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Articulo de referencia

Foto CD

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CD fotográfico Kodak y embalaje

El Photo CD es un sistema diseñado por Kodak para digitalizar y almacenar fotos en un CD. Lanzado en 1991, [ 1 ] los discos fueron diseñados para almacenar casi 100 imágenes de alta calidad, escaneadas a partir de impresiones y diapositivas mediante una codificación propietaria especial. Los Photo CD se definen en el Libro Beige y cumplen con las especificaciones CD-ROM XA y CD-i Bridge . Estaban pensados ​​para reproducirse en reproductores de CD-i , reproductores de Photo CD ( como el PowerCD de Apple ) y cualquier ordenador con un software adecuado ( como SilverFast DC o HDR de LaserSoft Imaging ).

El sistema no logró una adopción masiva entre los consumidores, en parte debido a su naturaleza propietaria, la rápida disminución de los precios de los escáneres y la falta de unidades de CD-ROM en la mayoría de las computadoras personales de la época. Cuando se introdujo en el mercado, Photo CD dependía de televisores CRT para uso doméstico. Sin embargo, estos estaban diseñados para imágenes en movimiento. Su típico parpadeo se convirtió en un problema al ver fotografías fijas, lo que fue una gran desventaja y una molestia en países con frecuencias de 50 Hz. Además, aproximadamente una década después, los reproductores de DVD, ya asequibles , aceptaban y reproducían CD-ROM con fotos digitales, lo que dejó obsoleto el formato especializado Photo CD. El sistema Photo CD obtuvo un nivel de aceptación considerable entre los fotógrafos profesionales debido al bajo costo de los escaneos de película de alta calidad. Antes de Photo CD, los profesionales que deseaban digitalizar sus imágenes en película se veían obligados a pagar tarifas mucho más altas para obtener escaneos de tambor de sus negativos y diapositivas . Tanto JPEG [ 2 ] como JPEG 2000 [ 3 ] admiten el espacio de color PhotoYCC, como se describe a continuación, que se utiliza en los archivos Photo CD.

Variantes

El CD maestro Kodak Pro Photo contiene 25 imágenes con una resolución máxima de 6144 × 4096 píxeles (seis resoluciones por archivo, Base/16 a 64 Base). Este formato es adecuado para película de 120 mm ( 4 × 5 ), pero también para película fotográfica pequeña, si se requiere la máxima resolución.

Aparte del formato Photo CD, existe el formato propietario de Kodak , "Portfolio CD", que combina el audio del CD Red Book y el PCD Beige Book con menús interactivos y puntos de acceso en las imágenes PCD. Algunos reproductores de CD de audio/foto de Philips podían reproducir Portfolio CD, y existía una aplicación de reproducción para Windows disponible gratuitamente. El Kodak Portfolio CD no está definido en ningún Rainbow Book en particular.

Historia

Reproductor de CD de fotos en el Fotomuseo de Zarautz (España)

El sistema Photo CD fue anunciado por Kodak en 1990. [ 4 ] Photo CD estaba dirigido a una amplia gama de necesidades fotográficas, desde cámaras compactas para consumidores hasta profesionales de alta gama que utilizaban película de gran formato de 4x5. Los primeros productos Photo CD, incluidos escáneres para laboratorios de revelado y reproductores Photo CD para consumidores, estuvieron disponibles en 1992. [ 4 ] Se esperaba que el proyecto fuera un negocio de 600 millones de dólares para 1997 con 100 millones de dólares en ganancias operativas. [ 5 ] Kodak estableció varias alianzas para aumentar el uso de Photo CD. Esto incluyó, por ejemplo, un acuerdo con LL Bean en 1992 por el cual el catálogo se distribuiría en formato Photo CD, [ 6 ] y un acuerdo con Silicon Graphics en 1993 para que todas las estaciones de trabajo de procesamiento de imágenes de Silicon Graphics fueran capaces de aceptar discos ópticos Kodak Photo CD. [ 7 ] Estas medidas, junto con el costo relativamente bajo de $3 por imagen y la conveniencia, hicieron de Photo CD la solución de imágenes digitales preferida por muchos fotógrafos a mediados y finales de la década de 1990. [ 8 ]

Para el año 2000, había más de 140 laboratorios de procesamiento de Photo CD activos en los EE. UU., y muchos más fuera de los EE. UU. [ 8 ] Sin embargo, a finales de la década de 1990, Photo CD estaba siendo eclipsado por formatos alternativos, principalmente basados ​​en el formato JPEG estándar de la industria . [ 9 ] En el segmento de consumo, el esquema de compresión relativamente ineficiente del formato Photo CD significaba que los archivos Photo CD eran significativamente más grandes que los archivos JPEG de calidad similar, y por lo tanto menos convenientes para la transmisión a través de Internet, etc. Por ejemplo, una imagen Photo CD 16Base de 5,5 Mb puede codificarse como una imagen JPEG de 2,1 Mb con una calidad del 80 %, visualmente indistinguible de la original. [ 10 ] Cuando se diseñó el formato Photo CD a principios de la década de 1990, un objetivo de diseño era permitir dispositivos de reproducción en TV de bajo costo. En aquel entonces, la tecnología disponible impedía el uso de esquemas de compresión bidimensionales como JPEG, pero a finales de la década de 1990, los avances en la tecnología de microprocesadores hicieron que la compresión JPEG/PNG estuviera al alcance incluso de los dispositivos electrónicos de consumo de muy bajo coste.

En los segmentos profesionales y de aficionados avanzados, Photo CD había sido eclipsado por escáneres de escritorio de bajo costo como los de Nikon y Minolta en la gama media, y por escáneres de tambor en la gama alta. [ 11 ] Si bien la resolución de píxeles de Photo CD seguía siendo comparable o mejor que las alternativas, Photo CD sufría de una serie de otras desventajas. En primer lugar, el espacio de color de Photo CD, diseñado para pantallas de TV, es menor que el que puede lograr incluso un escáner de escritorio de bajo costo. En segundo lugar, la reproducción del color de las imágenes de Photo CD cambió con el tiempo y con las diferentes versiones de escáner; los escáneres 4050 tenían una reproducción del color diferente a las versiones anteriores. [ 12 ] [ 13 ] En tercer lugar, el rango dinámico de los escaneos era menor que el de los escáneres de escritorio. Las pruebas de la época indicaron que la clasificación dmax (una medida de la densidad máxima obtenible) de Photo CD era de 2,8-3,0, mientras que los escáneres de escritorio disponibles comúnmente alcanzaban 4,2, [ 14 ] una diferencia sustancial. Como resultado de esto, y de los problemas de Photo CD con la reproducción del color, para 2004 el segmento profesional de la comunidad de usuarios se había vuelto en general en contra de Photo CD. [ 11 ]

En el segmento minorista, si bien el Photo CD fue inicialmente relativamente popular entre los consumidores, fue en gran medida un fracaso económico para los laboratorios de procesamiento. En el momento de su lanzamiento, Kodak afirmó que los costos de procesamiento para los laboratorios serían cercanos a $1 por imagen, [ 8 ] lo que permitiría al laboratorio vender rentablemente a la marca de $3 por imagen. Sin embargo, esta promesa nunca se cumplió, lo que a menudo resultó en un proceso de escaneo apresurado, con la consiguiente disminución de la calidad. [ 12 ] Como resultado de la pérdida de cuota de mercado del Photo CD y las importantes pérdidas corporativas, atribuidas en parte por la Dirección de Kodak a su negocio de escaneo, [ 15 ] Kodak abandonó el formato durante el período 2001-2004. Para 2004, los escáneres Kodak 4050 Photo CD se ofrecían gratuitamente a cualquiera que pagara por su eliminación por parte de más de un laboratorio de procesamiento. [ 16 ] Este abandono generó una considerable controversia tanto en ese momento como posteriormente, ya que Kodak nunca ha publicado las especificaciones técnicas del formato Photo CD. El Photo CD sigue siendo un ejemplo frecuentemente citado de un “formato huérfano” y de los peligros de los formatos de imagen propietarios dentro de los círculos fotográficos. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

A pesar de que Kodak no publicó las especificaciones del formato Photo CD, se ha aplicado ingeniería inversa, lo que permite convertir imágenes a formatos más modernos. El trabajo original de ingeniería inversa fue realizado por Hadmut Danisch de la Universidad de Karlsruhe , quien descifró el formato estudiando volcados hexadecimales de archivos Photo CD y posteriormente escribió hpcdtoppm, que convierte imágenes Photo CD al formato PPM, a principios de la década de 1990. [ 20 ] [ 21 ] Durante la primera década de 1990, hpcdtoppm se distribuyó ampliamente como parte de varias distribuciones de Linux, pero desde entonces ha sido casi completamente abandonado debido a las preocupaciones sobre las restrictivas condiciones de licencia de hpcdtoppm [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] y la falta de gestión del color. Sin embargo, el trabajo de ingeniería inversa de Hadmut Danisch se ha utilizado para crear varias otras implementaciones de código abierto de decodificadores Photo CD como ImageMagick. [ 25 ] En 2009, pcdtojpeg fue creado bajo la licencia de código abierto GPL . También reconocido por el autor como basado en el trabajo de ingeniería inversa de Hadmut Danisch, pcdtojpeg permite decodificar los metadatos de Photo CD, es de gestión de color y puede decodificar todas las variantes conocidas de archivos Photo CD. [ 26 ] Actualmente, hpcdtoppm y pcdtojpeg juntos forman el núcleo de la información disponible en el dominio público sobre los detalles técnicos del formato Photo CD.

Formato de imagen

Componentes de la imagen

Las imágenes de Photo CD se almacenan como una jerarquía de componentes que van desde Base/16 hasta 64Base, los cuales se relacionan con las diferentes resoluciones de imagen que se pueden reconstruir. [ 27 ] La imagen Base, que tiene una resolución de luminancia de 512 líneas por 768 píxeles, se usa normalmente para los sistemas de TV. Las imágenes de mayor resolución se usan generalmente para imágenes fotográficas. Las imágenes Base y de menor resolución se usan generalmente para índices de archivos y miniaturas. Los componentes utilizados para crear las resoluciones Base/16 a 16Base se almacenan en un solo archivo llamado Image Pac. Las imágenes Base, Base/4 y Base/16 se almacenan sin comprimir para permitir una fácil extracción para visualización. Las imágenes 4Base y 16Base se almacenan comprimidas y como deltas (imágenes incrementales) de la resolución inferior. Tenga en cuenta que todas las resoluciones hasta la resolución máxima en un archivo (en realidad un Image Pac) están presentes simultáneamente. Por ejemplo, un archivo 16Base contiene imágenes Base/16, Base/4, Base y 4Base, además de los componentes 16Base. El sexto componente, 64Base, se almacena en archivos separados en el Photo CD como parte de la extensión IMAGE PAC (IPE). Esta extensión solo está presente en los discos Photo CD Pro Master.

Codificación

Las imágenes PCD utilizan una codificación PhotoYCC transformada gamma. [ 27 ] [ 28 ] Bajo este esquema, para codificar imágenes escaneadas en un archivo Photo CD, el primer paso es preformar los datos RGB a través de una transformación no lineal (la función de transferencia óptica Rec. 709 se invierte para convertirse en una función impar , igual que la posterior xvYCC [ 29 ] ):

RGRAMOB′={α⋅RGRAMOB0,45−(1−α),RGRAMOB≥β−α⋅(−RGRAMOB)0,45+(1−α),RGRAMOB≤−β4.5⋅RGRAMOB−β<RGRAMOB<β{\displaystyle {\mathit {RGB^{\prime }={\begin{cases}\alpha \cdot RGB^{0.45}-(1-\alpha ),&RGB\geq \beta \\-\alpha \cdot (-RGB)^{0.45}+(1-\alpha ),&RGB\leq -\beta \\4.5\cdot RGB&-\beta <RGB<\beta \\\end{cases}}}}}

En la documentación de Kodak, α = 1,099, β = 0,018. Sin embargo, los valores estándar completos (1,099296826809442, 0,018053968510807) proporcionan continuidad matemática. [ 30 ]

Como resultado de esta función, los colores que están fuera de la gama definida por los primarios CCIR 709 [ a ] ​​se codifican con valores negativos. [ 27 ] Los valores RGB lineales van de -0,20 a 2,00, mientras que los RGB no lineales van de -0,43357 a 1,402278. El blanco de referencia (difusor blanco perfecto, no fluorescente y reflectante en la escena original) es 1,0, igual que en BT.709.

Los valores RGB preformados se convierten luego en una luminancia y dos componentes de crominancia a través de una matriz similar a CCIR 601-1: [ 27 ]

Y′=0,299R′+0,587GRAMO′+0,114B′{\displaystyle Y^{\prime }=0.299R^{\prime }+0.587G^{\prime }+0.114B^{\prime }}
B′−Y′=−0,299⋅R′−0,587⋅GRAMO′+0,886⋅B′{\displaystyle B^{\prime }-Y^{\prime }=-0.299\cdot R^{\prime }-0.587\cdot G^{\prime }+0.886\cdot B^{\prime }}
R′−Y′=0,701⋅R′−0,587⋅GRAMO′−0,114⋅B′{\displaystyle R^{\prime }-Y^{\prime }=0.701\cdot R^{\prime }-0.587\cdot G^{\prime }-0.114\cdot B^{\prime }}

Finalmente, los componentes de luminancia y crominancia se escalan a valores de 8 bits mediante las siguientes ecuaciones: [ 27 ]

Y′′=255/1.402⋅Y′{\displaystyle Y^{\prime \prime }={255/1.402}\cdot Y^{\prime }}
do1=111.40⋅(B′−Y′)+156{\displaystyle C_{1}=111.40\cdot (B^{\prime }-Y^{\prime })+156}
do2=135,64⋅(R′−Y′)+137{\displaystyle C_{2}=135.64\cdot (R^{\prime }-Y^{\prime })+137}

tamaño de gama

Kodak afirma que "los factores de escala y los desplazamientos para los canales C1 y C2 resultan de la distribución de los colores del mundo real". [ 27 ] Dado el rango entero de 8 bits para cada uno de los 3 componentes, 0 ≤ Y ≤ 1,402, -1,40036 ≤ B' - Y ' ≤ 0,888689, -1,01003 ≤ G' - Y ' ≤ 0,86995.

Una peculiaridad de este esquema de codificación es que permite que las imágenes de Photo CD representen colores superiores al 100 % (hasta el 140,2 %), " más blancos que el blanco ". [ 31 ] En el momento de la introducción de Photo CD, esto permitió que la visualización de imágenes en los televisores analógicos de la época mostrara colores más brillantes y vívidos de lo que hubiera sido posible de otro modo. Esto era aceptable, ya que los televisores analógicos de la época estaban diseñados para funcionar más allá de su nivel del 100 % sin recortes abruptos. Sin embargo, este aspecto de la codificación de Photo CD no es compatible con los formatos de imagen modernos y es la causa del problema bien documentado de "altas luces quemadas" al convertir imágenes de Photo CD a formatos más modernos. [ 32 ] [ 33 ] Todos los formatos de fotos modernos imponen un recorte estricto al 100 % (los formatos de vídeo en YUV todavía tienen margen que está presente en los televisores de alta gama), lo que resulta en recorte de altas luces en las imágenes convertidas a menos que se realice algún tipo de mapeo de luminancia y crominancia específico de Photo CD. [ 32 ]

Además, aunque no se proporciona "toeroom" (Y < 0), Kodak permite expresamente el uso de R, G, B < 0, lo que permite expresar colores fuera de la gama (para Rec. 709). [ 27 ] El efecto es similar al de xvYCC , que apareció mucho más tarde.

Compresión

Las imágenes de Photo CD utilizan tres formas de compresión para reducir los requisitos de almacenamiento de imágenes. [ 27 ] En primer lugar, el submuestreo de croma reduce el tamaño de las imágenes en aproximadamente un 50 %. Este submuestreo es por un factor de 4 para imágenes 4Base y por un factor de 2 (4:2:0) para todas las demás resoluciones. En segundo lugar, se logra una reducción adicional del tamaño descomponiendo los datos de imagen de mayor resolución y almacenando los componentes 4Base, 16Base y 64Base como residuos (diferencias de los píxeles en el nivel de resolución anterior). En tercer y último lugar, el sistema Photo CD emplea una forma de cuantificación y codificación Huffman para comprimir aún más estos datos residuales. Esta codificación Huffman se realiza fila por fila de imagen. Las tablas Huffman se codifican en la propia imagen Photo CD y tienen diferentes longitudes según la clase de compresión. Estas clases Huffman son: [ 34 ]

  • clase 1 - película de 35 mm; copia impresa ilustrada,
  • Clase 2 - película de gran formato,
  • clase 3 - texto y gráficos, alta resolución,
  • Clase 4: texto y gráficos, alto rango dinámico.

Por ejemplo, para recomponer una imagen de 1024 líneas por 1536 píxeles, la imagen base de luminancia de 512 líneas por 768 píxeles (que no es ni "residual" ni comprimida con Huffman) se interpola a una imagen de 1024 líneas por 1536 píxeles. A continuación, se descomprime un residuo 4Base de 1024 líneas por 1536 píxeles desde su forma codificada con Huffman, y sus elementos se añaden a cada píxel correspondiente. La imagen resultante contiene detalles para la imagen muestreada completa de 1024 líneas por 1536 píxeles. Para recomponer una imagen a una resolución de 2048 líneas por 3072 píxeles, el proceso se repite esencialmente, utilizando tanto el residuo 4Base como el 16Base. Posteriormente, se utiliza una operación similar para recomponer la resolución de 4096 líneas por 6144 píxeles. En cada paso, se aplica un proceso idéntico a los canales de croma.

Perfiles de la CCI

Kodak basó el esquema PhotoYCC en algunos estándares de vídeo existentes, en particular en aspectos de la Recomendación 601 de la CCIR, utilizada con los sistemas de televisión digital PAL y NTSC, y también en la Recomendación 709 de la CCIR (ahora Recomendación BT.709 de la UIT-R), utilizada para la HDTV. La definición de PhotoYCC se define de manera que no está limitada por las restricciones de la visualización de vídeo real. [ 27 ] [ 31 ]

En la práctica, el espacio de color de las imágenes de Photo CD varía significativamente con respecto a Rec. 709. En primer lugar, el esquema de codificación de Photo CD permite valores superiores al 100 % para los componentes de color, lo que permite que las imágenes de Photo CD muestren colores fuera de la gama nominal Rec. 709. [ 32 ] Además, para lograr una reproducción precisa del color, especialmente al escanear película de inversión, Kodak consideró necesario proporcionar perfiles de color ICC específicos para el tipo de película y el escáner. [ 35 ] Como resultado, para cuando el formato Photo CD cayó en desuso, se utilizaban comúnmente cinco espacios de color diferentes en las imágenes de Photo CD (PCD 4050 es un número de modelo de escáner Kodak):

  • Negativo en color
  • Universal E-6
  • Universal K-14
  • PCD 4050 E-6
  • PCD 4050 K-14

Por lo tanto, si bien el uso del espacio de color genérico de Photo CD proporcionará una reproducción de color aceptable para muchos fines, por ejemplo, la visualización web de imágenes en miniatura, para lograr una reproducción de color totalmente precisa, por ejemplo, para fines fotográficos, cualquier software de visualización o conversión de Photo CD debe utilizar el perfil de color correcto para la combinación del soporte original y el modelo de escáner.

Conversión de imágenes de Photo CD

Para su uso práctico, cualquier imagen de Photo CD deberá convertirse a un formato moderno como JPEG , TIFF o DNG . Si bien existe una gran cantidad de programas de conversión de imágenes disponibles, tanto comerciales como gratuitos o de código abierto , la mayoría solo son capaces de realizar conversiones básicas de baja resolución (a menudo solo hasta la resolución base, 512x768). Las principales características que distinguen a los programas en cuanto a sus capacidades para Photo CD son:

  • La capacidad de convertir imágenes a la máxima resolución, idealmente hasta el nivel 64Base (4096x6144).
  • Manejo correcto de las altas luces. Las altas luces sobreexpuestas o recortadas son un problema común en muchos programas de conversión de Photo CD. [ 32 ] Una vez que un programa de conversión recorta una alta luz, la información no se puede recuperar mediante manipulación posterior. Muchos programas basados ​​en Windows corrigen parcialmente el problema de las altas luces mediante el uso de una DLL "modificada" creada por Ted Felix. [ 36 ]
  • El uso de perfiles de color ICC específicos para el escáner y el tipo de película. A menos que se utilicen dichos perfiles, la reproducción del color de la imagen será incorrecta, [ 35 ] a menudo, especialmente para películas de diapositivas (de inversión), de forma muy notoria. [ 37 ]
  • Extracción de metadatos. Los metadatos son información como la fecha en que se realizó el escaneo, el número de modelo del escáner y el tipo de película. Esta información no solo es útil para el usuario, sino que también es fundamental para seleccionar el perfil de color adecuado, ya que estos varían según el tipo de película y el escáner. [ 35 ]

Véase también

  • Picture CD , un producto similar también de Kodak.

Notas

  1. ↑ La documentación de Kodak contiene un error tipográfico y escribe "CCIR 809".

Referencias

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  • Página de Photo CD en el sitio web oficial de Kodak en Wayback Machine (archivada el 27 de junio de 2001).
  • Comparación realizada por Kodak entre los formatos Photo CD y Picture CD en Wayback Machine (archivado el 21 de abril de 2016).
  • Más información sobre el CD de fotos e imágenes.
  • Sitio web de Ted Felix sobre CD de fotos