Благодаря изобретению таких форматов, как JPEG или PNG, качественные фотографии занимают небольшой объем на носителе.
Новая версия формата JPEG хранит невидимый свет
Прелесть обычного JPG в том, что он позволяет хранить изображения в файлах небольшого размера. Но обычный формат содержит информацию лишь о трех частотах: как быть, если нужно записать точный спектр от инфракрасных лучей до ультрафиолета?
Andrew Steele — Wikipedia
Развитие цифровых фотоаппаратов было бы невозможно без сжатия файлов.
Однако JPEG записывает информацию всего о трех цветах: красном с длиной волны 700 нм, зеленом (525 нм) и синем (450 нм). А специалистам во многих отраслях науки и техники важно записывать весь спектр частот в каждой точке изображения.
Полноспектральная фотография пейзажа
Удивительно, но до сих пор не существовало подобного формата для таких высокоточных снимков. В наши дни профессионалы используют несжатый формат OpenEXR: каждая фотография в нем занимает многие гигабайты памяти, что сильно затрудняет и удорожает обработку изображений.
Spectrum JPEG XL
Проблему решили два научных сотрудника Intel, Альбан Фише и Кристоф Петерс, предложившие новый формат Spectrum JPEG XL. Его детальное описание приведено в статье в журнале Journal of Computer Graphics Techniques (JCGT).
Они использовали старое доброе вейвлет-преобразование – то самое, что лежит в основе форматов jpg, звукового mp3 или видеоформата mp4. Весь спектр частот света разбивается на 31 отрезок, а каждый отрезок представляется как волновая функция. Вместо сотен точек, в файле записано лишь значение частоты и фазы этой функции.
Так работает Фурье-преобразование
Благодаря такой технике, спектральные снимки удается ужать до размера обычной фотографии высокого разрешения.
Кто и как использует спектральную фотографию
Изобретению Фише и Петерса многие обрадуются. Автопроизводители хотят точно предсказывать, как будет выглядеть краска на кузове при разном освещении. Химики по световым сигнатурам определяют состав вещества. А специалистам по рендерингу она пригодится для моделирования оптических эффектов, таких как радуга от призм и флуоресценция.
Более того, астрономы используют спектральные линии гамма-излучения, чтобы определить химические вещества во взрыве далеких звезд. Историки с их помощью восстановили оригинальные цвета на первых фотографиях 19 века и выявили скрытые примечания на средневековых рукописях.