第七期 :2003年11月 |
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香港城市大学的一项研究,推动了数码化声音及影像质素与效率的数学理论向前发展。城大的研究以数码世纪之父、美国学者尚农的理论为基础。尚农在1940年代发表数码通信的构思,但首席研究员周定轩博士指出,尚农的理论难以实行。 尽管所得的影像和声音与其本源有所差别,但信息损失很少。周博士说:「自此以后,科学家致力的,就是把差别减至最少。」 以声音为例,可以在一秒的间距,或其他合适的间距点录取数值,在重现时就应与原本的整体信号差不多。 周博士说:「至于影像,同样是在间距点取得数值,或进行解像,在重现时与原来的影像也会十分近似。」 「这样做的好处是只需录取小量的数据,便可容纳大量的信息。你总是希望用最少的数据,取得与本源最接近的影像或声音。」 「运用这个概念,你当然会损失一定的信号,即使你认为声音或影像已完全相同,但事实上却不然。」 周博士认为,尚农理论的主要问题,在于信号处理的时间因素并不固定。时间因素必须固定,或在指定的时间录取数值。 1970年代的研究,在所谓的「子带编码」系统中利用「正交镜像」滤波器,将信号分成较小的频率波段,使它们更易于处理。 周博士指出,如果要求正交镜像滤波器有固定的脉冲反应,滤波器仍不能产生完美的效果。这会导致损失太多信号资料。新发明的滤波器,利用最新的共轭正交滤波器,可消除任何信息损耗。 周博士的研究集中于共轭正交滤波器的最新子带编码系统,并探讨其在应用数学的分支小波分析中的基础作用。 「除了知道系统是否完美,我们还可用数学证明那是正确的。」在揭示系统的数学基础外,周博士的研究也提供清理共轭正交滤波器对称信息的方法,从而加快演算时间。周博士说,用滤波器进行分频,或将信号分割成较小的波段,意味不同的频带可以按照它们不同的特性予以处理。 以处理在高频时通常出现的噪音干扰为例,周博士表示,如果将信号分割成子带,可消除高频中的噪音而无须触动信号的其余部分。传送影像时,噪音可干扰象素,导致影像模糊或断裂。周博士指出,进行数码化之后,便需再进一步利用部分数码信号进行压缩,如果数码化不理想,压缩信号将会更差。 「我们需要求取一个平衡。如果数据数量小,传送的速度将更快,但如果传送大量数据以求接受时信息与本源相同,速度将会很慢。我们必须在两者间取得平衡。」 周博士在北美、欧洲、新加坡和中国的学术会议中,报告了他的研究成果。 首席研究员 |