Özel kameralarla çalışan bilim adamları ve mühendisler bir sorunla karşı karşıyadır: Görünür aralığın dışındaki ışığı sabitleyen spektral görüntüler büyük dosyalar oluşturur. Bir çerçeve, piksel üzerinde – ultraviyole’den kızılötesi aralığa – gigabaytlarda hacimlere yol açan on veya yüzlerce veri içerebilir. Karar Intel Corporation’dan araştırmacılar tarafından önerildi. Önemli verileri kaybetmeden bu tür dosyaların boyutlarını on kez azaltan spektral JPEG XL – sıkıştırma formatı sundular.
Spektral görüntüler standart RGB dosyalarının çok ötesine geçer. Üç renk kanalı yerine, 31 ila 81 kanal arasında düzinelerce dar dalga boyunda ışık yoğunluğunu kaydederler. Bu, sadece görünür spektrumu değil, aynı zamanda, örneğin malzemelerin ışıkla etkileşiminin tam modellenmesi için gerekli olan ultraviyole ile en yakın kızılöteyi de düzeltmenizi sağlar. Her kanal, yüzen bir virgülle yüksek doğruluk formatları-16 veya 32 bit sayılarla korunur: Parlak ışık kaynaklarından gölgelere kadar çok çeşitli parlaklık yakalamak.
Ancak, bu tür dosyalar analiz ve depolama için pratik değildir. Mevcut OpenExR standardı, kayıpsız sıkıştırma ile bile, çok kanal ile başa çıkmaz. Spektral JPEG XL, klasik JPEG’de kullanılan ayrı kosinüs dönüşümü (DCT) yönteminin uyarlanmasıyla sorunu çözer. Her dalga boyunu kaydetmek yerine, format verileri frekans katsayılarına dönüştürür ve anahtar kalıpları vurgular. Bu, algı için sadece önemli ses frekanslarının korunduğu MP3 prensibine benzemektedir.
Yazarlar, “Bunu gökkuşağıyla karşılaştırabilirsiniz: pürüzsüz çiçek geçişleri her dalganın kaydedilmesini gerektirmez. DCT ana desenleri tahsis eder ve daha az önemli detaylar daha güçlüdür” diye açıklıyor. Dönüşümden sonra veriler, meta veri ve HDR desteğini koruyarak JPEG XL motoru aracılığıyla kodlanır. Araştırmacılara göre, bu, dosyaların boyutunu OpenExR’ye kıyasla 10-60 kat azaltır. Örneğin, 31 kanallı görüntü 3.7 GB’dan 68 MB’a düşer, bu da yüksek kalitede geleneksel fotoğraflarla karşılaştırılabilir.
Biçim kayıplarla sıkıştırma kullansa da, algoritma en az fark edilebilir ayrıntıların kaldırılmasına odaklanır – yüksek frekanslı spektral bileşenler. Bu, görsel olarak önemli alanlarda doğruluğu korur, bu da spektral çizgilerden farklı aydınlatma veya yıldızların kimyasal bileşiminin analizi için araba renklerini seçmek gibi görevler için kritiktir. Tarihçiler, çok bağlantılı çekimin gizli notlar ortaya çıkardığı savaş -wojnich el yazmasında olduğu gibi, kayıp metinleri deşifre etmek için benzer teknolojiler kullanıyorlar.
Ancak, nüanslar var. Kayıplarla sıkıştırma, örneğin bazı fiziksel deneylerde mutlak doğruluk gerektiren araştırmalar için kabul edilemez olabilir. Buna ek olarak, formatın başarısı JPEG XL ile çalışmak için araçların geliştirilmesine bağlıdır – Mevcut uygulamalar henüz tüm işlevleri desteklememiştir.
Kısıtlamalara rağmen, spektral JPEG XL, spektral veri hacimlerinin büyüdüğü endüstriler için beklentileri açar: tıbbi görselleştirmeden sinema oluşturma. Dosya boyutlarının azaltılması, transfer, depolama ve işlemlerini hızlandırarak teknolojileri özel ekipman olmadan daha uygun fiyatlı hale getirecektir. Yazarlara göre, bu, uzun zamandır bilimsel ve mühendislik ilerlemesini kısıtlayan sorunun çözülmesinde önemli bir adımdır.
