Фото CD: Цифровое хранение фотографий на дисках Kodak

Введение

Формат на основе CD, используемый для хранения несжатых фотографий.

Photo CD — это система, разработанная компанией Kodak для оцифровки и сохранения фотографий на CD. Запущена в 1991 году, эти диски были разработаны для хранения почти 100 высококачественных изображений, отсканированных фотоотпечатков и слайдов с использованием специального запатентованного кодирования. Photo CD описаны в Beige Book и также соответствуют спецификациям CD-ROM XA и CD i Bridge. Они были предназначены для воспроизведения на CD i-плеерах, Photo CD-плеерах (например, PowerCD от Apple) и любом компьютере с подходящим программным обеспечением (например, SilverFast DC или HDR от LaserSoft Imaging). Система не получила широкого распространения среди потребителей отчасти из-за своей закрытости, быстрого снижения цен на сканеры и отсутствия CD-ROM-приводов в большинстве домашних персональных компьютеров того времени. Кроме того, Photo CD ориентировалась на телевизоры на основе ЭЛТ для домашнего использования. Однако они были разработаны для динамичного изображения, и их характерное мерцание создавало проблемы при просмотре неподвижных фотографий. Система Photo CD завоевала определенное признание среди профессиональных фотографов благодаря низкой стоимости высококачественного сканирования пленки. До появления Photo CD профессионалам, желающим оцифровать свои фотоизображения, приходилось платить значительно более высокие цены за барабанные сканы своих негативов и прозрачных пленок. И JPEG, и JPEG 2000 поддерживают цветовое пространство PhotoYCC, описанное ниже, которое используется в файлах pcd.

+ Обозначение Разрешение Несжатый размер Предполагаемое типичное использование (px × px) (Мпкс) (МБ)
База/16 128 × 192 0.025 0.07 Предварительный просмотр (индексная печать, миниатюра)
База/4 256 × 384 0.098 0.28 Веб-база
База 512 × 768 0.393 1.13 Экран компьютера, телевизор, веб
4 База 1024 × 1536 1.573 4.50 HDTV-экран
16 База 2048 × 3072 6.291 18.00 Печать до примерно 20 x 30 см
64 База 4096 × 6144 25.166 72.00 Профессиональная печать, предпечатная подготовка, архивирование (опционально)

Варианты

Мастер-диск Kodak Pro Photo CD содержит 25 изображений с максимальным разрешением 6144 x 4096 пикселей (шесть разрешений на файл, от Base/16 до 64 Base). Этот тип подходит для фотоматериалов 120, 4x5, а также для небольших форматов пленки, если требуется максимальное разрешение. Помимо формата Photo CD, существует фирменный формат Kodak "Portfolio CD", который объединяет аудио CD Red Book и Beige Book PCD с интерактивными меню и активными областями на изображениях PCD. Некоторые отдельные проигрыватели фото/аудио CD Philips могли воспроизводить диски Portfolio, а приложение для Windows было доступно бесплатно. Формат Kodak Portfolio CD не описан ни в одной из книг Rainbow.

История

Система Photo CD была анонсирована компанией Kodak в 1990 году. Photo CD был ориентирован на широкий спектр фотографических задач, от камер начального уровня для потребителей до профессиональных фотографов, использующих большие форматы пленки 4x5 дюймов. Первые продукты Photo CD, включая сканеры для фотолабораторий и проигрыватели Photo CD для потребителей, стали доступны в 1992 году. Kodak заключил ряд партнерских соглашений для расширения использования Photo CD. В частности, в 1992 году было достигнуто соглашение с L. L. Bean о распространении каталога в формате Photo CD, а в 1993 году – с Silicon Graphics, чтобы все рабочие станции обработки изображений Silicon Graphics могли работать с оптическими дисками Kodak Photo CD. Эти меры, в сочетании с относительно низкой стоимостью в 3 доллара за изображение и удобством, сделали Photo CD предпочтительным цифровым решением для многих фотографов в середине и конце 1990-х годов. К 2000 году в США работало более 140 фотолабораторий, обрабатывающих Photo CD, и еще больше за пределами США. В потребительском сегменте относительно неэффективная схема сжатия формата Photo CD означала, что файлы Photo CD были значительно больше, чем JPEG-файлы аналогичного качества, и, следовательно, менее удобны для передачи по сети Интернет и т.п. Например, изображение 16Base Photo CD размером 5,5 МБ можно закодировать в JPEG-изображение размером 2,1 МБ при качестве 80%, которое визуально неотличимо от оригинала. При разработке формата Photo CD в начале 1990-х годов одной из целей было обеспечение недорогого воспроизведения на телевизионных устройствах. В то время доступные технологии не позволяли использовать двухмерные схемы сжатия, такие как JPEG, но к концу 1990-х годов достижения в области микропроцессорных технологий сделали сжатие JPEG/PNG доступным даже для очень дешевой бытовой электроники. В профессиональном и продвинутом любительском сегментах Photo CD был вытеснен недорогими настольными сканерами, такими как модели Nikon и Minolta среднего класса, и барабанными сканерами высокого класса. Хотя разрешение Photo CD оставалось сопоставимым или даже выше, чем у альтернативных решений, Photo CD имел ряд других недостатков. Во-первых, цветовое пространство Photo CD, предназначенное для отображения на телевизоре, меньше, чем то, чего можно достичь даже с помощью недорогого настольного сканера. Во-вторых, цветопередача изображений Photo CD менялась со временем и в зависимости от версии сканера: сканеры 4050 имели другую цветопередачу, чем более ранние версии. В-третьих, динамический диапазон сканирования был ниже, чем у настольных сканеров. Тесты того времени показали, что показатель dmax (мера максимальной плотности) для Photo CD составлял 2,8–3,0, в то время как распространенные настольные сканеры достигали 4,2, что является существенной разницей. В результате этого, а также из-за проблем с цветопередачей, к 2004 году профессиональное сообщество в основном отказалось от использования Photo CD. Kodak прекратил поддержку формата в период с 2001 по 2004 год. К 2004 году сканеры Kodak 4050 Photo CD предлагались бесплатно всем, кто готов оплатить их утилизацию, несколькими фотолабораториями. Этот отказ вызвал значительные споры как в то время, так и впоследствии, поскольку Kodak так и не опубликовал технические спецификации формата Photo CD. Photo CD остается часто упоминаемым примером "сиротского формата" и опасностей использования проприетарных форматов изображений в фотографических кругах. Несмотря на то, что Kodak не опубликовал спецификации формата Photo CD, он был подвергнут реверс-инжинирингу, что позволило конвертировать изображения в более современные форматы. Первоначальные работы по реверс-инжинирингу были выполнены 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. В начале 1990-х годов hpcdtoppm широко распространялся как часть различных дистрибутивов Linux, но впоследствии был почти полностью заброшен из-за опасений по поводу ограничительных условий лицензии hpcdtoppm и отсутствия управления цветом. Однако результаты реверс-инжиниринга Хадмута Даниша были использованы для создания ряда других реализаций декодеров Photo CD с открытым исходным кодом, таких как ImageMagick. В 2009 году pcdtojpeg был создан под лицензией GPL. Автор также признал, что он основывался на работе Хадмута Даниша по реверс-инжинирингу, pcdtojpeg позволяет декодировать метаданные Photo CD, управляет цветом и может декодировать все известные варианты файлов Photo CD. В настоящее время hpcdtoppm и pcdtojpeg вместе составляют основную часть общедоступной информации о технических деталях формата Photo CD.

The Photo CD system was announced by Kodak in 1990. Photo CD targeted a full range of photographic needs, ranging from consumer level point and shoot cameras to high end professionals using large format 4x5 sheet film. The first Photo CD products, including scanners for processing labs and Photo CD players for consumers, became available in 1992. Kodak entered into a number of partnerships in order to grow the usage of Photo CD. This included, for example, an arrangement with L. L. Bean in 1992 by which the catalog would be distributed in Photo CD format, and an arrangement with Silicon Graphics in 1993 to make all Silicon Graphics image processing workstations capable of accepting Kodak Photo CD optical disks. These measures, together with the then relatively low cost of $3 per image and convenience, made Photo CD the digital imaging solution of choice for many photographers in the mid to late 1990s. By 2000, over 140 Photo CD processing labs in the U. S. were active, with many more outside the U. S. In the consumer segment, the Photo CD format's relatively inefficient compression scheme meant that Photo CD files were significantly larger than JPEG files of similar quality, and thus less convenient for transmission across the internet, etc. For example, a 16Base Photo CD image of 5.5 Mb can be encoded as a JPEG image of 2.1 Mb at 80% quality, visually indistinguishable from the original. When the Photo CD format was designed in the early 1990s, a design goal was to allow low cost playback to TV devices. At that time the available technology precluded 2 dimensional compression schemes such as JPEG, but by the late 1990s, advances in microprocessor technology had moved JPEG/PNG compression to well within the range of even very low cost consumer electronics. In the professional and advanced amateur segments, Photo CD had been eclipsed by low cost desktop scanners such as those from Nikon and Minolta in the mid range, and by drum scanners at the very high end. While the pixel resolution of Photo CD was still comparable or better than the alternatives, Photo CD suffered from a number of other disadvantages. Firstly, the Photo CD color space, designed for TV display, is smaller than what can be achieved by even a low cost desktop scanner. Secondly, the color rendition of Photo CD images changed over time and with different scanner versions; 4050 scanners had different color rendition to earlier versions. Thirdly, the dynamic range of scans was lower than for desktop scanners. Tests at the time indicated that the dmax rating (a measure of maximum density obtainable) of Photo CD was 2.8 3.0, while commonly available desktop scanners were reaching 4.2, a substantial difference. As a result of this, and Photo CD's problems with color rendering, by 2004 the professional segment of the user community had generally turned against Photo CD. Kodak abandoned the format over the period 2001 2004. By 2004, Kodak 4050 Photo CD scanners were being offered for free to anyone that would pay for their removal by more than one processing lab. This abandonment generated considerable controversy both at the time and subsequently as the Photo CD format's technical specifications have never been released by Kodak. Photo CD remains an often quoted example of an “orphan format” and of the dangers of proprietary image formats within photographic circles. Despite Kodak not releasing the specifications for the Photo CD format, it has been reverse engineered, thus allowing images to be converted to more modern formats. The original reverse engineering work was performed by Hadmut Danisch of the University of Karlsruhe, who deciphered the format by studying hex dumps of Photo CD files, and subsequently wrote hpcdtoppm, which converts Photo CD Images to PPM format, in the early 1990s. During the early 1990s, hpcdtoppm was extensively distributed as part of various Linux distributions, but has since been almost entirely abandoned due to concerns about hpcdtoppm's restrictive license conditions and lack of color management. However, Hadmut Danisch's reverse engineering work has been used to create a number of other open source implementations of Photo CD decoders such as ImageMagick. In 2009, pcdtojpeg was created under the GPL open source licence. Also acknowledged by the author to be based on Hadmut Danisch's reverse engineering work, pcdtojpeg allows Photo CD metadata to be decoded, is color managed, and can decode all known variants of Photo CD files. Currently hpcdtoppm and pcdtojpeg together form the core of information available in the public domain on the technical details of the Photo CD format.

Компоненты изображения

Изображения Photo CD хранятся в виде иерархии компонентов, от Base/16 до 64Base, соответствующих различным разрешениям, которые можно восстановить. Базовое изображение с разрешением 512 строк на 768 пикселей обычно используется для телевизионных систем. Изображения с более высоким разрешением обычно используются для фотографической печати. Базовые изображения и изображения с более низким разрешением обычно используются для индексов файлов и эскизов. 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 без сжатия для облегчения извлечения и отображения. Изображения 4Base и 16Base хранятся в сжатом виде и в виде дельт (инкрементальных изображений) относительно разрешения ниже. Важно отметить, что все разрешения до максимального разрешения в файле (фактически в Image Pac) присутствуют одновременно. 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 расширение присутствует только на дисках Photo CD Pro Master.

Преобразование изображений фото- CD

Для практического использования любые изображения на Photo CD необходимо будет преобразовать в современный формат, такой как JPEG, TIFF или DNG. Хотя существует множество программ для преобразования изображений, как коммерческих, так и бесплатных или с открытым исходным кодом, большинство из них способны лишь на базовое преобразование с низким разрешением (часто только до Base-разрешения, 512x768). Основные отличия между программами в отношении работы с Photo CD заключаются в следующем:
Возможность преобразования изображений в максимальном разрешении, в идеале до уровня 64Base (4096x6144). Корректная обработка светлых участков. Пересвет или потеря деталей в светлых участках – распространенная проблема во многих программах для преобразования Photo CD. Использование цветовых профилей ICC, специфичных для типа сканера и пленки. Без использования таких профилей цветопередача изображения будет неточной.
Извлечение метаданных. Метаданные – это информация, такая как дата сканирования, модель сканера и тип пленки. Эта информация полезна не только пользователю, но и критически важна для выбора подходящего цветового профиля, поскольку он зависит от типа пленки и сканера.