FITS astronominių duomenų konvertavimas į vizualizuotą PNG formatą
Konvertuojant FITS astronominių duomenų konteinerius į vizualizuotus PNG rastro vaizdus, mokslininkai gali bendrinti neapdorotus kosmoso stebėjimus standartinėse interneto naršyklėse ir biuro programinėje įrangoje.
Formatų palyginimas ir techninės specifikacijos
| Specifikacija | FITS | PNG |
|---|---|---|
| MIME tipas | application/fits | image/png |
| Tipas | astronomical data container | raster |
| Glaudinimas | uncompressed / tile-compressed (fpack) | lossless (DEFLATE / LZ77 + Huffman) |
| Standartinė specifikacija | IAU FITS Standard 4.0 | W3C PNG 3rd Edition |
| Maginės baitų antraštės (Magic Bytes) | 53 49 4D 50 4C 45 20 20 3D 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 54 (SIMPLE = T) | 89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A |
Formato apžvalga ir taikymas
Profesionalūs astronomai ir kosmoso entuziastai fiksuoja tolimojo kosmoso objektus specializuotomis kameromis, kurios išsaugo duomenis lanksčiojo vaizdo perdavimo sistemos (angl. Flexible Image Transport System) formatu. Šiame formate saugomi neapdorotų jutiklių matavimai, dangaus koordinačios ir teleskopo nustatymai daugiamačiuose masyvuose. Tačiau standartiniai kompiuteriai negali tiesiogiai atidaryti šių failų. Tyrėjams reikia paversti šiuos neapdorotus mokslinius duomenis į peržiūrimą vaizdo formatą, skirtą pristatymams, svetainėms ir greitai peržiūrai. Pavertus failą „Portable Network Graphics" vaizdu, duomenys tampa visuotinai skaitomi. Nors pradiniame FITS faile yra tikslūs šviesos intensyvumo skaičiai, skirti matematinei analizei, PNG versija pritaiko vizualius ištempimus ir spalvų žemėlapius, kad žmogaus akis galėtų matyti tolimas galaktikas, ūkus ir žvaigždžių spiečius. Šis darbo eils sujungia sudėtingų astrofizikos tyrimų sritį su aiškia vizualine komunikacija.
Techninės specifikacijos ir kodekų apžvalga
FITS failas (MIME tipas application/fits) prasideda ASCII antraštės bloku, sudarytu iš 80 baitų kortelių vaizdų, po kurių seka dvejetainiai duomenų masyvai be jokių standartinių magiškųjų baitų pačioje pradžioje, nors antraštės raktiniai žodžiai, pavyzdžiui, SIMPLE = T, apibrėžia jo tapatybę. Jame naudojami nesuspausti arba plytelėmis suspausti fpack metodai. PNG failas (MIME tipas image/png) naudoja magiškojo baito parašą 89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A. Jis saugo rastrinę grafiką naudodamas nuostolių neturintį DEFLATE glaudinimą ir LZ77 algoritmus, sujungtus su Hafmano kodavimu tokiuose blokuose kaip IHDR ir IDAT.
OS ir naršyklės suderinamumas
FITS failams peržiūrėti reikia specialios astronominės programinės įrangos, tokios kaip DS9, „Astropy" arba „ImageJ". Priešingai, PNG failai pasižymi visuotiniu suderinamumu. Jie gimtąja prasme atidaromi šiuolinėse stalinių kompiuterių operacinėse sistemose, tokiose kaip „Windows", „macOS" ir „Linux", mobiliosiose platformose, tokiose kaip „iOS" ir „Android", bei kiekvienoje standartinėje interneto naršyklėje, įskaitant „Chrome", „Firefox", „Safari" ir „Edge".
💡 Naudinga informacija
Konvertuodami linijinius mokslinius duomenis į 8 bitų arba 16 bitų PNG, pritaikykite netiesinį ištempimą, pavyzdžiui, kvadratinę šaknį arba arcsinh, kad išryškintumėte blausų fono ūką, neperšviesdami ryškių žvaigždžių branduolių.
Formatų palyginimas ir techninės specifikacijos
Neapdorotas 32 bitų FITS stebėjimo failas, kurio dydis yra 50 MB, per 400 Mbps šviesolaidinį ryšį perkeliamas maždaug per 1,0 sekundės, 5G tinkluje - per 0,4 sekundės, o standartiniame 4G tinkluje - per 10,0 sekundės. Konvertavus jį į optimizuotą 8 MB PNG, atsisiuntimo laikas žymiai sutrumpėja: šviesolaidžiu užtrunka tik 0,16 sekundės, 5G tinkluje - 0,06 sekundės, o 4G tinkluje - 1,6 sekundės.
Dažnai užduodami klausimai
Kaip konvertuoti FITS astronominius duomenis į vizualizuotą PNG neprarandant kokybės?
Konvertuojant FITS į PNG, slankiojo kablelio moksliniai skaičiai susiejami su fiksuotais 8 bitų arba 16 bitų spalvų kanalais. Kadangi FITS saugo neapdorotus jutiklio duomenis su didele dinamine sritimi, šviesumui masteliamasis pritaikyti privaloma perkelties funkcija. Galutiniame PNG naudojamas nuostolių neturintis DEFLATE glaudinimas, o tai reiškia, kad išsaugojimo proceso metu nepridedama jokių papildomų glaudinimo artefaktų, nors konvertavimas iš slankiojo kablelio į sveikųjų skaičių pikselius yra vienpusis duomenų tikslumo sumažinimas.
Kuo skiriasi FITS astronominiai duomenys nuo vizualizuoto PNG?
FITS yra specializuotas mokslinis konteineris, skirtas daugiamačiams duomenų masyvams ir išsamėms ASCII teksto antraštėms, kuriose yra teleskopo telemetrija ir koordinačių sistemos, saugoti. PNG yra standartinis rastro vaizdo formatas, skirtas rodyti ekranuose, naudojantis fiksuotais spalvų kanalais, standartiniais pikselių tinkleliais ir nuostolių neturinčiu glaudinimu, optimizuotu vizualinei grafikai, o ne matematiniams skaičiavimams.