FFCz：面向科学数据谱保留有损压缩的快速傅里叶校正
分布式、并行与集群计算
2026-01-06 v1 天体物理仪器与方法
摘要
本文提出一种新型技术，用于在基于快速傅里叶校正算法的有损压缩中保留谱特征（针对规则网格数据）。在科学应用中，保留数据在空间和频率表示的完整性至关重要，例如天体物理学中的功率谱、湍流燃烧中的能量谱以及X射线衍射中 reciprocal space 中的衍射图样。然而，现有压缩方法仅保证在空间域中的准确性，忽略了频率域。为此，我们提出一种算法，通过校正现有“基座”压缩器（如SZ3、ZFP和SPERR）所产生的误差，实现对空间域和频率域误差的双向约束。我们将频率域误差表示为空间域误差的线性组合，从而推导出一个联合约束区域。给定来自基座压缩器的空间误差向量以及用户在空间域和频率域中定义的误差界，我们迭代地将空间误差向量投影到由空间约束和频率约束定义的区域内，直至其落在两者的交集中。我们进一步利用GPU并行性加速该算法，以实现实际可用的性能。我们使用来自天体模拟、X射线衍射、燃烧仿真和脑电图的数据进行验证，证明了该方法在保留空间域和频率域中关键科学信息方面的有效性。
引用
@article{arxiv.2601.01596,
title = {FFCz: Fast Fourier Correction for Spectrum-Preserving Lossy Compression of Scientific Data},
author = {Congrong Ren and Robert Underwood and Sheng Di and Emrecan Kutay and Zarija Lukic and Aylin Yener and Franck Cappello and Hanqi Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.01596},
year = {2026}
}