JPH1188192A - データ圧縮方法及び装置 - Google Patents

データ圧縮方法及び装置

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JPH1188192A
JPH1188192A JP10169100A JP16910098A JPH1188192A JP H1188192 A JPH1188192 A JP H1188192A JP 10169100 A JP10169100 A JP 10169100A JP 16910098 A JP16910098 A JP 16910098A JP H1188192 A JPH1188192 A JP H1188192A
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    • H03M7/46—Conversion to or from run-length codes, i.e. by representing the number of consecutive digits, or groups of digits, of the same kind by a code word and a digit indicative of that kind

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 圧縮度が大であり、圧縮の所要時間を短縮す
る。 【解決手段】 データストリームの第１の部分がウイン
ドウ内に読み込まれ、それは履歴バッファと先読みバッ
ファを有する。先読みバッファ内のデータストリームの
第４の部分のインデックスが選択され、これでポインタ
アレイ内の項目が選択される。この項目でレコードアレ
イ内の初期項目が選択される。初期項目の履歴バッファ
アドレスで参照される履歴バッファ内のアドレスから始
まるデータストリームの第３の部分が選択され、この第
３の部分は、先読みバッファ内のデータストリームの第
２の部分と比較される。これが一致しない場合、初期項
目のレコードアレイ・アドレスに基づいて、レコードア
レイ内の後続項目が選択され、その後続項目が初期項目
として指定される。一致又は項目に残が無くなる迄この
ステップは反復される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報通信及び記憶
の分野に関する。より具体的には、本発明は、ディジタ
ル化情報を格納するために必要なメモリのサイズを低減
するためにその情報を圧縮することに関する。
【０００２】
【従来の技術】データ圧縮は、ディジタル化データ・ス
トリームなど、所与の情報を表すために必要な文字数を
低減するために使用する。使用する文字数を低減するこ
とにより、データ・ストリームは、より少ないメモリ容
量で格納するか、またはより短時間かより小さい帯域幅
を使用してより効率よく伝送することができる。データ
を圧縮するために、数通りの方法の１つまたは複数を使
用することができる。
【０００３】データ圧縮方法を選択する際に重要な２つ
の考慮事項は、データを圧縮する程度と、圧縮が行われ
る速度である。圧縮度により、データを表すために使用
する文字数の低減量を意味する。文字数がわずかしか低
減されない場合、文字数が大幅に低減されたときほど、
データ圧縮が有益ではない。同様に、データを圧縮する
ために比較的長い時間を必要とする圧縮方法は、比較的
短い時間を必要とする方法ほど有益ではない可能性があ
る。したがって、データを表すために必要な文字数を大
幅に低減し、短時間で動作するデータ圧縮方法が一般に
好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】必要なものは、圧縮度
が高く、データを圧縮するために必要な時間を短縮する
データ圧縮の方法及び装置である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記その他の必要性は、
データ・ストリームを圧縮するための方法によって満た
される。データ・ストリームの第１の部分はウィンドウ
内に読み込まれ、それは履歴バッファと先読みバッファ
とを有する。先読みバッファ内のデータ・ストリームの
第４の部分から取られたインデックスが選択され、この
インデックスに基づいて、ポインタ・アレイ内の項目が
選択される。このポインタ・アレイ項目に基づいて、レ
コード・アレイ内の初期項目が選択される。このレコー
ド・アレイ初期項目は、履歴バッファ・アドレスと、レ
コード・アレイ・アドレスとを有する。初期項目の履歴
バッファ・アドレスによって参照される履歴バッファ内
のアドレスから始まるデータ・ストリームの第３の部分
が選択される。データ・ストリームの第３の部分は先読
みバッファ内のデータ・ストリームの第２の部分と比較
される。データ・ストリームの第３の部分がデータ・ス
トリームの第２の部分と一致しない場合、初期項目のレ
コード・アレイ・アドレスに基づいて、レコード・アレ
イ内の後続項目が選択され、その後続項目が初期項目と
して指定される。
【０００６】データ・ストリームの第３の部分がデータ
・ストリームの第２の部分に一致するかまたはレコード
・アレイ内にそれ以上項目が一切残らなくなるまで、第
３の部分の選択から後続項目の選択に至る諸ステップが
繰り返される。レコード・アレイ内にそれ以上項目が一
切残っていない場合、データ・ストリームの第２の部分
が出力ファイルに書き込まれ、ウィンドウ内に読み込ま
れたデータ・ストリームの第１の部分が所定の量だけ増
分される。データ・ストリームの第３の部分がデータ・
ストリームの第２の部分と一致する場合、データ・スト
リームの第３の部分の履歴バッファ・アドレスと、デー
タ・ストリームの第３の部分とデータ・ストリームの第
２の部分のうちの何バイトが一致するかを表す長さ値が
出力ファイルに出力され、ウィンドウ内に読み込まれた
データ・ストリームの第１の部分が一致したバイト数だ
け増分される。データ・ストリームのすべてがウィンド
ウに読み込まれるまで、インデックスを選択するステッ
プ以降のこの方法の諸ステップが繰り返される。
【０００７】本発明の他の利点は、添付図面と関連して
考慮したときに好ましい実施例の詳細な説明を参照する
ことによって明らかになるだろう。添付図面は詳細をよ
りよく示すために一定の縮尺にはなっておらず、複数の
図面にわたって同様の参照番号は同様の要素を示す。
【０００８】
【発明の実施の形態】その基本的な形式のディジタル・
データは、通常、０と１のストリームによって表され
る。それぞれの０とそれぞれの１はビットと呼ばれる。
０と１をグループ化したものは、バイトと呼ばれ、英字
や数字などの各種の文字を表すことができる。その方法
が実施されるハードウェアに応じて、１バイトは異なる
数のビットで構成することができる。好ましい圧縮装置
の機能ブロック図は図１に示す。
【０００９】好ましいことに、この圧縮は、ビットごと
のランレングス符号化によって開始データ・ストリーム
を変換することから始まる。これは、ストリーム内の一
続きに含まれる連続０または１の数をカウントし、この
ようなランレングス数を出力ファイルに書き込むことに
よって行われる。たとえば、表１は３２ビットの入力デ
ータ・ストリームを示す。
【００１０】表１．入力データ・ストリーム 00001100111110000011101010000111
【００１１】好ましい実施例では、出力ファイルに書き
込まれる第１のランレングス数は、必ず、初期の０の数
になる。表１に示す例では、初期の０の数は４である。
したがって、数値４がまず出力ファイルに書き込まれ
る。出力ファイルもディジタル・ファイルであることが
好ましいので、数値４を表す１と０のビット・パターン
が出力ファイルに書き込まれるものになることが分かる
だろう。この説明で書き込まれるものとして記載したす
べての数値について、これが該当することが好ましい。
入力データ・ストリーム内の第１の文字が０ではなく１
であれば、０という値が出力ファイルに書き込まれ、入
力データ・ストリームの先頭に０がまったく存在しない
ことを示すものと思われる。
【００１２】初期の０の数が出力ファイルに書き込まれ
た後、初期の一続きの０に続く１の数が出力ファイルに
書き込まれる。表１に示す例では、初期の一続きの０に
続く１の数は２である。したがって、２が出力ファイル
に書き込まれる。上記の方法に従って、０と１のランレ
ングス数が交互に出力ファイルに書き込まれる。一続き
の０または１の長さが２５４を上回る場合、２５５とい
う値が出力ファイルに書き込まれ、その一続きの残余が
カウントされ、この残余値も出力ファイルに書き込まれ
る。一続きが非常に長い場合、残余値が書き込まれる前
に２５５という値がいくつか出力ファイルに書き込まれ
る可能性がある。したがって、出力ファイルを圧縮解除
する場合、好ましいことに圧縮解除ルーチンは、次に続
く値を２５５という値に加えて実際のランレングス値を
達成しなければならないことが２５５という値によって
示されるものと認識する。
【００１３】３２ビット以外の長さの入力データ・スト
リームにもこの方法が同様に適用可能であり、その長さ
はこの方法を説明する際に便宜上選択されたものである
ことが分かるだろう。表１に示す入力ストリームのすべ
ての０と１がビットごとのランレングス符号化によって
処理されると、表２に示す出力ファイルが作成されてい
ることになる。
【００１４】表２．出力ファイル 4,2,2,5,5,3,1,1,1,1,4,3
【００１５】ランレングス符号化は、通常、入力データ
・ストリームの長さをある程度まで低減するが、すべて
のデータ・ストリーム・タイプにとって効率のよい圧縮
方法ではない。たとえば、その入力データ・ストリーム
が複数の０または１が連続する一続きをあまり含んでい
ない場合、出力ファイルは入力データ・ストリームより
大幅に小さくなるわけではなく、入力データ・ストリー
ムを処理するために必要な時間は達成した圧縮度に値し
ない可能性がある。したがって、好ましい実施例では、
ランレングス符号化がデータ圧縮方法及び装置における
選択可能な任意選択の第１のステップになっている。ラ
ンレングス符号化を使用する場合には、ランレングス符
号化からの出力ファイルは、以下に説明する圧縮動作の
残りの部分の入力データ・ストリームと見なされること
になる。
【００１６】次にその入力データ・ストリームは、修正
済みスライディング・ウィンドウ方法によって圧縮され
る。本質的にこの方法は、入力データ・ストリーム内の
同一の一続きの文字の繰返しを探すことにより、その入
力データ・ストリームを圧縮する。ビットごとのランレ
ングス符号化の例では、０と１によって表される入力デ
ータ・ストリームの例が示されている。データ圧縮のス
ライディング・ウィンドウ・ステージの入力データ・ス
トリームも１と０であることが好ましいが、このような
１と０は他の文字で表すことができ、そのため、この方
法をより容易に理解することができる。
【００１７】好ましいことに、入力データ・ストリーム
は、履歴バッファと先読みバッファという２つの部分を
有するスライディング・ウィンドウに読み込まれる。好
ましい実施例では、履歴バッファのサイズは５１２バイ
トであり、先読みバッファのサイズは２７７バイトであ
る。しかし、代替実施例では、履歴バッファと先読みバ
ッファのサイズとして他の値を選択することができる。
【００１８】入力データ・ストリームは一度にウィンド
ウ内に保持できる文字数以上の文字を含むことが多いの
で、このウィンドウはスライディング・ウィンドウとし
て指定される。したがって、入力データ・ストリームの
第１の部分だけが一度に処理され、先行する第１の部分
が処理され、出力ファイルに書き込まれると、入力デー
タ・ストリームの後続部分がそのウィンドウに読み込ま
れる。入力データ・ストリームのこの後続部分は次にデ
ータ・ストリームの第１の部分として指定され、好まし
いことに入力データ・ストリームのすべてがそのように
処理されるまで、処理はこのように続行される。ここで
使用する用語では入力データ・ストリームをスライディ
ング・ウィンドウに読み込まれるものとして記述してい
るが、これは記述言語であり、この方法はいくつかの異
なるやり方のうちの１つまたは複数で実際に実施できる
ことが分かるだろう。たとえば、好ましい実施例では、
入力データ・ストリームは全体または一部がメモリ内に
保持され、データ・ストリームのどの部分が履歴バッフ
ァまたは先読みバッファ内に現在位置するかを定義する
ためにポインタを使用する。
【００１９】データ・ストリームの第１の部分を処理す
るため、先読みバッファ内に現在存在するデータ・スト
リームの一部分が、履歴バッファ内に現在存在するデー
タ・ストリームの一部分と比較される。先読みバッファ
から比較されているデータ・ストリームの一部分は第２
の部分として指定され、履歴バッファから比較されてい
るデータ・ストリームの一部分は第３の部分として指定
される。第２の部分と第３の部分との一致が見つかった
場合、２つの値が１対として出力データ・ファイルに書
き込まれる。第１の値は履歴バッファ内のデータ・スト
リームの第３の部分の先頭のアドレスを表し、第２の値
は第３の部分と一致した第２の部分の長さを表す。次に
入力データ・ストリームはスライディング・ウィンドウ
により第２の値の文字数だけ増分され、それは一致が見
つかった文字の数である。たとえば、表３に示すデータ
・ストリームについて検討すると、これはスライディン
グ・ウィンドウ内のデータ・ストリームの第１の部分を
表している。例のため、わずか２０文字のウィンドウ・
サイズを使用する。
【００２０】表３．２０文字のスライディング・ウィン
ドウ内の入力データ・ストリーム 000000000111111 11112 123456789012345 67890 ABCDEFGHIJKLMNO FGHOL 履歴バッファ＾先読みバッファ
【００２１】データ・ストリーム内の中断の下に位置す
るカラットは、履歴バッファと先読みバッファとの間の
分割を表している。入力データ・ストリームは必ずしも
履歴バッファと先読みバッファとの間で物理的に分割す
る必要はないが、データ・ストリームのどの部分が履歴
バッファ内にあり、データ・ストリームのどの部分が先
読みバッファ内にあるかを追跡するために、ポインタま
たはその他のこのような仕組みを使用できることが分か
るだろう。以下に詳述するように、データ・ストリーム
の英字データの上にリストした値はアドレスを表す。好
ましいことに、データ・ストリームが処理されるにつれ
てウィンドウはデータ・ストリームに沿ってスライド
し、まだ処理されていないデータ・ストリームの新しい
部分が先読みバッファにまず入り、ウィンドウの履歴バ
ッファ側からスライディング・ウィンドウを出て行くま
で、履歴バッファによって増分されるようになってい
る。
【００２２】先読みバッファ内のデータ・ストリームの
第２の部分が文字Ｆから始まるものと見なす。履歴バッ
ファ内のデータ・ストリームのうち、先読みバッファ内
の第２の部分と一致する第３の部分を見つけることが望
ましい。履歴バッファ内のデータ・ストリームのいくつ
かの異なる部分は、一致が見つかる前に第２の部分と比
較することができる。たとえば、第２の部分の先頭であ
る文字Ｆは、履歴バッファ内の第１の文字Ａと比較する
ことができ、これは第３の部分として指定されることに
なる。当然のことながら、これらの文字は一致しないの
で、第２の部分と比較すべきデータ・ストリームの第３
の部分として、履歴バッファ内のデータ・ストリームの
後続部分が選択されるだろう。たとえば、次の第３の部
分は、履歴バッファ内の次の文字、すなわち、文字Ｂか
ら始まる可能性がある。これもデータ・ストリームの第
２の部分と一致しないので、後続の第３の部分が選択さ
れるだろう。
【００２３】履歴バッファ内のデータ・ストリームの初
期及び後続の第３の部分を選択する方法は、一致を見つ
けるために必要な時間を大幅に短縮することができる。
たとえば、初期の第３の部分は、履歴バッファ内の第１
の文字から始めることによって必ず選択することがで
き、後続の第３の部分は、一致が見つかるかまたは履歴
バッファの終わりに達するまで履歴バッファ内を一度に
１文字ずつ連続して進むことによって選択することがで
きる。しかし、何らかの分類のインデックスを作成する
ことによって初期及び後続の第３の部分を選択する方が
より効率的である可能性がある。この点については、以
下に詳述する。
【００２４】初期及び後続の第３の部分を見つける方法
にかかわらず、第３の部分と第２の部分との一致が見つ
かると、一致した第３の部分の先頭のアドレスが記録さ
れる。このアドレスは、履歴バッファの先頭からのオフ
セット値の形式を取ることが好ましい。表３に示す例で
は、履歴バッファ内の一致するＦのアドレスは６であ
る。このアドレス６は、出力ファイルに書き込まれる出
力対の第１の値になる。次に書き込まれる値は、第２の
部分と一致する第３の部分の長さである。ここに示す例
では、ＦＧＨという第２の部分はＦＧＨという第３の部
分と一致するので、第３の部分と第２の部分で一致する
３文字を表す３という値が出力ファイル内の出力対の第
２の値として書き込まれる。
【００２５】先読みバッファ内の第２の部分と一致する
第３の部分は履歴バッファ内に複数存在する可能性があ
ることが分かるだろう。このような場合、一致する第３
の部分のうち、どれが最良一致であるかを決定する方法
を使用しなければならない。好ましいことに、このよう
な決定によるこのステップでは、入力データ・ストリー
ムのより大きい部分が処理されるので、第２の部分のう
ちの最大数の文字と一致する第３の部分が最良一致であ
ると見なされるだろう。２つまたはそれ以上の第３の部
分がいずれも第２の部分の同じ数の文字と一致する場
合、好ましい実施例では、アドレス示すために必要な文
字に関して最も小さいアドレスを有する第３の部分が最
良一致になる。このようにして、出力ファイルをできる
だけ小さく保つことができる。表に示す例では、第３の
部分のアドレスは履歴バッファの先頭からのオフセット
として計算されている。しかし、代替実施例では、先読
みバッファに最も近い履歴バッファの反対側からのオフ
セットを計算するなど、他のアドレス方式も使用可能で
あることが分かるだろう。
【００２６】このようにして一致が見つかると、入力デ
ータ・ストリームは、第３及び第２の部分間の一致の長
さである、出力ファイルに書き込まれる第２の値と同じ
数の文字だけスライディング・ウィンドウにより増分さ
れる。したがって、これと同じ文字数の入力データ・ス
トリームがスライディング・ウィンドウの一方の側で履
歴バッファから外へ増分され、これと同じ文字数の入力
データ・ストリームがスライディング・ウィンドウの反
対側で先読みバッファ内へ増分される。上記の例の場
合、第２の値は３であるので、ウィンドウによりデータ
・ストリームを増分した後、そのウィンドウは表４に示
すようにデータ・ストリームを保持するだろう。
【００２７】表４．２０文字のスライディング・ウィン
ドウ内の入力データ・ストリーム 000000000111111 11112 123456789012345 67890 DEFGHIJKLMNOFGH OLABD 履歴バッファ＾先読みバッファ
【００２８】ウィンドウ内に存在する入力データ・スト
リームのこの増分部分は、処理されるデータ・ストリー
ムの新しい第１の部分になる。先読みバッファ内のデー
タ・ストリームの新しい第２の部分は英字Ｏから始ま
る。オフセット・アドレス番号はその位置を保持し、第
２の部分と初期または後続の第３の部分との一致を見つ
ける処理が新たに始まる。この例では、第２の部分はア
ドレス１２から始まるこの履歴バッファ内の第３の部分
と一致し、１文字の長さの間続く。したがって、表３及
び表４に示すように見つかった一致について出力ファイ
ルに書き込まれる最初の２対は表５に示す通りになるだ
ろう。
【００２９】表５．出力ファイル 6,3,12,1
【００３０】書き込まれる第１の値が長さになり、書き
込まれる第２の値がアドレスになるように、出力ファイ
ルに値を書き込む順序を逆にすることができことが分か
るだろう。アドレス値と長さ値など、出力ファイルに書
き込まれる値は、表５に示すように出力ファイルに書き
込むことができるが、各種の方式を使用して書き込むこ
とが好ましく、その方式は出力ファイルのサイズを低減
するように選択される。たとえば、アドレスまたは長さ
値は、実際の値として書き込むのではなく、トークン化
することができる。好ましいことに、ユーザは、静的符
号化方法または動的符号化方法という２通りの出力ファ
イル符号化方法の一方を選択することができる。
【００３１】静的符号化方法では、長さ値とアドレス値
の一方または両方が特定の固定ビット・シーケンスにマ
ッピングされる。この方法の好ましい実施例では、長さ
だけがそのようにトークン化され、アドレスは固定長の
９ビット・フィールドに書き込まれる。長さ値とトーク
ン文字とを相関させる事前定義テーブル内の長さの値を
調べることによって、長さ値が符号化される。トークン
文字は長さの値より短いことが好ましく、最も頻繁に発
生する長さ値には最短トークンが割り当てられることが
好ましく、その結果、出力ファイルはできるだけ小さい
ものにすることができる。一致が一切見つからないかま
たは一致長が１である場合、エンコーダは、２進０と、
それに続く非一致バイトとを放出する。８ビット・バイ
トの場合、これは合計９ビットになるはずである。出力
ファイルをデコードすると、デコーダは、もう一度、事
前定義テーブルで長さトークンを調べ、長さ値を取り戻
す。
【００３２】１より大きい一致長が見つかった場合、好
ましい実施例では、表６に示すトークン・テーブルを使
用する。
【００３３】表６．静的トークン化テーブル 一致長 長さコード 変位コード ２〜３ 10x ９ビット・コード ４〜７ 1110xx ９ビット・コード ８〜１５ 1110xxx ９ビット・コード １６〜３１ 11110xxxx ９ビット・コード ３２〜２７７ 11111xxxxxxxx ９ビット・コード
【００３４】９ビット変位コードは、以下のように計算
することが好ましい。 temp=(先読みバッファ内の第１のバイトのアドレス) -(一致位置アドレス)-1 if(temp<0) then(変位コード)=temp+796 else(変位コード)=temp 式中、アドレスは履歴バッファのアドレスである。
【００３５】長さコードのＸは、コード範囲内の所与の
長さのオフセットでコード化される。たとえば、８〜１
５の範囲の場合、１２というストリング長は1110100と
してコード化され、その範囲へのオフセットが４になる
だろう。最終トークンは、長さコードとそれに続く変位
コードである。圧縮器が圧縮サイクルを終了すると、好
ましいことに1111111111111である特殊なファイルの終
わりトークンが出力ファイルに書き込まれる。これは、
出力ファイルの終わりにマークを付けるものである。
【００３６】動的符号化方法は、静的符号化方法と同じ
基本原理に従って機能するが、長さ値を符号化するため
のテーブルは、データ・ストリームが処理されるにつれ
て変化しないような静的事前定義テーブルではなく、む
しろ、処理中のデータ・ストリームの特定の特性に基づ
いて変化する動的テーブルである。この方法では、異な
る長さ値が発生する頻度が監視され、所与の長さ値の頻
度が増加すると、発生頻度がそれより低い長さ値より短
いテーブル内のトークンがそれに割り当てられる。好ま
しいことに、事前定義規則セットを使用して、このよう
なテーブル割当て決定を行い、この規則セットは圧縮装
置と圧縮解除装置の両方に提供されるので、圧縮解除器
は出力ファイルを作成する際に圧縮器が行ったのと同じ
時点で出力ファイルの処理中にテーブル変更を行い、出
力ファイルは圧縮解除器によって開始データ・ストリー
ムに応じて完全に再構築されることになる。動的テーブ
ルを使用することにより、データ・ストリームの圧縮に
よって発生頻度が変化しても、最も頻繁に発生する長さ
値には最小トークン値が割り当てられる。
【００３７】たとえば、好ましい実施例では、第２の符
号化方法がまず上記の符号化方法を使用して、出力トー
クンを生成する。トークンが生成されると、各トークン
・タイプのものがいくつ生成されるかを論理回路が追跡
する。所与のトークン・タイプの頻度がより少ない長さ
コード・ビットでコード化されたトークン・タイプを上
回る場合、このようにより高い頻度のトークン・タイプ
は、より少ない長さコード・ビットを有するタイプの長
さコードを採用する。表７に示すトークン化テーブルに
ついて検討する。
【００３８】 表７．初期構成における動的符号化テーブル タイプ 一致長 長さコード 変位コード Ａ ２ 100 ９ビット・コード Ｂ ３ 101 ９ビット・コード Ｃ ４〜７ 1110xx ９ビット・コード Ｄ ８〜１５ 1110xxx ９ビット・コード Ｅ １６〜３１ 11110xxxx ９ビット・コード Ｆ ３２〜２７７ 11111xxxxxxxx ９ビット・コード
【００３９】たとえば、圧縮ジョブ中にタイプＥのトー
クンの数がタイプＤのトークンの数を上回る場合、今後
のタイプＥ及びＤのトークンは表８に示すようにコード
化されることになる。
【００４０】 表８．再構成後の動的符号化テーブル タイプ 一致長 長さコード 変位コード Ｄ ８〜１５ 11110xxx ９ビット・コード Ｅ １６〜３１ 1110xxxx ９ビット・コード
【００４１】使用可能なトークンの具体的な実施例は上
記に示されている。しかし、これらのトークンは好まし
い実施例で使用可能なトークンの例であることが分かる
だろう。当然のことながら、長さデータ及び変位を符号
化するために使用するトークンのより広い概念の範囲内
で他のトークンと、そのようにすることにとって利益が
あるときに符号化が変化可能な動的方式を使用すること
は可能である。
【００４２】好ましい実施例では、この圧縮方法は、そ
の方法の数通りのステップが同時に行われるように、同
時方式で実行される。たとえば、第３の部分と第２の部
分を比較する複数の圧縮器を提供することにより、複数
の第３の部分を一度に比較することができ、したがっ
て、より迅速に一致を見つけることができる。好ましい
実施例では、４つの比較器を使用する。
【００４３】先読みバッファ内の第２の部分と一致する
第３の部分がまったく存在しない場合、データ・ストリ
ームはウィンドウにより所与の文字数だけ増分される。
先読みバッファから履歴バッファに増分される文字は出
力ファイルに書き込まれ、新しい第２の部分と初期また
は後続の第３の部分とを付き合わせようとするプロセス
が繰り返される。好ましい実施例では、データ・ストリ
ームは単一文字だけ増分されるので、上記のようにその
単一文字が出力ファイルに書き込まれ、先読みバッファ
から履歴バッファに増分される。
【００４４】前述のように、圧縮装置は、データ・スト
リームの第３の部分候補を見つけるために履歴バッファ
を連続的に進むこととは異なる方法を使用することによ
り、より迅速にデータ・ストリームについて操作するこ
とができる。好ましいことに、先読みバッファ内の第２
の部分と一致するための候補になりそうな履歴バッファ
内の第３の部分をより迅速に識別するために、２つのア
レイを有する装置を使用する。この２つのアレイは、ポ
インタ・アレイとレコード・アレイとして指定されてい
る。
【００４５】概要としては、データ・ストリームの第１
の部分がウィンドウに読み込まれると、データ・ストリ
ームの第４の部分を使用してインデックスを作成し、こ
れを使用してポインタ・アレイ内の項目を選択する。次
に、ポインタ・アレイ内の項目を使用してレコード・ア
レイ内の初期項目を選択する。レコード・アレイ内の初
期項目は、データ・ストリームの第２の部分と一致しそ
うなデータ・ストリームの初期の第３の部分用の履歴バ
ッファ内のアドレスを含む。また、レコード・アレイ内
の初期項目はレコード・アレイ・アドレスも有し、この
アドレスはレコード・アレイ内の後続項目を指し示し、
その後続項目はデータ・ストリームの第２の部分と一致
するための候補になりそうなデータ・ストリームの後続
の第３の部分用の履歴バッファ・アドレスを含む。初期
項目によって参照される第３の部分が第２の部分に妥当
な一致をもたらさない場合あるいはもっと多くの第３の
部分を比較することが望ましい場合、後続項目を使用す
ることになる。このようにして、一致しそうなものを突
き止めるためのより効率的で目標になる方法が提供され
る。
【００４６】アクセスされる後続レコード・アレイ項目
の数は、いくつかの基準のバランスによって決まること
が好ましい。たとえば、レコード・アレイの終わりに達
した場合、後続レコード・アレイ項目を選択するプロセ
スが停止する可能性がある。また、レコード・アレイ項
目内の履歴バッファ・アドレスが第２の部分と一致する
第３の部分を指し示し、一致部分の長さが所定の値と等
しいかまたはそれより大きい場合、後続レコード・アレ
イ項目は調査しない可能性がある。さらに、所定の数の
レコード・アレイ項目だけが調査可能なので、その時点
ですでに一致することが分かっていて最大一致長を有す
る第３の部分を、一致する第３の部分として使用する。
このようにして、好ましい装置により、一致する第３の
部分を検索するときに費やす時間が長すぎないように保
証される。
【００４７】ポインタ・アレイとレコード・アレイが有
用になるためには、それらにデータをロードし、圧縮装
置の動作中にそれらを維持しなければならない。このプ
ロセスの概要は図３に示す。アレイにロードするには、
最初に充填される先読みバッファが一杯になり、履歴バ
ッファ内に１バイトのデータ・ストリームが存在するよ
うになるまで、一度に１バイトずつデータ・ストリーム
が増分式にウィンドウに読み込まれる。この時点で、好
ましい実施例では、履歴バッファ内に移動したばかりの
バイトの下位４ビットと、先読みバッファ内の第１のバ
イト（履歴バッファ内に次に増分すべきバイト）の下位
４ビットであるデータ・ストリームの第５の部分が連結
される。この新たに形成された８ビット・バイトは、ポ
インタ・アレイ内の項目を調べるために使用するポイン
タである。したがって、ポインタ・アレイのサイズと、
ポインタを形成するために使用するビット数との間に所
定の関係がある。８ビットのディジタル情報は２５６個
の固有の値を有し、これはポインタ・アレイのサイズで
ある。したがって、代替実施例では、他のポインタ・ア
レイ・サイズを選択し、同一基準で異なる数のビットを
使用してそのポインタを作成することができる。
【００４８】好ましい実施例のレコード・アレイは５１
２項目の長さを有する。したがって、レコード・アレイ
内の１つの項目を指し示すために９ビットが必要であ
る。前述のように、履歴バッファも５１２バイトという
好ましいサイズを有するので、履歴バッファ内のすべて
のバイトをアドレス指定するためにも９ビットが必要で
ある。レコード・アレイ及び履歴バッファのサイズにつ
いては他の値も選択することができ、それらを完全にア
ドレス指定するには同一基準で異なる数のアドレス・ビ
ットが必要になるだろう。
【００４９】ポインタによって参照されるポインタ・ア
レイ内の項目は読み取られ、一時的に保管され、ポイン
タ・アレイ内のその位置はレコード・アレイ内で次に使
用可能な項目のアドレスで上書きされる。第１のサイク
ルの間、これはレコード・アレイ内の第１の項目であ
り、第２のサイクルの間は、第２の項目であり、以下同
様になる。次に使用可能なレコード・アドレスは、９ビ
ット・カウンタで増分されることが好ましく、圧縮装置
が始動されると０に初期設定される。初期始動またはリ
セット後にすべての項目が無効になるので、レコード・
アレイ内のデフォルト始動値は無効レコード項目を示
す。一時的に保管されたポインタ・アレイからの項目は
履歴バッファ内の第１のバイトの現行アドレスと連結さ
れ、そのバイトは履歴バッファの第１のアドレスに含ま
れ、上記のポインタ・アレイに書き込まれるようにレコ
ード・アレイ内で次に使用可能項目のアドレスによって
参照されるレコード・アレイ項目に書き込まれる。連結
したレコード・アレイ項目の好ましい実施例の図は図２
に示す。
【００５０】この時点で、レコード・アレイ内で次に使
用可能な項目の値は１だけ増分され、データ・ストリー
ムの次のバイトは先読みバッファから履歴バッファに増
分され、ポインタ・アレイへの８ビット・インデックス
を形成し、ポインタ・アレイとレコード・アレイをロー
ドするプロセスは循環して繰り返される。このプロセス
は、データ・ストリームがウィンドウで増分されたとき
にポインタ・アレイとレコード・アレイを更新するため
に使用することが好ましく、データ・ストリームの各バ
イトが先読みバッファから履歴バッファに増分されるた
びに行われる。
【００５１】好ましい実施例では、このようにしてポイ
ンタ・アレイとレコード・アレイをロードして更新する
目的は、先読みバッファ内のデータ・ストリームの第２
の部分と履歴バッファ内のデータ・ストリームの第３の
部分との間で一致しそうな候補を提供するために使用で
きるようにすることである。したがって、前の一致が一
切見つからなかった場合に１バイトだけ、または前の一
致の長さのバイト数だけ、データ・ストリームがウィン
ドウで増分され、データ・ストリームの新しいバイトが
履歴バッファに入った場合には、第３の部分になりそう
な候補を見つける方法を使用することが好ましい。ポイ
ンタ・アレイとレコード・アレイを使用する好ましい方
法の流れ図は図４に示す。
【００５２】第１に、好ましくは先読みバッファ内の最
初の２バイト（履歴バッファ内へ増分すべき次の２バイ
ト）であるデータ・ストリームの第４の部分の各バイト
からの下位４ビットを連結して８ビット・インデックス
にし、これを使用してポインタ・アレイ内の項目を参照
する。２バイトのそれぞれから異なる数のビットを使用
することができ、異なる数のバイトを使用することがで
きるが、好ましい実施例ではこの方法を使用することに
よって利益が得られる。多くのデータ・ストリームは、
ランレングス・エンコーダによって処理したときに１６
以下の値を生成することになる。これは、通常、データ
・ストリームが、長さが１６文字以上の０または１の一
続きを有することがないことを意味する。したがって、
ランレングス・エンコーダからの微分情報のほとんど
は、そのバイトの下位４ビットに含まれることになる。
したがって、これらは、ポインタ・アレイをロードし、
ポインタ・アレイを読み取るためのインデックスを作成
するために使用するビットになる。代替実施例では、各
バイトからの５ビットを使用できるだろう。この実施例
では、ポインタ・アレイのサイズは１０２４項目になる
ことが好ましく、これは１０ビットでアドレス指定可能
な項目の数である。
【００５３】インデックスによって参照されるポインタ
・アレイ内の項目を読み取り、妥当性を検査する。無効
ポインタ・アレイ項目は、圧縮方法を開始またはリセッ
トしたときにポインタ・アレイに書き込まれるデフォル
ト値を含む項目である。ポインタ・アレイ項目が無効値
を含む場合、第３の部分と一致する候補がまったく存在
せず、圧縮ルーチンは先読みバッファ内の第１のバイト
を出力ファイルに書き込み、ウィンドウでデータ・スト
リームを１バイトだけ増分し、新しいインデックスを作
成する。
【００５４】インデックスによって参照されるポインタ
・アレイ内の項目が有効である場合、それはレコード・
アレイ内のアドレスであり、ポインタ・アレイ内の項目
に基づいて選択される。これは初期レコード・アレイ項
目である。レコード・アレイ内の選択された項目は、い
ずれも前述したように、履歴バッファ・アドレスと、他
のレコード・アレイ・アドレスと、履歴バッファから前
に読み取られたバイトとの連結を含む。履歴バッファか
らのバイトは妥当性検査として機能する。このバイトが
先読みバッファの第１のバイトと一致しない場合、レコ
ード・アレイ項目は無効であり、一致を検査すべき第３
の部分の候補がそれ以上存在しないことを示す。
【００５５】初期レコード・アレイ項目が有効である場
合、この項目内の履歴バッファ・アドレスは履歴バッフ
ァ内の第３の部分の候補を参照する。このアドレスは比
較器ユニットに渡され、そのユニットは履歴バッファ内
の第３の部分を調べ、それを先読みバッファ内の第２の
部分と比較して一致部分を見つける。一致が見つかった
場合、その一致部分の長さも比較器ユニットによって決
定される。
【００５６】初期レコード・アレイ項目は、レコード・
アレイ内の後続項目へのアドレスも含む。この後続項目
についても妥当性が検査され、有効であれば、この後続
項目の履歴バッファ・アドレスによって参照される履歴
バッファ内の後続の第３の部分についても、比較器によ
って第２の部分と一致するかどうかが検査される。この
後続項目は初期項目として指定することができ、レコー
ド・アレイでそれ以上の後続項目を見つけるプロセスが
続行される。追加項目を見つけ、履歴バッファ内の追加
の第３の部分と先読みバッファ内の第２の部分とを比較
するこのプロセスは、いくつかの好ましい基準のうちの
少なくとも１つを満足するまで続行される。このような
基準は上記のようなものであることが好ましく、レコー
ド・アレイ内に有効項目がそれ以上ないか、妥当な一致
が見つかったか、レコード・アレイ内の所定の数の項目
が識別され、それに関連する履歴バッファ・アドレスが
比較器ユニットに渡されたことである。この時点では、
一致が見つかっていないか、またはこの時点で見つかっ
た最良一致を使用するので、圧縮方法は上記のように続
行される。
【００５７】入力データ・ストリームのすべてがウィン
ドウで増分されると、データ・ストリームの圧縮が完了
する。装置が機能するためには先読みバッファも履歴バ
ッファも一杯になっている必要はなく、装置は有効情報
を含むバッファの一部分を識別することが分かるだろ
う。たとえば、圧縮中のファイルのサイズが先読みバッ
ファまたは履歴バッファのサイズより小さいときは、こ
れは重要なことである。上記のようにトークン化可能な
出力ファイルは、上記の選択した圧縮ルーチンの逆の順
序を使用して出力ファイルを操作する圧縮解除器によっ
て圧縮解除することができる。
【００５８】上記のように詳細に本発明の具体的な実施
例を説明してきたが、当業者にとって周知の各種適合態
様にも同様に本発明が適用可能であることが分かるだろ
う。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、圧縮装置の一実施例の機能ブロック図
である。
【図２】図２は、レコード・アレイ項目を形成するため
の連結の一方法を示す図である。
【図３】図３は、ポインタ・アレイとレコード・アレイ
を更新するための方法の一実施例の流れ図である。
【図４】図４は、ポインタ・アレイとレコード・アレイ
を使用してデータ・ストリームの第３の部分を選択する
ための一実施例の流れ図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データ・ストリームを圧縮するための方
    法において ａ．前記データ・ストリームの第１の部分をウィンドウ
    内に読み込むステップであって、前記ウィンドウが履歴
    バッファと先読みバッファとを有するステップと、 ｂ．前記先読みバッファ内の前記データ・ストリームの
    第４の部分から取ったインデックスを選択するステップ
    と、 ｃ．前記インデックスに基づいてポインタ・アレイ内の
    項目を選択するステップと、 ｄ．前記ポインタ・アレイ項目に基づいてレコード・ア
    レイ内の初期項目を選択するステップであって、前記レ
    コード・アレイ初期項目が履歴バッファ・アドレスとレ
    コード・アレイ・アドレスとを有するステップと、 ｅ．前記初期項目の前記履歴バッファ・アドレスによっ
    て参照される前記履歴バッファ内のアドレスから始まる
    前記データ・ストリームの第３の部分を選択するステッ
    プと、 ｆ．前記データ・ストリームの前記第３の部分と前記先
    読みバッファ内の前記データ・ストリームの第２の部分
    とを比較するステップと、 ｇ．前記データ・ストリームの前記第３の部分が前記デ
    ータ・ストリームの前記第２の部分と一致しない場合
    に、前記初期項目の前記レコード・アレイ・アドレスに
    基づいて前記レコード・アレイ内の後続項目を選択する
    ステップであって、前記後続項目が初期項目として指定
    されるステップと、 ｈ．前記データ・ストリームの前記第３の部分が前記デ
    ータ・ストリームの前記第２の部分と一致するかまたは
    前記レコード・アレイ内にそれ以上項目が一切残らなく
    なるまで、ステップｅ．〜ｇ．を繰り返すステップであ
    って、 ｉ．前記レコード・アレイ内にそれ以上項目が一切残っ
    ていない場合に、前記データ・ストリームの前記第２の
    部分を出力ファイルに書き込み、前記データ・ストリー
    ムの前記第１の部分を所定の量だけ前記ウィンドウ内に
    増分し、 ii．前記データ・ストリームの前記第３の部分が前記デ
    ータ・ストリームの前記第２の部分と一致する場合に、
    前記データ・ストリームの前記第３の部分の履歴バッフ
    ァ・アドレスと、前記データ・ストリームの前記第３の
    部分と前記データ・ストリームの前記第２の部分のうち
    の何バイトが一致するかを表す長さ値とを前記出力ファ
    イルに出力し、前記ウィンドウ内に読み込まれた前記デ
    ータ・ストリームの前記第１の部分を一致したバイト数
    だけ増分するステップと、 ｉ．前記データ・ストリームのすべてが前記ウィンドウ
    内に読み込まれるまで、ステップｂ．から前記方法を繰
    り返すステップとを含む方法。
  2. 【請求項２】 初期データ・ストリームを圧縮するため
    の装置において ａ．ランレングス符号化によって前記初期データ・スト
    リーム内の連続する一続きの０と１を選択的に圧縮し、
    前処理済みデータ・ストリームを生成するためのビット
    ごとのランレングス・プリプロセッサと、 ｂ．前記初期データ・ストリームと前記前処理済みデー
    タ・ストリームの一方の第１の部分を選択的に読み取る
    ためのスライディング・ウィンドウ圧縮器であって、複
    数のアドレスと５１２バイトのサイズを有する履歴バッ
    ファと、複数のアドレスと２７７バイトのサイズを有す
    る先読みバッファとを有するスライディング・ウィンド
    ウ圧縮器と、 ｃ．アドレスを有する複数の項目と、前記先読みバッフ
    ァ内の前記データ・ストリームからの第１のバイトとを
    有するレコード・アレイであって、前記項目の少なくと
    も一部分が他のレコード・アレイ項目のアドレスと前記
    履歴バッファ・アドレスの１つとを含むレコード・アレ
    イと、 ｄ．アドレスを有する複数の項目を有するポインタ・ア
    レイであって、前記項目の少なくとも一部分が前記レコ
    ード・アレイ内の前記項目の１つのアドレスを含むポイ
    ンタ・アレイと、 ｅ．前記先読みバッファ内の前記第１のバイトの一部分
    と前記データ・ストリームの第２のバイトの一部分から
    インデックスを作成するための手段と、 ｆ．前記インデックスに対応するアドレスを有する前記
    ポインタ・アレイ内の項目を選択し、読み取るための手
    段と、 ｇ．前記選択したポインタ・アレイ項目を妥当性検査す
    るための手段であって、前記レコード・アレイ内の前記
    項目の１つのアドレスを含まない項目が無効ポインタ・
    アレイ項目である手段と、 ｈ．前記ポインタ・アレイ内の妥当性検査済み項目から
    読み取ったアドレスに対応するアドレスを有する前記レ
    コード・アレイ内の初期項目を選択し、読み取るための
    手段と、 ｉ．前記選択したレコード・アレイ初期項目を妥当性検
    査するための手段であって、前記先読みバッファ内の前
    記データ・ストリームからの前記第１のバイトを含まな
    い項目が無効レコード・アレイ初期項目である手段と、 ｊ．前記妥当性検査済みレコード・アレイ初期項目に含
    まれる前記履歴バッファのアドレスから始まる前記デー
    タ・ストリームの第３の部分を選択するための手段と、 ｋ．前記データ・ストリームの前記第３の部分と前記先
    読みバッファ内の前記第１のバイトから始まる前記デー
    タ・ストリームの第２の部分とを比較し、前記第３の部
    分と前記第２の部分が一致するかどうかを判定し、前記
    第３の部分と前記第２の部分が一致する長さをバイト数
    で表して決定するための比較器ユニットと、 ｌ．前記初期項目に含まれる前記レコード・アレイ・ア
    ドレスに基づいて前記レコード・アレイ内の後続項目を
    選択するための手段であって、前記後続項目が初期項目
    として指定される手段と、 ｍ．前記第３の部分が前記第２の部分と一致するバイト
    数が少なくとも所定の値と等しいことと、前記レコード
    ・アレイ内にそれ以上項目が一切残っていないことと、
    少なくとも所定数のレコード・アレイ項目が調査された
    こととを含む、複数の条件のうちの少なくとも１つを満
    足するまで、要素ｊ．〜ｌ．を繰り返し操作するための
    手段と、 ｎ．前記第３の部分の長さとアドレスを含む基準によっ
    て判定したように、前記第２の部分と最もよく一致する
    第３の部分を選択するための手段と、 ｏ．前記履歴バッファ・アドレスと前記選択済み第３の
    部分の長さとを出力ファイルに出力するための手段と、 ｐ．静的テーブルと動的テーブルの一方を使用して、前
    記出力ファイルに出力された長さを選択的にトークン化
    するための手段と、 ｑ．前記データ・ストリーム内の差に応じて変化しない
    前記静的テーブルの所定の順序に応じて、前記長さをト
    ークン化するための静的テーブルと、 ｒ．前記データ・ストリーム内の差に応じて前記動的テ
    ーブルの所定の順序を変更する規則に応じて、前記長さ
    をトークン化するための動的テーブルと、 ｓ．前記データ・ストリームのすべてが圧縮されるま
    で、前記ウィンドウ内に読み込まれた前記データ・スト
    リームの前記第１の部分をバイト数だけ増分するための
    手段であって、一致が見つかった場合は前記バイト数が
    前記長さによって決定され、一致が見つからなかった場
    合は前記バイト数が１になる手段と、 ｔ．1111111111111という値を前記出力ファイルに書き
    込むための手段とを含む装置。
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