stringtranslate.com

Фото компакт-диск

Логотип/торговая марка Photo Compact Disc (PCD)
Логотип/торговая марка Kodak Photo CD
Компакт-диск с фотографиями Kodak и упаковка

Photo CD — это система, разработанная компанией Kodak для оцифровки и сохранения фотографий на компакт-диске. Выпущенные в 1991 году [1] диски были рассчитаны на хранение почти 100 высококачественных изображений, отсканированных отпечатков и слайдов с использованием специальной собственной кодировки. Компакт-диски с фотографиями определены в Бежевой книге и также соответствуют спецификациям CD-ROM XA и CD-i Bridge . Они предназначались для воспроизведения на проигрывателях CD-i , проигрывателях Photo CD ( например, PowerCD от Apple ) и на любом компьютере с подходящим программным обеспечением (например, SilverFast DC или HDR от LaserSoft Imaging ).

Система не получила массового распространения среди потребителей отчасти из-за ее патентованного характера, быстрого снижения цен на сканеры и отсутствия приводов CD-ROM в большинстве домашних персональных компьютеров того времени. Кроме того, Photo CD использовала ЭЛТ -телевизоры для домашнего использования. Однако они были предназначены для движущихся изображений. Их типичное мерцание стало проблемой при просмотре фотографий. Система Photo CD получила широкое признание среди профессиональных фотографов благодаря низкой стоимости высококачественных сканированных пленок. До появления Photo CD профессионалы, которые хотели оцифровать свои пленочные изображения, были вынуждены платить гораздо более высокую плату за получение барабанных сканов своих негативов и прозрачных пленок . И JPEG [2], и JPEG 2000 [3] поддерживают цветовое пространство PhotoYCC, как описано ниже, которое используется в файлах pcd.

Варианты

Мастер-диск Kodak Pro Photo CD содержит 25 изображений с максимальным разрешением 6144 x 4096 пикселей (шесть разрешений на файл, Base/16–64 Base). Этот тип подходит для пленки 120, 4x5, а также для малоформатной пленки, если требуется максимальное разрешение.

Отдельно от формата Photo CD существует собственный формат Kodak «Portfolio CD», который сочетает в себе аудио CD Red Book и PCD Beige Book с интерактивными меню и активными точками на изображениях PCD. Некоторые автономные проигрыватели компакт-дисков Philips Photo/Audio могли воспроизводить компакт-диски Portfolio, а приложение проигрывателя Windows было свободно доступно. Компакт-диск Kodak Portfolio не определен ни в одной конкретной книге Rainbow Book.

История

Проигрыватель компакт-дисков с фотографиями в Фотомузее Сарауса (Испания)

Система Photo CD была анонсирована компанией Kodak в 1990 году. [4] Photo CD предназначалась для полного спектра фотографических потребностей, от фотоаппаратов «мыльницы» потребительского уровня до профессионалов высокого класса, использующих пленку большого формата 4x5. Первые продукты Photo CD, включая сканеры для лабораторий обработки и проигрыватели Photo CD для потребителей, стали доступны в 1992 году. [4] Ожидалось, что к 1997 году проект принесет бизнес с оборотом в 600 миллионов долларов и операционной прибылью в 100 миллионов долларов. [5] Компания Kodak заключила ряд партнерских соглашений с целью расширения использования Photo CD. Это включало, например, соглашение с LL Bean в 1992 году, согласно которому каталог будет распространяться в формате Photo CD, [6] и соглашение с Silicon Graphics в 1993 году о том, чтобы все рабочие станции обработки изображений Silicon Graphics могли принимать фотографии Kodak Photo. CD оптические диски. [7] Эти меры, вместе с относительно низкой на тот момент стоимостью в 3 доллара за изображение и удобством, сделали Photo CD предпочтительным решением для обработки цифровых изображений для многих фотографов в середине-конце 1990-х годов. [8]

К 2000 году в США действовало более 140 лабораторий по обработке Photo CD, и еще больше за пределами США [8] . Однако к концу 1990-х годов Photo CD затмили альтернативные форматы, в основном основанные на стандартном формате JPEG . [9] В потребительском сегменте относительно неэффективная схема сжатия формата Photo CD означала, что файлы Photo CD были значительно больше, чем файлы JPEG аналогичного качества, и, следовательно, менее удобны для передачи через Интернет и т. д. Например, 16Base Photo CD Изображение размером 5,5 Мб можно закодировать в изображение JPEG размером 2,1 Мб с качеством 80%, визуально неотличимое от оригинала. [10] Когда в начале 1990-х годов был разработан формат Photo CD, целью его разработки было обеспечение недорогих устройств воспроизведения на ТВ. В то время доступная технология исключала схемы двумерного сжатия, такие как JPEG, но к концу 1990-х годов достижения в области микропроцессорных технологий переместили сжатие JPEG/PNG в пределы возможностей даже очень дешевой бытовой электроники.

В профессиональном и продвинутом любительском сегментах Photo CD затмили недорогие настольные сканеры, такие как сканеры Nikon и Minolta среднего класса, а также барабанные сканеры самого высокого класса. [11] Хотя разрешение пикселей Photo CD по-прежнему было сопоставимо или лучше, чем у альтернатив, Photo CD имел ряд других недостатков. Во-первых, цветовое пространство Photo CD, предназначенное для просмотра на телевизоре, меньше, чем то, что может быть достигнуто даже с помощью недорогого настольного сканера. Во-вторых, цветопередача изображений Photo CD менялась с течением времени и в зависимости от версии сканера; Сканеры 4050 имели цветопередачу, отличную от более ранних версий. [12] [13] В-третьих, динамический диапазон сканирования был ниже, чем у настольных сканеров. Испытания того времени показали, что рейтинг dmax (показатель максимальной достижимой плотности) Photo CD составлял 2,8–3,0, тогда как у обычных настольных сканеров он достигал 4,2, [14] — существенная разница. В результате этого, а также проблем Photo CD с цветопередачей, к 2004 году профессиональный сегмент сообщества пользователей в целом отвернулся от Photo CD. [11]

В розничном сегменте, хотя изначально Photo CD пользовались относительной популярностью среди потребителей, в значительной степени это стало экономическим провалом для обрабатывающих лабораторий. Во время своего внедрения Kodak утверждала, что затраты лабораторий на обработку будут близки к 1 доллару за изображение, [8] что позволит лаборатории выгодно продавать по цене 3 доллара за изображение. Однако это обещание так и не было реализовано, что часто приводило к ускорению процесса сканирования и, как следствие, к падению качества. [12] В результате потери доли рынка Photo CD и существенных корпоративных убытков, частично приписываемых Kodak Management своему сканирующему бизнесу, [15] Kodak отказалась от этого формата в период 2001-2004 годов. К 2004 году сканеры Kodak 4050 Photo CD предлагались бесплатно всем, кто заплатил за их удаление более чем в одной обрабатывающей лаборатории. [16] Этот отказ вызвал серьезные споры как в то время, так и впоследствии, поскольку технические характеристики формата Photo CD никогда не публиковались Kodak. Photo CD остается часто цитируемым примером «бесхозного формата» и опасности несвободных форматов изображений в фотографических кругах. [17] [18] [19]

Несмотря на то, что компания Kodak не опубликовала спецификации формата Photo CD, он был подвергнут обратному проектированию, что позволяет конвертировать изображения в более современные форматы. Оригинальная работа по обратному проектированию была выполнена Хадмутом Данишем из Университета Карлсруэ , который расшифровал формат, изучая шестнадцатеричные дампы файлов Photo CD, и впоследствии написал hpcdtoppm, который преобразует изображения Photo CD в формат PPM, в начале 1990-х годов. [20] [21] В начале 1990-х годов hpcdtoppm широко распространялся как часть различных дистрибутивов Linux, но с тех пор от него почти полностью отказались из-за опасений по поводу ограничительных условий лицензии hpcdtoppm [22] [23] [24] и отсутствия цвета. управление. Однако работа Хадмута Даниша по обратному проектированию была использована для создания ряда других реализаций декодеров Photo CD с открытым исходным кодом , таких как ImageMagick. [25] В 2009 году pcdtojpeg был создан под лицензией открытого исходного кода GPL . Автор также признал, что pcdtojpeg основан на работе Хадмута Даниша по обратному проектированию и позволяет декодировать метаданные Photo CD, управляет цветом и может декодировать все известные варианты файлов Photo CD. [26] В настоящее время hpcdtoppm и pcdtojpeg вместе составляют ядро ​​общедоступной информации о технических деталях формата Photo CD.

Формат изображения

Компоненты изображения

Изображения Photo CD хранятся в виде иерархии компонентов в диапазоне от Base/16 до 64Base, которые относятся к различным разрешениям изображений, которые можно восстановить. [27] Базовое изображение с разрешением яркости 512 строк на 768 пикселей обычно используется для телевизионных систем. Изображения с более высоким разрешением обычно используются для фотографических изображений. Изображения с базовым и более низким разрешением обычно используются для индексов файлов и миниатюр. Компоненты, используемые для создания разрешений от Base/16 до 16Base, хранятся в одном файле, называемом Image Pac. Изображения Base, Base/4 и Base/16 хранятся в несжатом виде, чтобы их можно было легко извлечь для отображения. Изображения 4Base и 16Base хранятся в сжатом виде и в виде дельт (добавочных изображений) от разрешения ниже их. Обратите внимание, что все разрешения выше максимального разрешения в файле (фактически Image Pac) присутствуют одновременно. Так, например, файл 16Base содержит изображения Base/16, Base/4, Base и 4Base, а также компоненты 16Base. Шестой компонент, 64Base, хранится в отдельных файлах на Photo CD как часть расширения IMAGE PAC Extension (IPE). Это существует только на дисках Photo CD Pro Master.

Кодирование

В изображениях PCD используется кодировка PhotoYCC с гамма-преобразованием. [27] [28] Согласно этой схеме, чтобы кодировать отсканированные изображения в файл Photo CD, первым шагом является предварительное формирование данных RGB посредством нелинейного преобразования (OETF Rec. 709 переворачивается, чтобы стать нечетной функцией , то же самое). как более поздний xvYCC [29] ):

В документации Kodak α = 1,099, β = 0,018. Однако полные стандартные значения (1,099296826809442, 0,018053968510807) обеспечивают математическую непрерывность. [30]

В результате работы этой функции цвета, выходящие за пределы гаммы, определенной основными цветами CCIR 709 [a] , кодируются отрицательными значениями. [27] Значения линейного RGB составляют от -0,20 до 2,00, тогда как значения нелинейного RGB составляют от -0,43357 до 1,402278. [ нужна цитация ] Эталонный белый цвет (идеальный, нефлуоресцентный, отражающий белый рассеиватель в исходной сцене) равен 1,0, как и в BT.709.

Предварительно сформированные значения RGB затем преобразуются в яркость и два компонента цветности с помощью матрицы, подобной CCIR 601-1: [27]

Наконец, компоненты яркости и цветности масштабируются до 8-битных значений с помощью следующих уравнений: [27]

Размер гаммы

Kodak утверждает, что «коэффициенты масштабирования и смещения для каналов C1 и C2 являются результатом распределения реальных цветов». [27] Учитывая диапазон 8-битных целых чисел для каждого из трех компонентов, 0 ≤ Y ≤ 1,402, -1,40036 ≤ B' - Y' ≤ 0,888689, -1,01003 ≤ G' - Y' ≤ 0,86995.

Странность этой схемы кодирования заключается в том, что она позволяет изображениям Photo CD представлять цвета, которые выше 100% (до 140,2%), « белее белого ». [31] На момент появления Photo CD это позволяло отображать изображения на аналоговых телевизорах того времени, чтобы показывать более яркие и живые цвета, чем это было бы в противном случае. Это было приемлемо, поскольку аналоговые телевизоры того времени были спроектированы так, чтобы выходить за пределы 100% уровня без резкого ограничения. Однако этот аспект кодирования Photo CD несовместим с современными форматами изображений и является причиной хорошо документированной проблемы «Blown Highlights» при преобразовании изображений Photo CD в более современные форматы. [32] [33] Все современные форматы фотографий обеспечивают жесткое обрезку на 100 % (видеоформаты в YUV по-прежнему имеют запас мощности, который присутствует на телевизорах высокого уровня), что приводит к обрезке светлых участков в преобразованных изображениях, если только не какая-либо форма яркости и цветности, специфичная для Photo CD. картирование выполняется. [32]

Кроме того, хотя «комната» (Y < 0) не предусмотрена, Kodak прямо разрешает использование R, G, B < 0, позволяя отображать цвета, выходящие за пределы гаммы (для Rec. 709). [27] Эффект аналогичен эффекту xvYCC , который появился намного позже.

Сжатие

В изображениях Photo CD используются три формы сжатия, чтобы уменьшить требования к хранению изображений. [27] Во-первых, субдискретизация цветности уменьшает размер изображений примерно на 50%. Эта субдискретизация производится в 4 раза для изображений 4Base и в 2 раза (4:2:0) для всех остальных разрешений. Во-вторых, дополнительное уменьшение размера достигается за счет разложения данных изображения с самым высоким разрешением и сохранения компонентов 4Base, 16Base и 64Base в качестве остатков (отличий от пикселей на предыдущем уровне разрешения). В-третьих, и наконец, система Photo CD использует форму квантования и кодирования Хаффмана для дальнейшего сжатия остаточных данных. Это кодирование Хаффмана выполняется для каждой строки изображения. Таблицы Хаффмана закодированы в самом образе Photo CD и имеют разную длину в зависимости от класса сжатия. Эти классы Хаффмана: [34]

Например, чтобы перекомпоновать изображение размером 1024 строки на 1536 пикселей, базовое изображение яркости размером 512 строк на 768 пикселей (которое не является ни «остаточным», ни сжатым Хаффманом) интерполируется в изображение размером 1024 строки на 1536 пикселей. Остаток 4Base размером 1024 строки на 1536 пикселей затем распаковывается из его формы, закодированной Хаффманом, и его элементы добавляются к каждому соответствующему пикселю. Полученное изображение содержит детали для полного выборочного изображения размером 1024 строки на 1536 пикселей. Чтобы перекомпоновать изображение с разрешением 2048 строк на 3072 пикселя, процесс по существу повторяется с использованием остатка как 4Base, так и 16Base. Аналогичная операция впоследствии используется для перекомпоновки строки 4096 с разрешением 6144 пикселей. На каждом этапе к каналам цветности применяется идентичный процесс.

ICC-профили

Kodak основал схему PhotoYCC на некоторых существующих видеостандартах, в частности на аспектах Рекомендации 601 CCIR , используемой с системами цифрового телевидения PAL и NTSC, а также на Рекомендации 709 CCIR (теперь Рекомендация ITU-R BT.709), используемой для HDTV. Определение PhotoYCC определяется таким образом, чтобы не ограничиваться ограничениями фактического отображения видео. [27] [31]

На практике цветовое пространство изображений Photo CD значительно отличается от Rec. 709. Во-первых, схема кодирования Photo CD допускает значения более 100% для цветовых компонентов, что позволяет изображениям Photo CD отображать цвета за пределами номинальных значений Rec. 709 гамма. [32] Кроме того, для достижения точной цветопередачи, особенно при сканировании перевернутой пленки, компания Kodak сочла необходимым предоставить цветовые профили ICC, специфичные для типа пленки и сканера. [35] В результате к тому времени, когда формат Photo CD вышел из употребления, в изображениях Photo CD широко использовались пять различных цветовых пространств (PCD 4050 — номер модели сканера Kodak):

Таким образом, хотя использование общего цветового пространства Photo CD обеспечит воспроизведение цвета, приемлемое для многих целей, например, для просмотра миниатюр изображений в Интернете, для достижения полностью точной цветопередачи, например, для фотографических целей, любой дисплей Photo CD или программное обеспечение для преобразования должно использовать правильный цветовой профиль для комбинации исходного носителя и модели сканера.

Преобразование изображений Photo CD

Для практического использования любые изображения Photo CD необходимо преобразовать в современный формат, например JPEG , TIFF или DNG . Хотя существует большое количество доступных программ преобразования изображений, как коммерческих, так и бесплатных или с открытым исходным кодом , большинство из них способны выполнять только базовые преобразования с низким разрешением (часто только в базовое разрешение, 512x768). Основными отличительными особенностями программ в отношении возможностей Photo CD являются:

Сравнение программного обеспечения для конвертации Photo CD

В таблице ниже сравниваются некоторые из наиболее известных вариантов преобразования изображений Photo CD. [38] [39] [40]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ В документации Kodak допущена опечатка и написано «CCIR 809».

Рекомендации

  1. ^ Крук, Джордан. «Что случилось с моментом Kodak?». Техкранч . Проверено 15 июля 2019 г.
  2. ^ "exiftool/exiftool". Гитхаб . Проверено 18 января 2021 г.
  3. ^ «Проект итогового комитета JPEG 2000, Часть II» (PDF) . 09.07.2014. п. 184. Архивировано из оригинала (PDF) 9 июля 2014 г. Проверено 18 января 2021 г.
  4. ^ AB Eastman Kodak. «История Кодака 1990-1999». Кодак . Архивировано из оригинала 1 ноября 2004 года . Проверено 2 марта 2010 г.
  5. ^ Гаветти, Дж; Хендерсон, Р; Джорджи С.: Kodak и цифровая революция (A) , стр. 4. Гарвардская школа бизнеса, 2005.
  6. ^ Западное издание The Wall Street Journal. «Kodak нацеливает концепцию Photo CD на коммерческие фирмы» . Проверено 2 марта 2010 г.
  7. ^ Нью-Йорк Таймс. «Silicon Graphics для использования компакт-дисков Kodak Photo CD; для проблемного кинопроизводителя — применение новой технологии» . Проверено 2 марта 2010 г.
  8. ^ abc Брайан П. Лоулер (15 июня 2000 г.). «Что случилось с компакт-диском с фотографиями?» . Проверено 2 марта 2010 г.
  9. ^ Истман Кодак. «Сравнение компакт-дисков Kodak Picture и Kodak Photo CD». Кодак . Архивировано из оригинала 14 декабря 2005 года . Проверено 2 марта 2010 г.
  10. ^ Изображение BlownJohn.pcd [1] протестировано с помощью pcdtojpeg V1.06, 3 марта 2010 г.
  11. ^ ab www. Flatbed-scanner-review.org. «Сканеры 35-мм пленок для 35-мм слайдов и кинопленок». Архивировано из оригинала 28 ноября 1999 года . Проверено 2 марта 2010 г.
  12. ^ аб Ктейн. «А что насчет Кодака?» . Проверено 2 марта 2010 г.
  13. ^ Истман Кодак. «Улучшенные преобразования KODAK CMS для использования с дисками Photo CD». Кодак . Архивировано из оригинала 6 мая 1999 года . Проверено 2 марта 2010 г.
  14. ^ фото.нет. «Фото-CD против настольного сканера». Архивировано из оригинала 23 сентября 2008 г. Проверено 2 марта 2010 г.
  15. ^ Гаветти, Дж; Хендерсон, Р; Георгий С.: Kodak и цифровая революция (A) , страницы 5–6. Гарвардская школа бизнеса, 2005 г.
  16. ^ фото.нет. «Помощь по сканеру Kodak PCD 4050» . Проверено 2 марта 2010 г.
  17. ^ Ричард Андерсон. «Форматы файлов архива». dpbestflow.org . Проверено 2 марта 2010 г.
  18. ^ Светящийся пейзаж. «Зачем использовать Tiff?». Архивировано из оригинала 18 марта 2012 года . Проверено 1 октября 2010 г.
  19. ^ Список рассылки Pentax-Discuss. «OT: преобразование формата Kodak PhotoCD, например, в TIFF?». Почтовый архив . Проверено 2 марта 2010 г.
  20. ^ RPC Роджерс. «Справочная страница hpcdtoppm» . Проверено 2 марта 2010 г.
  21. ^ Дик Филлипс. «pCD — средство просмотра компакт-дисков с фотографиями». Архивировано из оригинала 7 июля 2011 г. Проверено 2 марта 2010 г.
  22. ^ Стив Макинтайр. «netpbm-10.35.74/doc/copyright_summary» . Проверено 2 марта 2010 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  23. ^ КОМАТСУ Шиничиро. «графика/netpbm: удалить NO_CDROM» . Проверено 2 марта 2010 г.
  24. ^ Карл Гетц. «Ошибка (несвободное программное обеспечение)» . Проверено 2 марта 2010 г.
  25. ^ Джон Кристи: Комментарии к исходному коду ImageMagick 5.5.6 pcd.c. ImageMagick, 1 марта 2003 г.
  26. ^ Сэнди Макгаффог. «keychainDD и pcdtojpeg отсутствуют...» Проверено 2 марта 2010 г.
  27. ^ abcdefghi Eastman Kodak Company: Схемы кодирования и сжатия цвета PhotoYCC, статья № 4 - из серии «Полное использование изображений Photo CD», Информационный бюллетень Photo CD PCD045 , 2003.
  28. ^ «Цветовое пространство Kodak PhotoYCC для изображений PhotoCD» . www5.in.tum.de. _ Проверено 23 декабря 2020 г.ПРИМЕЧАНИЕ. Неполная гамма по отношению к гамме.
  29. ^ Тацухико Мацумото; Ёсихидэ Симпуку; Такехиро Накацуэ; Шуичи Хага; Хироаки Это; Ёсиюки Акияма и Наоя Като (2006). 19.2: xvYCC: новый стандарт для видеосистем, использующих цветовое пространство YCC с расширенной гаммой . МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ SID. Общество отображения информации. стр. 1130–1133. дои : 10.1889/1.2433175.
  30. ^ «H.273: независимые от кодирования кодовые точки для идентификации типа видеосигнала» . www.itu.int . Проверено 23 декабря 2020 г.
  31. ^ ab Eastman Kodak Company: Использование информации Beyond 100% White, Статья № 1 - из серии «Полное использование изображений Photo CD», Информационный бюллетень Photo CD PCD042 , 2003.
  32. ^ abcd Eastman Kodak Company: Настройка баланса изображений, статья № 3 - из серии «Полное использование изображений Photo CD», Информационный бюллетень Photo CD PCD044 , 2003.
  33. ^ Тед Феликс. «Проблема потери ярких моментов на Kodak Photo CD» . Проверено 14 марта 2010 г.
  34. ^ Сэнди Макгаффог. «Исходный код pcdtojpeg V1.06» . Проверено 14 марта 2010 г.
  35. ^ abc Eastman Kodak Company: Универсальные термины для обратимых пленок, статья № 2 - из серии «Полное использование изображений Photo CD», Информационный бюллетень Photo CD PCD043 , 1993.
  36. ^ Тед Феликс. «Исправление библиотеки Kodak Photo CD» . Проверено 2 марта 2010 г.
  37. ^ pcdMagic. «Цветовые профили». Архивировано из оригинала 20 июня 2010 года . Проверено 2 марта 2010 г.
  38. ^ AB Тед Феликс. «Программное обеспечение, которое действительно поддерживает Photo CD» . Проверено 2 марта 2010 г.
  39. ^ Apple Inc. «Что такое iPhoto?». Архивировано из оригинала 2 февраля 2004 года . Проверено 2 марта 2010 г.
  40. ^ abcd pcdMagic. «Матрица сравнения продуктов». Архивировано из оригинала 20 июня 2010 года . Проверено 2 марта 2010 г.
  41. ^ Афатак. «Конвертировать PhotoCD в Jpeg — странный цвет». ИзображениеMagick . Проверено 2 марта 2010 г.
  42. ^ pcdMagic. «Часто задаваемые вопросы. Почему изображения JPEG экспортируются в цветовом пространстве sRGB, а не в более широком цветовом пространстве, например Abobe RGB?». Архивировано из оригинала 20 июня 2010 года . Проверено 14 января 2013 г.
  43. ^ «Компакт-диск с фотографиями в цвете CIELAB» . 08 сентября 2005 г. Архивировано из оригинала 8 сентября 2005 г. Проверено 27 декабря 2020 г.
  44. ^ Корпорация Adobe. «Невозможно открыть файлы Kodak PhotoCD в Photoshop CS3» . Архивировано из оригинала 8 сентября 2010 г. Проверено 2 марта 2010 г.

Внешние ссылки