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この章では、現在のデータ圧縮・画像圧縮などで広く用いられているLZ法について説明します。 前章までで説明したハフマン圧縮では、個々のデータをハフマン符号に変換して圧縮を試みるというものでしたが、LZ法では、あるデータ列に着目して、それが以前に出現したことがあるかをチェックし、すでに出現したことがあるのならば、そのデータ列を示す何らかの符号(当然、データ列より短くなければなりません)に置き換える処理を行うことにより、圧縮を行っています。 LZ法には、いくつかの種類があり、その種類によってさらに名称が変わります。しかし、その違いは符号化の方法だけで、処理の内容については全て同じです。 LZ法は、Abraham LempelとJacob Zivの二人による共同開発によって、1977年に誕生しました。正式名称はZiv-Lempel codingですが、間違ってLZ法として紹介したことから、現在の

乗算処理を高速化するための手法として、前回は Karatsuba法と Toom-Cook法を紹介しました。どちらの方法も、数値を多項式として表現してその各係数を求めることによって、乗算結果を得ることができるということを利用しています。今回は、多項式を利用した手法としてまずは一般的な解法を考え、最終的には高速フーリエ変換を利用した乗算処理の高速化について説明したいと思います。 ● 「(2)多倍長整数の演算」の加算ルーチンについて 今回紹介するサンプル・プログラムの作成中、「(2)多倍長整数の演算」内の加算ルーチン(operator+=)においてバグが見つかり、修正を行いました。もし利用されている方がいましたら、差し替えをお願いします。バグの内容については、「(2)多倍長整数の演算」ページ下の更新履歴の中で簡単に説明してあります。

ヒトをはじめとする哺乳類において、目から入った情報を解析してモノや空間を認識するために脳の中の「視覚野 ( Visual Cortex ) 」と呼ばれる領域が使われていることが知られています。目から入ってきた信号は、最初に大脳の中の「一次視覚野 ( V1 ) 」に到達し、その中の「受容野 ( Receptive Field ) 」が反応することによって処理され、さらに高次の視覚野に伝達されていきます。「デイヴィッド・ハンター・ヒューベル ( David Hunter Hubel ) 」と「トルステン・ニルズ・ウィーセル ( Torsten Nils Wiesel ) 」は、1959 年に、ネコを使って視覚野のニューロンの電気信号を調べる実験の中で、個々の細胞が特定の傾きを持った線分に対して反応することを発見し、この業績によって 1981 年にノーベル生理学・医学賞を受賞しました。さらに、J

人は、目から得られるたくさんの情報を常に処理し、それに対して判断を行っています。目に映るモノ全てに対してそれが何かを一々判断していたのでは、特に瞬時の判断が必要な場合は生死に関わることになる可能性もあります。車の運転中、前の車が急停車したという情報を処理するときは、目の前に近づいてきた車やそのブレーキランプを見て判断すれば充分なのに、周囲の景色や道路標識なども常に処理されていては判断が間に合わなくなります。そのため、本当に注目すべきモノだけに無意識に注意を引くような仕組みが人には備わっています。これは、人に限らず他の動物にもあり、天敵などの危険から逃げたり、逆に獲物を追う時に逃げる対象の動きを瞬時にとらえるなど、常に視覚情報から注意を引く部分を抽出して、それ以外の情報はカットしてしまう機能が必要になる機会は人よりも多いことが想像できます。 今回は、注意を引く対象を見つけるための仕組みとして

Range Coder復号化処理による数直線の変化は、以下のようになります。 復号化の場合、数直線は常に0からRangeまでの範囲になります。符号が数直線上のどこに位置しているのかをチェックして、Rangeを復号化されたデータが持つ範囲に変換するところは、やはり算術符号化での処理と本質的に変わりありません。 処理方法は以上になりますが、ここでいくつかの問題を解決する必要があります。まず一つは、符号化と復号化での計算で使用している変数Range / Sizeが0になる可能性があるということで、このときはRangeを計算した結果が0になってしまうため、処理を続けることができなくなります。よってRangeの取り得る最小値は、データのサイズより大きくなければなりません。Range / Sizeが0になった場合、サンプル・プログラムでは単純にエラー終了しています。Rangeの最小値はサンプル・プログ

この章からはまた図形描画に関するアルゴリズムへ戻り、多角形の塗りつぶしについて紹介します。「塗りつぶし」といっても以前紹介したペイント・ルーチンではなくて、「中身の詰まった多角形を描く」アルゴリズムであるソリッド・スキャン・コンバージョンを使います。 1)ソリッド・スキャン・コンバージョンのアルゴリズム ソリッド・スキャン・コンバージョン(Solid Scan Conversion)のアルゴリズムは、図形の輪郭とスキャン・ライン(走査線 ; 画面の横1ライン)の交点を求め、求めた各点の間を水平線分で結んでいく処理を各スキャン・ラインについて繰り返すことで実現できます(図1)。あるスキャンラインに対して交点がいくつも存在する場合は、x座標の小さいものから順に2点ずつペアを作り、その2点間を結んでいきます。このため、図形の内側にできる閉じた領域は塗りつぶされません(図2)。 このアルゴリズム

画像を拡大・縮小する場合、通常利用される方法として、「最近傍法(Nearest Neighbour)」や「線形補間法(Bilinear Interpolation)」に代表されるサンプル補間法があることを以前紹介しました。最近、サンプル補間法とは概念のまったく異なる画像の拡大・縮小方法として「シーム・カービング(Seam Carving)」が注目され、すでに実用的なアプリケーションも誕生しています。この手法は、画像のリサイズ処理だけに限らず、特定のオブジェクトの除外や再配置など、応用範囲が非常に広いため、これからも様々な目的に応用される可能性があるアルゴリズムです。今回は、この「シーム・カービング」について紹介したいと思います。 ブラウザは、世界中に散らばった様々なコンテンツを閲覧することができる便利なツールです。その中で、画像や動画を表示したり、場合によっては音楽を聴くこともできますが、

ここでは、プログラムなどでよく使用されるアルゴリズムについて紹介したいと思います。 元々は、自分の頭の中を整理することを目的にこのコーナーを開設してみたのですが、最近は継続させることを目的に新しいネタを探すようになってきました。まだまだ面白いテーマがいろいろと残っているので、気力の続く限りは更新していきたいと思います。 今までに紹介したテーマに関しても、新しい内容や変更したい箇所などがたくさんあるため、新規テーマと同時進行で修正作業も行なっています。 アルゴリズムのコーナーで紹介してきたサンプル・プログラムをいくつか公開しています。「ライン・ルーチン」「円弧描画」「ペイント・ルーチン」「グラフィック・パターンの処理」「多角形の塗りつぶし」を一つにまとめた GraphicLibrary と、「確率・統計」より「一般化線形モデル」までを一つにまとめた Statistics を現在は用意していま