Фото CD - Photo CD

Логотип / торговая марка Photo Compact Disc (PCD)

Логотип / товарный знак Kodak Photo CD

Оптические диски
Общий Оптический диск Оптический привод Авторинг оптических дисков Программное обеспечение для разработки Технологии записи Режимы записи Запись пакета Площадь резания взрыва
Типы оптических носителей Компакт-диск ( CD ): CD-DA , CD-ROM , CD-R , CD-RW , музыкальный диск 5.1 , Super Audio CD ( SACD ), Photo CD , CD Video ( CDV ), Video CD ( VCD ), Super Video CD ( SVCD ), CD + G , CD-текст , CD-ROM XA , CD-i , MIL-CD , мини-компакт-диск DVD : DVD-R , DVD + R , DVD-R DL , DVD + R DL , DVD-R DS , DVD + R DS , DVD-RW , DVD + RW , DVD-RAM , DVD-D , DVD-A , HVD , EcoDisc , MiniDVD Диск Blu-ray ( BD ): BD-R и BD-RE , Blu-ray 3D , Mini Blu-ray Disc Ультра HD Blu-ray M-ДИСК Универсальный медиа-диск (UMD) Расширенный универсальный диск (EVD) Передний универсальный диск (FVD) Голографический универсальный диск (HVD) Китайский синий диск высокой четкости (CBHD) HD DVD : HD DVD-R , HD DVD-RW , HD DVD-RAM Универсальный многослойный диск высокой четкости (HD VMD) VCDHD GD-ROM Персональный видеодиск (PVD) Мини-диск ( MD ): MD Data, MD Data2 Привет-MD Лазерный диск ( LD ): LD-ROM , LV-ROM Видео с одного диска (VSD) Магнитооптические диски Оптическая система сверхплотности (UDO) 3D оптическое хранилище данных Объемный оптический диск с накоплением (SVOD) Пятимерный диск ( 5D DVD ) Флуоресцентный многослойный диск Гипер CD-ROM Оптический диск Nintendo (NOD) Архивный диск (AD) Профессиональный диск DataPlay
Стандарты SFF ATAPI / MMC Mount Rainier (пакетная запись) Гора Фудзи (запись скачка слоя) Радужные Книги Файловые системы ISO 9660 Джолиет Ромео Rock Ridge / SUSP Эль-Торито Расширения Apple ISO 9660 Универсальный формат диска ( UDF ) ISO 13490
Смотрите также История оптических носителей информации Война форматов оптических дисков высокой четкости
v т е

Компакт-диск с фотографиями Kodak и упаковка

Photo CD - это система, разработанная Kodak для оцифровки и сохранения фотографий на компакт-диск. Запущенные в 1991 году диски были разработаны для хранения почти 100 высококачественных изображений, отсканированных отпечатков и слайдов с использованием специального патентованного кодирования. Photo CD определены в Beige Book и соответствуют спецификациям CD-ROM XA и CD-i Bridge . Они были предназначены 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 LaserSoft Imaging ).

Система не получила массового использования среди потребителей отчасти из-за ее патентованной природы, быстро падающих цен на сканеры и отсутствия приводов CD-ROM в большинстве домашних персональных компьютеров того времени. Кроме того, для домашнего использования Photo CD использовались телевизоры на основе ЭЛТ . Однако они были разработаны для движущихся изображений. Их типичное мерцание стало проблемой при просмотре фотографий. Система Photo CD получила признание среди профессиональных фотографов из-за низкой стоимости сканирования пленки высокого качества. До появления Photo CD профессионалы, желавшие оцифровать свои пленочные изображения, были вынуждены платить гораздо более высокие сборы за получение барабанных сканированных изображений негативов и прозрачных пленок . И JPEG, и JPEG 2000 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, базовое / от 16 до 64 базового). Этот тип подходит для пленки 120, 4x5, но также и для пленки с небольшими картинками, если требуется самое высокое разрешение.

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

История

Система Photo CD была анонсирована компанией Kodak в 1990 году. Photo CD была предназначена для широкого спектра фотографических потребностей, начиная от компактных фотоаппаратов потребительского уровня и заканчивая профессиональными профессионалами, использующими широкоформатную пленку 4x5. Первые продукты Photo CD, включая сканеры для лабораторий обработки и плееры Photo CD для потребителей, стали доступны в 1992 году. Ожидается, что к 1997 году проект обойдется в 600 миллионов долларов, а операционная прибыль составит 100 миллионов долларов. Kodak вступила в ряд партнерских отношений, чтобы расширить использование Photo CD. Это включало, например, договоренность с LL Bean в 1992 году, согласно которой каталог будет распространяться в формате Photo CD, и договоренность с Silicon Graphics в 1993 году, чтобы все рабочие станции обработки изображений Silicon Graphics могли принимать оптические диски Kodak Photo CD. . Эти меры, наряду с относительно низкой тогда 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.

К 2000 году более 140 лабораторий по обработке Photo CD в США были активны, и намного больше за пределами США. Однако к концу 1990-х годов Photo CD уступили место альтернативным форматам, в основном основанным на стандартном промышленном формате JPEG . 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, были менее удобны для передачи через Интернет и т. Д. Например, образ 16Base Photo CD размером 5,5. Мб можно закодировать как изображение JPEG размером 2,1 Мб с качеством 80%, визуально неотличимое от оригинала. Когда в начале 1990-х годов был разработан формат Photo CD, целью дизайна было создание недорогих устройств для воспроизведения на телевизоре. В то время доступная технология исключала двухмерные схемы сжатия, такие как JPEG, но к концу 1990-х годов достижения в области микропроцессорной технологии переместили сжатие JPEG / PNG в диапазон даже очень недорогой бытовой электроники.

В профессиональном и продвинутом любительском сегментах Photo CD уступили место недорогим настольным сканерам, например, от Nikon и Minolta среднего уровня, и барабанным сканерам очень высокого класса. Хотя разрешение пикселей Photo CD было сравнимо или лучше, чем у альтернатив, Photo CD страдает рядом других недостатков. Во-первых, цветовое пространство Photo CD, предназначенное для отображения на телевизоре, меньше, чем может быть достигнуто даже недорогим настольным сканером. Во-вторых, цветопередача изображений Photo CD менялась со временем и с разными версиями сканера; Сканеры 4050 имели другую цветопередачу по сравнению с более ранними версиями. В-третьих, динамический диапазон сканирования был ниже, чем у настольных сканеров. Тесты на то время показали, что рейтинг dmax (мера максимально достижимой плотности) Photo CD составлял 2,8–3,0, в то время как широко доступные настольные сканеры достигали 4,2, что является существенной разницей. В результате этого, а также проблем Photo CD с цветопередачей, к 2004 году профессиональный сегмент пользовательского сообщества в целом отвернулся от Photo CD.

В розничном сегменте, хотя изначально фото компакт-диски были относительно популярны среди потребителей, для лабораторий обработки это в значительной степени обернулось экономическим провалом. Во время своего представления Kodak заявила, что затраты на обработку для лабораторий будут близки к 1 доллару за изображение, 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, что приводило к снижению качества. В результате потери доли рынка Photo CD и значительных корпоративных потерь, частично приписываемых Kodak Management своим бизнесом по сканированию, Kodak отказалась от формата в период 2001-2004 годов. К 2004 году сканеры Kodak 4050 Photo CD предлагались бесплатно всем, кто платил за их удаление более чем в одной лаборатории обработки. Этот отказ вызвал серьезные споры как в то время, так и впоследствии, поскольку технические характеристики формата Photo CD никогда не были опубликованы Kodak. Photo CD остается часто цитируемым примером «бесхозного формата» и опасностей патентованных форматов изображений в фотографических кругах.

Несмотря на то, что Kodak не публикует спецификации для формата Photo CD, он был подвергнут обратной инженерии, что позволяет конвертировать изображения в более современные форматы. Первоначальная работа по обратному проектированию была выполнена Хадмутом Данишем из Университета Карлсруэ, который расшифровал формат, изучая шестнадцатеричные дампы файлов Photo CD, а затем в начале 1990-х написал hpcdtoppm, конвертирующий изображения Photo CD в формат PPM. 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 и отсутствия управления цветом. Однако работа Хадмута Даниша по обратному проектированию была использована для создания ряда других реализаций декодеров Photo CD с открытым исходным кодом, таких как ImageMagick. В 2009 году pcdtojpeg был создан под лицензией GPL с открытым исходным кодом . Также автор признал, что он основан на работе обратного инжиниринга Хадмута Даниша, pcdtojpeg позволяет декодировать метаданные Photo CD, управляется цветом и может декодировать все известные варианты файлов Photo CD. В настоящее время hpcdtoppm и pcdtojpeg вместе составляют основу общедоступной информации о технических деталях формата Photo CD.

Формат изображения

Компоненты изображения

Образы Photo CD хранятся в виде иерархии компонентов в диапазоне от Base / 16 до 64Base, которые относятся к различным разрешениям изображений, которые могут быть восстановлены. Базовое изображение с разрешением по 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 указателей файлов и эскизов. Компоненты, используемые для создания разрешений от Base / 16 до 16Base, хранятся в одном файле, который называется Image Pac. Изображения Base, Base / 4 и Base / 16 хранятся без сжатия, чтобы их можно было легко извлечь для отображения. Изображения 4Base и 16Base хранятся в сжатом виде и в виде дельт (инкрементных изображений) от разрешения ниже их. Обратите внимание, что все разрешения до максимального разрешения в файле (на самом деле 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 IMAGE PAC Extension (IPE). Он существует только на дисках Photo CD Pro Master.

Кодирование

Изображения PCD используют кодирование PhotoYCC с гамма-преобразованием. В соответствии с этой схемой, чтобы закодировать отсканированные изображения в файл Photo CD, первым шагом является предварительная форма данных RGB с помощью нелинейного преобразования (то же самое, что и позже в стандарте xvYCC ):

${\ displaystyle {\ mathit {RGB ^ {\ prime} = {\ begin {cases} 1.099 \ cdot RGB ^ {0.45} -0.099, & RGB \ geq 0.018 \\ - 1.099 \ cdot (-RGB) ^ {0.45} + 0,099, & RGB \ leq -0,018 \\ 4,5 \ cdot RGB & -0,018 <RGB <0,018 \\\ end {case}}}}}$

Здесь число 1,099 имеет значение 1 + 5,5 * β = 1,099296826809442 ... и β имеет значение 0,018053968510807, а 0,099 равно 1,099 - 1. В результате цвета, находящиеся за пределами диапазона, определенного CCIR 809 [ sic ] ( должно быть 709) основные цвета кодируются отрицательными значениями. Значения линейного RGB от -0,20 до 2,00, а нелинейного RGB 'от -0,43357 до 1,402278.

Предварительно сформированные значения RGB затем преобразуются в яркость и два компонента цветности с помощью соответствующей матрицы преобразования CCIR 601-1:

${\ displaystyle Y ^ {\ prime} = 0,299R ^ {\ prime} + 0,587G ^ {\ prime} + 0,114B ^ {\ prime}}$

${\ displaystyle B ^ {\ prime \ prime} -Y ^ {\ prime} = - 0,299 \ cdot R ^ {\ prime} -0,587 \ cdot G ^ {\ prime} +0,886 \ cdot B ^ {\ prime}}$

${\ Displaystyle R ^ {\ прайм \ прайм} -Y ^ {\ прайм} = 0,701 \ cdot R ^ {\ прайм} -0,587 \ cdot G ^ {\ прайм} -0,114 \ cdot B ^ {\ прайм}}$

Наконец, компоненты яркости и цветности масштабируются до 8-битных значений по следующим уравнениям:

${\ Displaystyle Y ^ {\ prime \ prime} = {255 / 1.402} \ cdot Y ^ {\ prime}}$

${\ displaystyle C1 = 111,40 \ cdot (B ^ {\ prime \ prime} -Y ^ {\ prime}) + 156}$

${\ Displaystyle C2 = 135,64 \ cdot (R ^ {\ prime \ prime} -Y ^ {\ prime}) + 137}$

Необычность этой схемы кодирования заключается в том, что она позволяет изображениям Photo CD представлять цвета, превышающие 100%, то есть « белее белого ». Во время появления Photo CD это позволяло отображать изображения на аналоговых телевизорах дня с более яркими и живыми цветами, чем в противном случае. Это было приемлемо, поскольку аналоговые телевизоры того времени были разработаны так, чтобы выходить за пределы своего 100% уровня без резких скачков. Однако этот аспект кодирования Photo CD несовместим с современными форматами изображений и является причиной хорошо задокументированной проблемы «Выдувание ярких моментов» при преобразовании изображений Photo CD в более современные форматы. Все современные форматы фотографий требуют жесткого отсечения на 100% (видеоформаты в YUV по- прежнему имеют запас, который присутствует на телевизорах высокого уровня), что приводит к отсечению светлых участков в преобразованных изображениях, если не выполняется какая-либо форма отображения яркости и цветности Photo CD.

Сжатие

Образы Photo CD используют три формы сжатия, чтобы уменьшить требования к хранению изображений. Во-первых, субдискретизация цветности уменьшает размер изображений примерно на 50%. Эта подвыборка имеет коэффициент 4 для изображений 4Base и коэффициент 2 (4: 2: 0) для всех других разрешений. Во-вторых, дополнительное уменьшение размера достигается путем декомпозиции данных изображения с самым высоким разрешением и сохранения компонентов 4Base, 16Base и 64Base в качестве остатков (отличий от пикселей на предыдущем уровне разрешения). Наконец, в-третьих, система Photo CD использует форму квантования и кодирования Хаффмана для дальнейшего сжатия этих остаточных данных. Это кодирование Хаффмана выполняется по принципу "строка за строкой" изображения. Таблицы Хаффмана закодированы в образ Photo CD и имеют разную длину в зависимости от класса сжатия. Эти классы:

• 1 класс - пленка 35 мм; пиктограмма на бумажном носителе,
• 2 класс - широкоформатная пленка,
• класс 3 - текст и графика, высокое разрешение,
• 4 класс - текст и графика, высокий динамический диапазон.

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

Цветовое пространство

В изображениях на фото-компакт-дисках номинально используется цветовое пространство Рекомендации 709 CCIR (ныне Рекомендация ITU-R BT.709) и точка белого D65 . Это цветовое пространство, первоначально разработанное для использования в аналоговом телевидении PAL и NTSC, было выбрано, чтобы обеспечить легкое воспроизведение изображений Photo CD на телевизорах. Однако на практике цветовое пространство изображений Photo CD значительно отличается от Rec. 709. Во-первых, схема кодирования Photo CD допускает более 100% значений для цветовых компонентов, что позволяет изображениям Photo CD отображать цвета, выходящие за рамки номинального Rec. 709 гамма. Кроме того, для достижения точной цветопередачи, особенно при сканировании реверсивной пленки, компания Kodak сочла необходимым предоставить цветовые профили, специфичные для типа пленки и сканера. В результате к тому времени, когда формат Photo CD вышел из употребления, в изображениях Photo CD обычно использовались пять различных цветовых пространств (PCD 4050 - это номер модели сканера):

• Цвет Негатив
• Универсал Е-6
• Универсал К-14
• PCD 4050 E-6
• PCD 4050 К-14

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

Преобразование образов Photo CD

Для практического использования любые изображения Photo CD необходимо преобразовать в современный формат, такой как JPEG , TIFF или DNG . Несмотря на то, что 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 с точки зрения возможностей Photo CD являются:

• Возможность конвертировать изображения с максимальным разрешением, в идеале до уровня 64Base (4096x6144).
• Правильная обработка выделения. Раздутые или обрезанные блики - обычная проблема многих пакетов преобразования Photo CD. После того, как выделение обрезается программой преобразования, информация не может быть восстановлена ​​с помощью более поздних манипуляций. Многие программные пакеты для Windows частично исправляют проблему выделения с помощью «взломанной» DLL, созданной Тедом Феликсом.
• Использование специальных цветовых профилей сканера и пленки. Если такие профили не используются, цветопередача изображения будет неправильной, часто, особенно для переворачиваемых (слайдовых) пленок, что очень заметно.
• Извлечение метаданных. Метаданные - это такая информация, как дата выполнения сканирования, номер модели сканера и тип пленки. Эта информация не только полезна для пользователя, но также имеет решающее значение при выборе соответствующего цветового профиля, так как он зависит от типа пленки и сканера.

Сравнение программного обеспечения для конвертации Photo CD

В таблице ниже сравниваются некоторые из наиболее известных вариантов преобразования изображений Photo CD.

Смотрите также

• Компакт-диск с изображениями , аналогичный продукт, также выпущенный компанией Kodak.

использованная литература

внешние ссылки

• Страница компакт-диска с фотографиями на официальном сайте Kodak на Wayback Machine (архивировано 27 июня 2001 г.)
• Сравнение Kodak форматов Photo CD и Picture CD на Wayback Machine (архивировано 21 апреля 2016 г.)
• Дополнительная информация на компакт-диске с фотографиями и изображениями.
• Инструмент для преобразования Photo CD в веб-страницы
• Сайт компакт-диска с фотографиями Теда Феликса
• pcdtojpeg
• pcdMagic