KR20150093060A

KR20150093060A - 이진 데이터의 압축 및 복원 방법과 장치

Info

Publication number: KR20150093060A
Application number: KR1020140013855A
Authority: KR
Inventors: 김정훈
Original assignee: 김정훈
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-17
Also published as: KR101587944B1

Abstract

본 발명은 압축부가 이진 데이터의 최상위비트로부터 하위비트 방향으로 최초로 0을 만나기 전에 배치된 하나 이상의 1만으로 이루어진 이진수를 헤드 클러스터로서 획득하고, 상기 이진 데이터에서 상기 헤드 클러스터를 제외한 나머지 이진수의 각 비트에 포함된 값을 반전시켜 반전 데이터를 획득하는 제 1 단계; 상기 압축부가 반전 데이터를 최하위비트로부터 제너럴 클러스터 단위로 분할하여 하나 이상의 제너럴 클러스터 및 서브 헤드클러스터를 획득하는 제 2 단계로서, 상기 제너럴 클러스터는 상기 반전 데이터의 최하위비트로부터 상위비트 방향으로 이동하면서 만나는 "10", 및 상기 "10"과 그 직전에 만난 "10" 사이의 이진수를 포함하는 이진수를 나타내고, 상기 서브 헤드클러스터는 상기 반전 데이터의 최상위비트를 포함하는 이진수로서 상기 제너럴 클러스터 중 상위비트 방향으로 가장 마지막에 위치한 제너럴 클러스터의 다음에 위치한 이진수인, 제 2 단계; 상기 압축부가 상기 서브 헤드클러스터와 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 대해 압축연산을 수행하고, 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타내는 캐리데이터를 축적하고, 상기 헤드클러스터의 유형 및 길이와 각각 연관된 헤드플래그 데이터 및 헤드 데이터를 축적하는 제 3 단계; 적어도 하나의 1로만 이루어진 시드데이터(seed data)가 생성될 때까지, 상기 압축부가 상기 제 3 단계의 압축연산 결과인 이진 데이터에 대해 상기 제 1단계 내지 제 3단계를 반복 수행하는 제 4 단계; 및 상기 압축부가 상기 축적된 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터 및 상기 시드데이터를 결합하여 압축데이터를 생성하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법에 관한 것이다.

Description

이진 데이터의 압축 및 복원 방법과 장치{BINARY DATA COMPRESSION AND RESTORATION METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 이진 데이터의 압축 및 복원 방법과 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 간단한 연산과 하드웨어적 구성을 통해 이진 데이터를 효과적이고 효율적으로 압축하고 복원할 수 있을 뿐만 아니라 데이터 전송 속도와 효율도 향상시킬 수 있는 이진 데이터의 압축 및 복원 방법과 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 통상의 전송 채널에서 이용 가능한 주파수 대역폭은 제한되어 있으므로, 많은 양의 데이터를 전송하기 위해서 모뎀과 같은 다양한 전송 시스템은 전송 데이터의 양을 압축하거나 줄일 수 있는 효과적인 데이터 압축 기법을 이용해 왔다.

다양한 압축기법 중의 하나로서, 국제 전기 통신 동맹(ITU : International Telecommunication Union)에 의해 표준화된 부호화 알고리즘으로, 모뎀과 같은 데이터 전송 시스템에서 채용하고 있는 CCITT V.42 bis 가 있다. 이 부호화 표준안에 적용된 기초는 Ziv-Lempel code(ZLC)이며, 이 방식은 입력 데이터로부터 적응적으로 사전을 형성해 가면서 앞의 입력 데이터와 동일한 구문(phrase)이 저장되어 있는 사전의 주소값을 부호어로 전송하는 방법이다. 사전화(dictionary) 작업은 입력 데이터와 계속적인 스트링 매칭(string matching)을 수행하여 최대 길이의 매칭 스트링에 매칭안된 문자를 결합하여 사전에 추가하는 과정으로 사전을 업데이트한다.

그러나, 이러한 종래의 압축 방식은 데이터의 압축 및 복원에 대한 처리 연산이 복잡하고 비교적 고사양의 하드웨어적 장치를 필요로 하며, 처리 속도의 향상에 제한이 따르고 압축 결과값에 대한 신뢰성을 높이기 힘든 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제 1999-0022960호(1999. 3. 25 공개)에 개시되어 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 간단한 연산과 하드웨어적 구성을 통해 이진 데이터를 신속하고 효율적으로 압축하고 복원할 수 있고, 압축률도 뛰어나며 압축 데이터 및 복원 데이터의 신뢰성도 높일 수 있을 뿐만 아니라 데이터 전송시 전송효율과 속도도 향상시킬 수 있는 이진 데이터의 압축 및 복원 방법과 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 압축부가 이진 데이터의 최상위비트로부터 하위비트 방향으로 최초로 0을 만나기 전에 배치된 하나 이상의 1만으로 이루어진 이진수를 헤드 클러스터로서 획득하고, 상기 이진 데이터에서 상기 헤드 클러스터를 제외한 나머지 이진수의 각 비트에 포함된 값을 반전시켜 반전 데이터를 획득하는 제 1 단계; 상기 압축부가 반전 데이터를 최하위비트로부터 제너럴 클러스터 단위로 분할하여 하나 이상의 제너럴 클러스터 및 서브 헤드클러스터를 획득하는 제 2 단계로서, 상기 제너럴 클러스터는 상기 반전 데이터의 최하위비트로부터 상위비트 방향으로 이동하면서 만나는 "10", 및 상기 "10"과 그 직전에 만난 "10" 사이의 이진수를 포함하는 이진수를 나타내고, 상기 서브 헤드클러스터는 상기 반전 데이터의 최상위비트를 포함하는 이진수로서 상기 제너럴 클러스터 중 상위비트 방향으로 가장 마지막에 위치한 제너럴 클러스터의 다음에 위치한 이진수인, 제 2 단계; 상기 압축부가 상기 서브 헤드클러스터와 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 대해 압축연산을 수행하고, 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타내는 캐리데이터를 축적하고, 상기 헤드클러스터의 유형 및 길이와 각각 연관된 헤드플래그 데이터 및 헤드 데이터를 축적하는 제 3 단계; 적어도 하나의 1로만 이루어진 시드데이터(seed data)가 생성될 때까지, 상기 압축부가 상기 제 3 단계의 압축연산 결과인 이진 데이터에 대해 상기 제 1단계 내지 제 3단계를 반복 수행하는 제 4 단계; 및 상기 압축부가 상기 축적된 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터 및 상기 시드데이터를 결합하여 압축데이터를 생성하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법을 제공한다.

상기 제 3 단계에서, 상기 압축부는 상기 헤드클러스터에 포함된 1의 갯수를 2로 나누었을 때의 나머지와 몫을 구하고, 상기 나머지에 관련된 데이터를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고 상기 몫과 관련된 데이터를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 3 단계에서, 상기 압축부는 상기 나머지가 1이면 제 1이진수를, 상기 나머지가 0이면 상기 제 1이진수와는 다른 제 2이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 몫에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

상기 각 제 3 단계에서, 상기 헤드 데이터를 축적할 때, 상기 압축부는 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 1로만 이루어진 경우에는 0으로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하고, 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 0으로만 이루어진 경우에는 1로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하는 것을 특징으로 한다.

상기 각 제 3 단계에서, 상기 압축부는 헤드 데이터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이 이하이면 상기 나머지가 얼마인지에는 상관없이 제 3이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 헤드 데이터의 길이에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 3 단계에서, 상기 압축부는 상기 비트감축의 효과가 있는 경우에는 제 4 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하고, 상기 비트감축의 효과가 없는 경우에는 상기 제 4 이진수와는 다른 제 5 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 3 단계에서 상기 압축부는, 상기 서브 헤드클러스터가 최초로 캐리다운 이벤트를 일으키도록 하는, 상기 서브 헤드클러스터의 최하위비트 자리로부터 상위비트 방향으로 최소 개수의 1로만 이루어진 이진수를 상기 서브 헤드클러스터에 감산하고, 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 포함되어 있는 0은 1로, 1은 0으로 변경함으로써, 상기 압축연산을 수행하되, 상기 캐리다운 이벤트는 상기 서브 헤드클러스터에 대한 뺄셈시 윗자리로부터 숫자를 빌려오는 것을 의미하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 3 단계에서 상기 압축부는, 상기 서브 헤드클러스터가 자신의 최상위 비트에 1, 자신의 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1, 및 상기 최상위비트의 1과 상기 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1 사이에 적어도 하나의 0만을 포함하고 있는 경우에는, 상기 압축연산의 수행에도 불구하고 상기 캐리데이터를 축적하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 압축부는 상기 헤드클러스터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이 이하이면 제 1 이진수를, 상기 기준길이를 초과하면 상기 제 1 이진수와는 다른 제 2 이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 압축부는, 상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이 이하이면 상기 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하고, 상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이를 초과하면, 상기 헤드클러스터의 비트길이에서 적어도 상기 기준길이를 뺀 수에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 이진 데이터 압축방법에 의해 압축된 이진 데이터를 복원장치가 복원하는 방법으로서, 복원부가 상기 압축데이터에 포함되어 있는 상기 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터 및 상기 시드데이터를 참조하여 이진 데이터를 복원하는 것을 특징으로 하는, 복원장치의 이진데이터 복원방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 이진 데이터 압축장치로서, 이진 데이터로부터 헤드 클러스터, 및 상기 이진 데이터에서 상기 헤드 클러스터를 제외한 나머지 이진수의 각 비트에 포함된 값을 반전시켜 반전 데이터를 획득하고, 상기 반전 데이터를 최하위비트로부터 제너럴 클러스터 단위로 분할하여 하나 이상의 제너럴 클러스터 및 서브 헤드클러스터를 획득하고, 상기 서브 헤드클러스터와 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 대해 압축연산을 수행하여 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타내는 캐리데이터를 축적하고, 상기 헤드클러스터의 유형 및 길이와 각각 연관된 헤드플래그 데이터 및 헤드 데이터를 축적하며, 적어도 하나의 1로만 이루어진 시드데이터(seed data)가 생성될 때까지, 상기 압축연산 결과인 이진 데이터에 대해 상기 압축연산 및 상기 캐리데이터, 헤드플래그 데이터 및 헤드 데이터 축적을 반복 수행하고, 상기 축적된 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터 및 상기 시드데이터를 결합하여 압축데이터를 생성하는 압축부를 포함하되; 상기 헤드 클러스터는 상기 이진 데이터의 최상위비트로부터 하위비트 방향으로 최초로 0을 만나기 전에 배치된 하나 이상의 1만으로 이루어진 이진수를 의미하고, 상기 제너럴 클러스터는 상기 반전 데이터의 최하위비트로부터 상위비트 방향으로 이동하면서 만나는 "10", 및 상기 "10"과 그 직전에 만난 "10" 사이의 이진수를 포함하는 이진수를 나타내고, 상기 서브 헤드클러스터는 상기 반전 데이터의 최상위비트를 포함하는 이진수로서 상기 제너럴 클러스터 중 상위비트 방향으로 가장 마지막에 위치한 제너럴 클러스터의 다음에 위치한 이진수인 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치를 제공한다.

본 발명에서, 상기 압축부는 상기 헤드클러스터에 포함된 1의 갯수를 2로 나누었을 때의 나머지와 몫을 구하고, 상기 나머지에 관련된 데이터를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고 상기 몫과 관련된 데이터를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 압축부는 상기 나머지가 1이면 제 1이진수를, 상기 나머지가 0이면 상기 제 1이진수와는 다른 제 2이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 몫에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 헤드 데이터를 축적할 때, 상기 압축부는 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 1로만 이루어진 경우에는 0으로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하고, 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 0으로만 이루어진 경우에는 1로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 헤드플래그 데이터의 축적시, 상기 압축부는 헤드 데이터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이 이하이면 상기 나머지가 얼마인지에는 상관없이 제 3이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 헤드 데이터의 길이에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 압축부는, 상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이 이하이면 상기 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 1로만 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하고, 상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이를 초과하면, 상기 헤드클러스터의 비트길이에서 적어도 상기 기준길이를 뺀 수에 대응하는 갯수의 1로만 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 압축부는, 상기 압축연산의 결과 상기 비트감축의 효과가 있는 경우에는 제 4 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하고, 상기 비트감축의 효과가 없는 경우에는 상기 제 4 이진수와는 다른 제 5 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 압축부는, 상기 서브 헤드클러스터가 최초로 캐리다운 이벤트를 일으키도록 하는, 상기 서브 헤드클러스터의 최하위비트 자리로부터 상위비트 방향으로 최소 개수의 1로만 이루어진 이진수를 상기 서브 헤드클러스터에 감산하고, 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 포함되어 있는 0은 1로, 1은 0으로 변경함으로써, 상기 압축연산을 수행하되, 상기 캐리다운 이벤트는 상기 서브 헤드클러스터에 대한 뺄셈시 윗자리로부터 숫자를 빌려오는 것을 의미하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 압축연산시 상기 압축부는, 상기 서브 헤드클러스터가 자신의 최상위 비트에 1, 자신의 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1, 및 상기 최상위비트의 1과 상기 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1 사이에 적어도 하나의 0만을 포함하고 있는 경우에는, 상기 압축연산의 수행에도 불구하고 상기 캐리데이터를 축적하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이진 데이터의 압축 및 복원 방법과 장치는, 간단한 연산과 하드웨어적 구성을 통해 이진 데이터를 신속하고 효율적으로 압축하고 복원할 수 있고, 압축률도 뛰어나며 압축 데이터 및 복원 데이터의 신뢰성도 높일 수 있을 뿐만 아니라 데이터 전송시 전송효율과 속도도 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 이진 데이터의 압축장치 및 복원장치의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 이진 데이터의 압축방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 실시예에서 캐리 데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터가 축적되는 과정을 보인 일 예이다.
도 4는 본 실시예에서 캐리 데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터가 축적되는 과정을 보인 다른 예이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 실시예가 영상 압축에 이용되는 예를 설명하기 위한 참고도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 이진 데이터의 압축장치 및 복원장치의 구성을 도시한 것으로서, 이를 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이진 데이터 압축장치(100)는 압축부(110) 및 송신부(120)를 포함한다. 압축부(110)는 데이터분할부(111)와 압축데이터 생성부(112)를 포함한다.

먼저, 데이터분할부(111)는 이진 데이터로부터 헤드 클러스터를 획득하고, 상기 이진 데이터에서 상기 헤드 클러스터를 제외한 나머지 이진수의 각 비트에 포함된 값을 반전시켜 반전 데이터를 획득한다, 여기서, 반전이라 함은 각 비트의 값이 1인 경우 0으로, 0인 경우 1로 변환하는 것을 말한다. 그리고, 데이터 분할부(111)는 반전 데이터를 최하위비트로부터 제너럴 클러스터 단위로 분할하여 하나 이상의 제너럴 클러스터 및 서브 헤드클러스터를 획득한다.

압축데이터 생성부(112)는 상기 서브 헤드클러스터와 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 대해 압축연산을 수행하여, 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타내는 캐리데이터를 축적한다. 또한, 압축데이터 생성부(112)는 상기 헤드클러스터의 유형과 길이에 각각 연관된 헤드플래그 데이터와 헤드 데이터를 축적한다. 압축부(110)는 적어도 하나의 1로만 이루어진 시드데이터(seed data)가 생성될 때까지, 상기 압축연산 결과인 이진 데이터에 대해 상기 압축 연산 및 상기 캐리데이터, 헤드플래그 데이터 및 헤드 데이터의 축적을 반복 수행하고, 상기 시드데이터와 상기 축적된 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터를 결합하여 압축데이터를 생성한다.

송신부(120)는 압축부(110)에 의해 생성된 상기 압축데이터를 이진 데이터 복원장치(200) 등의 목적 장치로 전송한다.

상기에서, 헤드 클러스터는 상기 이진 데이터의 최상위비트로부터 하위비트 방향으로 최초로 0을 만나기 전에 배치된 하나 이상의 1만으로 이루어진 이진수를 의미한다. 그리고, 상기 제너럴 클러스터는 상기 반전 데이터의 최하위비트로부터 상위비트 방향으로 이동하면서 만나는 "10", 및 상기 "10"과 그 직전에 만난 "10" 사이의 이진수를 포함하는 이진수를 나타낸다. 물론, 상기 반전 데이터의 최하위비트를 포함하는 클러스터의 경우, 그 최하위비트로부터 상위비트 방향으로 이동하면서 처음 만나는 "10"까지를 포함하는 이진수도 제너럴 클러스터가 될 수 있다. 상기 서브 헤드클러스터는 상기 반전 데이터의 최상위비트를 포함하는 이진수로서, 상기 제너럴 클러스터 중 상위비트 방향으로 가장 마지막에 위치한 제너럴 클러스터의 이후에 위치한 이진수를 나타낸다.

상기 헤드클러스터의 유형과 길이에 각각 연관된 헤드플래그 데이터와 헤드 데이터를 축적함에 있어, 압축데이터 생성부(112)는 상기 헤드클러스터에 포함된 1의 갯수를 2로 나누었을 때의 나머지와 몫을 구하고, 상기 나머지에 관련된 데이터를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고 상기 몫과 관련된 데이터를 상기 헤드 데이터로서 축적할 수 있다. 구체적으로, 압축데이터 생성부(112)는 상기 나머지가 1이면 제 1이진수(예를 들어 "11")를, 상기 나머지가 0이면 상기 제 1이진수와는 다른 제 2이진수(예를 들어 "10")를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적할 수 있고, 상기 몫에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적할 수 있다.

이와는 달리, 상기 헤드클러스터의 유형과 길이에 각각 연관된 헤드플래그 데이터와 헤드 데이터를 축적함에 있어, 압축데이터 생성부(112)는 헤드클러스터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이(예를 들어, 4비트길이) 이하이면 제 1 이진수(예를 들어 "0")를, 상기 기준길이를 초과하면 상기 제 1 이진수와는 다른 제 2 이진수(예를 들어 "1")를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적할 수도 있다. 이 경우, 압축데이터 생성부(112)는 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이 이하이면 상기 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 1로만 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적할 수 있고, 상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이를 초과하면, 상기 헤드클러스터의 비트길이에서 적어도 상기 기준길이(예를 들어 4비트길이)을 뺀 수에 대응하는 갯수의 1로만 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적할 수 있다.

상기 캐리데이터 축적시, 압축부(110)의 압축데이터 생성부(112)는 비트감축의 효과가 있는 경우에는 제 4 이진수(예를 들어 "1")를 상기 캐리데이터로서 축적하고, 상기 비트감축의 효과가 없는 경우에는 상기 제 4 이진수와는 다른 제 5 이진수(예를 들어 "0")를 상기 캐리데이터로서 축적한다.

압축데이터 생성부(112)는, 상기 서브 헤드클러스터가 최초로 캐리다운 이벤트를 일으키도록 하는, 상기 서브 헤드클러스터의 최하위비트 자리로부터 상위비트 방향으로 최소 개수의 1로만 이루어진 이진수를 상기 서브 헤드클러스터에 감산하고, 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 포함되어 있는 0은 1로, 1은 0으로 변경함으로써, 상기 압축연산을 수행한다. 이 때, 캐리다운 이벤트는 상기 서브 헤드클러스터에 대한 뺄셈시 윗자리로부터 숫자를 빌려오는 것을 의미한다.

또한, 압축데이터 생성부(112)는, 상기 서브 헤드클러스터가 자신의 최상위 비트에 1, 자신의 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1, 및 상기 최상위비트의 1과 상기 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1 사이에 하나 이상의 0만을 포함하고 있는 경우에는, 상기 압축연산의 수행에도 불구하고 상기 캐리데이터를 축적하지 않을 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이진 데이터 복원장치(200)는 수신부(210) 및 복원부(220)를 포함한다. 수신부(210)는 송신부(120) 등을 통해 전달된 압축데이터를 수신하여 복원부(220)에 전달한다.

복원부(220)는 복원데이터 생성부(221)와 결합부(222)를 포함한다.

복원데이터 생성부(221)는 상기 압축데이터에 포함되어 있는 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터 및 시드데이터를 참조하여 이진 데이터를 복원하고, 결합부(222)는 이러한 복원된 이진 데이터들을 결합하여 최종적인 이진데이터를 생성한다.

복원데이터 생성부(221)는 상기 축적된 헤드플래그 데이터와 헤드 데이터가 모두 사용될 때까지 상기 시드데이터로부터 데이터 복원작업을 반복적으로 수행하여 상기 이진 데이터를 복원한다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 동작 및 작용을 도 1 내지 도 5a-5c를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 이진 데이터의 압축방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 실시예에서 캐리 데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터가 축적되는 과정을 보인 일 예이고, 도 4는 본 실시예에서 캐리 데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터가 축적되는 과정을 보인 다른 예이며, 도 5a 내지 도 5c는 본 실시예가 영상 압축에 이용되는 예를 설명하기 위한 참고도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 이진 데이터의 압축방법을 설명한다.

먼저, 압축부(110)의 데이터 분할부(111)가 이진 데이터로부터 헤드 클러스터를 획득하고, 상기 이진 데이터에서 헤드 클러스터를 제외한 나머지 이진수의 각 비트에 포함된 값을 반전시켜 반전 데이터를 획득한다(S201). 여기서, 헤드 클러스터는 상기 이진 데이터의 최상위비트로부터 하위비트 방향으로 최초로 0을 만나기 전에 배치된 하나 이상의 1만으로 이루어진 이진수를 의미한다. 이진 데이터 "111110111010110000"을 예로 들면 최상위비트로부터 하위 비트 방향으로 최초로 만나게 되는 "0" 앞에 있는 "11111"이 헤드 클러스터가 된다. 그리고, 이 헤드클러스터를 제외하는 나머지 이진수인 "0111010110000"의 각 비트의 값을 반전시킨 "1000101001111"이 반전 데이터가 된다.

이어서, 데이터 분할부(111)는 반전 데이터를 최하위비트로부터 제너럴 클러스터 단위로 분할하여 서브 헤드클러스터와 하나 이상의 제너럴 클러스터를 획득한다(S202). 여기서, 제너럴 클러스터는 상기 반전 데이터의 최하위비트로부터 상위비트 방향으로 이동하면서 만나는 "10", 및 상기 "10"과 그 직전에 만난 "10" 사이의 이진수를 포함하는 이진수를 나타내고, 상기 서브 헤드클러스터는 상기 반전 데이터의 최상위비트를 포함하는 이진수로서 상기 제너럴 클러스터 중 상위비트 방향으로 가장 마지막에 위치한 제너럴 클러스터의 이후에 위치한 이진수를 의미한다. 상기의 반전 데이터 "1000101001111"을 예로 들면, 데이터 분할부(111)는 이 반전 데이터를 최하위비트로부터 시작하여 분할하여 다음과 같이 하나 이상의 제너럴 클러스터 및 서브 헤드클러스터를 획득한다.

1000 / 10 / 1001111

이 분할 결과, 최상위 비트를 포함하고 있는 맨 앞의 데이터인 "1000"이 서브 헤드클러스터가 되고, 그 이후의 데이터인 "10", "1001111"은 제너럴 클러스터가 된다.

이어서, 압축부(110)의 압축데이터 생성부(112)는 상기 서브 헤드클러스터와 하나 이상의 제너럴 클러스터에 대해 압축연산을 수행하고, 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타내는 캐리데이터를 축적하고, 상기 헤드클러스터의 유형과 길이에 각각 연관된 헤드플래그 데이터와 헤드 데이터를 축적한다(S203).

먼저, 헤드플래그 데이터와 헤드 데이터를 축적하는 제 1 실시예에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 압축데이터 생성부(112)는 헤드클러스터에 포함된 1의 갯수를 2로 나누었을 때의 나머지와 몫을 구하고, 상기 나머지에 관련된 데이터는 상기 헤드플래그 데이터로서 도 3의 헤드 플래그 스택에 축적하고, 상기 몫과 관련된 데이터는 상기 헤드 데이터로서 헤드 스택에 축적한다. 좀 더 구체적으로는, 압축데이터 생성부(112)는 상기 나머지가 1이면 제 1이진수(예를 들어 "11")를, 나머지가 0이면 상기 제 1이진수와는 다른 제 2이진수(예를 들어 "10")를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 몫에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적한다.

물론, 헤드 데이터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이(예를 들어 "1비트길이") 이하이면, 압축데이터 생성부(112)는 상기 나머지가 얼마인지에는 상관없이 제 3이진수(예를 들어 "0")를 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 헤드 데이터의 길이에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 헤드 데이터로서 도 3의 헤드 스택에 축적한다. 이것은 헤드 데이터의 비트길이(크기)가 짧을(작을) 경우에는 굳이 나머지와 몫에 대응하는 값을 축적할 필요없이 그 값 자체를 축적하는 것으로 충분하기 때문이다.

또한, 단계(S203)에서 압축데이터 생성부(112)는 서브 헤드클러스터가 최초로 캐리다운 이벤트를 일으키도록 하는, 상기 서브 헤드클러스터의 최하위비트 자리로부터 상위비트 방향으로 최소 개수의 1로만 이루어진 이진수를 상기 서브 헤드클러스터에 감산하고, 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 포함되어 있는 0은 1로, 1은 0으로 변경함으로써, 압축연산을 수행한다.

여기서, "캐리다운 이벤트"란 복수의 자리(비트수)로 이루어진 제 1 이진수에서 다른 제 2 이진수를 뺄 때, 상기 제 1 이진수의 어떤 자리에서의 뺄셈을 위하여 그 윗자리로부터 숫자를 빌려오면서 자리내림 현상이 발생하는 것을 의미한다. 예를 들어, 이진수 101에서 이진수 1을 빼면 그 결과는 100이 되는데, 이 경우 뺄셈 후의 100은 뺄셈 전의 101과 비교하여 자리내림 현상이 발생하지 않는다. 즉, 뺄셈을 위하여 윗자리로부터 숫자를 빌려오는 현상인 캐리다운 이벤트가 발생하지 않는다. 반면, 이진수 101에서 이진수 11을 빼면 그 결과는 10이 되는데, 이 경우 뺄셈 후의 10은 뺄셈 전의 101과 비교하여 자리내림 현상이 발생한 것이다. 즉, 2번째자리에서의 뺄셈을 위하여 그 윗자리인 세번째자리로부터 숫자 1을 빌려와서 2번째자리에서의 뺄셈을 수행하는 "캐리다운 이벤트"가 발생하며, 이를 통해 101로부터 자리내림하여 10이라는 결과가 얻어진다. 이 캐리다운 이벤트는 원래 숫자의 비트수 자체가 작아지는 경우뿐만 아니라, 내부에서 일어나는 최초의 자리내림 현상까지 포함하는 개념으로 사용된다. 즉, 이진수 110에서 이진수 1을 빼면 101이 되는 경우와 같이, 두번째 자리에서 자리내림이 발생한 것도 110에서 1이라는 캐리키를 이용하여 자리내림인 캐리다운 이벤트가 발생한 것으로 본다.

또한, 원래 이진수에 대하여 캐리다운 이벤트를 일으키도록 하기 위하여 뺄셈을 하는 이진수는 서브 헤드클러스터의 최하위비트를 시점으로 하여 상위비트 방향으로 최소 개수의 1로만 이루어진 이진수(예를 들어, 1, 11, 111, 1111,...)를 말하며, 이하 "캐리키"라고 한다. 예를 들어 이진수 100의 경우에는 1을 빼면 11로 캐리다운 이벤트가 발생하여 이 때에는 캐리키가 1이 된다. 하지만, 101의 경우에는 1을 빼더라도 캐리다운 이벤트가 발생하지 않고 11을 빼야만 10이 되어 캐리다운 이벤트가 발생하므로 이 때 캐리키는 11이 된다. 상기 예로 든 반전 데이터 "1000101001111"의 경우, 서브 헤드클러스터인 "1000"에 대해서는 캐리키 1만으로 캐리다운 이벤트가 발생하므로, 캐리다운 이벤트 결과 "111"이라는 데이터가 얻어진다. 그리고, 하나 이상의 제너럴 클러스터에 포함되어 있는 0은 1로, 1은 0으로 변경하는 작업을 통하여 "010110000"이라는 데이터가 얻어진다. 결과적으로, 단계(S203)에서의 압축연산 결과 "111010110000"이라는 이진 데이터가 얻어진다.

이와 함께, 압축데이터 생성부(112)는 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타내는 캐리데이터를 도 3의 캐리스택에 축적한다. 여기서, 비트감축의 효과라 함은 상기 압축연산의 결과, 이진 데이터 특히 서브 헤드클러스터에 대한 비트수의 감소가 발생하는지를 의미한다. 예를 들어, 서브 헤드클러스터가 "11000"인 경우 캐리키는 1이 되며 이를 이용하여 캐리다운 연산을 수행하면 "10111"이라는 데이터가 얻어지며, 이 경우에는 비트수가 5로 동일하므로 비트감축의 효과가 없다. 반면, 서브 헤드클러스터와 제너럴클러스터의 조합이 "10/1000"인 경우 상술한 압축연산을 수행하면 "1/0111"이 되어 결과적으로는 "10111"이라는 데이터가 얻어지며, 이 경우에는 비트수가 6에서 5로 감소하므로 비트감축의 효과가 있다. 따라서, 압축데이터 생성부(112)는 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는 경우에는 예를 들어 "1"을 캐리데이터로 축적하고, 비트감축의 효과가 없는 경우에는 예를 들어 "0"을 캐리데이터로 축적한다. 따라서, 캐리데이터는 압축연산 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타냄과 동시에 그 압축데이터가 어떤 이진수로부터 얻어진 것인지도 나타냄으로써, 추후 이진 데이터 복원과정에서 정확한 복원 데이터가 얻어질 수 있도록 하는 역할을 한다.

본 실시예에서는 비트감축의 효과가 있는 경우에는 "1"을, 비트감축의 효과가 없는 경우에는 "0"을 캐리데이터로 축적하였으나, 여기에 한정되지 않고 비트감축의 효과가 있는 경우에는 "0"을, 비트감축의 효과가 없는 경우에는 "1"을 캐리데이터로 축적하도록 할 수도 있다.

일반적으로, 서브 헤드클러스터가 "1100...", "11100..."의 형태(이하 "110타입")이거나 "100..."의 형태(이하 "100타입")인 경우에는 상술한 바와 같이 압축연산결과 비트감축의 효과가 있는지 아닌지를 나타내는 캐리데이터를 축적하는 것이 필요하다. 반면, 서브 헤드클러스터가 "101", "100...1"의 형태 또는 "1011", "100111", "10...01...1" 등(이하 "101타입")인 경우에는 압축연산결과 비트감축의 효과가 발생하는 경우라 하더라도 캐리데이터를 축적할 필요가 없다. 이와 같은 101타입의 경우에는 압축 이후 복원을 할 때 1, 0과 같은 캐리데이터가 축적되어 있지 않다고 하더라도 정확한 복원 작업을 수행할 수 있으며 이를 통해 실질적인 1비트의 압축효과를 얻을 수 있다. 즉, 서브 헤드클러스터 "10001"을 예로 들면 캐리키 "11"을 감산하여 압축결과 "1110"이라는 데이터가 얻어지는데, "1110"이라는 데이터는 당연히 "10001"로부터만 얻어질 수 있는 데이터로서 원본과 압축데이터 간의 대응관계가 1:1로 정해진다. 따라서, 101타입의 데이터의 경우에는 굳이 캐리데이터를 축적하지 않더라도 후술하는 복원과정을 정확하게 수행할 수 있으므로, 101타입의 서브 헤드클러스터에 대해서는 상기한 캐리데이터는 축적하지 않는다.

다음으로, 압축부(110)의 압축데이터 생성부(112)는 적어도 하나의 1로만 이루어진 시드데이터(seed data)가 생성되었는지 여부를 판단한다(S204). 상기 단계(S203)의 압축연산의 결과 "1", "11", "111..." 등과 같이 하나 이상의 1로만 이루어진 데이터가 얻어지면 그 이후에는 더 이상 압축연산을 수행할 수 없게 된다. 따라서, 압축부(110)는, 이러한 데이터가 추후 복원 과정에서의 시드(seed)로 사용되도록 하기 위해서, 시드데이터가 얻어지는지 여부를 판단하는 것이다. 단계(S204)에서의 판단결과 시드데이터가 아직 얻어지지 않은 것으로 판단되면, 압축부(110)는 단계(S201)로 회귀하여 단계(S201) 내지 단계(S203)를 반복 수행한다.

즉, 압축데이터 생성부(112)는 시드 데이터가 아직 생성되지 않은 경우에는 단계(S201) 내지 단계(S203)를 반복 수행하여 최종적으로 시드 데이터가 얻어질 때까지 압축연산 및 데이터 축적 과정을 계속 수행한다. 다만, 헤드 스택을 생성함에 있어서는, 압축데이터 생성부(112)는 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 1로만 이루어진 경우에는 0으로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하고, 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 0으로만 이루어진 경우에는 1로만 이루어진 헤드 데이터를 축적한다. 이것은 이전 단계에서 축적된 헤드 데이터와 현 단계에서 축적되는 헤드 데이터를 구분하기 위한 것으로, 만약 헤드 클러스터에 포함된 1의 갯수를 2로 나누었을 때의 몫이 3인 경우 3개의 1 또는 0만으로 이루어진 수를 헤드 데이터로서 축적하되, 이전 단계에서 축적된 헤드 데이터가 "11"인 경우에는 3개의 0으로만 이루어진 수인 "000"을 헤드 데이터로서 축적한다.

참고로, 헤드 플래그 스택에 축적되는 헤드플래그 데이터는 상술한 바와 같이 "11", "10", "0"과 같은 값들이 축적될 수 있는데, 이 값들은 일단 축적되면 각각 어느 단계에서 축적된 데이터인지 명확하게 구분할 수 있다. 즉, "11", "10", "0"과 같은 코드들은 복호순시성(Instantaneous decodability)을 갖는 코드들로서, 이러한 코드들은 일단 축적이 되면 이후 디코딩을 할 때 자연스럽게 각각의 코드들로 분할될 수 있는 성질을 가지고 있다. 예를 들어 "1001111"과 같은 데이터가 헤드플래그 데이터로서 축적되어 있다면, 이것은 자연스럽게 "10 / 0 / 11 / 11"로 구분될 수 있으므로, 각 단계에서 어떠한 헤드플래그 데이터가 축적되었는지 명확하게 파악할 수 있다. 이러한 복호순시성을 가지는 코드는 상술한 예들 뿐만 아니라 "10", "100", "101", "1001", "1011",...등과 같은 바이너리 코드들(10으로 시작하여 1개 이상의 연속된 0이나 1로 끝나는 이진수들)도 그 예가 될 수 있고 그 외에도 다양한 종류의 코드들이 사용될 수 있다.

상기 예로 든 원본 이진 데이터 "111110111010110000"의 경우 이하의 반복적인 압축연산 과정의 수행을 통해 도 3에 도시된 바와 같이 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터가 축적되고 시드데이터가 얻어진다.

1) 1차 연산(이진데이터: 111110111010110000)

11111(헤드 클러스터) 헤드클러스터 획득

0111010110000 -> 1000/10/1001111(반전데이터) 데이터 반전

111 / 01 / 0110000 압축연산

2) 2차 연산(이진데이터: 111010110000)

111(헤드 클러스터) 헤드클러스터 획득

010110000 -> 10/1001111(반전데이터) 데이터 반전

1 / 0110000 압축연산

3) 3차 연산(이진데이터: 10110000)

1(헤드 클러스터) 헤드클러스터 획득

0110000 -> 1001111(반전데이터) 데이터 반전

110000 압축연산

4) 4차 연산(이진데이터: 110000)

11(헤드 클러스터) 헤드클러스터 획득

0000 -> 1111(반전데이터) 데이터 반전

1111 시드데이터 획득

1차 연산 단계에서는, 헤드 클러스터가 "11111"이므로 여기에 포함된 1의 갯수는 5이고 이를 2로 나누면 몫은 2이고 나머지는 1이 되기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이 압축데이터 생성부(112)는 제 1이진수인 "11"을 헤드플래그 데이터로 축적하고 몫 2에 대응하는 갯수의 1인 "11"을 헤드 스택에 축적한다. 그리고, 2차 연산 단계에서는, 헤드 클러스터는 "111"이므로 여기에 포함된 1의 갯수는 3이고 이를 2로 나누면 몫은 1이고 나머지는 1이 되기 때문에, 압축데이터 생성부(112)는 제 1이진수인 "11"을 헤드플래그 데이터로 축적하고 몫 1에 대응하는 갯수의 0인 "0"을 헤드 스택에 축적한다. 3차 연산 단계에서는, 헤드 클러스터가 "1"이므로 나머지와 몫에 대한 계산을 수행하지 않고 "0"을 헤드플래그 데이터로 축적하고 "1"을 헤드 스택에 축적한다. 마지막으로, 4차 연산 단계에서는, 헤드 클러스터가 "11"이므로 여기에 포함된 1의 갯수는 2이고 이를 2로 나누면 몫은 1이고 나머지는 0이 되기 때문에, 압축데이터 생성부(112)는 제 2이진수인 "10"을 헤드플래그 데이터로 축적하고 몫 1에 대응하는 갯수의 0인 "0"을 헤드 스택에 축적하고, 결과적으로는 "1111"이라는 시드데이터가 획득된다.

한편, 단계(S204)에서의 판단결과 시드데이터가 얻어진 것으로 판단되면, 압축데이터 생성부(112)는 상기 시드데이터 및 상기 축적된 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터를 결합하여 압축데이터를 생성한다(S205).

다음으로, 송신부(120)는 생성된 압축데이터를 목적장치, 예를 들어 이진 데이터 복원장치(200)로 전송한다(S206).

한편, 상기 예에서는 헤드플래그 데이터와 헤드 데이터를 축적하는 방법과 관련하여 제 1 실시예를 도 3을 참조하여 설명하였으나, 헤드플래그 데이터와 헤드 데이터는 이하에서 설명하는 제 2 실시예에 따라 축적할 수도 있다. 이를 도 4를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

압축 데이터 생성부(112)는 단계(S203)에서 상기 헤드클러스터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이(예를 들어 "4비트길이") 이하이면 제 1 이진수(예를 들어 "0")를, 상기 기준길이를 초과하면 상기 제 1 이진수와는 다른 제 2 이진수(예를 들어 "1")를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적할 수 있다. 이 때, 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이 이하이면 상기 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적할 수 있다. 반면, 상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이를 초과하면, 상기 헤드클러스터의 비트길이에서 적어도 상기 기준길이(예를 들어 "4")를 뺀 수에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적할 수 있는데, 이것은 축적되는 헤드 데이터의 양을 감소시켜 압축 효율을 높이기 위한 것이다.

물론, 상술한 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 실시예에서도 헤드 스택을 생성함에 있어서는, 압축데이터 생성부(112)는 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 1로만 이루어진 경우에는 0으로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하고, 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 0으로만 이루어진 경우에는 1로만 이루어진 헤드 데이터를 축적한다.

상술한 원본 이진 데이터 "111110111010110000"의 경우, 1차 연산 단계에서는 헤드 클러스터가 "11111"이고 그 비트길이가 4비트길이를 초과하므로 압축데이터 생성부(112)는 제 2이진수인 "1"을 헤드플래그 데이터로 축적하고, 헤드 클러스터의 비트길이인 5에서 기준길이 즉 4를 뺀 수인 1(=5-4)에 대응하는 갯수의 1인 "1"을 헤드스택에 축적한다. 그리고, 2차 연산 단계에서는 헤드 클러스터가 "111"이고 그 비트길이가 4비트길이 이하이므로 압축데이터 생성부(112)는 제 1이진수인 "0"을 헤드플래그 데이터로 축적하고 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 0인 "000"을 헤드스택에 축적한다. 3차 연산 단계에서는 헤드 클러스터 가 "1"이고 그 비트길이가 4비트길이 이하이므로 압축데이터 생성부(112)는 제 1이진수인 "0"을 헤드플래그 데이터로 축적하고 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 1인 "1"을 헤드스택에 축적한다. 마지막으로, 4차 연산 단계에서는 헤드 클러스터가 "11"이고 그 비트길이가 4비트길이 이하이므로 압축데이터 생성부(112)는 제 1이진수인 "0"을 헤드플래그 데이터로 축적하고 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 0인 "00"을 헤드스택에 축적한다.

상기와 같은 과정을 통해 이진 데이터가 압축되어 전송되면, 이진 데이터 복원장치(200)는 수신부(210)를 통해 상기 압축데이터를 수신하여 복원부(220)에 전달한다.

*도 1에 도시된 바와 같이 복원부(220)는 복원데이터 생성부(221)와 결합부(222)를 포함한다.

복원데이터 생성부(221)는 압축데이터에 포함되어 있는 상기 시드데이터 및 상기 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터를 참조하여 이진 데이터를 복원한다. 이 때 복원 데이터 생성부(221)는 상술한 압축과정과는 반대의 과정을 통해 이진 데이터를 복원하되 축적된 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터를 이용하여 복원한다. 즉, 시드데이터를 시작점으로 하여 복원을 수행하되, 각 복원단계에서 캐리데이터를 이용하여 캐리다운과는 반대의 연산을 수행하고 헤드 플래그 데이터와 헤드 데이터를 이용하여 헤드 클러스터를 복원하는 연산을 수행함으로써, 결과적으로는 원본 이진 데이터를 복원한다.

본 실시예에 따른 이진 데이터의 압축 및 복원 방법과 장치는 원본 이진데이터 상에 복수의 1만이 연속적으로 배열되어 있다거나 복수의 0만이 연속적으로 배열되는 등의 경향이 두드러지는 경우에 그 압축 효과가 효과적인데, 특히 0과 1의 비율이 7:3 또는 3:7을 넘어서서 어느 한쪽에 편중되는 경우에 압축효과가 탁월하다.

도 5a 내지 도 5c는 본 실시예가 영상 압축에 이용되는 예를 설명하기 위한 참고도이다. 예를 들어, 동영상 압축의 경우, 직전 프레임(도 5a)과 다음 프레임(도 5b) 간에 실질적으로 차이가 있는 부분은 많지 않다. 이 때, 직전 프레임 A로부터 다음 프레임 B를 표현함에 있어서, 같은 픽셀은 1로, 다른 픽셀은 0으로 표현한다면, A와 B프레임 간의 픽셀변화의 차이를 이용하여 A로부터 다시 B프레임을 표현하면 도 5c와 같이 1로 매우 편중된 100 비트(편의상 10 * 10 bit의 2차원 테이블로 표현한 것임)의 B프레임 영상 데이터를 얻을 수 있고, 이를 본 실시예의 압축 방법에 따라 압축하면, 높은 압축수율을 기대할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예는 직전 프레임과 다음 프레임 간의 차이가 적은 동영상에 대한 압축이나, 팩시밀리, 전화 등 일반적으로 데이터 자체나 데이터 간 연산의 결과물이 특정 비트값으로 쏠린 데이터에 대한 압축에 활용가능성이 높다.

한편, 상술한 실시예에서는 원본 이진 데이터의 처음 비트(최상위 비트)가 "1"로 시작하는 경우에 대하여 주로 설명하였는바, 원본 이진 데이터의 최상위 비트가 "0"으로 시작하는 경우에도 본 발명의 실시예를 적용하기 위해서 최상위 비트의 유형을 나타내는 헤드상태 비트(head_status bit)를 추가하거나 별도의 스택에 축적하여 압축할 수도 있다. 즉, 만약 원본 이진 데이터의 최상위 비트가 "0"인 경우에는 헤드상태 비트(head_status bit)를 예를 들어 0(head-status bit = 0)으로 한 뒤, 해당 최상위 비트를 강제로 "1"로 바꾸거나(방법1) 해당 최상위 비트 앞에 "1"을 임의로 추가한(방법 2) 후 상술한 실시예의 압축을 수행할 수 있다. 반면, 만약 원본 이진 데이터의 최상위 비트가 "1"인 경우에는 헤드상태 비트(head_status bit)를 예를 들어 1(head-status bit = 1)로 한 뒤, 상술한 실시예의 압축을 수행할 수 있다. 그리고, 이후 데이터를 복원할 때에는 헤드상태 비트(head_status bit)를 참조하여, 헤드상태 비트가 0 일 경우 복원연산을 수행한 뒤 최상위 비트를 "1"에서 "0"으로 바꾸거나(방법 1) 최상위 비트 앞의 1(즉, 맨 앞에 있는 1)을 제거하여(방법 2) 최종 원본 데이터를 산출하고, 물론 헤드상태 비트가 1 일 경우에는 상술한 복원연산을 수행하여 최종 원본 데이터를 산출할 수 있다.

이상 살펴 본 바와 같이, 본 실시예에 따른 이진 데이터의 압축 및 복원 방법과 장치는, 간단한 연산과 하드웨어적 구성을 통해 이진 데이터를 신속하고 효율적으로 압축하고 복원할 수 있고, 압축률도 뛰어나며 압축 데이터 및 복원 데이터의 신뢰성도 높일 수 있을 뿐만 아니라 데이터 전송시 전송효율과 속도도 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 이진 데이터 압축장치
110 : 압축부 111 : 데이터 분할부
112 : 압축데이터 생성부
120 : 송신부
200 : 이진 데이터 복원장치
210 : 수신부 220 : 복원부
221 : 복원 데이터 생성부 222 : 결합부

Claims

압축부가 이진 데이터의 최상위비트로부터 하위비트 방향으로 최초로 0을 만나기 전에 배치된 하나 이상의 1만으로 이루어진 이진수를 헤드 클러스터로서 획득하고, 상기 이진 데이터에서 상기 헤드 클러스터를 제외한 나머지 이진수의 각 비트에 포함된 값을 반전시켜 반전 데이터를 획득하는 제 1 단계;
상기 압축부가 반전 데이터를 최하위비트로부터 제너럴 클러스터 단위로 분할하여 하나 이상의 제너럴 클러스터 및 서브 헤드클러스터를 획득하는 제 2 단계로서, 상기 제너럴 클러스터는 상기 반전 데이터의 최하위비트로부터 상위비트 방향으로 이동하면서 만나는 "10", 및 상기 "10"과 그 직전에 만난 "10" 사이의 이진수를 포함하는 이진수를 나타내고, 상기 서브 헤드클러스터는 상기 반전 데이터의 최상위비트를 포함하는 이진수로서 상기 제너럴 클러스터 중 상위비트 방향으로 가장 마지막에 위치한 제너럴 클러스터의 다음에 위치한 이진수인, 제 2 단계;
상기 압축부가 상기 서브 헤드클러스터와 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 대해 압축연산을 수행하고, 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타내는 캐리데이터를 축적하고, 상기 헤드클러스터의 유형 및 길이와 각각 연관된 헤드플래그 데이터 및 헤드 데이터를 축적하는 제 3 단계;
적어도 하나의 1로만 이루어진 시드데이터(seed data)가 생성될 때까지, 상기 압축부가 상기 제 3 단계의 압축연산 결과인 이진 데이터에 대해 상기 제 1단계 내지 제 3단계를 반복 수행하는 제 4 단계; 및
상기 압축부가 상기 축적된 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터 및 상기 시드데이터를 결합하여 압축데이터를 생성하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 3 단계에서, 상기 압축부는 상기 헤드클러스터에 포함된 1의 갯수를 2로 나누었을 때의 나머지와 몫을 구하고, 상기 나머지에 관련된 데이터를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고 상기 몫과 관련된 데이터를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 2항에 있어서,
상기 제 3 단계에서, 상기 압축부는 상기 나머지가 1이면 제 1이진수를, 상기 나머지가 0이면 상기 제 1이진수와는 다른 제 2이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 몫에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 3항에 있어서, 상기 각 제 3 단계에서,
상기 헤드 데이터를 축적할 때, 상기 압축부는 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 1로만 이루어진 경우에는 0으로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하고, 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 0으로만 이루어진 경우에는 1로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 3항에 있어서, 상기 각 제 3 단계에서,
상기 압축부는 헤드 데이터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이 이하이면 상기 나머지가 얼마인지에는 상관없이 제 3이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 헤드 데이터의 길이에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 2항에 있어서,
상기 제 3 단계에서, 상기 압축부는 상기 비트감축의 효과가 있는 경우에는 제 4 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하고, 상기 비트감축의 효과가 없는 경우에는 상기 제 4 이진수와는 다른 제 5 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 6항에 있어서,
상기 제 3 단계에서 상기 압축부는, 상기 서브 헤드클러스터가 최초로 캐리다운 이벤트를 일으키도록 하는, 상기 서브 헤드클러스터의 최하위비트 자리로부터 상위비트 방향으로 최소 개수의 1로만 이루어진 이진수를 상기 서브 헤드클러스터에 감산하고, 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 포함되어 있는 0은 1로, 1은 0으로 변경함으로써, 상기 압축연산을 수행하되,
상기 캐리다운 이벤트는 상기 서브 헤드클러스터에 대한 뺄셈시 윗자리로부터 숫자를 빌려오는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 7항에 있어서,
상기 제 3 단계에서 상기 압축부는, 상기 서브 헤드클러스터가 자신의 최상위 비트에 1, 자신의 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1, 및 상기 최상위비트의 1과 상기 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1 사이에 적어도 하나의 0만을 포함하고 있는 경우에는, 상기 압축연산의 수행에도 불구하고 상기 캐리데이터를 축적하지 않는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 1항에 있어서,
상기 압축부는 상기 헤드클러스터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이 이하이면 제 1 이진수를, 상기 기준길이를 초과하면 상기 제 1 이진수와는 다른 제 2 이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 9항에 있어서,
상기 압축부는,
상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이 이하이면 상기 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하고,
상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이를 초과하면, 상기 헤드클러스터의 비트길이에서 적어도 상기 기준길이를 뺀 수에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 10항에 있어서, 상기 각 제 3 단계에서,
상기 헤드 데이터를 축적할 때, 상기 압축부는 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 1로만 이루어진 경우에는 0으로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하고, 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 0으로만 이루어진 경우에는 1로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 9항에 있어서,
상기 제 3 단계에서, 상기 압축부는 상기 비트감축의 효과가 있는 경우에는 제 4 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하고, 상기 비트감축의 효과가 없는 경우에는 상기 제 4 이진수와는 다른 제 5 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 12항에 있어서,
상기 제 3 단계에서 상기 압축부는,
상기 서브 헤드클러스터가 최초로 캐리다운 이벤트를 일으키도록 하는, 상기 서브 헤드클러스터의 최하위비트 자리로부터 상위비트 방향으로 최소 개수의 1로만 이루어진 이진수를 상기 서브 헤드클러스터에 감산하고, 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 포함되어 있는 0은 1로, 1은 0으로 변경함으로써, 상기 압축연산을 수행하되,
상기 캐리다운 이벤트는 상기 서브 헤드클러스터에 대한 뺄셈시 윗자리로부터 숫자를 빌려오는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 13항에 있어서,
상기 제 3 단계에서 상기 압축부는, 상기 서브 헤드클러스터가 자신의 최상위 비트에 1, 자신의 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1, 및 상기 최상위비트의 1과 상기 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1 사이에 적어도 하나의 0만을 포함하고 있는 경우에는, 상기 압축연산의 수행에도 불구하고 상기 캐리데이터를 축적하지 않는 것을 특징으로 하는, 압축장치의 이진 데이터 압축방법.
제 1 내지 제 14항 중 어느 한 항에 기재된 이진 데이터 압축방법에 의해 압축된 이진 데이터를 복원장치가 복원하는 방법으로서,
복원부가 상기 압축데이터에 포함되어 있는 상기 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터 및 상기 시드데이터를 참조하여 이진 데이터를 복원하는 것을 특징으로 하는, 복원장치의 이진데이터 복원방법.
이진 데이터 압축장치로서,
이진 데이터로부터 헤드 클러스터, 및 상기 이진 데이터에서 상기 헤드 클러스터를 제외한 나머지 이진수의 각 비트에 포함된 값을 반전시켜 반전 데이터를 획득하고,
상기 반전 데이터를 최하위비트로부터 제너럴 클러스터 단위로 분할하여 하나 이상의 제너럴 클러스터 및 서브 헤드클러스터를 획득하고, 상기 서브 헤드클러스터와 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 대해 압축연산을 수행하여 상기 압축연산의 결과 비트감축의 효과가 있는지 여부를 나타내는 캐리데이터를 축적하고, 상기 헤드클러스터의 유형 및 길이와 각각 연관된 헤드플래그 데이터 및 헤드 데이터를 축적하며,
적어도 하나의 1로만 이루어진 시드데이터(seed data)가 생성될 때까지, 상기 압축연산 결과인 이진 데이터에 대해 상기 압축연산 및 상기 캐리데이터, 헤드플래그 데이터 및 헤드 데이터 축적을 반복 수행하고,
상기 축적된 캐리데이터, 헤드플래그 데이터, 헤드 데이터 및 상기 시드데이터를 결합하여 압축데이터를 생성하는 압축부를 포함하되;
상기 헤드 클러스터는 상기 이진 데이터의 최상위비트로부터 하위비트 방향으로 최초로 0을 만나기 전에 배치된 하나 이상의 1만으로 이루어진 이진수를 의미하고,
상기 제너럴 클러스터는 상기 반전 데이터의 최하위비트로부터 상위비트 방향으로 이동하면서 만나는 "10", 및 상기 "10"과 그 직전에 만난 "10" 사이의 이진수를 포함하는 이진수를 나타내고, 상기 서브 헤드클러스터는 상기 반전 데이터의 최상위비트를 포함하는 이진수로서 상기 제너럴 클러스터 중 상위비트 방향으로 가장 마지막에 위치한 제너럴 클러스터의 다음에 위치한 이진수인 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 16항에 있어서,
상기 압축부는 상기 헤드클러스터에 포함된 1의 갯수를 2로 나누었을 때의 나머지와 몫을 구하고, 상기 나머지에 관련된 데이터를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고 상기 몫과 관련된 데이터를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 17항에 있어서,
상기 압축부는 상기 나머지가 1이면 제 1이진수를, 상기 나머지가 0이면 상기 제 1이진수와는 다른 제 2이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 몫에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 18항에 있어서,
상기 헤드 데이터를 축적할 때, 상기 압축부는 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 1로만 이루어진 경우에는 0으로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하고, 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 0으로만 이루어진 경우에는 1로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 18항에 있어서, 상기 헤드플래그 데이터의 축적시,
상기 압축부는 헤드 데이터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이 이하이면 상기 나머지가 얼마인지에는 상관없이 제 3이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하고, 상기 헤드 데이터의 길이에 대응하는 갯수의 1 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 16항에 있어서,
상기 압축부는 상기 헤드클러스터의 비트길이가 미리 설정된 기준길이 이하이면 제 1 이진수를, 상기 기준길이를 초과하면 상기 제 1 이진수와는 다른 제 2 이진수를 상기 헤드플래그 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 21항에 있어서,
상기 압축부는,
상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이 이하이면 상기 헤드클러스터의 비트길이에 대응하는 갯수의 1로만 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하고,
상기 헤드클러스터의 비트길이가 상기 기준길이를 초과하면, 상기 헤드클러스터의 비트길이에서 적어도 상기 기준길이를 뺀 수에 대응하는 갯수의 1로만 또는 0으로만 이루어진 수를 상기 헤드 데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 22항에 있어서,
상기 헤드 데이터를 축적할 때, 상기 압축부는 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 1로만 이루어진 경우에는 0으로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하고, 바로 이전에 축적된 헤드 데이터가 0으로만 이루어진 경우에는 1로만 이루어진 헤드 데이터를 축적하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 17항 또는 제 21항에 있어서,
상기 압축부는, 상기 압축연산의 결과 상기 비트감축의 효과가 있는 경우에는 제 4 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하고, 상기 비트감축의 효과가 없는 경우에는 상기 제 4 이진수와는 다른 제 5 이진수를 상기 캐리데이터로서 축적하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 24항에 있어서,
상기 압축부는,
상기 서브 헤드클러스터가 최초로 캐리다운 이벤트를 일으키도록 하는, 상기 서브 헤드클러스터의 최하위비트 자리로부터 상위비트 방향으로 최소 개수의 1로만 이루어진 이진수를 상기 서브 헤드클러스터에 감산하고, 상기 하나 이상의 제너럴 클러스터에 포함되어 있는 0은 1로, 1은 0으로 변경함으로써, 상기 압축연산을 수행하되,
상기 캐리다운 이벤트는 상기 서브 헤드클러스터에 대한 뺄셈시 윗자리로부터 숫자를 빌려오는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.
제 25항에 있어서,
상기 압축연산시 상기 압축부는, 상기 서브 헤드클러스터가 자신의 최상위 비트에 1, 자신의 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1, 및 상기 최상위비트의 1과 상기 최하위비트로부터 연속된 하나 이상의 1 사이에 적어도 하나의 0만을 포함하고 있는 경우에는, 상기 압축연산의 수행에도 불구하고 상기 캐리데이터를 축적하지 않는 것을 특징으로 하는, 이진 데이터 압축장치.