JPH08288861A - データ圧縮方法、データ圧縮解除方法及びデータ・コーディング装置 - Google Patents

データ圧縮方法、データ圧縮解除方法及びデータ・コーディング装置

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JPH08288861A
JPH08288861A JP8016880A JP1688096A JPH08288861A JP H08288861 A JPH08288861 A JP H08288861A JP 8016880 A JP8016880 A JP 8016880A JP 1688096 A JP1688096 A JP 1688096A JP H08288861 A JPH08288861 A JP H08288861A
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Peter A Franaszek
ピーター・アンソニー・フラナツェク
John T Robinson
ジョン・ティモシー・ロビンソン
Joy A Thomas
ジョイ・アロイシアス・トーマス
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所要の方法の内最適な方法により、またディ
クショナリ・ベース圧縮の場合には、所要のディクショ
ナリ・セットの内最適なものを使用して、データ・ブロ
ックを動的に圧縮する。 【解決手段】 複数のデータ圧縮メカニズムを使用して
データを圧縮し圧縮解除する装置及び方法。データの各
ブロックの代表的サンプルがテストされ、ブロックに用
いるのに適したデータ圧縮メカニズムが選択される。ブ
ロックは次に、選択されたメカニズムで圧縮され、圧縮
されたブロックには選択されたメカニズムの識別子が付
けられる。圧縮解除の場合は、その識別子が調べられ
て、ブロックに用いるのに適したデータ圧縮解除メカニ
ズムが選択される。ブロックはそこで選択されたメカニ
ズムにより圧縮解除される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にはデータ
処理装置に関し、特にデータを圧縮する装置及び方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にデータの圧縮では、シンボルのス
トリームが取られてコードに変換される。圧縮が効果的
なら、得られたコードのストリームは元のシンボル・ス
トリームよりも小さい。あるシンボルあるいはシンボル
のセットに対してあるコードを出力するかどうかの決定
はモデルによる。モデルは入力シンボルを処理し、どの
コードを出力するかを決定するためのデータとルールを
集めただけのものである。コンピュータ・プログラムは
このモデルを使い、各シンボルの確率を正確に定義し、
この確率を基にして適切なコードを出力する。
【０００３】データ圧縮法は、ロスのないように（つま
りエラーの発生やデータの損失がないように）しなけれ
ばならないことが少なくない。この例外としては、例え
ばグラフィック・イメージやデジタル化音声に関するア
プリケーションがある。ロスのない圧縮は、圧縮／展開
サイクル後に入力データ・ストリームの正確な複製を出
力することを保証した方式からなる。これは、データベ
ース・レコード、表計算、ワープロ等のファイルを格納
する際によく用いられる圧縮のタイプである。こうした
アプリケーションの場合、たとえ１つのビットが失われ
れたとしても致命的な結果になる。
【０００４】ロスのないデータ圧縮は、一般にはタイプ
の異なる２つのモデリングの一方を使って実現される。
統計をベースにするかディクショナリ（辞書）をベース
にするかである。統計的モデリングは、その文字の出現
の確率を用いて、一度に１つのシンボルを読み取ってエ
ンコードする。統計モデルはシンボルを、使用するビッ
トが元のシンボルよりも少ないビット列にエンコードす
ることによって圧縮を実現する。圧縮の質はモデルを開
発する際のプログラムの質による。モデルは、シンボル
について正しい確率を予測しなければならない。このよ
うな確率が一様分布から遠ければ遠いほど圧縮率は高ま
る。
【０００５】ディクショナリ・ベースのモデリングで
は、コーディング・プログラムの重要性は薄れ、モデル
がきわめて重要になる。ディクショナリ・ベースの圧縮
プロセスは、全く違った方法によりデータを圧縮する。
このプロセス群は、個々のシンボルを可変長ビット列と
してはエンコードせず、シンボルの可変長文字列を個々
のポインタとしてエンコードする。ポインタは、句（フ
レーズ）ディクショナリへのインデックスになる。ポイ
ンタが、それが置き換えるフレーズよりも小さい場合に
圧縮が行なわれる。ディクショナリ・ベース圧縮は、多
くの点で一般には理解されやすい。日常生活では、電話
番号、デューイ１０進数、郵便番号等を使って大きな文
字列をエンコードしている。ディクショナリ・ベースの
エンコーダが行なっているのは基本的にはこれと変わら
ない。
【０００６】一般に、ディクショナリ・ベース圧縮はフ
レーズをポインタで置き換える。ポインタのビット数が
フレーズのビット数より少なければ圧縮が行なわれる。
しかしディクショナリを作成・維持する方法はさまざま
である。
【０００７】圧縮が行なわれる前にスタティック・ディ
クショナリが作成され、これはデータが圧縮されている
間には変化しない。例えば、ある州の登録自動車をすべ
て格納したデータベースに用いられるスタティック・デ
ィクショナリは、"Ford"、"Jones"、"1994"等の単語を
中心にした数千のエントリで間に合う。このディクショ
ナリは、一度コンパイルされれば、エンコーダとデコー
ダ両方により必要に応じて用いられる。
【０００８】スタティック・ディクショナリには長所も
短所もあるが、それでもスタティック・ディクショナリ
を使ったディクショナリ・ベースの圧縮法は、ほとんど
その場しのぎであり、実現形態に依存し汎用ではない。
【０００９】周知のディクショナリ・ベース・プロセス
の多くはアダプティブ（適応型）である。適応方式は、
圧縮が始まるときに完全に定義したディクショナリを用
意するのではなく、ディクショナリなしで始めるか、デ
フォルトの基本ディクショナリで始めるかいずれかであ
る。圧縮が進むと、このプロセスは後で用いられる新し
いフレーズをエンコード済みトークンとして追加する。
【００１０】データ圧縮一般の詳しい説明については、
Mark Nelsonによる"The Data Compression Book"（1992
by M&T Publishing,Inc.）を参照されたい。
【００１１】先に述べた通り、過去のあるシーケンスの
シンボルの履歴は、将来のシーケンスの挙動について貴
重な情報を与える。データの圧縮や予測のためにこの情
報を使用するためさまざまな汎用法が考え出されてい
る。例えば、J. ZivとA. Lempelによる"Compression of
Individual Sequences by Variable Rate Coding"（IE
EE Trans. Inform. Theory, IT-24: 530-536、1978）に
説明されているLempel-Ziv（"ＬＺ"）圧縮プロセスは、
過去のシンボルを使ってフレーズのディクショナリを作
成し、このディクショナリを使って文字列を圧縮する。
LempelとZivが示している通り、このプロセスは、圧縮
比があらゆる定常エルゴード的（どのシーケンスもある
いはかなり大きなサンプルも等しく全体を表すプロセス
に関する）シーケンスについてエントロピに収束すると
いう点で、さまざまな分野で最適である。従って、この
ような圧縮は、ある長いシーケンスが任意に与えられて
いるときは、シーケンスの分布が前もってわかるかのよ
うにうまく行なわれる。
【００１２】Lempel-Zivの圧縮法は、そのシンプルさと
実現の容易さから広く普及している（実際、Lempel-Ziv
という呼称は、ディクショナリ・ベースの汎用コーディ
ング法を指して用いられることが多く、結果ここに述べ
る標準的な方法はこの大きなクラスの１つに過ぎなくな
っている）。この圧縮法は、データ圧縮のエントロピ限
度を漸近的に達成する。ただし収束は遅い場合があり、
短いシーケンスについては改良の余地がある。特に各フ
レーズの終わりに、プロセスはフレーズ・ツリーのルー
トに戻るのでコンテキスト情報が失われる。この問題の
解決法として、Plotnik、Weinberger、及びZivが提案し
たものがある。これは有限状態ソースに関し、Plotni
k、M. J. Weiberger、及びJ. Zivによる"Upper Bounds
on the Probability of Sequences Emitted by Finite-
State Sources and on the Redundancy of the Lempel-
Ziv Algorithm"（IEEE Trans. Inform. Theory, IT-38
(1):66-72, Jan. 1992）に述べられている。彼らの考え
は、ソースの有限状態モデルの各ソース状態（または想
定状態）について別々のＬＺライクなツリーを維持する
ことであった。Plotnik、Weinberger、及びZivは、この
手続きが漸近的に最適であることを示した。
【００１３】米国特許出願番号第２５３０４７号（１９
９４年６月２日）は、コンテキスト情報が、データ処理
装置内のディクショナリ・ベース圧縮プロセスと共に実
現される圧縮装置について述べている。この圧縮装置
は、入力データ列内の次のフレーズをエンコードする前
に動的プログラミングを通して、次のフレーズをエンコ
ードする際に用いられる統計的に最適なディクショナリ
・セットを導く。このディクショナリ・セットの選択
は、プロセス内の各ディクショナリの過去の使用状態に
依存する。従ってディクショナリの選択は、エンコー
ダ、デコーダ両方に使用できるソースの状態機械記述を
用いた圧縮法で求められるようなシーケンスの前提モデ
ル、ではなく、圧縮に関するそれぞれの性能に直接関係
する。選択されたディクショナリ・セットはデータ処理
装置によって、次のデータ・フレーズをエンコードする
ために実現される。フレーズのコンテキストは、エンコ
ーディング・プロセスについて選択されたセットからデ
ィクショナリを選択するために用いられる。このプロセ
スで、次のフレーズに対応するディクショナリ内のフレ
ーズへのポインタが計算される。
【００１４】上述の方式には、圧縮器と圧縮解除器がそ
れぞれ、先の文字列から次のフレーズに用いられるディ
クショナリを計算できるという特性がある。これにはデ
ィクショナリのＩＤを追加する必要がないという利点が
あるが、どれを使用するかは推定に基づくから、選ばれ
たディクショナリは、実際には使用するのに最適なもの
ではない可能性がある。さらに場合によっては、他のタ
イプの圧縮法を使用することで圧縮が改良されることが
ある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、所要
の方法の内最適なものを使用して、またディクショナリ
・ベース圧縮の場合には、所要のディクショナリ・セッ
トの内最適なものを使用して、データ・ブロックを動的
に圧縮することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の一面に従って、
複数のデータ圧縮メカニズムを使用してデータを圧縮す
る装置及び方法が提供される。データの各ブロックを表
すサンプルがテストされて、データ圧縮メカニズムの内
そのブロックに用いるのに適したものが選択される。ブ
ロックは次に、選択されたメカニズムによって圧縮さ
れ、圧縮済みブロックに、選択されたメカニズムの識別
子が付けられる。
【００１７】本発明の他の側面に従って、複数のデータ
圧縮解除メカニズムを使用してデータを圧縮解除する装
置及び方法が提供される。データの各ブロックは、ブロ
ックを圧縮するのに用いられる方法あるいはメカニズム
を示すコーディング識別子を含む。コーディング識別子
が調べられて、ブロックに用いるのに適したデータ圧縮
解除メカニズムが選択される。ブロックは次に選択され
たメカニズムにより圧縮解除される。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明に使用するのに適した装置
構造を図１に示す。装置は、圧縮されていないデータ・
ブロック１５を格納する第１メモリ１０にアクセスする
ＣＰＵ５を含む。ＣＰＵ５と同じ情報処理装置内か別
の"リモート"装置内に第２メモリ２０がある。メモリ１
０、２０は半導体メモリ、磁気記憶装置（ディスク、テ
ープ等）、光記憶装置等の情報記憶媒体である。データ
・ブロックは第１メモリと第２メモリの間を転送され
る。
【００１９】第２メモリのサイズが一定であるとき、第
２メモリ２０に格納できるデータ・ブロックを増やすに
は、データ・ブロック２５を圧縮したフォーマットで第
２メモリに格納すればよい。そのため、データ・ブロッ
クを第２メモリに転送されるとき圧縮する圧縮器３０
と、データ・ブロックを第１メモリに転送されるとき圧
縮解除する圧縮解除器４０がある。
【００２０】この説明では、"コーディング"という言葉
は、一般にエンコーディング（圧縮）かデコーディング
（圧縮解除）の意味で使用する。また"ＣＯＤＥＣ"とい
う言葉はエンコーディングとデコーディングの両方を実
行する装置を指す。
【００２１】図２は、本発明の原理に従って動作するデ
ータ圧縮器２２０とデータ圧縮解除器２７０を示す。デ
ータ圧縮器２２０、圧縮解除器２７０、及び関連ロジッ
クはそれぞれ、図１の圧縮器３０、圧縮解除器４０に代
わる。この実施例で、圧縮されていないデータ・ブロッ
ク２１０はオプションでタイプ情報２０５を格納でき
る。タイプ情報は、例えばあるフォーマットでエンコー
ドされたイメージ・データ、あるプログラミング言語の
ソース・コード等である。データ・ブロック２１０はデ
ータ圧縮器２２０へ入力される。
【００２２】データ圧縮器２２０とデータ圧縮解除器２
７０は、圧縮法テーブル２４０と、複数のディクショナ
リ・ブロック１、２、ｎを含むメモリ２５０を共有す
る。テーブル２４０とメモリ２５０はそれぞれ１つの共
有エンティティでよく、あるいはまたそれぞれが１つの
ローカルにデータ圧縮器２２０側、データ圧縮解除器２
７０側に置かれるように複製することもできる。圧縮法
テーブル２４０には、例えば圧縮ルーチンへのポインタ
のアレイや圧縮／圧縮解除ハードウェア要素のデバイス
・アドレスを追加できる。テーブル２４０の方法エント
リはそれぞれ、方法がディクショナリ・ベースかそうで
ないかを示す識別子２４０ａを含む。
【００２３】ディクショナリ・ブロックは、ディクショ
ナリ・ブロック・メモリ内のブロックのオフセットを指
定するインデックスによって識別される。以下に詳しく
述べるが、圧縮器２２０は圧縮の方法を選択する。ディ
クショナリ・ベースの方法の場合、圧縮器２２０はディ
クショナリ・ブロックも選択し、データを圧縮する。圧
縮器は、圧縮されたデータ・ブロック２３０を出力し、
これに、選択された圧縮法を示すインデックス（Ｍ）２
３２が付き、ディクショナリ・ベースの方法の場合には
ディクショナリ・ブロック識別子（Ｄ）が付く。これは
圧縮済みブロックの圧縮法記述（ＣＭＤ）エリア２３５
にエンコードされる。
【００２４】データの圧縮、圧縮解除にディクショナリ
を用いることは周知のことであり、例えば米国特許出願
番号第２５３０４７号（１９９４年６月２日）及び米国
特許第４８１４７４６号に述べられている。
【００２５】圧縮法識別子Ｍが、またディクショナリ・
ベースの方法では、ディクショナリ・ブロック識別子Ｄ
が、ＣＭＤエリア２３５にエンコードされた圧縮済みデ
ータ・ブロック２３０は、圧縮解除器２７０に入力され
る。圧縮解除器２７０は、圧縮法テーブル２４０にある
指定の方法を使用して（インデックスとして圧縮法識別
子を使用して）、またディクショナリ・ベースの方法の
場合には、ディクショナリ・ブロック・メモリ２５０に
ある指定のディクショナリ・ブロックを使用して、デー
タを圧縮解除し、圧縮解除されたデータ・ブロック２８
０を出力する。
【００２６】図３にデータ圧縮器２２０の全体構造を示
す。各要素については以下に詳しく説明する。圧縮され
ていないブロック２１０が入力として、最初にブロック
３１０にあると、圧縮法リスト（ＣＭＬ）が決定され
る。ＣＭＬは形式がＭまたは（Ｍ、Ｄ）のエントリのア
レイで、後者の形式はディクショナリ・ベースの方法に
用いられる。Ｍは、先に図２に関して述べた圧縮法テー
ブル２４０へのインデックスであり、Ｄは、これも先に
図２に関して述べた、ディクショナリ・ブロック・メモ
リ２５０に格納されたディクショナリ・ブロックのディ
クショナリ・ブロック識別子である。
【００２７】次にブロック３２０で、各方法または（方
法、ディクショナリ）のペアが、圧縮されていないデー
タ・ブロック２０５から取られたサンプルについてテス
トされ、得られたサンプル圧縮結果がセーブされる。ブ
ロック３３０で、最適な方法または（方法、ディクショ
ナリ）のペアが見つけられる（すなわち圧縮率がもっと
も高いもの）。最適方法は、各方法について、圧縮され
ていないサンプルのサイズを、圧縮されたサンプルのサ
イズと比較することによってすぐに決定される。好適な
実施例の場合、複数の方法それぞれによって圧縮された
同じブロックのサイズがテーブルに格納され、最適方法
はテーブルを調べて、もっとも小さい圧縮済みブロック
を見つけることによって決定される。最適なサンプル圧
縮結果が、しきい値条件（圧縮されていないサンプルに
比べて圧縮率が３０％等）を満足しない場合、この時点
で３３５のようにブロックを圧縮しないことが決定され
る。この場合、ブロックは非圧縮フォーマットで格納さ
れる。他の場合、ブロックはブロック３４０で、ブロッ
ク３３０で見つかった最適方法（及び該当する場合には
ディクショナリ）により圧縮され、方法または（方法、
ディクショナリ）のペアがブロックのＣＭＤエリア２３
５でエンコードされ、圧縮されたデータ・ブロック２３
０が出力として得られる。
【００２８】ディクショナリ圧縮の方法では、代表的サ
ンプルをテストする方法として、ある数（例えば３０）
のフレーズの圧縮比が決定される。フレーズはすべてテ
ストできることを理解されたい。シンボル・ベースの圧
縮（ハフマン・コーディングまたは算術コーディング
等）の場合、ある数（例えば１５０）あるいはパーセン
ト（例えば１０％乃至２０％）のシンボルをテストでき
る。
【００２９】データ圧縮器２２０の動作を図４、図５及
び図６に示す。
【００３０】ステップ４０１で、ある圧縮されていない
ブロックＢのデータ・タイプ（定数、イメージ等）がわ
かる場合、ステップ４０４で、ＣＭＬ（圧縮法リスト）
が、そのデータ・タイプのために予め選択された圧縮方
法のリストにセットされる。他の場合、データ・タイプ
が不明の場合、ステップ４０７でＣＭＬはデフォルトの
圧縮方法リストにセットされる。
【００３１】次に、ＣＭＬ内のディクショナリ・ベース
の方法Ｍそれぞれについて以下のステップが実行され
る。ここでは、ＣＭＬ内の各エントリＥのチェックが行
なわれる。最初、ステップ４０９で、Ｅが最初のＣＭＬ
エントリにセットされる。次に、ステップ４１１で、Ｅ
の方法がディクショナリ・ベースかどうか判定される。
そうでない場合、ステップ４２９が実行され、Ｅが最後
のＣＭＬエントリかどうかチェックされる。そうでない
場合、ステップ４３１でＥは次のＣＭＬエントリにセッ
トされ、方法はステップ４１１に戻る。ステップ４２９
で、Ｅが最後のＣＭＬエントリであることが判定された
場合はループは終了し、方法はステップ４３４に進む。
【００３２】ステップ４１１のテストで、Ｅの方法がデ
ィクショナリ・ベースと判定された場合は以下のステッ
プが実行され、これらのステップが終了すると制御はス
テップ４２９に進む。
【００３３】ステップ４１４で、データ・タイプがわか
るかどうか（すなわちブロックのタイプ・フィールド２
０５に"データ・タイプ"・エントリがあるかどうか）判
定される。データ・タイプがある場合、ステップ４１
７、４２１、４２４、４２７で、Ｅをリスト（Ｍ、Ｄ
１）、（Ｍ、Ｄ２）、．．．、（Ｍ、Ｄｊ）で置き換え
ることでＣＭＬが拡張される。ここに（Ｄ１、．．．、
Ｄｊ）は、圧縮方法Ｍを使用するときにデータ・タイプ
について予め選択されたディクショナリ・ブロック識別
子のリストである。他の場合（データ・タイプがわから
ない場合）、ステップ４１９、４２１、４２４、４２７
で、Ｅがリスト（Ｍ、Ｄ１'）、（Ｍ、Ｄ
２'）、．．．、（Ｍ、Ｄｋ'）で置き換えられる。ここ
に（Ｄ１'、．．．、Ｄｋ'）は、圧縮方法Ｍのディクシ
ョナリ・ブロック識別子のデフォルト・リストである。
【００３４】次に、ＣＭＬの形式Ｍか（Ｍ、Ｄ）のエン
トリＥそれぞれについてステップ４３７、４３９、４４
１、４４４、４４７が実行される（後者のエントリはデ
ィクショナリ・ベースの方法）。
【００３５】ステップ４３４で、ＥはＣＭＬの最初のエ
ントリにセットされ、エントリ番号として用いられるＩ
は１にセットされる。ステップ４３７乃至４４７が終了
するとステップ４４９で、Ｅが最後のＣＭＬエントリか
どうかがチェックされる。そうでない場合、ステップ４
５１でＥは次のＣＭＬエントリにセットされ、Ｉは増分
され、制御はブロック４３７に戻る。他の場合ループは
終了し制御はステップ４５４に進む。
【００３６】ステップ４３７乃至４４７はループの本体
をなす。ステップ４３７、４３９、４４１、４４４は、
Ｂからのサンプルに圧縮法Ｍを（Ｍがディクショナリ・
ベースならディクショナリＤも）適用する。Ｂ（ｂ１、
ｂ２）はＢ内の連続バイトｂ１乃至ｂ２からなる。これ
により長さＫバイトの圧縮サンプルが得られる。次にス
テップ４４７で、得られた圧縮済みサンプルの長さＫ
が、エントリＣＲＴＴ（Ｉ）として圧縮比テスト・テー
ブルＣＲＴＴにセーブされる。このテーブルは整数のア
レイである。注意：上述の圧縮テストは独立しており、
図はシーケンシャル・ループを示しているが、これらの
テストをすべてパラレルに行なう形態も可能である。
【００３７】次にステップ４５４で、テーブルＣＲＴＴ
内でもっとも小さい圧縮済みの長さ、例えばエントリＣ
ＲＴＴ（Ｑ）が見つけられる。ステップ４５７でもっと
も小さい圧縮済み長さがしきい値と比較される。圧縮さ
れていない入力ブロックがすべて一定のサイズなら、し
きい値も一定である。他の場合、しきい値は入力ブロッ
ク・サイズの関数として計算できる。例えばしきい値
は、現在圧縮されているブロックのサイズのある分数と
して計算できる。
【００３８】ステップ４５７で、ＣＲＴＴ（Ｑ）が充分
小さくないと判定された場合、ステップ４５９でデータ
・ブロックＢは圧縮されない。他の場合、ステップ４５
７でＣＲＴＴ（Ｑ）が充分小さいと判定された場合、ス
テップ４６１で、ＥはＣＭＬのＱ番目のエントリに等し
くセットされる。ここにＥは形式Ｍまたは（Ｍ、Ｄ）で
ある。ステップ４６４、４６７、４７０で、ＢはＭを、
またＭがディクショナリ・ベースならディクショナリＤ
も、使用してＢ'に圧縮される。次にステップ４５７
で、Ｅは圧縮済みブロック（Ｂ'）のＣＭＤ（圧縮法記
述）プレフィクス・エリアに記録され、得られたブロッ
クＢ'が出力される。
【００３９】図７は圧縮解除器２７０の構造を示す。あ
る圧縮済みブロック２３０を入力とすると、最初にブロ
ック５１０で、ブロックを圧縮するための方法が（ＣＭ
Ｄフィールドをデコードすることによって）、また方法
がディクショナリ・ベースであれば、用いられるディク
ショナリの識別子も、見つけられる。次にブロック５２
０で、圧縮法とディクショナリ（適用される場合）によ
りブロックが圧縮解除され、圧縮されていないデータ・
ブロック２８０が出力として得られる。
【００４０】図８は、本発明の原理を記憶装置に応用し
た例を示す。記憶装置には、任意のデータ・ブロックが
格納され検索されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモ
リ）６２０がある。メモリが一杯になる前に格納でき
る、圧縮されていないデータ・ブロックの総バイト数を
増やすため、圧縮されていないブロック２１０が、圧縮
済みブロック２３０として格納される前にデータ圧縮器
２２０によって圧縮され、検索されたときデータ圧縮解
除器２７０によって圧縮解除される。
【００４１】この例で、メモリ６２０の一部は、ディク
ショナリ・ブロック２５０を格納するのに用いられる。
ディクショナリ・ブロックは、前もって決定される、あ
る個数の固定したスタティック・ブロック、また後述す
るように作成されて後で削除される、ある個数のブロッ
クを含む。
【００４２】簡単のため、圧縮されていないデータ・ブ
ロックはすべて、ある一定サイズであると仮定する（例
えば４０９６バイト）。このブロックはそれぞれ、例え
ば５１２バイトのサブブロック８個からなる。場合によ
っては、最初のこのサブブロックをディクショナリとし
て使用することで、固定スタティック・ディクショナリ
よりも圧縮率が向上することがあり得る。この方法は、
圧縮法テーブル２４０の６０３として示した。代わり
に、各サブブロックの最初の６４バイトを取り、これら
を連接して５１２バイトのディクショナリにすると、あ
る種のフレーズ・パターンを持つブロックには最適なデ
ィクショナリになり得る。この方法は図の６０４に示し
ている。図に示したこの他の３つの方法は、算術コーデ
ィング６００、ラン・レングス・コーディング６０１、
及びスタティック・ディクショナリ６０２の固定セット
の１つを使用するＬＺ１である。
【００４３】データ圧縮器は、先に述べたように動作す
るが、最適圧縮法が、最初のサブブロック６０２を使用
することか、あるいは複数のサブブロックを連接するこ
とと判明した場合、ディクショナリはこの時点でディク
ショナリ・ブロック２５０の１つとして格納され、標準
的な方式でディクショナリ・ディレクトリ６４０が更新
され、ディクショナリ・ディレクトリにより与えられる
ディクショナリ・ブロックのＩＤがＣＭＤに格納され
る。いずれにしろ圧縮済みデータ・ブロック２３０はメ
モリ６２０に格納され、ブロック識別子のメモリ・アド
レス６３０へのマッピングが標準的な方式で更新され
る。逆にデータ圧縮解除器は、先に述べたように動作す
るが、圧縮済みブロックが検索されると、最初のサブブ
ロックまたは複数のサブブロックの連接という方法が用
いられたことがわかった場合、圧縮済みデータ・ブロッ
クがメモリから削除されているなら、ディクショナリも
この時点でディクショナリ・ブロックのセットから削除
される。
【００４４】図９は、本発明の原理に従った、圧縮装置
のエンコーダ／デコーダのブロック図である。図９の装
置は、読出し専用メモリ７１０に格納されたプログラム
・コード７１２の制御下でデータ・ブロックのエンコー
ディング、デコーディングを制御するマイクロプロセッ
サ（μＰ）７０８を含む。プログラム・コードは図４乃
至図６の方法と図７の圧縮解除を実現する。装置はま
た、マイクロプロセッサ７０８から送られる制御データ
により決定されるエンコーディングとデコーディングの
両方の機能を実行するＣＯＤＥＣ７０２、７０４、７０
６を含む。ＣＯＤＥＣはハードウェア・ロジック回路
に、またはマイクロプロセッサ７０８によって実行され
るプログラム・コードとして、組み込める。圧縮法テー
ブル２４０は、マイクロプロセッサによってアドレスさ
れ読み出される読出し専用メモリ７１４に格納される。
ブロック・アドレスＩＤマップ６３０、ディクショナリ
・ディレクトリ６４０、ディクショナリ・ブロック２５
０、及び圧縮済みブロック２３０はＲＡＭ（ランダム・
アクセス・メモリ）７１６、７１８、７２０に格納され
る（これらは複数のメモリでも、１つのメモリ内のアド
レス・スペースでもよい）。
【００４５】本発明の装置及び方法は、いくつかの方法
で変更及び拡張できる。例えば複数のディクショナリ・
ブロックを１つの論理ディクショナリとして使用でき
る。このような例では、ディクショナリ・ブロック・セ
ット、例えばＤ１、Ｄ２、．．．、Ｄｎをディクショナ
リ・ベースの圧縮法、例えばLempel-Ziv１（ＬＺ１）に
よって、あたかも順序づけられたセットが論理的に１つ
のディクショナリであるかのように使用できる。この場
合Ｄ１、Ｄ２、．．．、Ｄｎは、１つの論理ディクショ
ナリＤに連結されるとみなされ、圧縮された出力のポイ
ンタは、ｎ個の実際のディクショナリ・ブロックの１つ
のサブストリングを指す。
【００４６】また別の変形例として、圧縮器と圧縮解除
器によって用いられるディクショナリ・ブロックのセッ
トは所定セットに固定する必要はない。例えばこのセッ
トは最初は空でよく、ディクショナリ・ベースの圧縮法
によって作成されたディクショナリは、ディクショナリ
・ブロックの最大数に達するまで、後のブロックが圧縮
される際にセットに追加できる。
【００４７】さらに、圧縮解除のためにあるディクショ
ナリ・ブロックを要する圧縮済みブロックが現在はない
場合（これはＣＭＤフィールドを調べることで判定でき
る）、そのディクショナリ・ブロックは現在のディクシ
ョナリ・ブロック・セットから削除できる。
【００４８】この他の可能性の内、ディクショナリ・ブ
ロック・セットはＬＲＵ的な方式により管理可能であ
る。つまり、新しいディクショナリ・ブロックを追加す
るためには、最近の使用率がもっとも低いディクショナ
リ・ブロック（圧縮解除のために現在は必要ないもの）
を置き換えるよう選択できる。
【００４９】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００５０】（１）複数のデータ圧縮メカニズムを使用
してデータを圧縮する方法であって、データのブロック
の一部をテストして、前記ブロックに用いるのに適した
データ圧縮メカニズムを１つ選択するステップと、前記
選択されたメカニズムを使用して前記ブロックを圧縮す
るステップと、圧縮されたブロックに、前記選択された
１つのメカニズムの識別子を付けるステップと、を含
む、圧縮方法。 （２）前記識別子を使用して、データを圧縮解除するた
めに使用する前記１つのメカニズムを識別するステップ
を含む、上記（１）記載の方法。 （３）前記データ圧縮メカニズムは、ラン・レングス・
エンコーダ、アダプティブ・ディクショナリ及びスタテ
ィック・ディクショナリの内少なくとも２つから選択さ
れる、上記（１）記載の方法。 （４）前記データ圧縮メカニズムの内少なくとも１つは
ディクショナリからなる、上記（１）記載の方法。 （５）複数のデータ圧縮メカニズムと、圧縮されるデー
タを格納するメモリと、データのブロックの一部をテス
トして、前記ブロックに用いるのに適したデータ圧縮メ
カニズムを１つ選択し、圧縮に適した前記データ圧縮メ
カニズムの１つにデータをルーティングする第１ロジッ
クと、圧縮済みの各ブロックに、前記選択された１つの
メカニズムの識別子を付ける第２ロジックと、を含む、
データ・コーディング装置。 （６）前記第２ロジックは、前記ブロックの内少なくと
もいくつかに、ディクショナリを識別するフィールドを
付ける手段を含む、上記（５）記載の装置。 （７）複数の圧縮解除メカニズムと、前記識別子を使用
して、データを圧縮解除するのに使用する前記１つのメ
カニズムを識別し、各データ・ブロックを、これに応答
する前記圧縮解除メカニズムの内対応する１つにルーテ
ィングするルーティング・ロジックと、を含む、上記
（５）記載の装置。 （８）複数のデータ圧縮解除メカニズムを使用してデー
タを圧縮解除する方法であって、データ・ブロックそれ
ぞれに付属のコーディング識別子をデコードして、前記
ブロックに用いるのに適したデータ圧縮解除メカニズム
１つを選択するステップと、前記選択された１つのメカ
ニズムを使用して前記ブロックを圧縮解除するステップ
と、を含む、データ圧縮解除方法。 （９）前記データ圧縮解除メカニズムは、ラン・レング
ス・エンコーダ、アダプティブ・ディクショナリ及びス
タティック・ディクショナリの内少なくとも２つから選
択される、上記（８）記載の方法。 （１０）前記データ圧縮解除メカニズムの内少なくとも
１つはディクショナリからなる、上記（８）記載の方
法。 （１１）複数のデータ圧縮解除メカニズムと、圧縮解除
されるデータの、少なくともいくつかは複数のデータ要
素からなる、ブロックを受信するバッファと、各ブロッ
クに付属のコーディング識別子をテストして、前記ブロ
ックに用いるのに適したデータ圧縮解除メカニズムを１
つ選択し、圧縮解除するのに適した前記１つのデータ圧
縮解除メカニズムに前記ブロックをルーティングするロ
ジックと、を含む、データ・コーディング装置。 （１２）前記ロジックは、各ブロックの一部をディクシ
ョナリとして使用する手段を含む、上記（１１）記載の
装置。 （１３）前記ロジックは、ディクショナリとして使用
し、最適な圧縮結果をもたらす各ブロックのサブセット
を選択する手段を含む、上記（１１）記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用するのに適した装置構造の図であ
る。
【図２】本発明の原理に従ったデータ圧縮器とデータ圧
縮解除器の図である。
【図３】図２のデータ圧縮器の全体構造の図である。
【図４】図３のデータ圧縮器の動作のフローチャートを
示す図である。
【図５】図３のデータ圧縮器の動作のフローチャートを
示す図である。
【図６】図３のデータ圧縮器の動作のフローチャートを
示す図である。
【図７】図２のデータ圧縮解除器の全体構造の図であ
る。
【図８】本発明の原理に従った圧縮と圧縮解除を取り入
れた記憶装置の図である。
【図９】本発明の原理に従った圧縮装置のエンコーダ／
デコーダのブロック図である。
【符号の説明】
５ ＣＰＵ １０ 第１メモリ １５、２５ データ・ブロック ２０ 第２メモリ ３０ 圧縮器 ４０ 圧縮解除器 ２０５ タイプ情報 ２１０ 非圧縮データ・ブロック ２２０ データ圧縮器 ２３０ 圧縮済みデータ・ブロック ２３５ ＣＭＤエリア ２４０ 圧縮法テーブル ２５０ メモリ ２７０ データ圧縮解除器 ２８０ 圧縮解除データ・ブロック ６００ 算術コーディング ６０１ ラン・レングス・コーディング ６０２ スタティック・ディクショナリ ６２０、７１６、７１８、７２０ ＲＡＭ ６３０ メモリ・アドレス ６４０ ディクショナリ・ディレクトリ ７１０、７１４ 読出し専用メモリ ７１２ プログラム・コード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ティモシー・ロビンソン アメリカ合衆国10598、ニューヨーク州ヨ ークタウン・ハイツ、ノース・ディアフィ ールド・アベニュー 3314 (72)発明者 ジョイ・アロイシアス・トーマス アメリカ合衆国10607、ニューヨーク州ホ ワイト・プレインズ、ビルトン・ロード 21

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のデータ圧縮メカニズムを使用してデ
    ータを圧縮する方法であって、 データのブロックの一部をテストして、前記ブロックに
    用いるのに適したデータ圧縮メカニズムを１つ選択する
    ステップと、 前記選択されたメカニズムを使用して前記ブロックを圧
    縮するステップと、 圧縮されたブロックに、前記選択された１つのメカニズ
    ムの識別子を付けるステップと、 を含む、圧縮方法。
  2. 【請求項２】前記識別子を使用して、データを圧縮解除
    するために使用する前記１つのメカニズムを識別するス
    テップを含む、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記データ圧縮メカニズムは、ラン・レン
    グス・エンコーダ、アダプティブ・ディクショナリ及び
    スタティック・ディクショナリの内少なくとも２つから
    選択される、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】前記データ圧縮メカニズムの内少なくとも
    １つはディクショナリからなる、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】複数のデータ圧縮メカニズムと、 圧縮されるデータを格納するメモリと、 データのブロックの一部をテストして、前記ブロックに
    用いるのに適したデータ圧縮メカニズムを１つ選択し、
    圧縮に適した前記データ圧縮メカニズムの１つにデータ
    をルーティングする第１ロジックと、 圧縮済みの各ブロックに、前記選択された１つのメカニ
    ズムの識別子を付ける第２ロジックと、 を含む、データ・コーディング装置。
  6. 【請求項６】前記第２ロジックは、前記ブロックの内少
    なくともいくつかに、ディクショナリを識別するフィー
    ルドを付ける手段を含む、請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】複数の圧縮解除メカニズムと、 前記識別子を使用して、データを圧縮解除するのに使用
    する前記１つのメカニズムを識別し、各データ・ブロッ
    クを、これに応答する前記圧縮解除メカニズムの内対応
    する１つにルーティングするルーティング・ロジック
    と、 を含む、請求項５記載の装置。
  8. 【請求項８】複数のデータ圧縮解除メカニズムを使用し
    てデータを圧縮解除する方法であって、 データ・ブロックそれぞれに付属のコーディング識別子
    をデコードして、前記ブロックに用いるのに適したデー
    タ圧縮解除メカニズム１つを選択するステップと、 前記選択された１つのメカニズムを使用して前記ブロッ
    クを圧縮解除するステップと、 を含む、データ圧縮解除方法。
  9. 【請求項９】前記データ圧縮解除メカニズムは、ラン・
    レングス・エンコーダ、アダプティブ・ディクショナリ
    及びスタティック・ディクショナリの内少なくとも２つ
    から選択される、請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記データ圧縮解除メカニズムの内少な
    くとも１つはディクショナリからなる、請求項８記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】複数のデータ圧縮解除メカニズムと、 圧縮解除されるデータの、少なくともいくつかは複数の
    データ要素からなる、ブロックを受信するバッファと、 各ブロックに付属のコーディング識別子をテストして、
    前記ブロックに用いるのに適したデータ圧縮解除メカニ
    ズムを１つ選択し、圧縮解除するのに適した前記１つの
    データ圧縮解除メカニズムに前記ブロックをルーティン
    グするロジックと、 を含む、データ・コーディング装置。
  12. 【請求項１２】前記ロジックは、各ブロックの一部をデ
    ィクショナリとして使用する手段を含む、請求項１１記
    載の装置。
  13. 【請求項１３】前記ロジックは、ディクショナリとして
    使用し、最適な圧縮結果をもたらす各ブロックのサブセ
    ットを選択する手段を含む、請求項１１記載の装置。
JP8016880A 1995-02-24 1996-02-01 データ圧縮方法、データ圧縮解除方法及びデータ・コーディング装置 Pending JPH08288861A (ja)

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