Kompression von numerischen Datensätzen mittels mehrdimensionaler hierarchischer Teilraumschemata

Abstract

Bei der Arbeit mit großen numerischen Datensätzen ist es oft wünschenswert, diese zur Übertragung und Speicherung zu komprimieren. Häufig sind solche Datensätze das Ergebnis einer Simulation von physikalischen Zusammenhängen, zum Beispiel Strömungen. Im Endeffekt sind diese Datensätze daher eine diskrete Darstellung einer (unbekannten) Funktion, die einen physikalischen Zusammenhang beschreibt. Da Funktionen, die physikalische Zusammenhänge beschreiben, in der Regel relativ glatt sind, bietet sich als Vorstufe zur Kompression eine Transformation der Daten an, bei der Differenzen zwischen den Datenpunkten gebildet werden. Wegen der glatten Ausgangsdaten sind diese Differenzen im Betrag kleiner und unterscheiden sich weniger als die ursprünglichen Werte, was die Kompression erleichtert. Eine Möglichkeit, solche Differenzen zu bilden, stellt die Hierarchisierung der Ausgangsdaten dar. Neben den erwähnten kleineren Beträgen der Differenzen bietet die hierarchisierte Darstellung weitere Eigenschaften, die bei der Kompression ausgenutzt werden können. Auf Basis von bzip2, einem allgemeinen Datenkompressionsverfahren, wird in dieser Arbeit ein Verfahren zur Kompression von hierarchisierten numerischen Datensätzen entwickelt und der Einfluss verschiedener Parameter auf die Kompressionsleistung untersucht.