Warum verwenden wir das FITS-Format für wissenschaftliche Bilder, insbesondere in der Astronomie? Wie unterscheidet es sich von Formaten wie JPEG, PNG usw.?

Ich bin neu in der Astronomie und habe festgestellt, dass der Teleskopdatensatz im FITS- Format anstelle von JPEG gespeichert werden kann . Warum haben wir ein spezielles Bildformat nur für wissenschaftliche Bilder?

Dateiformate sind in der Regel branchenspezifisch / feldspezifisch, wobei sich Format, Tools und Erwartungen des Feldes im Laufe der Zeit stärker voneinander abhängig machen. JPEG hat sich gemeinsam mit der digitalen Amateurfotografie entwickelt, PNG gemeinsam mit dem Web. Ebenso hat sich FITS gemeinsam mit der astronomischen Datenverarbeitung entwickelt und ist daher natürlich besser für diesen Zweck geeignet als Formate, deren Entwicklung völlig unterschiedliche Ziele und Gemeinschaften hatte.

(Pedantic nit: JPEG ist der Name der Komprimierungsmethode und der Gruppe, die sie entworfen hat. Das Dateiformat ist technisch "JFIF", aber jeder nennt es umgangssprachlich JPEG.)

Als Bildformat weist FITS eine Reihe wünschenswerter Eigenschaften auf, die in JFIF und PNG fehlen und für wissenschaftliche Daten von entscheidender Bedeutung sind:

• Speicherung von mehr Bits pro Pixel (CCDs können 12, 14 oder mehr Bits aufzeichnen) sowie von Gleitkommawerten.
• Speicherung einer beliebigen Anzahl von Datenkanälen (wissenschaftliche Daten können viele oder andere Frequenzbänder als das RGB aufweisen, auf das JPEG und PNG beschränkt sind).
• Keine verlustbehaftete Komprimierung, wie sie für JPEG typisch (wenn auch nicht unbedingt erforderlich) ist.
• Eine höhere Auflösung (JPEG / JFIF ist beispielsweise in jeder Richtung auf 65.535 Pixel begrenzt) und FITS können auch 3D-Datenmengen speichern.
• Unterstützung für unbegrenzte Metadaten in der Kopfzeile, z. B. Himmelskoordinaten, Informationen zum Teleskop usw. JPEG und PNG verfügen nicht über die Felder und sind nicht für die Aufzeichnung beliebiger Metadaten eingerichtet.

Auch die Verwendung von FITS für die Astronomie vor der Existenz von JPEG / JFIF und PNG - FITS wurde 1981 standardisiert, JPEG 1992, PNG 1996. Selbst wenn diese Formate geeignet wären (was sie nicht sind), durch die Als sie erfunden wurden, gab es bereits eine weit verbreitete Verwendung und Existenz von astronomischen Bildverarbeitungswerkzeugen, die auf FITS-Dateien (und wachsende Archive astronomischer Daten im FITS-Format) ausgerichtet waren. Daher wäre es ein großer Aufwand gewesen, Formate zu wechseln, die niemals durchgeführt würden es sei denn, ein neues Format hat alle vorherigen Anforderungen des Feldes nicht nur erfüllt, sondern übertroffen.

FITS hat viele nette Funktionen, die Formate wie PNG nicht haben, wie astronomische Koordinaten (wo am Himmel entspricht das Bild?) Und das Speichern von Mehrfachbelichtungen. Die meisten herkömmlichen Bildformate sind auch nicht so flexibel. Beispielsweise unterstützt FITS die Gleitkomma-Datenspeicherung, bei der Pixel in einem Bild präzise Werte wie 1,2324241 haben können, während PNG in jedem der vier Kanäle (rgba) 256 mögliche Werte hat.