素の列は、補助の二進信号源１が送信するものとして
以後解釈するものとする。二進要素ｂは、入来二進ビッ
ト又は要素ｂの頻度、従って樹木のノードの処理の頻度
における信号ＨＮ、及び各メッセージの終りを信号で送
る信号ＦＭのような、種々のクロック信号と一緒に信号
源が送信する。クロック信号ＨＮは、エンコーダの回路
２〜９の全てに加えられる。

【００３５】入力においては、エンコーダは補助信号源
１の二進要素の関数として、樹木での数列を翻訳するた
めのノード取扱回路２を含む。ある端末ノードまたは葉
に到達すると根Noへの戻りがある。クロック信号ＨＮの
各周期において、十分定義されたノードに到達し、これ
を「現在ノード」と呼ぶ。

【００３６】取扱回路２は出力バスを経由して二進法に
よる樹木で順次交差するノードのアドレスを、樹木のノ
ードNoからN_I-1までと関連している分岐番号記憶回路3₀
から3_I-1までへ送信する。図５はこれら記憶回路の一つ
3iを詳細に示すが、指標ｉは０とＩ−１の間にある。

【００３７】回路3iはノードN_iと連動してC₀とC₁の計数
値を示す二つのカウンタ30₀ と30₁の周りに構築されて
おり、図３に示すアルゴリズムの段階E1, E6及びE7で使
用される。これらのカウンタはノードNiからとるべき左
方向または右方向を指示する二進要素の頻度を推定する
のに使用される。段階E1,E6 及びE7は、取扱回路２から
出ていくアドレス用バスに接続され、局部的時間基準の
役割をする、ノードN₁のアドレスを検出する検出器31に
よって制御される。この時間基準は、記憶回路3iに含ま
れる他の論理回路と同様、クロック信号HNでクロックを
与えられる。

【００３８】段階E1に対応するノードN_iの処理の初め
に、この後わかるように表形式のメモリ４の二重アドレ
ス用バスに接続されている、二つの出力レジスタ32₀ と
32₁ にC₀とC₁の計数値が読み込まれる。計数値C₀とC₁は
ノードN_iの前の処理の間に計算されたものである。

【００３９】次いで二進要素ｂを受信する入力Ｄのフリ
ップフロップ33は、二進要素“１”を二進要素“０”か
ら区別するように検出器31からクロックを受ける。フリ
ップフロップ33の出力は直接カウンタ30₁ の計数入力
に、またインバータ330 を経てカウンタ30₀ の計数入力
に、カウンタ30₀ 及び30₁ が二進要素ｂ＝“０”及び二
進要素ｂ＝“１”にそれぞれ応えて段階E6で示されるよ
うに一つだけ前進するように接続される。

【００４０】段階E7は二個のディジタル比較器34₀ と34
₁ を作動させることにより、検出器31がトリガをかけ
る。これらの比較器の入力のみならず、２での割算を行
う二個の除算器35₀ と35₁ の入力もそれぞれ、カウンタ
30₀ と30₁ の出力バスに接続されている。比較器34₀ と
34₁ は、段階E6で計算された計数値C₀とC₁を最大値2d-1
まで勘定するが、ｄは各ノードでの分岐の条件付き確率
の推定の確度を規定する積分パラメータである。比較器
34₀ と34₁ の出力は、除算器35₀ と35₁ の作動入力を、
２入力のＯＲゲート341 及び検出器31で開く２入力ＡＮ
Ｄゲート342 を経由して合同で制御する。計数値C₀とC₁
の中の一つが2dの値に達すると、比較器34₀ と34₁ の中
の一つが除算器35₀ と35₁ の作動入力に“１”を与え
る。割算C₀／２及びC₁／２の結果はそれぞれ、アドレス
検出器31及びＡＮＤゲート342 の制御のもとに、段階E7
の終りにカウンタ30₀ 及び30₁ にロードされる。前の割
算は切り上げ積分近似により行われる。

【００４１】最初は、メッセージの処理の開始に当た
り、カウンタ30₀ と30₁ の段階E0におけるように、信号
源１により“１”（RA1)の状態に設定されていることに
注意しなければならない。

【００４２】再び図４を参照すると、表T1, T2及びT1'
を記憶し、段階E2からE4までを実行するためエンコーダ
は三個のメモリ４，５，６を有しており、また暫定値ｓ
を計算するため第一の計算回路７、及び暫定的コード化
結果ｘを計算するため第二の計算回路８を持っている。

【００４３】段階E2においては、現在ノードN₁と関連し
ておりそれぞれC₀とC₁で表されている、カウンタ30₀ と
30₁ の内容は、メモリ４に記憶されている第一の表T1の
列と行に対するアドレスとして使用される。これら二つ
のアドレスに応えて、ｐ＝C₀／（C₀＋C₁）の最良の近似
比で分母がｄの場合の分子である、ｒという数は、メモ
リ６に記憶されている表T1' の列のアドレスとして与え
られる。

【００４４】段階E3の初めに、暫定値記憶レジスタ72
は、前に記憶されている暫定値ｓを、プログラム可能回
路の形になっているメモリ５のしきい値ｄと比較するよ
うに読み取られる。プログラム可能メモリ５において
は、ディジタル比較器51は、第一のＡＮＤ回路52がＳと
いう数がｄより大きいときメモリ６の表T1' の行アドレ
スを構成するために、暫定値ｓを受信する第一のＡＮＤ
回路52を動作させる。それ以外の時は、比較器51の出力
は、インバータ53を経由して別のＡＮＤ回路を動作させ
て、読取りアドレスとして応答する表T2を含むメモリ55
で、レジスタ72中の数ｓに対応する数ｎ及びｍを読む。
数値ｍ＝S・2ⁿは前述のとおりメモリ６に対する行アドレ
スとして与えられ、メモリ55で読まれた数値ｎは回路８
に含まれているシフトレジスタ回路83、及びブロック終
了検出器９に与えられる。段階E3に指定されるようにＳ
またはS・2ⁿに等しいとして数値ｍが決まったとき、メモ
リ６の表T1' は、二進要素６による対応する数値m₀を、
回路７及び８にそれぞれ含まれている計算ユニット71及
び81に加えられるため、列及び行の読取アドレスｒ及び
ｍの関数として読取られる。

【００４５】このようにして段階４の後では、計算ユニ
ット71及び81はそれぞれ段階E5によって、数値ｓ＝m₀＋
ｂ（ｍ−２m₀）及び数値m₀ｂを計算する。ユニット71が
誘導する新しい値ｓは、クロック信号HNによってクロッ
クを与えられるＡＮＤ書込み回路を経由して、レジスタ
72に登録される。こうして計算された数値m₀ｂは回路８
に含まれている累算器の入力バッファレジスタ82に登録
される。この累算器においてはレジスタ82の出力はシフ
トレジスタ回路83の出力と同様、累算器の出力バッファ
レジスタ85に格納すべき和の値、x・2ⁿ＋ｂm₀を生じる加
算回路84にそれぞれ接続される。

【００４６】各ノードサイクルの開始時、レジスタ85の
内容ｘはシフトレジスタ83の第一段階で転送され、段階
E3の終りには、ｓがｄより“大きい”ときゼロに等しく
なることができ、メモリ55に読込まれる数値ｎは、相対
的乗算をｎの羃数に対して、すなわちx・2ⁿを行うよう
に、数値ｎに等しい多くのシフトレジスタ段階によっ
て、前に記憶した数値ｘが左にシフトされるために、回
路83に含まれているシフトレジスタ制御回路にロードさ
れる。最下位の複数ビットに対応するレジスタ83での右
へのｎ段は、従って“０”に等しくなる。新しい数値ｘ
は、加算器84で加算するために、レジスタ83に読み込ま
れると同時に、レジスタ82へ数値m₀ｂが読み込まれる。

【００４７】ブロック終端検出器９はｓ＞ｄのときメモ
リ55が送出したシフト数ｎを加算し、これらの数値ｎの
和を予め決めた整数Ｎと比較する。この和がＮを超える
と、検出器９は、エンコーダの出力バス851 に累算器の
出力レジスタ85の内容を転送することにある、ブロック
終了操作を命令する。各ブロック終端で、累算器のレジ
スタ82, 83, 85はゼロにされ、同時に暫定値レジスタ72
を“１”に初期リセットする。メッセージ終了信号FMに
応答して、検出器９はレジスタ85の内容を“０”で完結
し、Ｎ個の要素を有するこうして構成されたメッセージ
の最終ブロックの送信を命令する。メッセージの終りの
ＦＭにおいて、分岐数記憶回路3₀から3_I _-1までにおける
内容30₀ 及び30₁ は“１”（RA１）にリセットされる。

【００４８】他の実施例によれば、メッセージは固定長
のいくつかのブロックに切断され、これらブロックには
異なる数のコード化記号がそれぞれ対応する。

【００４９】図４に示すエンコーダに対応するデコーダ
は、同様の構造を有する。二進要素ｂを受信する代わり
に、デコーダは、それぞれ数ｘ^''を表すｎ個の二進要素
の群に読み込まれるメッセージｘの二進要素を受信す
る。

【００５０】デコーダでは、累算器の入力レジスタは最
初から受信したブロックでロードされており、累算器は
減算器として動作する。累算器の入力レジスタの内容
は、表T2を含むメモリにおって与えられる数値ｎによっ
て表示されるとおりシフトした、数値m₀と比較される。
この内容が数値m₀未満である場合は、補助信号源の記号
は数値ｂ＝“０”によってデコードされ、上記内容がm₀
以上の場合は、デコードされた記号はｂ＝“１”であ
る。累算されたシフトレジスタの指示の関数としてシフ
トされた数値m₀は、累算器の内容から差し引かれる。こ
の内容がなくなった時、ブロック終了が検出され、累算
器は新しいブロックによって再ロードしなければならな
い。暫定値レジスタはその初期値“１”にリセットされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】三つのノードと四つの葉とを有する二進法によ
る樹木構造を示す。

【図２】葉が樹木の根に併合されている遷移図と呼ばれ
る、図１に類似の図である。

【図３】コード化／デコードのアルゴリズムを表し、特
に本発明を実施するデータ圧縮方法に関する、樹木ノー
ドの処理アルゴリズムを表す。

【図４】本発明を実施するエンコーダの提案する実施例
の線図的ブロック図である。

【図５】図４のエンコーダに含まれている、あるノード
で勘定される分岐の数を記憶する回路のブロック図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれコード化された原子信号源の記
号が、二進法による樹木構造によるその表現から演繹さ
れる二進要素のある列で置換され、その列の終りにおい
て上記信号源の上記記号が関連づけられており、上記二進要素は第一の論理状態ではある要素に対して左
へ曲る命令として解釈され、第二の論理状態では他の要
素に対して右へ曲る命令として解釈され、上記の列は、上記樹木の元から、上記信号源の上記記号
に対応する上記樹木の終端に到達するまで、従うべきル
ーティングを示し、上記元の信号源から送信された記号の列に関連させた二
進要素の列は、元の列と等価であり、補助の二進信号源
によって発生されたと解釈され、上記補助の二進信号源の上記各記号のコード化は、一つ
の予め定めた列の整数ｍがコード化に対して使用可能で
あるから、ｍ₀ 個の第一の列の任意の一つの送信が第一
の状態にある要素を表わし、一方ｍ₁ ＝ｍ−ｍ₀ 個の残
りの列の任意の一つの送信が第二の状態にある要素を表
わすように、上記使用可能の列の集合を分割することに
在り、ｍ₀ は、予め定めた近似の基準という意味で、上記樹木
の中で到達したノードにおいて条件付で第一の状態にあ
る上記要素の確率の得られる推定値ｐの満足すべき近似
を比ｍ₀ ／ｍが構成するような整数であり、暫定的なコード化列がその属する集合における最小数の
列、すなわち、上記第一の状態にある要素に対しては
ｏ、上記第二の状態にある要素に対してはｍ₀ 、によっ
て表わされ、引き続く二進要素のコード化に対する上記の使用可能の
列の全数ｍはｓ２ⁿ となり、ここにｓは上記コード化を
継続するのに使用可能な列の暫定値を表わす。すなわち
上記の一つ前の二進要素が上記第一の状態にある場合は
ｓ＝ｍ₀ 、上記一つ前の二進要素が上記第二の状態にあ
る場合はｓ＝ｍ₁ であり、ｎは上記コード化が満足すべ
きものであるために近似の基準に対して選ばれた整数で
あり、上記コード化によって表わされる上記暫定的列の数は、
予め２ⁿ を乗じた上記一つ前の暫定的結果に加えられ、上記樹木の各ノードは１から動作を始めて、上記樹木に
関連づけられた補助信号源からの第一及び第二の状態に
ある要素をそれぞれ勘定する、二個のカウンタと連動さ
せられており、上記二進要素は上記ノードから生ずる樹
木の分岐（枝）に関係があり、ノードと連動させられた上記二個のカウンタのいずれか
一つが最大の大きさ（計数容量）に達したとき、両カウ
ンタの内容ｃ₀ 及びｃ₁ は積分近似の範囲内に同一割合
だけ除算によって減少させられ、対応するノードに到達したならば、ｐ＝ｃ₀ ／（ｃ₀ ＋
ｃ₁ ）が上記補助の信号源の上記第一の状態にある要素
の確率の現在の推定値を表わすことを特徴とする、デー
タ圧縮方法。
【請求項２】前記カウンタの内容ｃ₀ 及びｃ₁ の減少
率が２に等しい値を有し、対応する切上げ積分近似を含
むことを特徴とする、請求項１の方法。
【請求項３】ｄを整数とするとき、前記カウンタの大
きさ２ｄが前記樹木の前記ノードの全てに対して同一で
あることを特徴とする、請求項２の方法。
【請求項４】ｄを整数とするとき、前記樹木の前記出
発点と連動させられている前記二個のカウンタの大きさ
が２ｄに等しく、上記出発点と上記樹木でｉ回の分岐だ
け離れているノードに連動させられている上記二個のカ
ウンタの大きさが、ｉを整数とするとき、ｄ／２^i-1 に
等しいことを特徴とする、請求項２の方法。
【請求項５】ｒを１からｄ−１までの任意の整数と
し、ｄを前記カウンタの内容が最大の大きさ２ｄに達し
たとき、飽和を避ける前記減少法を実行した後、前記樹
木の前記出発点と連動させられている上記カウンタの一
つがとる整数値であるとするとき、ｐの近似値がｒｄの
形で与えられるｐに最も近い分数であることを特徴とす
る、請求項３の方法。
【請求項６】ｒの値が、前記カウンタの前記内容ｃ₀
及びｃ₁ の関数として二次元の表で読まれることを特徴
とする、請求項５の方法。
【請求項７】整数ｎの決定法を、ｍ＝２ⁿ ・ｓがｄに
等しいかそれよりも大きい最小の整数で、ｓを前に構成
した列の前記暫定値とするように行うことを含む、請求
項５の方法。
【請求項８】ｍ₀ の値が前記の数値ｒ及びｍの関数と
して表中で読まれることを特徴とする、請求項７の方
法。