JPH10187410A - データ圧縮方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力データパターンに依存せずに高速にデー
タ圧縮動作を行うことができ、かつ容易にハードウェア
化が可能なデータ圧縮方法及び装置を提供する。 【解決手段】 圧縮すべきデータの以前の履歴を格納し
た辞書ウィンドウと前記圧縮すべきデータとを比較し、
データの一致が検出された場合に一致データの一致長と
前記辞書ウィンドウにおける相対位置とをコード化して
圧縮データを生成するデータ圧縮方法において、（ａ）
前記辞書ウィンドウ中のｍ組（ｍ＝２，３，．．．）の
ｎ個のデータ（ｎ＝２，３，．．．）と前記圧縮すべき
データ中のｎ個のデータとを実質的に同時に比較し、
（ｂ）前記段階（ａ）の比較結果において、最長の一致
を検出したデータをコード化して前記圧縮データを生成
する各段階を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ圧縮方法及
び装置に関し、特に、コンピュータ等で用いられる元の
データを完全に復元できる可逆的なデータ圧縮方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの利用方法が高度化するに
つれて、コンピュータにおいて扱うプログラムやデータ
量が急速に増大してきている。これに対応するため、コ
ンピュータの記憶媒体や伝送の速度も向上している。ま
た、さらなる伝送速度の向上や、取扱いの容易化のた
め、データをより小さいサイズに圧縮するデータ圧縮の
技法が適用されてきている。

【０００３】データ圧縮のためには、主に２つの方法が
あり、１つは、情報をその実効的な効果を損なわない程
度に変形させて冗長性を削減する方法であり、音声や画
像のような感性に依存する情報に適用される。他の１つ
は、データの繰り返し等の冗長性を利用して元データが
完全に復元できるように（可逆的に）圧縮する方法であ
り、主に、数値・文書データやプログラムコードのよう
な正確なデジタルデータを必要とする情報に適用され
る。

【０００４】後者の可逆的なデータ圧縮方法としては、
Ｌａｍｐｅｌ／Ｚｉｖの考案によるＬＺ７７方式が広く
使用されている。ＬＺ７７方式は、先行データの一部を
直接辞書として利用している。また、ＬＺ７７方式を改
良した、先行データから辞書を作成するＬＺ７８方式や
ＬＺＷ方式も多く使用されている。

【０００５】以下に、ＬＺ７７データ圧縮方式について
説明する。このＬＺ７７方式では、圧縮するデータが先
行するデータの一定範囲と比較され、最も一致長が長い
データ列が検出された場合、先行データにおけるそのデ
ータ列の相対位置と一致長の情報によって圧縮データが
生成される。

【０００６】図５は、一般的なＬＺ７７データ圧縮方式
の動作例を示す図である。（Ａ）は、圧縮の対象となる
データ（入力データ）とそれと比較される先行データの
一定範囲（スライディングウィンドウ）とを示し、
（Ｂ）は、非圧縮データを示し、（Ｃ）は、圧縮データ
を示す。入力データと先行データとは一般的には連続的
なものである。

【０００７】図５に示すＬＺ７７方式の例では、圧縮の
対象となる入力データ（最大一致長）は、１７バイト、
ウィンドウサイズは、５１２バイトに設定されている。
ＬＺ７７方式では、先行データの一定の範囲は、スライ
ディングする辞書（スライディング辞書）として扱われ
る。入力データが圧縮される場合、まず、入力データが
スライディング辞書内のデータと比較される。この比較
は、一般的には後で述べる２進木（Ｂｉｎａｒｙ ｔｒ
ｅｅ）検索法を用いて行われる。

【０００８】上述の比較動作では、１７バイトの入力デ
ータにスライディング辞書中の先頭からできるだけ長く
一致している場所が検出され、その場所情報（相対バイ
ト位置）と一致長（一致バイト数）とが、１４ビットの
圧縮データにコード化される。

【０００９】圧縮データの先頭の１ビットは、Ｐｒｅｆ
ｉｘなるデータ種別を示しす。このＰｒｅｆｉｘが
“１”のときは、次の１３ビットは圧縮データ（圧縮Ｔ
ｏｋｅｎ）であることを表し、Ｐｒｅｆｉｘが“０”の
ときは、次の８ビットは１バイトの非圧縮データである
ことを表す。

【００１０】圧縮データ中のＰｒｅｆｉｘの次の９ビッ
トは、入力データと一致したデータのスライディング辞
書中の相対バイト位置（アドレス）を示している。上記
の例では、スライディング辞書は５１２（＝２⁹ ）バイ
トに設定されているので、相対バイト位置を表すために
９ビット必要となる。

【００１１】圧縮データ中の相対バイト位置に続く４ビ
ットは、入力データと一致したデータとの間の一致バイ
ト数を示している。上記の例では、入力データは１７バ
イトに設定されているので、一致バイト数の最大値は１
７となる。しかし、一致バイト数が１の場合、該バイト
（８ビット）が圧縮データに変換されると、伝送される
ビット数は８ビットから１４ビットに増加し、圧縮の効
果が得られない。この場合は、該バイトは、非圧縮デー
タ（９ビット）として伝送される。

【００１２】一致バイト数が２の場合、その２つのバイ
ト（１６ビット）が圧縮データに変換されると、伝送さ
れるビット数は１６ビットから１４ビットに減少し、圧
縮の効果が得られる。即ち、ＬＺ７７方式では、圧縮の
効果は一致バイト数が２から得られる。また、１７バイ
ト全てが一致した場合、伝送されるビット数は、１３６
ビット（８ビット×１７）から１４ビットに圧縮でき
る。従って、圧縮データ中の一致バイト数は２〜１７の
何れかとなり、４ビットでそれらの数を表すことができ
る。

【００１３】また、上述したように、比較動作におい
て、一致バイト数が２以上のデータ列がスライディング
辞書中に存在しない場合には、生データが非圧縮データ
として伝送される。入力データと先行するスライディン
グ辞書との比較動作が終了した後、入力データ及びスラ
イディング辞書ともに１バイトづつシフトされ、再度比
較動作が行われる。

【００１４】以上のデータ圧縮動作によって、入力デー
タを１／２〜１／３程度に圧縮することができる。この
ようなデータ圧縮を行うためには、入力データから最大
一致長を得るデータをスライディング辞書内において高
速に検索する手段が必要である。従来、このような検索
には二進木（Ｂｉｎａｒｙ−ｔｒｅｅ）検索法が広く用
いられてきた。この方法では、ウィンドウ（スライディ
ング辞書）の各位置から始まるデータ列を辞書順序に並
べた検索列（Ｔｒｅｅ）が構成され、入力データ列がこ
のＴｒｅｅと比較され、最大一致長を有するデータの場
所が検出される。上記比較が終了した後、ウィンドウの
位置が１バイトだけシフトされ辞書の更新が行われる。

【００１５】以下に、２進木検索法の動作について説明
する。図６は、２進木検索法の動作例を説明するための
図である。図６の例では、文字列“Ｔｈｅ Ｃｒｕｅｌ
ｔｙ ｏｆ Ｒｅａｌｌｙ Ｔｅａ”と該文字列に続く
１７文字の文字例（図示せず）が比較される。即ち、文
字列“Ｔｈｅ Ｃｒｕｅｌｔｙ ｏｆ Ｒｅａｌｌｙ
Ｔｅａ”がウィンドウ（スライディング辞書）として定
義される。比較動作では、文字列“Ｔｈｅ Ｃｒｕｅｌ
ｔｙ ｏｆ Ｒｅａｌｌｙ Ｔｅａ”の先頭から１７文
字が、１文字づつシフトされながら（ｓｔｒｉｎｇ１
ｔｏ ｓｔｒｉｎｇ８）、１７文字の入力データと比較
される。

【００１６】２進木検索法では、上記の比較動作に先立
ち、文字列“Ｔｈｅ Ｃｒｕｅｌｔｙ ｏｆ Ｒｅａｌ
ｌｙ Ｔｅａ”に対して図６に示すような２進木が形成
される。この２進木検索法では、スペース，Ａ−Ｚ，ａ
−ｚの順で、文字のレベルが高いと設定されている。

【００１７】例えば、ｓｔｒｉｎｇ１とｓｔｒｉｎｇ２
とを比較すると、ｓｔｒｉｎｇ２の先頭の文字“ｈ”の
レベルの方がｓｔｒｉｎｇ１の先頭の文字“Ｔ”のレベ
ルよりも高いので、ｓｔｒｉｎｇ２は高いレベルの側
（この図では右側）に記載される。次に、ｓｔｒｉｎｇ
２とｓｔｒｉｎｇ３とを比較すると、ｓｔｒｉｎｇ２の
先頭の文字“ｈ”のレベルの方がｓｔｒｉｎｇ３の先頭
の文字“ｅ”のレベルよりも高いので、ｓｔｒｉｎｇ３
はｓｔｒｉｎｇ２よりも低いレベルの側（この図では左
側）に記載される。

【００１８】次に、ｓｔｒｉｎｇ３とｓｔｒｉｎｇ４と
を比較すると、ｓｔｒｉｎｇ２の先頭の文字“ｈ”のレ
ベルの方がｓｔｒｉｎｇ４の先頭の文字“Ｃ”のレベル
よりも高い。さらに、ｓｔｒｉｎｇ４とｓｔｒｉｎｇ１
とを比較すると、ｓｔｒｉｎｇ１の先頭の文字“Ｔ”の
レベルの方がｓｔｒｉｎｇ４の先頭の文字“Ｃ”のレベ
ルよりも高い。従って、ｓｔｒｉｎｇ４はｓｔｒｉｎｇ
１よりも低いレベルの側に記載される。このようにし
て、文字のレベルの大小によって、Ｔｒｅｅが形成され
る。

【００１９】このウィンドウのＴｒｅｅと入力データと
の比較動作が行なわれる場合、その比較動作を容易に行
うことができる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のデータ圧縮方法には次のような問題点がある。 （１）従来のデータ圧縮方法に広く使用されている二進
木検索法では、検索時間は、理想的にはウィンドウ長の
対数に比例する時間になりえる。従って、２進木検出法
は、大きなウィンドウにも適応可能である。しかし、入
力データのパターンによっては非常に多くの検索時間を
要する場合がある。例えば、形成されたＴｒｅｅが、図
６に示すような構成と異なり、常に大きい方向、或いは
常に小さい方向というように、直線に近い形に形成され
る場合、実質的に全てのｓｔｒｉｎｇと比較する必要が
あり、結果的に大きな検索時間を要する。従って、リア
ルタイムに処理するシステム形態での利用を困難にす
る。 （２）２進木検索法において理想的なＴｒｅｅが形成さ
れる場合、データ圧縮動作では複数バイトが同時に処理
されているとみなされる。しかし、ウィンドウ（スライ
ディング辞書）の更新は、１バイト毎に行う必要があ
る。従って、データ圧縮動作とはあまり関係のない箇所
が、データ圧縮動作の処理速度のボトルネックとなって
いる。 （３）二進木検索法は、本質的に直前の演算結果から次
の処理を決定する。従って、この方法は並列処理に不適
切である。このためハードウェア化による高速化が難し
い。

【００２１】本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、
入力データのパターンに依存せずに高速にデータ圧縮動
作を行うことができ、さらに容易にハードウェア化が可
能なデータ圧縮方法及び装置を提供する。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、下記の手段を講じたことを特徴とするも
のである。請求項１記載の発明装置では、圧縮すべきデ
ータの以前の履歴を格納した辞書ウィンドウと前記圧縮
すべきデータとを比較し、データの一致が検出された場
合に一致データの一致長と前記辞書ウィンドウにおける
相対位置とをコード化して圧縮データを生成するデータ
圧縮方法において、（ａ）前記辞書ウィンドウ中のｍ組
（ｍ＝２，３，．．．）のｎ個のデータ（ｎ＝２，
３，．．．）と前記圧縮すべきデータ中のｎ個のデータ
とを実質的に同時に比較し、（ｂ）前記段階（ａ）の比
較結果において、最長の一致を検出したデータをコード
化して前記圧縮データを生成する各段階を有することを
特徴とする。

【００２３】請求項２記載の発明装置では、請求項１記
載のデータ圧縮方法において、前記段階（ａ）は、ｎ個
のデータの一致が検出された場合、前記ｎの値をｎ１
（ｎ１＝３，４，．．）に増加させて、前記辞書ウィン
ドウ中の一致が検出されたデータの位置からｍ組のｎ１
個のデータと前記圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータ
とを実質的に同時に比較する段階を含むことを特徴とす
る。

【００２４】請求項３記載の発明装置では、請求項２記
載のデータ圧縮方法において、前記段階（ａ）は、ｎ個
のデータの一致が検出された場合、前記ｍの値をｍ１
（ｍ１＝１，２，．．．）に減少させて、前記辞書ウィ
ンドウ中の一致が検出されたデータの位置からｍ１組の
ｎ１個のデータと前記圧縮すべきデータ中のｎ１個のデ
ータとを実質的に同時に比較する段階をさらに含むこと
を特徴とする。

【００２５】請求項４記載の発明装置では、請求項３記
載のデータ圧縮方法において、前記段階（ａ）は、ｎ個
のデータの一致が検出された場合、前記ｎの値をｉ×ｎ
に増加させかつ前記ｍの値をｍ／ｉに減少させて（ｉ＝
２，３，．．．）、前記辞書ウィンドウ中の一致が検出
されたデータの位置からｍ／ｉ組のｉ×ｎ個のデータと
前記圧縮すべきデータ中のｉ×ｎ個のデータとを実質的
に同時に比較する段階をさらに含むことを特徴とする。

【００２６】請求項５記載の発明装置では、請求項１乃
至４のうちいずれか１項記載のデータ圧縮方法におい
て、前記データ圧縮方法は、Ｌａｍｐｅｌ／Ｚｉｖが提
案したＬＺ７７方式の改良方式であり、前記ｎ個のデー
タはｎ個のバイトであり、前記辞書ウィンドウ中のｍ組
のｎ個のデータは、１バイトずつシフトされたｍ組のｎ
個のデータであることを特徴とする。

【００２７】請求項６記載の発明装置では、圧縮すべき
データの以前の履歴を格納した辞書ウィンドウと前記圧
縮すべきデータとを比較する比較部と、データの一致が
検出された場合に一致データの一致長と前記辞書ウィン
ドウにおける相対位置とをコード化して圧縮データを生
成する処理部とを有するデータ圧縮装置において、前記
比較部は、前記辞書ウィンドウ中のｍ組（ｍ＝２，
３，．．．）のｎ個のデータ（ｎ＝２，３，．．．）と
前記圧縮すべきデータ中のｎ個のデータとを実質的に同
時に比較するｍ個の比較回路を有し、前記処理部は、前
記比較部の比較結果において、最長の一致を検出したデ
ータをコード化して前記圧縮データを生成する手段を有
することを特徴とする。

【００２８】請求項７記載の発明装置では、請求項６記
載のデータ圧縮装置において、前記比較部は、ｎ個のデ
ータの一致が検出された場合、前記ｎの値をｎ１（ｎ１
＝３，４，．．）に増加させて、前記辞書ウィンドウ中
の一致が検出されたデータの位置からｍ組のｎ１個のデ
ータと前記圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータとを実
質的に同時に比較する手段を含むことを特徴とする。

【００２９】請求項８記載の発明装置では、請求項７記
載のデータ圧縮装置において、前記比較部は、ｎ個のデ
ータの一致が検出された場合、前記ｍの値をｍ１（ｍ１
＝１，２，．．．）に減少させて、前記辞書ウィンドウ
中の一致が検出されたデータの位置からｍ１組のｎ１個
のデータと前記圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータと
を実質的に同時に比較する手段をさらに含むことを特徴
とする。

【００３０】請求項９記載の発明装置では、請求項８記
載のデータ圧縮装置において、前記比較部は、ｎ個のデ
ータの一致が検出された場合、前記ｎの値をｉ×ｎに増
加させかつ前記ｍの値をｍ／ｉに減少させて（ｉ＝２，
３，．．．）、前記辞書ウィンドウ中の一致が検出され
たデータの位置からｍ／ｉ組のｉ×ｎ個のデータと前記
圧縮すべきデータ中のｉ×ｎ個のデータとを実質的に同
時に比較する手段をさらに含むことを特徴とする。

【００３１】請求項１０記載の発明装置では、請求項６
乃至９のうちいずれか１項記載のデータ圧縮装置におい
て、前記データ圧縮装置は、Ｌａｍｐｅｌ／Ｚｉｖが提
案したＬＺ７７方式用改良装置であり、前記ｎ個のデー
タはｎ個のバイトであり、前記辞書ウィンドウ中のｍ組
のｎ個のデータは、１バイトずつシフトされたｍ組のｎ
個のデータであることを特徴とする。

【００３２】上記発明方法及び装置以下のように作用す
る。請求項１記載のデータ圧縮方法、及び請求項６記載
データ圧縮装置においては、前記辞書ウィンドウ中の複
数組のｎ個のデータと前記圧縮すべきデータ中のｎ個の
データとが実質的に同時に比較され、最長の一致を検出
したデータが前記圧縮データとして生成される。

【００３３】従って、入力データのパターンに依存せず
に、データ圧縮方法の一致データ検索時間を大幅に短縮
化できる。請求項２記載のデータ圧縮方法、及び請求項
７記載データ圧縮装置においては、ｎ個のデータの一致
が検出された場合、前記ｎの値をｎ１に増加させて、前
記辞書ウィンドウ中の一致が検出されたデータの位置か
らｍ組のｎ１個のデータと前記圧縮すべきデータ中のｎ
１個のデータとが実質的に同時に比較される。

【００３４】従って、データ圧縮方法の一致データ検索
時間をさらに短縮化することができる。請求項３又は４
記載のデータ圧縮方法、及び請求項８又は９記載のデー
タ圧縮装置においては、ｎ個のデータの一致が検出され
た場合、前記ｎの値をｎ１に増加させかつ前記ｍの値を
ｍ１に減少させて、前記辞書ウィンドウ中の一致が検出
されたデータの位置からｍ１組のｎ１個のデータと前記
圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータとが実質的に同時
に比較される。

【００３５】従って、同じハードウェア（比較回路）を
用いて、異なる一致幅の比較を行うことができる。よっ
て、ハードウェアを大型化せずに、高速にデータ圧縮動
作を行うことができる。請求項５記載のデータ圧縮方
法、及び請求項１０記載データ圧縮装置においては、本
発明に係わるデータ圧縮方法は、Ｌａｍｐｅｌ／Ｚｉｖ
が提案したＬＺ７７方式に適用できる。従って、ＬＺ７
７方式のデータ圧縮動作を大幅に高速化でき、かつその
データ圧縮装置を容易にハードウェア化できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明に係わるデータ圧縮方法及
び装置は、ＬＺ７７データ圧縮方法において辞書となる
ウィンドウと圧縮対象データとの比較を高速に行う方法
及び装置に関する。

【００３７】図１は、本発明に係わるデータ圧縮装置を
含むシステムの構成例を示す図である。図２は、本発明
に係わるデータ圧縮装置の大要のブロック構成図であ
る。図１では、圧縮装置１−１は、ＭＰＵ（マイクロコ
ンピュータ）１−２によって制御される。図２では、圧
縮装置１−１は、圧縮機構１−１ａ、制御回路１−１
ｂ、アドレスレジスタ読出し回路１−１ｃ、アドレスレ
ジスタ書き込み回路１−１ｄ、及びバイトカウンタで１
−１ｅ構成されている。本発明に係わるデータ圧縮方法
は、主に圧縮機構において実施される。

【００３８】本発明に係わるデータ圧縮方法では、辞書
となるウィンドウと圧縮対象データ（入力データ）とが
逐次並列に比較され、さらに、辞書の生成及び更新が不
要化される。従って、データ圧縮動作における比較動作
を高速に行うことができる。以下に、本発明に係わるデ
ータ圧縮方法の第１実施例について説明する。図３は、
本発明に係わるデータ圧縮方法の第１実施例を説明する
ための図である。図３では、特に、本発明に係わるデー
タ圧縮方法におけるウィンドウと圧縮対象データとの比
較方法（一致データ検索方法）が示されている。

【００３９】図３は、図２に示す圧縮機構を示してお
り、該圧縮機構は、先行データを格納するウィンドウ２
−１、先行データに続く圧縮対象データを格納するレジ
スタ２−２、ウィンドウ２−１の先行データとレジスタ
２−２の圧縮データとを並列比較する比較ユニット２−
３、及び比較結果等を格納するレジスタ２−４を含んで
いる。

【００４０】この第１実施例では、ウィンドウ２−１
は、スライディング辞書として動作し、５１２バイトの
シフトレジスタにより構成されている。また、レジスタ
２−２は、１７バイトのシフトレジスタで構成されてお
り、最大１７バイトの一致長を得ることができる。

【００４１】比較ユニット２−３は、さらに複数の比較
回路２−３（１）〜２−３（３２）を含んでいる。比較
回路２−３（１）〜２−３（３２）の各々は、２バイト
のデータを比較する回路である。例えば、比較回路２−
３（１）は、ウィンドウ２−１の第１及び第２番目のデ
ータと、レジスタ２−２に格納されている圧縮対象デー
タの第１及び第２番目のデータとを比較する。比較回路
２−３（２）は、ウィンドウ２−１の第２及び第３番目
のデータと、レジスタ２−２に格納されている圧縮対象
データの第１及び第２番目のデータとを比較する。

【００４２】同様に、比較回路２−３（３）は、ウィン
ドウ２−１の第３及び第４番目のデータと、レジスタ２
−２に格納されている圧縮対象データの第１及び第２番
目のデータとを比較する。比較回路２−３（３２）は、
ウィンドウ２−１の第３２及び第３３番目のデータと、
レジスタ２−２に格納されている圧縮対象データの第１
及び第２番目のデータとを比較する。

【００４３】このように、ウィンドウ２−１の第１及び
第２番目のデータから第３２及び第３３番目のデータの
３２組のデータが、圧縮対象データの第１及び第２番目
のデータと同時に比較される。第１番目から第３３番目
までのデータを区間１として設定される。

【００４４】３２組の比較が行なわれた後、比較回路２
−３（１）〜２−３（３２）によって、ウィンドウ２−
１の第３３及び第３４番目のデータ〜第６４及び第６５
番目のデータと、レジスタ２−２に格納されている圧縮
対象データの第１及び第２番目のデータとが同時に比較
される。第３３番目から第６５番目までのデータは区間
２として設定される。このようにして、２バイト同志の
比較の場合、５１２バイトのウィンドウ２−１におい
て、区間１〜区間１６が設定される。そして、各区間に
おいて３２組の比較動作が同時に行われる。

【００４５】各区間における３２組の比較結果は、レジ
スタ２−４に格納される。レジスタ２−４は、レジスタ
２−４（ａ）〜（ｃ）を含んでおり、レジスタ２−４
（ａ）には、検索が行なわれた区間の番号が格納され、
レジスタ２−４（ｂ）には、最大一致（この実施例では
２バイト）が得られたデータの開始位置が格納され、レ
ジスタ２−（ｃ）には、そのときの一致数が格納され
る。

【００４６】３２組の比較の結果、２バイトの一致が１
つも得られない場合には、次の区間での検索に移る。も
し、２バイトの一致が得られた場合には、その次のデー
タがさらに一致しているか否かが判定される（この方法
については、第２実施例において詳述する）。

【００４７】上述のように、第１実施例では、ウィンド
ウが複数の区間に分割され、各区間毎に複数の開始位置
において複数の比較が同時に行なわれ、その部分的な最
大一致が求められる。従って、高速にウィンドウと圧縮
対象データとの比較が行なわれ、よって、高速のデータ
圧縮動作を実現できる。

【００４８】また、比較ユニット２−３における比較回
路の比較バイト数及び比較回路の数は、検索速度とハー
ドウェア規模のトレードオフから決定できる。しかし、
「従来の技術」の項目で議論したように、１バイトだけ
の比較では圧縮効果がないため、比較バイト数は２バイ
ト以上に設定する必要がある。例えば、各比較回路の比
較バイト数を４バイトに設定し、３２組の比較回路を設
けることも可能である。この場合、回路規模は、図３に
示す構成の実質的に２倍になる。

【００４９】次に、本発明に係わるデータ圧縮方法の第
２実施例について説明する。図４は、本発明に係わるデ
ータ圧縮方法の第２実施例を説明するための図である。
図４には、図３に示した本発明に係わるデータ圧縮方法
の第１実施例におけるウィンドウと圧縮対象データとの
比較方法（一致データ検索方法）の改良した方法が示さ
れている。

【００５０】図４に示したデータ圧縮方法では、上述し
た区間１から圧縮対象データの先頭の２バイトの探索
（２バイト一致の探索）が行われ、もし、ある区間にお
いて２バイトの一致が検出された場合、圧縮対象データ
の先頭から４バイトまでのデータの探索（４バイトまで
の一致の比較）が、２バイト一致が検出されたデータの
アドレスの位置から行われる。もし、４バイトの一致が
検出された場合、次に圧縮対象データの先頭から８バイ
トまでのデータの探索（８バイトまでの一致の比較）
が、４バイト一致が検出されたデータのアドレスの位置
から行われる。

【００５１】さらに、もし、８バイトの一致が検出され
た場合、次に圧縮対象データの先頭から１７バイト（全
バイト）までのデータの探索（１７バイトまでの一致の
比較）が、８バイト一致が検出されたデータのアドレス
の位置から行われる。以下に、図４に示した圧縮機構の
構成、及び詳細な一致データ検索方法について説明す
る。

【００５２】図４に示した圧縮機構は、図３に示した圧
縮機構と同様に、先行データを格納するウィンドウ２−
１、先行データに続く圧縮対象データを格納するレジス
タ２−２、ウィンドウ２−１の先行データとレジスタ２
−２の圧縮データとを並列比較する比較ユニット２−
３’、及び比較結果等を格納するレジスタ２−４を含ん
でいる。

【００５３】図４に示した圧縮機構は、さらに、レジス
タ２−５、切り替えゲート２−６，２−７、及び制御回
路２−８を含んでいる。また、比較ユニット２−３’
は、２バイトのデータ同志を比較する比較回路２−３
（１）〜２−３（３２）と、１バイトのデータ同志を比
較する比較回路２−３（３３）〜２−３（３６）と、最
大一致選択回路２−９とを含んでいる。

【００５４】この第２実施例においても、第１実施例と
同様に、ウィンドウ２−１は、スライディング辞書とし
て動作し、５１２バイトのシフトレジスタにより構成さ
れている。ウィンドウ２−１の第１番目のデータのアド
レスは、Ｗ０００、第５１２番目のデータのアドレス
は、Ｗ５１１で表されている。また、レジスタ２−２
は、１７バイトのシフトレジスタで構成されており、最
大１７バイトの一致長を得ることができる。

【００５５】レジスタ２−５は、ウィンドウ２−１の一
部のバイトデータを一時的に記憶する。図４に示す例で
は、レジスタ２−５は、最大３３バイトＧ００〜Ｇ３２
のバイトデータを記憶できる。また、レジスタ２−５に
供給されるウィンドウ２−１のバイトデータの一部は、
４バイト×ｎ（ｎ＝０，１，２，．．．）を境界（以
後、４バイト境界と称する）として構成される。例え
ば、Ｗ０００からｍバイト（ｍ≦３３）、Ｗ００４から
ｍバイト、．．．Ｗ４９６からｍバイトが、レジスタ２
−５に供給される。レジスタ２−５に供給されるバイト
数ｍは、比較されるバイト数によって決定される（動作
説明で詳細に記述する）。

【００５６】切り替えゲート２−６、２−７は、レジス
タ２−５に供給されたバイトデータと圧縮対象データと
の比較方法を、制御回路２８からの指示によって決定す
る。比較方法としては、（ａ）２バイト一致の探索、
（ｂ）４バイトまでの一致の比較、（ｃ）８バイトまで
の一致の比較、（ｄ）１７バイトまでの一致の比較のい
づれかが選択される。

【００５７】（ａ）２バイト一致の探索、（ｂ）４バイ
トまでの一致の比較、（ｃ）８バイトまでの一致の比較
については、比較ユニット２−３’内の比較回路２−３
（１）〜２−３（３２）が使用され、（ｄ）１７バイト
までの一致の比較のためには、比較回路２−３（１）〜
２−３（３２）に加えて、比較回路２−３（３３）〜２
−３（３６）が使用される。

【００５８】以下に、本発明に係わるデータ圧縮方法の
第２実施例の動作について説明する。 （ａ）〔２バイト一致の探索〕 （１）ウィンドウ２−１の３３バイトのデータＷ０００
〜Ｗ０３２が、レジスタ２−５にバイトデータＧ００〜
Ｇ３２としてロードされる（図４には、２バイト一致検
索の場合の例が示されている）。切り替えゲート２−
６，２−７によって、レジスタ２−５のバイトデータＧ
００〜Ｇ３２と、比較回路２−３（１）〜２−３（３
２）が、第１実施例で示した接続状態と同様に接続され
る。

【００５９】即ち、３２組の２バイトデータＧ００−Ｇ
０１，Ｇ０１−Ｇ０２，Ｇ０２−Ｇ０３，Ｇ０３−Ｇ０
４，．．．．Ｇ３０−Ｇ３１，Ｇ３１−Ｇ３２が、圧縮
対象データの第１及び第２番目のバイトデータと、それ
ぞれ比較回路２−３（１），２−３（２），２−３
（３），２−３（４）．．．２−３（３１），２−３
（３２）においてそれぞれ比較される。

【００６０】（２）ここで、データＷ０００〜Ｗ０３２
において２バイトの一致が検出されない場合、次の３３
バイトのデータＷ０３２〜Ｗ０６４が、レジスタ２−５
にバイトデータＧ００〜Ｇ３２としてロードされ、再度
２バイト一致の探索が行われる。 （ｂ）〔４バイトまでの一致の比較〕 （３）２バイト一致の探索の動作中に２バイトの一致が
検出された場合、始めに一致した２バイトが含まれる４
バイト境界から、１９バイトのデータがレジスタ２−５
にバイトデータＧ００〜Ｇ１８としてロードされる。こ
のとき、切り替えゲート２−６，２−７によって、レジ
スタ２−５のバイトデータＧ００〜Ｇ１８と比較回路２
−３（１）〜２−３（３２）が、圧縮対象データの先頭
から４バイトまでのデータと比較できるように接続され
る。

【００６１】例えば、１６組の４バイトデータＧ００−
Ｇ０３，Ｇ０１−Ｇ０４，Ｇ０２−Ｇ０５，．．．．Ｇ
１５−Ｇ１８が、圧縮対象データの第１から第４番目の
バイトデータと、それぞれ比較回路２−３（１）及び２
−３（２），２−３（３）及び２−３（４），２−３
（４）及び２−３（５）．．．２−３（３１）及び２−
３（３２）においてそれぞれ比較される。

【００６２】（４）ここで、レジスタ２−５のバイトデ
ータＧ００〜Ｇ１８において、３バイト以下の一致が検
出された場合、次のブロック（現在の先頭アドレスに１
６を加算したブロック）において、４バイト一致の探索
が行われる。 （ｃ）〔８バイトまでの一致の比較〕 （５）４バイトの一致が検出された場合、始めに一致し
た４バイトが含まれる４バイト境界から、１５バイトの
データがレジスタ２−５にバイトデータＧ００〜Ｇ１５
としてロードされる。このとき、切り替えゲート２−
６，２−７によって、レジスタ２−５のバイトデータＧ
００〜Ｇ１５と比較回路２−３（１）〜２−３（３２）
が、圧縮対象データの先頭から８バイトまでのデータと
比較できるように接続される。

【００６３】例えば、８組の８バイトデータＧ００−Ｇ
０７，Ｇ０１−Ｇ０８，Ｇ０２−Ｇ０９，．．．．Ｇ０
７−Ｇ１５が、圧縮対象データの第１から第８番目のバ
イトデータと、それぞれ比較回路２−３（１）〜２−３
（４），２−３（５）〜２−３（８），２−３（９）〜
２−３（１２）．．．２−３（２９）〜２−３（３２）
においてそれぞれ比較される。

【００６４】（６）ここで、レジスタ２−５のバイトデ
ータＧ００〜Ｇ１５において、７バイト以下の一致が検
出された場合、次のブロック（現在の先頭アドレスに８
を加算したブロック）において、８バイト一致の探索が
行われる。 （ｄ）〔１７バイトまでの一致の比較〕 （７）８バイトの一致が検出された場合、始めに一致し
た８バイトが含まれる４バイト境界から、２０バイトの
データがレジスタ２−５にバイトデータＧ００〜Ｇ１９
としてロードされる。このとき、切り替えゲート２−
６，２−７によって、レジスタ２−５のバイトデータＧ
００〜Ｇ１９、比較回路２−３（１）〜２−３（３２）
及び比較回路２−３（３３）〜２−３（３６）が、圧縮
対象データの先頭から１７バイトまでのデータと比較で
きるように接続される。

【００６５】例えば、４組の１７バイトデータＧ００−
Ｇ１６，Ｇ０１−Ｇ１７，Ｇ０２−Ｇ１８，Ｇ０３−Ｇ
１９が、圧縮対象データの第１から第１７番目のバイト
データと、それぞれ比較回路２−３（１）〜２−３
（８）及び２−３（３３），２−３（９）〜２−３（１
６）及び２−３（３４），２−３（１７）〜２−３（２
４）及び２−３（３５），２−３（２５）〜２−３（３
２）及び２−３（３６）においてそれぞれ比較される。

【００６６】（８）ここで、レジスタ２−５のバイトデ
ータＧ００〜Ｇ１９において、１６バイト以下の一致が
検出された場合、次のブロック（現在の先頭アドレスに
４を加算したブロック）において、１７バイト一致の探
索が行われる。 （９）１７バイトの一致が検出された場合、これ以上の
一致はあり得ないので、その位置で比較を終了する。

【００６７】以上の検索及び比較の結果は、最大一致選
択回路２−９を介して、図３で示した実施例１と同様に
レジスタ２−４に格納される。レジスタ２−４は、レジ
スタ２−４（ａ）〜（ｃ）を含んでおり、レジスタ２−
４（ａ）には、検索が行なわれた区間の番号が格納さ
れ、レジスタ２−４（ｂ）には、最大一致が得られたデ
ータの開始位置が格納され、レジスタ２−（ｃ）には、
そのときの一致数が格納される。レジスタ２−４への格
納は、上述の各検索及び比較動作毎に行うことができ
る。

【００６８】レジスタ２−４の各データが、図５の
（Ｃ）に示す圧縮データに供給され、圧縮対象データが
圧縮される。上述のデータ圧縮方法では、一致幅が大き
くなるにつれて一度に検索される区間の幅は減少する。
しかし、このときには既に一定数の一致が得られている
ので、一致した量のデータが処理された後に次の検索が
必要になる。即ち、２バイトの一致が検出された場合、
その一致が検出されない場合と比較して２倍の処理時間
をかけて検索することが可能となる。また、４バイトの
一致が検出された場合、４倍の処理時間の検索まで許容
される。

【００６９】また、図４の比較ユニット２−３’で示し
たように、データ圧縮装置は、バイトデータの一致検出
を行う回路を種々の一致長に対して共通に使用できる。
従って、比較的に小さいハードウェアによって高速の一
致検索を行うことが可能となる。

【００７０】本発明で示したデータ圧縮方法において、
一致長は必ずしも２倍のステップで増加させるように限
定する必要はない。回路の複雑性と検索の速度に応じ
て、一致長は１バイトまたは複数バイトで増加すること
も可能である。また、ウィンドウ用レジスタ２−１は、
所定の速度が実現可能なメモリを用いて構成することも
できる。

【００７１】以上、本発明の実施例により説明したが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本
発明の範囲内で改良及び変形が可能であることは言うま
でもない。

【００７２】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば以下に
示す効果を有する。請求項１記載のデータ圧縮方法、及
び請求項６記載データ圧縮装置においては、前記辞書ウ
ィンドウ中の複数組のｎ個のデータと前記圧縮すべきデ
ータ中のｎ個のデータとが実質的に同時に比較され、最
長の一致を検出したデータが前記圧縮データとして生成
される。

【００７３】従って、入力データのパターンに依存せず
に、データ圧縮方法の一致データ検索時間を大幅に短縮
化できる。請求項２記載のデータ圧縮方法、及び請求項
７記載データ圧縮装置においては、ｎ個のデータの一致
が検出された場合、前記ｎの値をｎ１に増加させて、前
記辞書ウィンドウ中の一致が検出されたデータの位置か
らｍ組のｎ１個のデータと前記圧縮すべきデータ中のｎ
１個のデータとが実質的に同時に比較される。

【００７４】従って、データ圧縮方法の一致データ検索
時間をさらに短縮化することができる。請求項３又は４
記載のデータ圧縮方法、及び請求項８又は９記載のデー
タ圧縮装置においては、ｎ個のデータの一致が検出され
た場合、前記ｎの値をｎ１に増加させかつ前記ｍの値を
ｍ１に減少させて、前記辞書ウィンドウ中の一致が検出
されたデータの位置からｍ１組のｎ１個のデータと前記
圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータとが実質的に同時
に比較される。

【００７５】従って、同じハードウェア（比較回路）を
用いて、異なる一致幅の比較を行うことができる。よっ
て、ハードウェアを大型化せずに、高速にデータ圧縮動
作を行うことができる。請求項５記載のデータ圧縮方
法、及び請求項１０記載データ圧縮装置においては、本
発明に係わるデータ圧縮方法は、Ｌａｍｐｅｌ／Ｚｉｖ
が提案したＬＺ７７方式に適用できる。従って、ＬＺ７
７方式のデータ圧縮動作を大幅に高速化でき、かつその
データ圧縮装置を容易にハードウェア化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるデータ圧縮装置を含むシステム
の構成例を示す図。

【図２】本発明に係わるデータ圧縮装置の大要のブロッ
ク構成図。

【図３】本発明に係わるデータ圧縮方法の第１実施例を
説明するための図。

【図４】本発明に係わるデータ圧縮方法の第２実施例を
説明するための図。

【図５】一般的なＬＺ７７データ圧縮方式の動作例を示
す図である。（Ａ）は、圧縮の対象となるデータ（入力
データ）とそれと比較される先行データの一定範囲（ス
ライディングウィンドウ）、（Ｂ）は、非圧縮データ、
（Ｃ）は、圧縮データを示す。

【図６】２進木検索法の動作例を説明するための図。

【符号の説明】

１−１ 圧縮装置 １−２ ＭＰＵ（マイクロコンピュータ） １−３ メモリ １−１ａ 圧縮機構 １−１ｂ 制御回路 １−１ｃ アドレスレジスタ読出し回路 １−１ｄ アドレスレジスタ書き込み回路 １−１ｅ バイトカウンタ ２−１ ウィンドウ（スライディング辞書） ２−２ 圧縮対象データ用レジスタ ２−３，２−３’ 比較ユニット ２−３（１）〜２−３（３２）２バイト比較回路 ２−３（３３）〜２−３（３６）１バイト比較回路 ２−４ レジスタ ２−４（ａ）〜２−４（ｃ） レジスタ ２−５ レジスタ ２−６，２−７ 切り替えゲート ２−８ 制御回路 ２−９ 最大一致選択回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮すべきデータの以前の履歴を格納し
   た辞書ウィンドウと前記圧縮すべきデータとを比較し、
   データの一致が検出された場合に一致データの一致長と
   前記辞書ウィンドウにおける相対位置とをコード化して
   圧縮データを生成するデータ圧縮方法において、 （ａ）前記辞書ウィンドウ中のｍ組（ｍ＝２，
   ３，．．．）のｎ個のデータ（ｎ＝２，３，．．．）と
   前記圧縮すべきデータ中のｎ個のデータとを実質的に同
   時に比較し、 （ｂ）前記段階（ａ）の比較結果において、最長の一致
   を検出したデータをコード化して前記圧縮データを生成
   する各段階を有することを特徴とするデータ圧縮方法。
2. 【請求項２】 前記段階（ａ）は、ｎ個のデータの一致
   が検出された場合、前記ｎの値をｎ１（ｎ１＝３，
   ４，．．）に増加させて、前記辞書ウィンドウ中の一致
   が検出されたデータの位置からｍ組のｎ１個のデータと
   前記圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータとを実質的に
   同時に比較する段階を含むことを特徴とする請求項１記
   載のデータ圧縮方法。
3. 【請求項３】 前記段階（ａ）は、ｎ個のデータの一致
   が検出された場合、前記ｍの値をｍ１（ｍ１＝１，
   ２，．．．）に減少させて、前記辞書ウィンドウ中の一
   致が検出されたデータの位置からｍ１組のｎ１個のデー
   タと前記圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータとを実質
   的に同時に比較する段階をさらに含むことを特徴とする
   請求項２記載のデータ圧縮方法。
4. 【請求項４】 前記段階（ａ）は、ｎ個のデータの一致
   が検出された場合、前記ｎの値をｉ×ｎに増加させかつ
   前記ｍの値をｍ／ｉに減少させて（ｉ＝２，
   ３，．．．）、前記辞書ウィンドウ中の一致が検出され
   たデータの位置からｍ／ｉ組のｉ×ｎ個のデータと前記
   圧縮すべきデータ中のｉ×ｎ個のデータとを実質的に同
   時に比較する段階をさらに含むことを特徴とする請求項
   ３記載のデータ圧縮方法。
5. 【請求項５】 前記データ圧縮方法は、Ｌａｍｐｅｌ／
   Ｚｉｖが提案したＬＺ７７方式の改良方式であり、前記
   ｎ個のデータはｎ個のバイトであり、前記辞書ウィンド
   ウ中のｍ組のｎ個のデータは、１バイトずつシフトされ
   たｍ組のｎ個のデータであることを特徴とする請求項１
   乃至４のうちいずれか１項記載のデータ圧縮方法。
6. 【請求項６】 圧縮すべきデータの以前の履歴を格納し
   た辞書ウィンドウと前記圧縮すべきデータとを比較する
   比較部と、データの一致が検出された場合に一致データ
   の一致長と前記辞書ウィンドウにおける相対位置とをコ
   ード化して圧縮データを生成する処理部とを有するデー
   タ圧縮装置において、 前記比較部は、前記辞書ウィンドウ中のｍ組（ｍ＝２，
   ３，．．．）のｎ個のデータ（ｎ＝２，３，．．．）と
   前記圧縮すべきデータ中のｎ個のデータとを実質的に同
   時に比較するｍ個の比較回路を有し、 前記処理部は、前記比較部の比較結果において、最長の
   一致を検出したデータをコード化して前記圧縮データを
   生成する手段を有することを特徴とするデータ圧縮装
   置。
7. 【請求項７】 前記比較部は、ｎ個のデータの一致が検
   出された場合、前記ｎの値をｎ１（ｎ１＝３，
   ４，．．）に増加させて、前記辞書ウィンドウ中の一致
   が検出されたデータの位置からｍ組のｎ１個のデータと
   前記圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータとを実質的に
   同時に比較する手段を含むことを特徴とする請求項６記
   載のデータ圧縮装置。
8. 【請求項８】 前記比較部は、ｎ個のデータの一致が検
   出された場合、前記ｍの値をｍ１（ｍ１＝１，
   ２，．．．）に減少させて、前記辞書ウィンドウ中の一
   致が検出されたデータの位置からｍ１組のｎ１個のデー
   タと前記圧縮すべきデータ中のｎ１個のデータとを実質
   的に同時に比較する手段をさらに含むことを特徴とする
   請求項７記載のデータ圧縮装置。
9. 【請求項９】 前記比較部は、ｎ個のデータの一致が検
   出された場合、前記ｎの値をｉ×ｎに増加させかつ前記
   ｍの値をｍ／ｉに減少させて（ｉ＝２，３，．．．）、
   前記辞書ウィンドウ中の一致が検出されたデータの位置
   からｍ／ｉ組のｉ×ｎ個のデータと前記圧縮すべきデー
   タ中のｉ×ｎ個のデータとを実質的に同時に比較する手
   段をさらに含むことを特徴とする請求項８記載のデータ
   圧縮装置。
10. 【請求項１０】 前記データ圧縮装置は、Ｌａｍｐｅｌ
    ／Ｚｉｖが提案したＬＺ７７方式用改良装置であり、前
    記ｎ個のデータはｎ個のバイトであり、前記辞書ウィン
    ドウ中のｍ組のｎ個のデータは、１バイトずつシフトさ
    れたｍ組のｎ個のデータであることを特徴とする請求項
    ６乃至９のうちいずれか１項記載のデータ圧縮装置。