אסטרונומיה FITS (.fits)

IAU תקן

מערכת העברת תמונות גמישה (FITS) היא פורמט נתונים אסטרונומי רשמי המאושר על ידי האיגוד האסטרונומי הבינלאומי (IAU) ונאס"א. היא משמשת לשמירת תצפיות אסטרונומיות מטלסקופים, תמונות של החלל העמוק וקוביות נתונים ספקטרוסקופיות רב-ממדיות.

המר FITS ל-PNG

ממיר חינמי מ-FITS ל-PNG פועל בדפדפן. המר קבצים באופן מיידי במכשיר שלך.

בדיקה ומטא-נתונים

מערכות הפעלה ומנתחי קבצים מזהים קבצי FITS על ידי בדיקת רצף הבייטים הבינארי הראשוני:

בחר או גרור קבצים לכאן

פרטי - הקבצים לעולם אינם עוזבים את המכשיר שלך

או הדבק Ctrl+V
הבטחת פרטיות ללא העברת נתונים ברשת: 0 בייט הועלו לשרתים חיצוניים. כל העיבוד התבצע באופן מקומי בארגז החול של הדפדפן שלך.

חתימת כותרת ברמת הבייט (Magic Bytes)

מערכות הפעלה ומנתחי קבצים מזהים קבצי FITS על ידי בדיקת רצף הבייטים הבינארי הראשוני:

חתימת HEX (היסט 0):

53 49 4D 50 4C 45 20 20 3D

ייצוג ASCII: SIMPLE =

תקינה: IAU FITS Standard v4.0

מפרט טכני

מבנה המכולהבלוקי כותרת של 2880 בתים, המורכבים מרשומות keyword=value בנות 80 תווים, ואחריהם בלוקים של מערכי נתונים בינאריים בני 2880 בתים
דחיסהדחיסת תמונות באריחים (Rice, Gzip, H-compress, PLIO) או נתונים בינאריים לא דחוסים
סדר בתים (Endianness)סדר בתים Big-Endian (תקן IEEE לנקודה צפה)
מרחבי צבעקריאות גולמיות של חיישנים פוטומטריים ומערכים רב-ספקטרליים של אינפרה-אדום/אולטרה-סגול/קרני X
ערוצים ומבנהקוביות נתונים רב-ממדיות (תמונות דו-ממדיות, קוביות ספקטרוסקופיות תלת-ממדיות וטבלאות בינאריות)
ממדים מרבייםעד 999 ממדים (NAXIS)
שקיפותסמני פיקסלים ריקים מסוג NaN ‏(Not-a-Number)
הזרמה ופרוגרסיביותהכותרת מציינת את הממדים המדויקים של בלוקי הנתונים ומאפשרת גישה אקראית ישירה

מטריצת השוואה טכנית: FITS מול מתחרים

תכונה טכניתFITS (נוכחי)HDF5TIFFNETCDF
קואורדינטות שמימיות (WCS)תקן מקורי (מיפוי שמימי RA & Dec)ללא (דורש סכמה מותאמת אישית)ללא (GIS גיאוגרפי בלבד)קו רוחב/אורך כדור הארץ בלבד
דיסציפלינה ראשיתאסטרונומיה ואסטרופיזיקהפיזיקת אנרגיה גבוהה ולמידת מכונהצילום שולחני וסריקהמדעי האטמוספירה והאוקיינוס
יישור בלוקיםבלוקים קבועים של 2880 בייטנתחי HDF היררכייםרצועות או אריחיםמשתני רשומות NetCDF
פריסת טלסקופהאבל, JWST, ESO, ALMAסימולציות ומחשוב-עלדימות צרכני / רפואילווייני מזג אוויר של NOAA

מצבי השחתה נפוצים ומדריך שחזור הקסדצימלי (Hex)

שגיאת תוכנת אסטרו-צילום: 'Header does not end with END keyword'.

גורם שורש: מילת המפתח 'END' חסרה בכרטיס האחרון בן 80 התווים של בלוק הכותרת בן 2880 הבייט.

שחזור: רפד את הכותרת ברווחים בני 80 תווים והוסף 'END' באמצעות כלי ה-FITS של File2File.app.

ניתוח אבטחה ווקטורי תקיפה נגד מנתחי פורמטים (parsers)

מפענחי FITS מעבדים כרטיסיות כותרת בנות 80 תווים שבהן העתקות מחרוזות בלתי מבוקרות עלולות לגרום לגלישת חוצץ (buffer overflows) בספריות C ישנות.

ווקטורי תקיפה ידועים

  • גלישת חוצץ בספריית cfitsio בעת ניתוח מחרוזות מילות מפתח כותרת פגומות.
  • גלישת מספר שלם (integer overflow) במהלך הקצאת מערך ממדי NAXIS.
  • מניעת שירות באמצעות פענוח תמונה מרוצפת פתולוגי.

שיטות מומלצות להגנה: שמור על ספריות cfitsio מעודכנות ופענח קבצי FITS במרחבי זיכרון מבודדים של WebAssembly.

היסטוריה ואבני דרך

2018ה-IAU מאשר את תקן FITS גרסה 4.0, המעגן מספרים שלמים של 64 סיביות ודחיסה מרוצפת (tiled).
1990FITS הוא תקן נפוץ להחלפת נתונים אסטרונומיים; מצפי כוכבים משתמשים גם בפורמטים אחרים.
1981וולס, גרייסן והרטן מפרסמים את תקן FITS הבסיסי בכתב העת Astronomy & Astrophysics.

יתרונות מרכזיים

  • FITS הוא תקן נפוץ להחלפת נתונים אסטרונומיים; מצפי כוכבים משתמשים גם בפורמטים אחרים.
  • מטא-דאטה של מערכת קואורדינטות עולמיות (WCS) ממפה את קואורדינטות פיקסלי התמונה ישירות לקואורדינטות שמימיות מדויקות (עלייה ישרה ונטייה).
  • שומר על מדידות פוטומטריות מדעיות אמיתיות בנקודה צפה ללא מיפוי גוונים מאבד נתונים (lossy).

מגבלות טכניות וחסרונות

  • ריפוד בלוקים קבוע של 2880 בייט יוצר בייטים ריקים של ריפוד בקבצים קטנים.
  • לא ניתן להציג בתוכנות הצגת תמונות רגילות לצרכנים ללא תוכנת אסטרו-צילום (DS9, Siril, PixInsight).
  • סדר בייטים קפדני מסוג Big-Endian מחייב החלפת בייטים (byte swapping) במעבדי x86 ו-ARM מודרניים.

עובדות טכניות מעניינות

  • כל קובץ FITS תקף מתחיל בטקסט ASCII המדויק 'SIMPLE = T' ב-30 הבייטים הראשונים.
  • 2880 בתים הם אורך בלוק לוגי שנבחר כי הוא מתחלק באורכי המילה שהיו נפוצים אז, ולא לפי הקיבולת של בלוק פיזי בסרט מגנטי.
  • התמונות הצבעוניות והמרהיבות של גלקסיות רחוקות מטלסקופ החלל ג'יימס ווב נוצרות על ידי שילוב של מספר קבצי FITS מונוכרומטיים שצולמו דרך מסנני אינפרא-אדום שונים.

שאלות טכניות נפוצות

מדוע צילומי טלסקופ גולמיים נראים שחורים בפורמט FITS?

מכיוון שקובצי FITS מאחסנים מדידות אור מדעיות ליניאריות גולמיות של 16 סיביות או 32 סיביות. יש 'למתוח' אותם (באמצעות עקומת היסטוגרמה לא-ליניארית) כדי להוציא ערפיליות קלושות וגלקסיות רחוקות.

כיצד אוכל להמיר FITS ל-PNG או ל-JPG?

באפשרותך למפות גוונים, למתוח ולהמיר קובצי FITS אסטרונומיים לתמונות PNG או JPG יפהפיות תוך שניות באמצעות File2File.app ישירות בדפדפן שלך.

איזו תוכנה פותחת קובצי FITS?

SAOImage DS9, PixInsight, Siril, AstroPixelProcessor, GIMP (עם תוסף), ו-File2File.app.