Foto CD - Photo CD

Optické disky
Všeobecné Optický disk Optická disková jednotka Vytváření optických disků Autorský software Technologie záznamu Režimy záznamu Psaní paketů Oblast roztržení
Typy optických médií Kompaktní disk ( CD ): CD-DA , CD-ROM , CD-R , CD-RW , 5.1 hudební disk , Super Audio CD ( SACD ), Photo CD , CD Video ( CDV ), Video CD ( VCD ), Super Video CD ( SVCD ), CD+G , CD-Text , CD-ROM XA , CD-i , MIL-CD , Mini CD 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 Blu-ray Disc ( BD ): BD-R & BD-RE , Blu-ray 3D , Mini Blu-ray Disc Ultra HD Blu-ray M-DISK Universal Media Disc (UMD) Vylepšený univerzální disk (EVD) Forward Versatile Disc (FVD) Holografický univerzální disk (HVD) Čínský modrý disk s vysokým rozlišením (CBHD) HD DVD : HD DVD-R , HD DVD-RW , HD DVD-RAM Univerzální vícevrstvý disk s vysokým rozlišením (HD VMD) VCDHD GD-ROM Osobní video disk (PVD) MiniDisc ( MD ): MD Data, MD Data2 Ahoj MD LaserDisc ( LD ): LD-ROM , LV-ROM Video Jeden disk (VSD) Magnetooptické disky Ultra Density Optical (UDO) 3D optické ukládání dat Skládaný volumetrický optický disk (SVOD) Pětimenzionální disk ( 5D DVD ) Fluorescenční vícevrstvý kotouč Hyper CD-ROM Optický disk Nintendo (NOD) Archivní disk (AD) Profesionální disk DataPlay
Standardy SFF ATAPI / MMC Mount Rainier (psaní paketů) Mount Fuji (záznam přeskakování vrstev) Duhové knihy Souborové systémy ISO 9660 Joliet Romeo Rock Ridge / SUSP El Torito Rozšíření Apple ISO 9660 Universal Disk Format ( UDF ) ISO 13490
Viz také Historie optických paměťových médií Válka s formátem optického disku s vysokým rozlišením
proti t E

Photo CD je systém navržený společností Kodak pro digitalizaci a ukládání fotografií na disk CD. Disky, které byly uvedeny na trh v roce 1991, byly navrženy tak, aby pojaly téměř 100 vysoce kvalitních obrázků, naskenovaných výtisků a diapozitivů pomocí speciálního patentovaného kódování. Foto CD jsou definována v Béžové knize a odpovídají specifikacím CD-ROM XA a CD-i Bridge . Byly určeny k přehrávání na přehrávačích CD-i , fotografických discích CD (například Apple PowerCD ) a na jakémkoli počítači s vhodným softwarem ( například SilverFast DC nebo HDR společnosti LaserSoft Imaging ).

Systém se nepodařilo získat masové využití mezi spotřebiteli částečně kvůli jeho proprietární povaze, rychle klesajícím cenám skenerů a nedostatku jednotek CD-ROM ve většině domácích osobních počítačů té doby. Photo CD se navíc spoléhalo na televizory na bázi CRT pro domácí použití. Ty však byly určeny pro pohyblivé obrázky. Jejich typické blikání se stalo problémem při sledování statických fotografií. Systém Photo CD získal mezi profesionálními fotografy přijatelnou úroveň díky nízkým nákladům na vysoce kvalitní skenování filmů. Před Photo CD byli profesionálové, kteří si přáli digitalizovat své filmové snímky, nuceni zaplatit mnohem vyšší poplatky za získání bubnových skenů jejich negativů a průhledných fólií . Jak JPEG, tak JPEG 2000 podporují barevný prostor PhotoYCC, jak je popsáno níže, který se používá v souborech pcd.

Označení	Řešení		Nekomprimovaná velikost	Zamýšlené typické použití
	( px × px )	( Mpx )	( MB )
Základna/16	128 × 192	0,025	0,07	Náhled (indexový tisk, miniatura)
Základna/4	256 × 384	0,098	0,28	Web
Základna	512 × 768	0,393	1.13	Obrazovka počítače , televize, web
4 Základna	1024 × 1536	1,573	4,50	HDTV obrazovka
16 Základna	2048 × 3072	6,291	18.00	Výtisk až ca. 20 x 30 cm
64 Základna	4096 × 6144	25,166	72,00	Profesionální tisk, předtisková příprava, archivace (volitelně)

Varianty

Hlavní disk Kodak Pro Photo CD Master obsahuje 25 obrázků s maximálním rozlišením 6144 x 4096 pixelů (šest rozlišení na soubor, Base/16 až 64 Base). Tento typ je vhodný pro 120 filmů, 4x5, ale také pro malé filmové filmy, pokud je požadováno nejvyšší rozlišení.

Od formátu Photo CD je oddělený formát „Portfolio CD“ společnosti Kodak , který kombinuje audio CD Red Book a PCD Beige Book s interaktivními nabídkami a aktivními body na obrázcích PCD. Některé samostatné přehrávače Philips Photo/Audio CD dokázaly přehrávat portfólio CD a aplikace Windows player byla volně dostupná. Disk CD Kodak Portfolio není definován v žádné konkrétní knize Rainbow.

Dějiny

Systém Photo CD byl představen společností Kodak v roce 1990. Photo CD se zaměřilo na celou řadu fotografických potřeb, od fotoaparátů typu point-and-shoot pro spotřebitele až po špičkové profesionály využívající velkoformátový listový film 4x5. První produkty Photo CD, včetně skenerů pro zpracování laboratoří a přehrávačů Photo CD pro spotřebitele, byly k dispozici v roce 1992. Očekávalo se, že do roku 1997 bude projekt činit 600 milionů dolarů s provozními výdělky 100 milionů dolarů. Společnost Kodak uzavřela řadu partnerství s cílem rozšířit používání Photo CD. To zahrnovalo například uspořádání s LL Bean v roce 1992, kterým by byl katalog distribuován ve formátu Photo CD, a uspořádání se Silicon Graphics v roce 1993, aby všechny pracovní stanice pro zpracování obrazu Silicon Graphics mohly přijímat optické disky Kodak Photo CD . Tato opatření, spolu s tehdy relativně nízkými náklady 3 $ na obrázek a pohodlím, udělaly z Photo CD v polovině až na konci devadesátých let řešení pro digitální zobrazování, které si mnoho fotografů vybralo.

Do roku 2000 bylo v USA aktivních více než 140 laboratoří na zpracování Photo CD v USA, mnoho dalších mimo USA. Na konci devadesátých let však bylo Photo CD zastíněno alternativními formáty, založenými především na standardním formátu JPEG v oboru . Ve spotřebitelském segmentu relativně neefektivní schéma komprese formátu Photo CD znamenalo, že soubory Photo CD byly výrazně větší než soubory JPEG podobné kvality, a tedy méně vhodné pro přenos přes internet atd. Například 16Base Photo CD obraz 5,5 Mb lze zakódovat jako obrázek JPEG 2,1 Mb v 80% kvalitě, vizuálně nerozeznatelný od originálu. Když byl na počátku devadesátých let navržen formát Photo CD, cílem návrhu bylo umožnit levné přehrávání zařízení pro přehrávání v televizi. V té době dostupná technologie vylučovala schémata dvourozměrné komprese, jako je JPEG, ale koncem devadesátých let posunuly pokroky v mikroprocesorové technologii kompresi JPEG/PNG tak, aby byla v rozsahu i velmi levné spotřební elektroniky.

V profesionálních a pokročilých amatérských segmentech byla Photo CD zastíněna levnými stolními skenery, jako jsou ty od Nikonu a Minolty ve střední řadě, a bubnovými skenery na samém vrcholu. Zatímco pixelové rozlišení Photo CD bylo stále srovnatelné nebo lepší než alternativy, Photo CD trpělo řadou dalších nevýhod. Za prvé, barevný prostor Photo CD, navržený pro televizní zobrazení, je menší, než čeho lze dosáhnout dokonce levným stolním skenerem. Za druhé, barevné podání obrázků Photo CD se v průběhu času as různými verzemi skeneru měnilo; Skenery 4050 měly odlišné podání barev než předchozí verze. Za třetí, dynamický rozsah skenů byl nižší než u stolních skenerů. Tehdejší testy ukázaly, že hodnocení dmax (míra maximální dosažitelné hustoty) Photo CD byla 2,8-3,0, zatímco běžně dostupné stolní skenery dosahovaly 4,2, což je podstatný rozdíl. V důsledku toho a problémů Photo CD s vykreslováním barev se do roku 2004 profesionální segment uživatelské komunity obecně obrátil proti Photo CD.

V maloobchodním segmentu byl Photo CD zpočátku u spotřebitelů poměrně oblíbený, ale zpracování laboratoří bylo do značné míry ekonomickým selháním. V době svého uvedení společnost Kodak tvrdila, že náklady na zpracování laboratoří se budou blížit 1 $ za obrázek, což by laboratoři umožnilo ziskový prodej za 3 $ za obrázek. Tento slib však nebyl nikdy splněn, což často vedlo k uspěchání procesu skenování, což mělo za následek pokles kvality. V důsledku ztráty tržního podílu Photo CD a značných firemních ztrát, částečně přisuzovaných společností Kodak Management jejímu skenovacímu podnikání, společnost Kodak v období 2001-2004 formát opustila. Do roku 2004 byly skenery Kodak 4050 Photo CD nabízeny zdarma každému, kdo zaplatí za jejich odstranění více než jednou zpracovatelskou laboratoří. Toto opuštění vyvolalo značnou kontroverzi jak v té době, tak následně, protože technické specifikace formátu Photo CD nebyly společností Kodak nikdy vydány. Foto CD zůstává často citovaným příkladem „osiřelého formátu“ a nebezpečí proprietárních obrazových formátů ve fotografických kruzích.

Navzdory tomu, že společnost Kodak nezveřejnila specifikace pro formát Photo CD, došlo k jejímu zpětnému inženýrství, takže bylo možné převést obrázky do modernějších formátů. Původní práci reverzního inženýrství provedl Hadmut Danisch z University of Karlsruhe, který rozluštil formát studiem hexadecimálních skládek souborů Photo CD a následně na začátku 90. let napsal hpcdtoppm, která převádí obrázky z Photo CD do formátu PPM. Na začátku devadesátých let byl hpcdtoppm široce distribuován jako součást různých distribucí Linuxu, ale od té doby byl téměř úplně opuštěn kvůli obavám z omezujících licenčních podmínek hpcdtoppm a nedostatku správy barev. Práce reverzního inženýrství Hadmuta Danische však byla použita k vytvoření řady dalších open source implementací dekodérů Photo CD, jako je ImageMagick. V roce 2009 byl pcdtojpeg vytvořen pod licencí GPL open source . Autor také uznává, že je založen na práci reverzního inženýrství Hadmuta Danische, umožňuje pcdtojpeg dekódovat metadata Photo CD, spravuje barvy a dokáže dekódovat všechny známé varianty souborů Photo CD. V současné době hpcdtoppm a pcdtojpeg společně tvoří jádro informací dostupných ve veřejné doméně o technických podrobnostech formátu Photo CD.

Formát obrázku

Komponenty obrazu

Obrázky fotografií na disku CD jsou uloženy jako hierarchie komponent v rozmezí od Base/16 do 64 Base, které se vztahují k měnícím se rozlišením obrazu, které lze rekonstruovat. Pro televizní systémy se obvykle používá základní obraz s rozlišením 512 řádků x 768 pixelů. Obrázky s vyšším rozlišením se obvykle používají pro fotografické zobrazování. Pro rejstříky souborů a miniatury se obvykle používají obrázky se základním a nižším rozlišením. Komponenty použité k vytvoření rozlišení Base/16 až 16Base jsou uloženy v jednom souboru s názvem Image Pac. Obrázky Base, Base/4 a Base/16 jsou uloženy nekomprimované, aby bylo možné je snadno extrahovat pro zobrazení. Obrázky 4Base a 16Base jsou uloženy komprimované a jako delty (přírůstkové obrázky) z rozlišení pod nimi. Všimněte si, že všechna rozlišení až po maximální rozlišení v souboru (ve skutečnosti Image Pac) jsou přítomna současně. Například soubor 16Base obsahuje obrázek Base/16, Base/4, Base a 4Base a také komponenty 16Base. Šestá součást, 64Base, je uložena v samostatných souborech na Photo CD jako součást IMAGE PAC Extension (IPE). Toto existuje pouze na discích Photo CD Pro Master.

Kódování

Obrázky PCD používají gama transformované kódování PhotoYCC. V rámci tohoto schématu, aby bylo možné kódovat naskenované obrázky do souboru Photo CD, je prvním krokem předformování dat RGB pomocí nelineární transformace (stejné jako později ve standardu xvYCC ):

${\ Displaystyle {\ mathit {RGB^{\ prime} = {\ begin {cases} 1,099 \ cdot RGB^{0,45} -0,099, & RGB \ geq 0,018 \\-1,099 \ cdot (-RGB)^{0,45}+ 0,099, & RGB \ leq -0,018 \\ 4,5 \ cdot RGB & -0,018 <RGB <0,018 \\\ end {cases}}}}}$

Zde má číslo 1,099 hodnotu 1 + 5,5 * β = 1,099296826809442 ... a β má hodnotu 0,018053968510807, zatímco 0,099 je 1,099 - 1. V důsledku toho jsou barvy, které jsou mimo rozsah definovaný CCIR 809 [ sic ] ( by mělo být 709) primární volby jsou kódovány zápornými hodnotami. Hodnoty lineárního RGB jsou od -0,20 do 2,00, zatímco nelineární RGB jsou od -0,43357 do 1,402278.

Předem tvarované hodnoty RGB jsou poté převedeny na jasovou a dvě chrominanční složky pomocí transformační matice CCIR 601-1:

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

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

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

Nakonec jsou složky jasu a chrominance škálovány na 8bitové hodnoty podle následujících rovnic:

${\ Displaystyle Y^{\ prime \ prime} = {255/1,402} \ cdot Y^{\ prime}}$

${\ Displaystyle C1 = 111.40 \ cdot (B^{\ prime \ prime} -Y^{\ prime})+156}$

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

Zvláštností tohoto schématu kódování je, že umožňuje fotografickým fotografiím CD reprezentovat barvy nad 100%, „ bělejší než bílé “. V době uvedení Photo CD to umožnilo zobrazení obrázků na analogových televizích té doby ukázat jasnější a živější barvy, než by tomu bylo jinak. To bylo přijatelné, protože tehdejší analogové televize byly navrženy tak, aby je bylo možné překročit jejich 100% úroveň bez náhlého oříznutí. Tento aspekt kódování Photo CD však není kompatibilní s moderními formáty obrázků a je příčinou dobře zdokumentovaného problému „Blown Highlights“ při převodu obrázků Photo CD na modernější formáty. Všechny moderní formáty fotografií vynucují tvrdé ořezávání na 100% (video formáty v YUV stále mají světlou výšku, která je k dispozici na televizorech na vysoké úrovni), což vede k oříznutí zvýraznění v převedených obrázcích, pokud není provedena nějaká forma mapování jasu a chrominance specifické pro Photo CD.

Komprese

Obrázky Photo CD používají ke snížení požadavků na ukládání obrázků tři formy komprese. Za prvé, podvzorkování chromu zmenšuje velikost obrázků přibližně o 50%. Toto podvzorkování je u obrazů 4Base faktorem 4 a u všech ostatních rozlišení je faktor 2 (4: 2: 0). Za druhé, další redukce velikosti je dosažena rozkladem obrazových dat s nejvyšším rozlišením a uložením komponent 4Base, 16Base a 64Base jako zbytků (rozdíly od pixelů na předchozí úrovni rozlišení). Za třetí a konečně, systém Photo CD využívá formu kvantizace a Huffmanova kódování k další kompresi těchto zbytkových dat. Toto Huffmanovo kódování se provádí na základě obrázků po řádcích. Huffmanovy tabulky jsou zakódovány do samotného obrazu Photo CD a mají různé délky v závislosti na třídě komprese. Tyto třídy jsou:

• fólie třídy 1 - 35 mm; obrazová kopie,
• třída 2 - velkoformátový film,
• třída 3 - text a grafika, vysoké rozlišení,
• třída 4 - text a grafika, vysoký dynamický rozsah.

Například za účelem překomponování obrazu 1024 řádků po 1536 pixelech je základní obraz luma Base 512 řádků po 768 pixelech (který není ani „zbytkový“ ani Huffman komprimován) interpolován na obraz 1024 řádků po 1536 pixelech. Reziduum 4Base o rozměrech 1024 x 1536 pixelů se poté dekomprimuje ze své Huffmanovy kódované formy a jeho prvky se přidají ke každému odpovídajícímu pixelu. Výsledný obrázek obsahuje detaily pro celý vzorkovaný obrázek 1024 řádků x 1536 pixelů. K překomponování obrazu na rozlišení 2048 řádků o 3072 pixelech se tento postup v podstatě opakuje s použitím zbytkového 4Base i 16Base. Podobná operace se následně použije k překomponování řádku 4096 o rozlišení 6144 pixelů. V každém kroku je na chroma kanály aplikován stejný proces.

Barevný prostor

Obrázky fotografií na disku CD nominálně používají barevný prostor doporučení CCIR 709 (nyní doporučení ITU-R BT.709) a bílý bod D65 . Tento barevný prostor, původně navržený pro použití analogové televize PAL a NTSC, byl vybrán tak, aby umožňoval snadné přehrávání snímků Photo CD do televizorů. V praxi se však barevný prostor obrázků Photo CD výrazně liší od Rec. 709. Za prvé, schéma kódování Photo CD umožňuje vyšší než 100% hodnoty barevných komponent, což umožňuje, aby obrazy Photo CD zobrazovaly barvy mimo nominální Rec. 709 gamut. Kromě toho, aby společnost Kodak dosáhla přesné reprodukce barev, zejména při skenování reverzního filmu, shledala nezbytným poskytnout barevné profily specifické pro typ filmu a skener. V důsledku toho se v době, kdy se formát Photo CD přestal používat, v obrázcích Photo CD běžně používalo pět různých barevných prostorů (PCD 4050 označuje číslo modelu skeneru):

• Barva negativní
• Univerzální E-6
• Univerzální K-14
• PCD 4050 E-6
• PCD 4050 K-14

Zatímco tedy použití obecného barevného prostoru Photo CD zajistí reprodukci barev, která je přijatelná pro mnoho účelů, např. Prohlížení miniatur na webu, za účelem dosažení plně přesné reprodukce barev, např. Pro fotografické účely, jakýkoli displej Photo CD nebo software pro převod musí používat správný barevný profil pro kombinaci původního média a modelu skeneru.

Převod fotografií na disky CD

Pro praktické použití budou muset být všechny obrázky z Photo CD převedeny do moderního formátu, jako je JPEG , TIFF nebo DNG . I když je k dispozici velké množství programů pro konverzi obrázků, komerčních i freewarových nebo open source , většina z nich dokáže pouze základní převody s nízkým rozlišením (často pouze na základní rozlišení, 512x768). Hlavní rozlišovací funkce mezi programy, pokud jde o funkce Photo CD, jsou:

• Možnost převádět obrázky v maximálním rozlišení, ideálně až na úroveň 64Base (4096x6144).
• Správné zpracování zvýraznění. Foukané nebo oříznuté zvýraznění jsou běžným problémem mnoha balíčků převodu Photo CD. Jakmile je zvýraznění oříznuto programem pro převod, informace nelze obnovit pozdější manipulací. Mnoho softwarových balíků založených na systému Windows částečně opravuje problém zvýraznění pomocí „hacknuté“ knihovny DLL vytvořené Tedem Felixem.
• Použití barevných profilů specifických pro typ skeneru a filmu. Pokud nejsou použity takové profily, bude barevná reprodukce obrazu nesprávná, často, zvláště u reverzních (diapozitivních) filmů, velmi nápadně.
• Extrahování metadat. Metadata jsou informace, jako je datum, kdy bylo skenování provedeno, číslo modelu skeneru a typ filmu. Tyto informace jsou užitečné nejen pro uživatele, ale jsou také klíčové při výběru vhodného barevného profilu, protože se liší podle typu filmu a skeneru.

Porovnání softwaru pro převod Photo CD

Níže uvedená tabulka porovnává některé známější možnosti převodu obrázků z disku Photo CD.

název	Plošina	Podporuje 64Base	Správné zvýraznění	Barevné profily	Extrahuje metadata	Náklady	Poznámky
hpcdtoppm	Win, macOS, Linux, Unix	Ano	Ne	Ne	Ne	Volný, uvolnit	Převádí pouze na PPM ( formát Netpbm )
ImageMagick	Win, macOS, Linux, Unix	Ano	Částečný	Ne	Ne	Volný, uvolnit
Okno obrázku	Vyhrát	Ne	Částečný	Ne	Ne	90 dolarů
ThumbsPlus	Vyhrát	Ne	Částečný	Ne	Ne	79 dolarů
GraphicConverter	Operační Systém Mac	Ano	Ne	Částečný	Ne	39,95 $	Barevný profil lze přiřadit ručně, je -li k dispozici
iPhoto	Operační Systém Mac	Ne	Ne	Ne	Ne	79 $/zdarma	Součástí sady programů iLife, často dodávaných zdarma s novými počítači Mac
IrfanView	Vyhrát	Ne	Částečný	Ne	Ne	Volný, uvolnit	Ke korekci zvýraznění lze použít hacknutou knihovnu Photo CD DLL Teda Felixe
pcdtojpeg	Win, macOS, Linux, Unix	Ano	Ano	Ne	Ano	Volný, uvolnit	Správa barev, ale pouze profil sRGB, ale žádná konverze CIELAB, která by byla nedestruktivní
PMView	Win64, Win32, OS/2	Ano	Ano	Ne	Ano	Bezplatná nezkušená zkušební verze, 49 $ po 30 dnech.	Podpora Photo CD je založena na algoritmech použitých v pcdtojpeg. Podporuje Windows 98 až Windows 10.
Photoshop	Win, Mac OS 9	Ano	Ano	Ano	Ne	není k dispozici	Pouze Photoshop CS2 a CS3 s omezeními - viz text
pcdMagic pro Mac	Operační Systém Mac	Ano	Ano	Ano	Ano	79 dolarů	Lze použít buď původní barevné profily Kodak, nebo interní barevné profily. Lze převést na DNG.
pcdmagic pro Windows	Vyhrát	Ano	Ano	Ano	Ano	79 dolarů	Dodává se s vlastními barevnými profily Photo CD; převádí na JPEG nebo TIFF .
SView5	Win, Amiga, MorphOS	Ano	Ne	Ano (ostatní)	Ano (ostatní)	Volný, uvolnit	Rozlišení nad rámec Base vyžadují externí nástroj (hpcdtoppm/pcdtojpeg)

Viz také

• Picture CD , podobný produkt také od společnosti Kodak

Reference

externí odkazy

• Stránka Photo CD na oficiálních webových stránkách Kodak na Wayback Machine (archivováno 27. června 2001)
• Srovnání společnosti Kodak mezi formáty Photo CD a Picture CD na Wayback Machine (archivováno 21. dubna 2016)
• Více informací na disku Photo and Picture CD.
• Nástroj pro převod Photo CD na webové stránky
• Web CD s fotografiemi Teda Felixe
• pcdtojpeg
• pcdMagic