WO1996008872A1 - Data compressing process and system - Google Patents

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WO1996008872A1
WO1996008872A1 PCT/EP1995/003595 EP9503595W WO9608872A1 WO 1996008872 A1 WO1996008872 A1 WO 1996008872A1 EP 9503595 W EP9503595 W EP 9503595W WO 9608872 A1 WO9608872 A1 WO 9608872A1
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data
compression
compressed
data stream
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PCT/EP1995/003595
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Michael R. Wade
Arthur G. Sutsch
Original Assignee
Tecomac Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3084—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction using adaptive string matching, e.g. the Lempel-Ziv method
    • H03M7/3088—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction using adaptive string matching, e.g. the Lempel-Ziv method employing the use of a dictionary, e.g. LZ78
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/40—Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code
    • H03M7/42—Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code using table look-up for the coding or decoding process, e.g. using read-only memory

Definitions

  • the present invention relates to methods for compressing data and corresponding devices therefor, the data to be compressed being analog and digital voice and image data and data provided by computers.
  • Data compression methods are used to eliminate or to reduce redundancies in data streams to be transmitted or to be stored, in order to be able to store the data streams with a smaller storage space requirement or to be able to transmit them with lower bandwidths or at a higher speed.
  • the LZW algorithm is based on the fact that a data stream to be transmitted is examined for the presence of elementary data groups contained therein and the data groups found are assigned a place in a tree representing the individual data groups.
  • the data groups found can then be transmitted instead of their actual information content by means of codes which represent their position within the tree, as a result of which good compression results can be achieved, in particular in the case of data streams with constantly repeating patterns .
  • SPARE BLADE (RULE 26) scarcely, it is necessary to renew the "learned tree" from time to time in order to adjust or adapt to a change in the structure of the data to be transmitted compared to the structure as it was during the learning.
  • the object of the present invention is to provide methods for more efficient data compression as well as suitable devices for this.
  • One aspect of the present invention is based on the insight that hitherto conventional compression method therefore does not work efficiently because they capture essentially only camerazei ⁇ term variations in the data streams using the compression algorithms used and taken into account for the compression be ⁇ .
  • hitherto conventional compression method therefore does not work efficiently because they capture essentially only camerazei ⁇ term variations in the data streams using the compression algorithms used and taken into account for the compression be ⁇ .
  • Basic repetitions and Structures within a certain type of data are therefore not sufficiently taken into account for the compression.
  • the compression therefore takes place in two stages:
  • a first stage in which the structures, correlations or patterns learned over a longer period of time, which occur within a certain type of data, are taken into account for the compression of a data stream currently pending, and
  • the method mentioned is particularly advantageous because the compression in the second stage, which, as mentioned, can be implemented by conventional compression methods, is improved in its efficiency, since it receives as input data pre-compressed data that come from data groups with small input lengths exist with respect to which, for example the LZW algorithm, can work in a more efficient way, ie closer to its theoretically realizable optimal compression capabilities.
  • frequency distributions of elementary data groups within the data stream to be compressed are preferably taken into account, as they were determined over a longer period of time for the corresponding data type.
  • the case er ⁇ mediated elementary data groups that space even over long Zeit ⁇ constantly recur, such as certain Spring ⁇ pattern, certain combinations of numbers or certain Page down ⁇ cuts, their frequency will preferably after ordered so that the most frequently occurring data groups talking by ent short codes and less frequently occurring data groups, but data groups still taken into account in the pre-compression, are represented by correspondingly longer codes.
  • a further aspect of the present invention relates to a compression method which can be carried out in one stage and which is based on the fact that for a data stream to be compressed, elementary data groups which are frequently repeated over a longer period of time are “learned” and stored in a memory become.
  • the data stream to be compressed at the moment is examined for the presence of these learned elementary data groups and correspondingly learned data groups are then replaced by codes which represent the position of the learned data groups within the memory or within a table, so that the data stream compressed in this way when retrieved from a memory or on the receiver side can be decompressed again by looking up in the table.
  • the codes used preferably correspond to the addresses of the learned and replaced data groups within the table, and this address agreement can also be made in such a way that only address differences between two successive replaced data groups are used for coding.
  • the method according to claim 1 can preferably again be combined with a second compression stage, in accordance with the first aspect of the present invention.
  • the figure shows a function group 1 surrounded by dashed lines, which is used for compressing analog or digital voice or image data or for compressing data that are provided by computers.
  • a second function group 2 with dashed lines serves for further compression of the pre-compressed data supplied by the first stage.
  • the reference number 3 denotes a transmission device for transmitting compressed data, this transmission group also comprising the two compression stages 1 and 2.
  • the present invention also relates to each of the function groups mentioned alone and both to a compression method as described with reference to function group 1 and to a compression method as described with reference to function groups 1 and 2 is written independently.
  • the supplied voice, image or computer data are fed to a data analysis device 4 in which individual repeating elementary data groups can be recognized.
  • a certain number of different, most frequently recurring data groups are stored in the memory device 5.
  • the most frequently occurring data groups are preferably stored within a table in the order of their frequencies. Can group learning these common data ⁇ where done being compressed data stream or at a previously analyzed data stream with similar builds character ⁇ istics.
  • the current data stream to be compressed likewise passes through the data analysis device 4 in order to thereby recognize already learned data groups within the data stream and to be able to replace these corresponding data groups in the first compression stage 6 with codes.
  • the addresses of the most frequent data groups stored in the memory 5 are preferably used as codes, so that a correspondingly compressed data stream later allows the data stream to be decompressed with the aid of the known association between addresses and stored elementary data groups.
  • the differences between the addresses of two successive replaced data groups are preferably used as codes. This means that there is no absolute address assignment, but a relative address assignment. This usually leads to the possibility of using shorter codes, i.e. To be able to use codes with fewer bit numbers.
  • the previously learned and stored in the memory 5 known data groups can be arranged in frequency, so that frequent data groups are assigned shorter addresses than less frequent data groups.
  • Tests have shown, for example, that only around 4000 different data groups occur in data that are transferred in transactions between banks. With such a small number of different data groups, it is even possible to encode all data groups that occur, which results in a particularly high compression of the data.
  • the compressed data can be stored in a memory, which results in a considerable reduction in the storage space required compared to storage in a non-compressed form.
  • the data can also be transmitted to a receiver, as a result of which the bandwidth required for the transmission is reduced or the achievable transmission speed increased.
  • the compressed data can then be decompressed with the aid of the known allocation scheme between codes and learned most common data groups.
  • the corresponding assignment table must of course be known to the recipient, which can take place at the beginning of the transmission or can only occur sporadically if the structure and characteristics of the data to be transmitted have actually changed considerably compared to the time of learning.
  • Further compression is preferably carried out after the first compression stage, this compression being able to be based on known compression methods, for example the LZW algorithm or the Huffman algorithm.
  • this further compression stage which is formed overall by the function block 2, compression can take place, in which shorter-term variations in the data to be compressed are taken into account. For example, in the event that this stage carries out compression in accordance with the LZW algorithm and works in a synchronous environment, only the patterns or characteristics recognizable within a frame are taken into account.
  • the data to be compressed is first analyzed in a data analysis device 7.
  • Learned data groups are in turn stored in a further memory 8, this being the structure of the learned tree if an LZW algorithm is used.
  • the actual compression then takes place in unit 9, building on the results provided by units 7 and 8.
  • the learned data stored in the second memory are discarded from time to time in order to achieve an adaptation to the data which is actually to be compressed.
  • the fact that the compression level 2 pre-primed from level 1 If data contains data, stage 2 is able to work with higher efficiency than would be the case if the input data were supplied to this second stage in an uncompressed form.
  • Both the functional group 1 and the functional group 2 can be contained in a transmission device 3, this transmission device also additionally containing a transmission device 10 with which the compressed data can be transmitted to a receiver.
  • the transmission device 10 can be a device known from modem technology.
  • a particular advantage of the present invention is that high compression is achieved without certain information contents being lost.
  • the compressed data to be finally saved or transmitted can then be converted into the original data by appropriate decompression and / or decoding operations.
  • the data to be compressed can also be image or sound data as well as image or sound signals (also analog).
  • the lossless compression provided by the present invention leads, particularly in the video field, to advantages over conventional methods in which compression is always associated with loss of information.
  • the compression according to the invention in particular the two-stage compression, is applied to video signals, areas or patterns within a video image that overlap
  • REPLACEMENT BUTT do not change a certain period of time more, recorded within the first compression stage, and instead of recording or transmitting the signals representing the corresponding areas or patterns, only corresponding codes are recorded or transmitted which are used when playing back the recorded video signals or then be converted back into the original image content at the receiver.
  • a corresponding system will therefore preferably learn from successive images which image contents occur frequently and can therefore be replaced by corresponding table references instead of being transmitted individually.
  • the corresponding system will thus independently adapt its table content, which is required for the first compression, corresponding to the images currently being processed, it also being possible, of course, to use previously learned table contents, which are typical for certain images.
  • the table contents created for the first compression can also be updated if certain frequently repeated data or signal patterns are recognized within the second compression level, which patterns are then preferably taken into account in the first compression level by means of corresponding table references.
  • Examples of picture elements or patterns which are preferably compressed in the first stage are format-related repetitions of signals (PAL; SECAM), blanking frequencies, camera-specific resolution patterns (blank, black, white switching, reference matching pattern) and others repeating image patterns, such as unchanged background of an image, frequency frequencies of image point sequences or gradients thereof.
  • PAL format-related repetitions of signals
  • blanking frequencies such as unchanged background of an image, frequency frequencies of image point sequences or gradients thereof.
  • camera-specific resolution patterns such as unchanged background of an image, frequency frequencies of image point sequences or gradients thereof.
  • both medium-specific features and repetitive picture elements can be compressed by the first compression stage.
  • the compression according to the invention in particular image data, can already be used during signal acquisition. This means that it is not necessary to first record and temporarily store all of the image information in order to subsequently carry out a compression, but rather the sensor device (eg CCD, diode, tube sensors) performing the detection can at least compress the first stage.
  • the sensor device eg CCD, diode, tube sensors
  • a sensor device which has been improved in accordance with the invention in this way can, for example, examine different scanning lines for repeating image patterns and, in the event that corresponding repeating image patterns are present, assign certain codes to these image patterns, so that instead of the corresponding patterns, only corresponding codes are output.
  • Such a sensor device which already provides compressed output data, appears to be particularly advantageous for space applications.
  • intermediate storage of very large amounts of data may be prohibited, so that storing and / or transferring already compressed data is advantageous.
  • the compression according to the invention ensures that the original image can then be reproduced true to the original, so that even the smallest image changes are not lost.
  • the method according to the invention not only is the information transmitted for a black background that the corresponding image area is a black background, but minor noise-related changes in the background are also evaluated and made available for later reconstruction. Noise information, which can be helpful for later image correction in the recorded object, is thus not lost, but is also recorded or transmitted. Of course, such small changes can again form their own patterns, which in turn can then be appropriately compressed.
  • speech applications also form a preferred field of application of the present invention.
  • the language of a person also contains long-term patterns that can be learned and stored in a table. Such long-term patterns relate to speech coloring, the tone, the pitch, etc. These patterns can be learned for a specific speaker and stored in a table. If the corresponding language is then stored or transmitted, these characteristics are no longer transmitted as part of a spectrum, but only as codes. The same naturally also applies to music, so that the existing Generally speaking, the invention is also particularly suitable for sound applications.
  • a special and interesting application of the present invention thus also arises for audio and video CDs, on which information can be stored in a compressed form according to the present invention.
  • the code assignment used for the first compression level i.e. the table can, for example, also be stored on the CD, so that the device which is intended to reproduce the stored information can carry out a corresponding decompression on the basis of the code assignment likewise stored.

Abstract

A data compressing system comprises: a device (4) for analysing the type of transmission data and recognising repetitive (elementary ) data groups; a device (4) for determining which data groups most frequently occur during a predetermined period; a device (5) for storing the thus determined most frequent data groups in a table; a device (4) for analysing a transmission data stream for the presence of the most frequent data groups stored in the table; a device (6) for generating a precompressed data stream in which the thus recognised most frequent data groups are replaced by codes by means of which the position in the table of the replaced data groups can be recognised; a device (7, 8, 9) for additionally compressing the precompressed data stream; and a device (10) for transmitting the compressed data stream to a receiver.

Description

DatenJomprβssionsverfahren und Vorrichtung zum Koarprimieren von Daten Β ssionsverfahren DatenJompr and apparatus for data Koarprimieren
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Koι_primieren von Daten sowie entsprechende Vorrichtungen hierzu, wobei es sich bei den zu komprimierenden Daten um analoge und digitale Sprach- und Bilddaten sowie um Daten, die vom Computern bereitgestellt werden, handeln kann.The present invention relates to methods for compressing data and corresponding devices therefor, the data to be compressed being analog and digital voice and image data and data provided by computers.
Datenkompressionsverfahren werden zur Beseitigung bzw. zur Ver¬ ringerung von Redundanzen in zu übertragenden oder abzuspei¬ chernden Datenstrδmen eingesetzt, um die Datenströme dann mit geringerem Speicherplatzbedarf abspeichern zu können bzw. sie mit geringeren Bandbreiten oder mit höherer Geschwindigkeit übertragen zu können.Data compression methods are used to eliminate or to reduce redundancies in data streams to be transmitted or to be stored, in order to be able to store the data streams with a smaller storage space requirement or to be able to transmit them with lower bandwidths or at a higher speed.
Bekannte und derzeit angewendete Kompressionsverfahren zur Übertragung von Daten auf Daten- und Telefonleitungen basieren üblicherweise auf dem sogenannten LZW (Lempel, Ziv Welch) -Algo¬ rithmus oder auf dem sogenannten Huffman-Algorithmus, welcher insbesondere bei der Faksimileübertragung angewandt wird.Known and currently used compression methods for transmitting data on data and telephone lines are usually based on the so-called LZW (Lempel, Ziv Welch) algorithm or on the so-called Huffman algorithm, which is used in particular for facsimile transmission.
Der LZW-Algorithmus beruht vereinfacht ausgedrückt darauf, daß ein zu übertragender Datenstrom auf das Vorhandensein von darin enthaltenden elementaren Datengruppen untersucht wird und den aufgefundenen Datengruppen ein Platz in einem die einzelnen Datengruppen repräsentierenden Baum zugeordnet wird.To put it simply, the LZW algorithm is based on the fact that a data stream to be transmitted is examined for the presence of elementary data groups contained therein and the data groups found are assigned a place in a tree representing the individual data groups.
Durch entsprechende Vereinbarung mit der Empfängerseite können die aufgefundenen Datengruppen dann statt mit ihrem eigentli¬ chen Informationsgehalt mittels Codes, die ihre Position inner¬ halb des Baums repräsentieren, übertragen werden, wodurch sich, insbesondere bei Datenstrδmen mit sich ständig wiederholenden Mustern, gute Kompressionsergebnisse erzielen lassen.By means of a corresponding agreement with the recipient, the data groups found can then be transmitted instead of their actual information content by means of codes which represent their position within the tree, as a result of which good compression results can be achieved, in particular in the case of data streams with constantly repeating patterns .
Da der Speicherplatz für das Lernen von in dem Datenstrom vor¬ kommenden elementaren Datengruppen begrenzt ist, d.h. die Ver¬ ästelung des Baumes einen vorbestimmten Grad nicht überschrei-Since disk space is limited for learning in the data stream before ¬ next elementary data groups, that is, the non Ver ¬ treeing of the tree exceed a predetermined degree
ERSATZBLÄTT(REGEL26) ten kaum, ist es erforderlich, den "gelernten Baum" von Zeit zu Zeit zu erneuern, um sich auf eine Veränderung in der Struktur der zu übertragenden Daten gegenüber der Struktur, wie sie beim Erlernen vorlag, einzustellen bzw. zu adaptieren.SPARE BLADE (RULE 26) scarcely, it is necessary to renew the "learned tree" from time to time in order to adjust or adapt to a change in the structure of the data to be transmitted compared to the structure as it was during the learning.
Beim Erlernen eines neuen "Baumes" gehen somit auch die gelern¬ ten strukturellen Zusammenhänge verloren, die unter Umständen auch für die neuen Daten Gültigkeit besitzen. Bis zum Aufbau des neuen Baumes werden die Daten zumindest vorübergehend mit geringerer Effizienz komprimiert, was insgesamt zu einer Abnahme des erzielbaren Kompressionsfaktors führt.When a new "tree" is learned, the learned structural relationships are lost, which may also be valid for the new data. Until the new tree is built, the data is compressed at least temporarily with less efficiency, which leads to a decrease in the compression factor that can be achieved.
Diese verringerte Kompressionseffizienz wirkt sich insbesondere bei synchronen Systemen nachteilig aus, da hier eine Übertra¬ gung nur innerhalb vorbestimmter Zeitschlitze erfolgen kann, so daß eine Verringerung der erzielbaren Kompression, anders als bei asynchronen Systemen, unter Umständen zu einem überpropor¬ tionalen Anstieg der für die Übertragung benötigten Zeit führt.This reduced compression efficiency has a disadvantageous effect, in particular in the case of synchronous systems, since transmission here can only take place within predetermined time slots, so that, unlike in asynchronous systems, a reduction in the compression which can be achieved may lead to a disproportionate increase in the for Transfer time required.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren zur effizienteren Kortrprimierung von Daten sowie geeignete Vor¬ richtungen hierfür anzugeben.The object of the present invention is to provide methods for more efficient data compression as well as suitable devices for this.
Diese Aufgabe wird in erfindungsgemäßer Weise durch die Gegen¬ stände der Patentansprüche 1, 5, 20 sowie 23 gelöst.This object is achieved according to the invention by the subject matter of claims 1, 5, 20 and 23.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteran¬ sprüche.Preferred embodiments are the subject of the subclaims.
Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bisher übliche Kompressionsverfahren deshalb nicht effizient arbeiten, weil sie im wesentlichen nur kurzzei¬ tige Variationen in den Datenströmen mittels der verwendeten Kompressionsalgorithmen erfassen und für die Kompression be¬ rücksichtigen. Beispielsweise ist es bei der Verwendung eines LZW-Algorithmus in synchroner Umgebung üblich, lediglich die Variationen innerhalb eines Datenblocks (Frames) für die Kom¬ pression zu berücksichtigen. Grundlegende Wiederholungen und Strukturen innerhalb einer bestimmten Datanart werden für die Kompression somit nicht in ausreichender Weise berücksichtigt.One aspect of the present invention is based on the insight that hitherto conventional compression method therefore does not work efficiently because they capture essentially only kurzzei ¬ term variations in the data streams using the compression algorithms used and taken into account for the compression be ¬. For example, when using an LZW algorithm in a synchronous environment, it is customary to only take into account the variations within a data block (frame) for the compression . Basic repetitions and Structures within a certain type of data are therefore not sufficiently taken into account for the compression.
Gemäß 4em erwähnten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Kompression daher in zwei Stufen:According to the first aspect of the present invention mentioned, the compression therefore takes place in two stages:
einer ersten Stufe, in der die über einen längeren Zeitraum ge¬ lernten Strukturen, Zusammenhänge oder Muster, die innerhalb einer bestimmten Datenart auftreten, für das Komprimieren eines momentan anstehenden Datenstroms berücksichtigt werden, unda first stage, in which the structures, correlations or patterns learned over a longer period of time, which occur within a certain type of data, are taken into account for the compression of a data stream currently pending, and
einer zweiten Stufe, in der kurzzeitige Variationen des zu kom¬ primierenden Datenstroms berücksichtigt werden, wie dies bei¬ spielsweise bei dem obenerwähnten LZW-Algorithmus der Fall ist.a second stage, in which short-term variations of the data stream to be compressed are taken into account, as is the case, for example, with the LZW algorithm mentioned above.
Das erwähnte Verfahren ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Kompression in der zweiten Stufe, die, wie erwähnt, durch herkömmliche Kompressionsverfahren verwirklicht sein kann, in ihrer Effizienz verbessert wird, da sie als Eingangsdaten vor¬ komprimierte Daten erhält, die aus Datengruppen mit kleinen Eingangslängen bestehen in bezug auf die, beispielsweise der LZW-Algortihmus, in effizienterer Weise arbeiten kann, d.h. nä¬ her an seinen theoretisch realisierbaren optimalen Komprimierungsfähigkeiten.The method mentioned is particularly advantageous because the compression in the second stage, which, as mentioned, can be implemented by conventional compression methods, is improved in its efficiency, since it receives as input data pre-compressed data that come from data groups with small input lengths exist with respect to which, for example the LZW algorithm, can work in a more efficient way, ie closer to its theoretically realizable optimal compression capabilities.
Für die Komprimierung innerhalb der ersten Stufe, d.h. der Vor¬ komprimierung, werden vorzugsweise Häufigkeitsverteilungen von elementaren Datengruppen innerhalb des zu komprimierenden Da¬ tenstroms berücksichtigt, wie sie über einen längeren Zeitraum für die entsprechende Datenart ermittelt wurden. Die dabei er¬ mittelten elementaren Datengruppen, die selbst über lange Zeit¬ räume ständig wiederkehren, beispielsweise bestimmte Sprach¬ muster, bestimmte Zahlenkombinationen oder bestimmte Bildab¬ schnitte, werden vorzugsweise ihrer Häufigkeit nach geordnet, so daß die am häufigsten vorkommenden Datengruppen durch ent¬ sprechend kurze Codes und weniger häufig vorkommende Datengrup- pen, aber noch in der Vorkoπtprimierung berücksichtigte Daten¬ gruppen, durch entsprechend längere Codes repräsentiert werden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß Patentan¬ spruch 1 betrifft--ein einstufig ausführbares Kompressionsver¬ fahren, welches darauf beruht, daß für einen zu komprimierenden Datenstrom über einen längeren Zeitraum sich häufig wiederho¬ lende elementare Datengruppen "gelernt" und in einem Speicher abgelegt werden. Der momentan zu komprimierende Datenstrom wird auf das Vorhandensein dieser gelernten elementaren Datengruppen untersucht und entsprechend gelernte Datengruppen werden an¬ schließend durch Codes ersetzt, die die Position der gelernten Datengruppen innerhalb des Speichers bzw. innerhalb einer Ta¬ belle repräsentieren, so daß der so komprimierte Datenstrom beim Abrufen aus einem Speicher bzw. auf der Empfängerseite durch Nachschlagen in der Tabelle wieder dekomprimiert werden kann.For the compression within the first stage, ie the pre-compression, frequency distributions of elementary data groups within the data stream to be compressed are preferably taken into account, as they were determined over a longer period of time for the corresponding data type. The case er¬ mediated elementary data groups that space even over long Zeit¬ constantly recur, such as certain Sprach¬ pattern, certain combinations of numbers or certain Page down ¬ cuts, their frequency will preferably after ordered so that the most frequently occurring data groups talking by ent short codes and less frequently occurring data groups, but data groups still taken into account in the pre-compression, are represented by correspondingly longer codes. A further aspect of the present invention relates to a compression method which can be carried out in one stage and which is based on the fact that for a data stream to be compressed, elementary data groups which are frequently repeated over a longer period of time are “learned” and stored in a memory become. The data stream to be compressed at the moment is examined for the presence of these learned elementary data groups and correspondingly learned data groups are then replaced by codes which represent the position of the learned data groups within the memory or within a table, so that the data stream compressed in this way when retrieved from a memory or on the receiver side can be decompressed again by looking up in the table.
Die verwendeten Codes entsprechen dabei vorzugsweise den Adres¬ sen der gelernten und ersetzten Datengruppen innerhalb der Ta¬ belle, wobei diese Adreßvereinbarung auch dahingehend erfolgen kann, daß nur Adreßdifferenzen zwischen jeweils zwei aufeinan¬ derfolgenden ersetzten Datengruppen für die Codierung verwendet werden.The codes used preferably correspond to the addresses of the learned and replaced data groups within the table, and this address agreement can also be made in such a way that only address differences between two successive replaced data groups are used for coding.
Das Ve-rfahren nach Anspruch 1 kann vorzugsweise wiederum mit einer zweiten Komprimierungsstufe kombiniert werden, ent¬ sprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.The method according to claim 1 can preferably again be combined with a second compression stage, in accordance with the first aspect of the present invention.
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen Daten¬ komprimierungsvorrichtungen bzw. Übertragungsvorrichtungen, die entsprechend den obigen Verfahren eine Datenkomprimierung erzielen.Further aspects of the present invention relate to data compression devices or transmission devices which achieve data compression in accordance with the above methods.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorlie¬ genden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich¬ nung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung ein Blockschaltbild zur Erläuterung von bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfah¬ ren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtungen.Preferred embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. The drawing shows a block diagram to explain preferred embodiments of the method according to the invention and the devices according to the invention.
Die Figur zeigt eine gestrichelt umrandete Funktionsgruppe 1, die zur Komprimierung von analogen oder digitalen Sprach¬ bzw. Bilddaten oder zur Komprimierung von Daten, die von Computern bereitgestesllt werden, dient.The figure shows a function group 1 surrounded by dashed lines, which is used for compressing analog or digital voice or image data or for compressing data that are provided by computers.
Eine zweite gestrichelt umrandete Funktionsgruppe 2 dient zur weiteren Komprimierung der von der ersten Stufe gelieferten vorkomprimierten Daten.A second function group 2 with dashed lines serves for further compression of the pre-compressed data supplied by the first stage.
Mit der Bezugsziffer 3 ist eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen komprimierter Daten bezeichnet, wobei diese Über¬ tragungsgruppe die beiden Kompressionsstufen l und 2 mit um¬ faßt.The reference number 3 denotes a transmission device for transmitting compressed data, this transmission group also comprising the two compression stages 1 and 2.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, daß sich die vorliegende Erfindung auch auf jede der genannten Funktionsgruppen allein sowie sowohl auf ein Kompressionsverfahren, wie es anhand der Funktionsgruppe 1 beschrieben wird, als auch auf ein Kompres¬ sionsverfahren, wie es anhand der Funtiongruppen l und 2 be¬ schrieben wird, unabhängig voneinander bezieht.It should be expressly pointed out that the present invention also relates to each of the function groups mentioned alone and both to a compression method as described with reference to function group 1 and to a compression method as described with reference to function groups 1 and 2 is written independently.
Die zugeführten Sprach-, Bild- oder Computerdaten werden einer Datenanalyseeinrichtung 4 zugeführt, in der einzelne sich wie¬ derholende elementare Datengruppen erkannt werden können. Eine bestimmte Anzahl von unterschiedlichen, am häufigsten wieder¬ kehrenden Datengruppen wird in der Speichereinrichtung 5 abge¬ speichert. Vorzugsweise werden die am häufigsten vorkommenden Datengruppen innerhalb einer Tabelle in der Reihenfolge ihrer Häufigkeiten abgespeichert. Das Lernen dieser häufigsten Daten¬ gruppen kann an dem aktuell zu komprimierenden Datenstrom oder an einem vorher analysierten Datenstrom mit ähnlichen Charakte¬ ristiken erfolgen.The supplied voice, image or computer data are fed to a data analysis device 4 in which individual repeating elementary data groups can be recognized. A certain number of different, most frequently recurring data groups are stored in the memory device 5. The most frequently occurring data groups are preferably stored within a table in the order of their frequencies. Can group learning these common data ¬ where done being compressed data stream or at a previously analyzed data stream with similar builds character ¬ istics.
ERSATZBLÄΓΓ (REGEL 26) Der aktuelle zu komprimierende Datenstrom durchläuft ebenfalls die Datenanalyseeinrichtung 4, um dadurch bereits gelernte Da¬ tengruppen innerhalb des Datenstroms zu erkennen und diese ent¬ sprechenden Datengruppen in der ersten Kompressionsstufe 6 durch Codes ersetzen zu können.SPARE BLADES (RULE 26) The current data stream to be compressed likewise passes through the data analysis device 4 in order to thereby recognize already learned data groups within the data stream and to be able to replace these corresponding data groups in the first compression stage 6 with codes.
Vorzugsweise werden die Adressen der in dem Speicher 5 gespei¬ cherten häufigsten Datengruppen als Codes verwendet, so daß ein entsprechend komprimierter Datenstrom später unter Zuhilfenahme der bekannten Zuordnung zwischen Adressen und gespeicherten elementaren Datengruppen eine Dekomprimierung des Datenstroms gestattet.The addresses of the most frequent data groups stored in the memory 5 are preferably used as codes, so that a correspondingly compressed data stream later allows the data stream to be decompressed with the aid of the known association between addresses and stored elementary data groups.
Vorzugsweise werden als Codes die Differenzen zwischen den Adressen von jeweils zwei aufeinanderfolgenden ersetzten Datengruppen verwendet. Somit wird keine absolute Adreßzuord- nung, sondern eine relative Adre Zuordnung vorgenommen. Dies führt in der Regel zu der Möglichkeit, kürzere Codes, d.h. Codes mit geringeren Bitanzahlen verwenden zu können.The differences between the addresses of two successive replaced data groups are preferably used as codes. This means that there is no absolute address assignment, but a relative address assignment. This usually leads to the possibility of using shorter codes, i.e. To be able to use codes with fewer bit numbers.
Darüber hinaus können die vorher gelernten und in dem Speicher 5 abgespeicherten bekannten Datengruppen ihrer Häufigkeit nach geordnet sein, so daß häufigen Datengruppen kürzere Adressen zugewiesen werden als weniger häufigen Datengruppen.In addition, the previously learned and stored in the memory 5 known data groups can be arranged in frequency, so that frequent data groups are assigned shorter addresses than less frequent data groups.
In Tests hat sich beispielsweise gezeigt, daß bei Daten, die bei Transaktionen zwischen Banken übertragen werden, nur etwa 4000 unterschiedliche Datengruppen auftreten. Bei einer derart geringen Anzahl unterschiedlicher Datengruppen ist es sogar möglich, alle vorkommenden Datengrüppen zu codieren, wodurch sich eine besonders hohe Kompression der Daten ergibt.Tests have shown, for example, that only around 4000 different data groups occur in data that are transferred in transactions between banks. With such a small number of different data groups, it is even possible to encode all data groups that occur, which results in a particularly high compression of the data.
Die komprimierten Daten können in einem Speicher abgelegt wer¬ den, wodurch sich eine erhebliche Reduzierung des notwendigen Speicherplatzes gegenüber der Abspeicherung in nicht-kompri¬ mierter Form ergibt. Auch können die Daten an einen Empfänger übertragen werden, wodurch sich die für die Übertragung not¬ wendige Bandbreite verringert bzw. die erzielbare Übertragungs- geschwindigkeit erhöht. Nach Auslesen der Daten aus dem Speicher bzw. auf der Empfängerseite können die komprimierten Daten dann unter Zuhilfenahme des bekannten ZuordnungsSchemas zwischen Codes und gelernten häufigsten Datengruppen dekompri¬ miert werden. Dem Empfänger muß dazu die entsprechende Zuord¬ nungstabelle selbstverständlich bekannt sein, was zu Beginn der Übertragung erfolgen kann oder auch nur sporadisch dann erfolgen kann, wenn sich die zu übertragenden Daten in ihrer Struktur und ihren Charakteristiken gegenüber dem Zeitpunkt des Lernens tatsächlich erheblich verändert haben.The compressed data can be stored in a memory, which results in a considerable reduction in the storage space required compared to storage in a non-compressed form. The data can also be transmitted to a receiver, as a result of which the bandwidth required for the transmission is reduced or the achievable transmission speed increased. After reading out the data from the memory or on the receiver side, the compressed data can then be decompressed with the aid of the known allocation scheme between codes and learned most common data groups. For this purpose, the corresponding assignment table must of course be known to the recipient, which can take place at the beginning of the transmission or can only occur sporadically if the structure and characteristics of the data to be transmitted have actually changed considerably compared to the time of learning.
Vorzugsweise erfolgt im Anschluß an die erste Kompressions- stufe eine weitere Kompression, wobei diese Kompression auf bekannten Kompressionsmethoden, beispielsweise dem LZW-Algo¬ rithmus oder dem Huffman-Algorithmus, aufbauen kann. In dieser weiteren Kompressionsstufe, die insgesamt durch den Funktions- block 2 gebildet wird, kann eine Kompression erfolgen, bei der kurzzeitigere Variationen in den zu komprimierenden Daten berücksichtigt werden. Beispielsweise werden im Falle, daß diese Stufe eine Kompression entsprechend dem LZW-Algorith¬ mus ausführt und in synchroner Umgebung arbeitet, nur die •innerhalb eines Frames erkennbaren Muster bzw. Charakteristiken berücksichtigt.Further compression is preferably carried out after the first compression stage, this compression being able to be based on known compression methods, for example the LZW algorithm or the Huffman algorithm. In this further compression stage, which is formed overall by the function block 2, compression can take place, in which shorter-term variations in the data to be compressed are taken into account. For example, in the event that this stage carries out compression in accordance with the LZW algorithm and works in a synchronous environment, only the patterns or characteristics recognizable within a frame are taken into account.
Auch bei dieser weiteren Kompressionsstufe erfolgt zunächst eine Analyse der zu komprimierenden Daten in einer Daten- analyseeinrichtung 7. In einem weiteren Speicher 8 werden wiederum gelernte Datengruppen abgespeichert, wobei dies im Falle der Verwendung eines LZW-Algorithmus die Struktur des erlernten Baumes ist. In der Einheit 9 erfolgt dann die eigentliche Kompression, aufbauend auf dem von den Einheiten 7 und 8 gelieferten Ergebnissen.In this further compression stage, too, the data to be compressed is first analyzed in a data analysis device 7. Learned data groups are in turn stored in a further memory 8, this being the structure of the learned tree if an LZW algorithm is used. The actual compression then takes place in unit 9, building on the results provided by units 7 and 8.
Wie eingangs erwähnt, werden bei Verwendung des LZW-Algorithmus die im zweiten Speicher abgespeicherten gelernten Daten von Zeit zu Zeit verworfen, um eine Adaption an die derzeit tat¬ sächlich zu kormprimierenden Daten zu erreichen. Dadurch, daß die Kompressionsstufe 2 von der Stufe 1 bereits vorko primierte Daten enthält, ist die Stufe 2 in der Lage, mit höherer Effi¬ zienz zu arbeiten, als dies der Fall wäre, wenn die Eingangs¬ daten in unkomprimierter Form dieser zweiten Stufe zugeführt werden würden.As mentioned at the beginning, when using the LZW algorithm, the learned data stored in the second memory are discarded from time to time in order to achieve an adaptation to the data which is actually to be compressed. The fact that the compression level 2 pre-primed from level 1 If data contains data, stage 2 is able to work with higher efficiency than would be the case if the input data were supplied to this second stage in an uncompressed form.
Sowohl die Funktionsgruppe 1 als auch die Funktionsgruppe 2 kann insgesamt in einer Übertragungsvorrichtung 3 enthalten sein, wobei diese Übertragungsvorrichtung dann zusätzlich noch eine Übertragungseinrichtung 10 enthält, mit der die komprimierten Daten an einen Empfänger übertragen werden kön¬ nen. Die Übertragungseinrichtung 10 kann dabei eine aus der Modemtechnik bekannte Einrichtung sein.Both the functional group 1 and the functional group 2 can be contained in a transmission device 3, this transmission device also additionally containing a transmission device 10 with which the compressed data can be transmitted to a receiver. The transmission device 10 can be a device known from modem technology.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine hohe Kompression erreicht wird, ohne daß da¬ bei bestimmte Informationsinhalte verloren gehen. Die endgül¬ tig abzuspeichernden oder zu übertragenden komprimierten Da¬ ten können anschließend durch entsprechende Dekompressions- und/oder Decodieroperationen in die Ursprungsdaten überführt werden.A particular advantage of the present invention is that high compression is achieved without certain information contents being lost. The compressed data to be finally saved or transmitted can then be converted into the original data by appropriate decompression and / or decoding operations.
Wie bereits weiter oben erwähnt, kann es sich bei den zu kom¬ primierenden Daten auch um Bild- oder Tondaten sowie um Bild¬ oder Tonsignale (auch analog) handeln. Die durch die vorlie¬ gende Erfindung zur Verfügung gestellte verlustfreie Kompres¬ sion führt insbesondere im Videobereich zu Vorteilen gegen¬ über herkömmlichen Verfahren, bei denen Kompression stets mit Informationsverlust verbunden ist.As already mentioned further above, the data to be compressed can also be image or sound data as well as image or sound signals (also analog). The lossless compression provided by the present invention leads, particularly in the video field, to advantages over conventional methods in which compression is always associated with loss of information.
Wendet man die erfindungsgemäße Kompression, insbesondere die zweistufige Kompression, auf Videosignale an, so werden Be¬ reiche oder Muster innerhalb eines Videobildes, die sich überIf the compression according to the invention, in particular the two-stage compression, is applied to video signals, areas or patterns within a video image that overlap
ERSATZBUTT(REGEL26) einen bestimmten Zeitraum nicht stärker verändern, innerhalb der ersten Kompressionsstufe erfaßt, und es werden, statt die die entsprechenden Bereiche oder Muster repräsentiernden Sig¬ nale aufzuzeichnen oder zu übertragen, lediglich entsprechen¬ de Codes aufgezeichnet oder übertragen, die beim Abspielen der aufgezeichneten Videosignale bzw. beim Empfänger dann wieder in die ursprünglichen Bildinhalte umgesetzt werden.REPLACEMENT BUTT (RULE 26) do not change a certain period of time more, recorded within the first compression stage, and instead of recording or transmitting the signals representing the corresponding areas or patterns, only corresponding codes are recorded or transmitted which are used when playing back the recorded video signals or then be converted back into the original image content at the receiver.
Ein entsprechendes System wird somit vorzugsweise anhand auf¬ einanderfolgender Bilder lernen, welche Bildinhalte häufig vorkommen und daher, statt einzeln übertragen zu werden, durch entsprechende Tabellenverweise ersetzt werden können. Das entsprechende System wird somit seinen Tabelleninhalt, der für die erste Kompression benötigt wird, selbständig ent¬ sprechend den momentan zu verarbeitenden Bildern anpassen, wobei selbstverständlich auch auf bereits gelernte Tabel¬ leninhalte zurückgegriffen werden kann, die für bestimmte Bilder typisch sind. Auch können die für die erste Kompres¬ sion angelegten Tabelleninhalte dann aktualisiert werden, wenn innerhalb der zweiten Kompressionsstufe bestimmte sich häufig wiederholende Daten- bzw. Signalmuster erkannt werden, die dann vorzugswesie bereits in der ersten Kompressionsstufe mittels entsprechender Tabellenverweise berücksichtigt wer¬ den.A corresponding system will therefore preferably learn from successive images which image contents occur frequently and can therefore be replaced by corresponding table references instead of being transmitted individually. The corresponding system will thus independently adapt its table content, which is required for the first compression, corresponding to the images currently being processed, it also being possible, of course, to use previously learned table contents, which are typical for certain images. The table contents created for the first compression can also be updated if certain frequently repeated data or signal patterns are recognized within the second compression level, which patterns are then preferably taken into account in the first compression level by means of corresponding table references.
Beispiele für Bildelemente oder Muster, die vorzugswesie in der ersten Stufe komprimiert werden, sind formatbedingte Wie¬ derholungen von Signalen (PAL; SECAM) , Austastfrequenzen, ka¬ meraspezifische Auflösungsmuster (Blank-, Schwarz-, Weiß- Umschaltungen, Referenzabgleichsmuster) sowie andere sich wiederholende Bildmuster, wie beispielswesie unveränderter Hintergrund eines Bildes, Frequenzhäufigkeiten von Bild- punktfolgen oder Gradienten davon. Allgemein ausgedrückt, können sowohl mediumspezifische Merkmale als auch sich wie¬ derholende Bildelemente durch die erste Kompressionsstufe komprimiert werden.Examples of picture elements or patterns which are preferably compressed in the first stage are format-related repetitions of signals (PAL; SECAM), blanking frequencies, camera-specific resolution patterns (blank, black, white switching, reference matching pattern) and others repeating image patterns, such as unchanged background of an image, frequency frequencies of image point sequences or gradients thereof. Generally speaking, both medium-specific features and repetitive picture elements can be compressed by the first compression stage.
In einer nachfolgenden zweiten Kompressionsstufe werden an¬ schließend noch kurzzeitige Gemeinsamkeiten zwischen aufein¬ anderfolgenden Bildern zur weiteren Kompression ausgenutzt.In a subsequent second compression stage, short-term similarities between successive images are then used for further compression.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Kompression, insbesondere von Bilddaten, bereits bei der Signalerfassung eingesetzt werden. Das bedeutet, es ist nicht erforderlich, zunächst die gesamte Bildinformation aufzunehmen und zwi- schenzuspeichern, um anschließend eine Kompression durchzu¬ führen, sondern die die Erfassung durchführende Sensorein¬ richtung (z.B. CCD-, Dioden-, Röhren-Sensoren) kann zumindest die Kompression der ersten Stufe bereits selbst ausführen. Eine derartig erfindungsgemäß verbesserte Sensoreinrichtung kann dabei beispielsweise verschiedene Abtastzeilen auf sich wiederholende Bildmuster untersuchen und, für den Fall, daß entsprechende sich wiederholende Bildmuster vorliegen, diesen Bildmustern bestimmte Codes zuweisen, so daß anstatt der ent¬ sprechenden Muster nur noch entsprechende Codes ausgegeben werden.Of course, the compression according to the invention, in particular image data, can already be used during signal acquisition. This means that it is not necessary to first record and temporarily store all of the image information in order to subsequently carry out a compression, but rather the sensor device (eg CCD, diode, tube sensors) performing the detection can at least compress the first stage. A sensor device which has been improved in accordance with the invention in this way can, for example, examine different scanning lines for repeating image patterns and, in the event that corresponding repeating image patterns are present, assign certain codes to these image patterns, so that instead of the corresponding patterns, only corresponding codes are output.
Eine derartige Sensoreinreichtung, die bereits komprimierte Ausgangsdaten zur Verfügung stellt, erscheint insbeosndere für Raumfahrtanwendungen vorteilhaft. Bei Raumfahrtanwendun- gen verbietet sich u.U. die Zwischenspeicherung sehr großer Datenmengen, so daß das Abspeichern und/oder Übertragen be¬ reits komprimierter Daten vorteilhaft ist. 11Such a sensor device, which already provides compressed output data, appears to be particularly advantageous for space applications. In space applications, intermediate storage of very large amounts of data may be prohibited, so that storing and / or transferring already compressed data is advantageous. 11
Insbesondere bei Anwendungen in der Raumfahrt sind herkömmli¬ che Kompressionsverfahren in der Regel nicht einsetzbar, da ein Informationsverlust während der Kompression nicht akzep¬ tiert werden kann. Durch die erfindungsgemäße Kompression wird jedoch sichergestellt, daß das Ursprungsbild anschlie¬ ßend originalgetreu wieder hergestellt werden kann, so daß auch kleinste Bildänderungen nicht verloren gehen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird beispielsweise für einen schwarzen Hintergrund nicht nur die Information übertragen, daß es sich bei dem entsprechenden Bildbereich um einen schwarzen Hintergurnd handelt, sondern geringe rauschbedingte Änderungen in dem Hintergrund werden ebenfalls ausgewertet und für die spätere Rekonstruktion zur Verfügung gestellt. Damit geht Rauschinformation, die zur späteren Bildkorrektur bei dem aufgenommenen Objekt hilfreich sein kann, nicht ver¬ loren, sondern wird mit aufgezeichnet bzw. mit übertragen. Selbstverständlich können derartige kleine Änderungen auch wieder eigene Muster bilden, die dann ihrererseits eine ent¬ sprechende Komprimierung erfahren können.Conventional compression methods cannot generally be used, in particular in applications in space travel, since a loss of information during the compression cannot be accepted. However, the compression according to the invention ensures that the original image can then be reproduced true to the original, so that even the smallest image changes are not lost. According to the method according to the invention, not only is the information transmitted for a black background that the corresponding image area is a black background, but minor noise-related changes in the background are also evaluated and made available for later reconstruction. Noise information, which can be helpful for later image correction in the recorded object, is thus not lost, but is also recorded or transmitted. Of course, such small changes can again form their own patterns, which in turn can then be appropriately compressed.
Wie bereits erwähnt, bilden auch Sprachanwendungen ein bevor¬ zugtes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung. Auch die Sprache einer Person enthält langzeitige Muster, die gelernt und in einer Tabelle abgelegt werden können. Derartige Lang¬ zeitmuster betreffen die Sprachfärbung, den Tonfall, die Ton¬ höhe etc. Diese Muster können für einen bestimmten Sprecher gelernt und in einer Tabelle abgelegt werden. Wird die ent¬ sprechende Sprache dann gespeichert oder übertragen, so wer¬ den diese Charakteristiken nicht mehr als Teil eines Spek¬ trums übertragen, sondern nur noch als Codes. Gleiches gilt selbstverständlich auch für Musik, so daß sich die vorliegen- de Erfindung allgemein ausgedrückt auch speziell für Tonan¬ wendungen eignet.As already mentioned, speech applications also form a preferred field of application of the present invention. The language of a person also contains long-term patterns that can be learned and stored in a table. Such long-term patterns relate to speech coloring, the tone, the pitch, etc. These patterns can be learned for a specific speaker and stored in a table. If the corresponding language is then stored or transmitted, these characteristics are no longer transmitted as part of a spectrum, but only as codes. The same naturally also applies to music, so that the existing Generally speaking, the invention is also particularly suitable for sound applications.
Kennzeichnend für die genannten Tonanwendungen sowie die obenerwähnten Bildanwendungen ist jeweils, daß wiederkehrende Muster in einer Lernphase gelernt werden, so daß nachfolgende Daten oder Signale mittels einer entsprechenden Codezuweisung komprimiert ausgedrückt werden können. Kurzzeitige Änderungen werden zusätzlich vorzugsweise in einer zweiten Kompressions- stufe zur Kompression ausgenutzt.It is characteristic of the above-mentioned sound applications and the above-mentioned image applications that recurring patterns are learned in a learning phase, so that subsequent data or signals can be expressed in compressed form by means of a corresponding code assignment. Short-term changes are also preferably used for compression in a second compression stage.
Eine spezielle und interessante Anwendung der vorliegenden Erfindung ergibt sich somit auch für Audio- und Video-CDs, auf denen Information in einer gemäß der vorliegenden Erfin¬ dung komprimierten Form gespeichert sein kann. Die für die erste Kompressionsstufe verwendete CodeZuweisung, d.h. die Tabelle, kann beispielsweise auf der CD mit abgespeichert sein, so daß das Gerät, welches die gespeicherte Information wiedergeben soll, eine entsprechende Dekomprimierung aufgrund der ebenfalls gespeicherten Codezuweisung vornehmen kann. A special and interesting application of the present invention thus also arises for audio and video CDs, on which information can be stored in a compressed form according to the present invention. The code assignment used for the first compression level, i.e. the table can, for example, also be stored on the CD, so that the device which is intended to reproduce the stored information can carry out a corresponding decompression on the basis of the code assignment likewise stored.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Verfahren zum Komprimieren von Daten mittels elektri¬ scher Einrichtungen mit folgenden Schritten:1. Method for compressing data by means of electrical devices with the following steps:
Analysieren eines für die zu komprimierenden Daten reprä¬ sentativen Datenstroms über eine vorbestimmte Zeitperiode zum Erkennen von sich innerhalb des Datenstroms wiederho¬ lender Datengruppen,Analyzing a data stream representative of the data to be compressed over a predetermined time period in order to recognize data groups repeating within the data stream,
Bestimmen einer bestimmten Anzahl unterschiedlicher Daten¬ gruppen, welche innerhalb der vorbestimmten Zeitperiode am häufigsten auftreten,Determining a certain number of different data groups which occur most frequently within the predetermined time period,
Abspeichern der bestimmten unterschiedlichen Datengruppen in einer Tabelle,Storing the certain different data groups in a table,
Analysieren eines zu komprimierenden Datenstroms auf das Vorhandensein von Datengruppen, die in der Tabelle enthal¬ ten sind, undAnalyzing a data stream to be compressed for the presence of data groups which are contained in the table, and
Ersetzen der in dem zu komprimierenden Datenstrom gefunde¬ nen Datengruppen durch Codes, anhand derer die Position je¬ der ersetzten Datengruppe innerhalb der Tabelle erkannt werden kann.Replacing the data groups found in the data stream to be compressed with codes which can be used to identify the position of each replaced data group within the table.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzelehnt, daß die zugewiesenen Codes den Adressen der entsprechenden Da¬ tengruppen in der Tabelle entsprechen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the assigned codes correspond to the addresses of the corresponding data groups in the table.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß ein zugewiesener Code jeweils die Adressendiffe¬ renz zwischen der Adresse der zulezt codierten Datengruppe in der Tabelle und der Adresse der momentan codierten Da¬ tengruppen in der Tabelle repräsentiert.3. The method according to claim 1 or 2, characterized gekennzeich¬ net that an assigned code each represents the address difference between the address of the last coded data group in the table and the address of the currently coded data groups in the table.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Datengruppen in der Tabelle in Reihenfolge ihrer Häufigkeiten geordnet sind.4. The method according to any one of the preceding claims, da¬ characterized in that the data groups in the table are arranged in order of their frequencies.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Datengruppen mit den größten Häufigkeiten die kürzesten Codes zugeordnet sind.5. The method according to claim 4, characterized in that the data groups with the greatest frequencies are assigned the shortest codes.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Tabelle durch Wiederholen der zu ihrer Erzeugung notwendigen Schritte in vorbestimmten zeitlichen Abschnitten im Hinblick auf die zu komprimieren¬ den Daten aktualisiert wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the table is updated by repeating the steps necessary for its generation in predetermined time intervals with respect to the data to be compressed.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der komprimierte Datenstrom mittels eines weiteren Komprimierungsverfahrens innerhalb einer zweiten Stufe zusätzlich komprimiert wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that the compressed data stream is additionally compressed by means of a further compression method within a second stage.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Komprimierungsverfahren auf dem LZW-Standard beruht.8. The method according to claim 7, characterized in that the further compression method is based on the LZW standard.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Komprimierungsverfahren ein Komprimierungsver- fahren ist, wie es üblicherweise bei der Faximileübertra¬ gung eingesetzt wird.9. The method according to claim 7, characterized in that the further compression method is a compression compression. driving is as it is usually used in fax transmission.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der komprimierte Datenstrom zu einem Emp¬ fänger übertragen wird.10. The method according to any one of claims l to 9, characterized in that the compressed data stream is transmitted to a receiver.
11. Verfahren nach einem der Anspüche 1 bis 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der komprimierte Datenstrom abgespeichert wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the compressed data stream is stored.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger die Tabelle mit den häufigsten Datengruppen sowie die vereinbarte Codierung mitgeteilt wird.12. The method according to claim 10, characterized in that the recipient is informed of the table with the most common data groups and the agreed coding.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger den Datenstrom mittels der Tabelle dekompri¬ miert.13. The method according to claim 12, characterized in that the receiver decompresses the data stream by means of the table.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung synchron erfolgt.14. The method according to claim 10, characterized in that the transmission takes place synchronously.
15. Datenübertragungsvorrichtung mit:15. Data transmission device with:
einer Einrichtung (4) zum Analysieren der Art der zu über¬ tragenden Daten und Erkennen sich darin wiederholender ele¬ mentarer Datengruppen;a device (4) for analyzing the type of data to be transmitted and recognizing repetitive elementary data groups therein;
einer Einrichtung (4) zum Bestimmen derjenigen Datengrup¬ pen, die während einer vorbestimmten Zeitperiode am häufig¬ sten auftreten; einer Einrichtung (5) zum Speichern der bestimmten häufig¬ sten Datengruppen in einer Tabelle;a device (4) for determining those data groups which occur most frequently during a predetermined period of time; a device (5) for storing the most frequently determined data groups in a table;
einer Einrichtung (4) zum Analysieren eines zu übertragen¬ den Datenstroms auf das Vorhandensein der in der Tabelle gespeicherten häufigsten Datengruppen;a device (4) for analyzing a data stream to be transmitted for the presence of the most frequent data groups stored in the table;
einer Einrichtung (6) zum Erzeugen eines vorkomprimierten Datenstroms, in der die erkannten häufigsten Datengruppen durch Codes ersetzt werden, anhand derer die Positionen der entsprechenden ersetzten Datengruppen innerhalb der Tabelle erkannt werden können;a device (6) for generating a pre-compressed data stream in which the recognized most common data groups are replaced by codes by means of which the positions of the corresponding replaced data groups within the table can be recognized;
einer Einrichtung (7, 8, 9) zum zusätzlichen Komprimieren des vorkomprimierten Datenstroms, unda device (7, 8, 9) for additionally compressing the pre-compressed data stream, and
einer Einrichtung (10) zum Übertragen des komprimierten Da¬ tenstroms an einen Empfänger.a device (10) for transmitting the compressed data stream to a receiver.
16. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mit¬ tels der die erzeugte Tabelle an den Empfänger übertragen werden kann.16. Data transmission device according to claim 15, characterized in that a device is provided by means of which the generated table can be transmitted to the receiver.
17. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Übertragen synchron arbeitet.17. Data transmission device according to claim 15 or 16, characterized in that the device for transmission operates synchronously.
18. Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum zusätzlichen Komprimieren eine Kompression, basierend auf dem LZW-Standard, durchführt. 18. Data transmission device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the device for additional compression carries out a compression based on the LZW standard.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum zusätzlichen Kom¬ primieren eine Kompression ausführt, wie sie üblicherweise bei der Faximileübertragung angewendet wird.19. The method according to any one of claims 15 to 17, characterized in that the device for additional compression carries out a compression, as is usually used in fax transmission.
20. Verfahren zum Komprimieren von Daten mittels elektri¬ scher Einrichtungen mit folgenden Schritten:20. Method for compressing data by means of electrical devices with the following steps:
erstes Komprimieren eines momentanen Datenstroms durch Kom¬ primieren von in dem Datenstrom enthaltenen Datengruppen, die aus einem Ähnlichkeiten mit dem momentanen Datenstrom aufweisenden früheren Datenstrom bekannt sind, um einen verkomprimierten Datenstrom zu erzeugen, undfirst compressing a current data stream by compressing data groups contained in the data stream, which are known from a previous data stream which is similar to the current data stream, in order to generate a compressed data stream, and
zweites Komprimieren des vorkomprimierten momentanen Daten¬ stroms mittels eines die Wiederholungen in dem vorkompri¬ mierten momentanen Datenstrom ausnutzenden Kompressionsver¬ f hrens.second compression of the pre-compressed instantaneous data stream by means of a compression method which uses the repetitions in the pre-compressed instantaneous data stream.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kompression entsprechend einem Verfahren nach ei¬ nem der Ansprüche 1 bis 6 erfolgt.21. The method according to claim 20, characterized in that the first compression is carried out according to a method according to egg nem of claims 1 to 6.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kompression auf dem LZW-Standard oder auf einem Kompressionsverfahren beruht, wie es üblicherweise zur Fa¬ ximileübertragung eingesetzt wird.22. The method according to claim 21, characterized in that the second compression is based on the LZW standard or on a compression method, as is usually used for fax transmission.
23. Vorrichtung zum elektrischen Komprimieren von Daten mit: einer ersten Kompressionseinrichtung zum Komprimieren eines momentanen Datenstroms durch Komprimieren von in dem Daten¬ strom enthaltenen Datengruppen, die aus einem Ähnlichkeiten mit dem momentanen Datenstrom aufweisenden früheren Daten¬ strom bekannt sind, und23. Device for the electrical compression of data with: a first compression device for compressing a current data stream by compressing data groups contained in the data stream, which groups are known from a previous data stream which is similar to the current data stream, and
einer zweiten Kompressionseinrichtung zum Komprimieren des vorkomprimierten momentanen Datenstroms mittels eines die Wiederholungen in dem vorkomprimierten momentanen Daten¬ strom ausnutzenden Kompressionsverfahrens.a second compression device for compressing the pre-compressed instantaneous data stream by means of a compression method that uses the repetitions in the pre-compressed instantaneous data stream.
24. Verfahren zum Komprimieren von Videobildern mittels elektrischer Einrichtungen mit folgenden Schritten:24. A method for compressing video images by means of electrical devices with the following steps:
Analysieren einer Videobildfolge zum Erkennen von sich in der Videobildfolge wiederholender Muster,Analyzing a video image sequence in order to recognize patterns which are repeated in the video image sequence,
Zuweisen von Codes an bestimmte sich vorzugsweise häufig wiederholende Muster innerhalb der Bildfolge und Abspei¬ chern der CodeZuweisungen,Assigning codes to certain frequently repeating patterns within the image sequence and storing the code assignments,
Analysieren einer zu komprimierenden Bildfolge auf das Vor¬ handensein der bestimmten Muster,Analyzing an image sequence to be compressed for the presence of the determined pattern,
Ersetzen der die entsprechenden Muster repräsentierenden Signale oder Daten durch Signale oder Daten, die die zuge¬ wiesenen Codes repräsentieren, undReplacing the signals or data representing the corresponding pattern with signals or data representing the assigned codes, and
Abspeichern oder Übertragen der entsprechend komprimierten Signale oder Daten. Storage or transmission of the appropriately compressed signals or data.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die bereits komprimierten Signale oder Daten vor der Über¬ tragung oder Speicherung mittels eines weiteren Komprimie¬ rungsverfahrens innerhalb einer zweiten Kompressionsstufe zusätzlich komprimiert werden.25. The method according to claim 24, characterized in that the already compressed signals or data are additionally compressed before transmission or storage by means of a further compression method within a second compression stage.
26. Bilderfasssungssensoreinrichtung, dadurch gekennzeich¬ net, daß sie ein entsprechend dem Anspruch 24 oder 25 kom¬ primiertes AusgangsSignal erzeugt. 26. Image acquisition sensor device, characterized in that it generates an output signal compressed according to claim 24 or 25.
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