Aparat cyfrowy w astrofotografii - format zapisu zdjęć (TIFF czy JPG?)

Aparat cyfrowy w astrofotografii
V. Format zapisu zdjęć (TIFF czy JPG?)

Fotografując cyfrowym aparatem fotograficznym, uzyskujemy zdjęcie, które następnie jest zapisywane na karcie pamięci aparatu w postaci pliku o danym rozszerzeniu (formacie). Istnieje wiele formatów graficznych różniących się stopniem jakości odwzorowania obrazu. Wykonane zdjęcie możemy zapisać zarówno w postaci pliku gwarantującego wysoką jakość i zajmującego dużo pamięci, jak i pliku o znacznie mniejszych rozmiarach oraz gorszej jakości. Wśród producentów cyfrowych aparatów fotograficznych najbardziej rozpowszechnione są dwa formaty: TIFF i JPEG. Ten ostatni jest interesujący, gdyż w porównaniu do plików zapisanych w formacie TIFF nie tylko zajmuje znacznie mniej pamięci, ale także umożliwia zapisywanie zdjęć z różnym poziomem kompresji. Oznacza to, że wykonane zdjęcie możemy zapisać w postaci plików o różnym poziomie dokładności i co się z tym wiąże o różnych rozmiarach. Oczywiście, jeśli dane zdjęcie zapiszemy w dwóch plikach różniących się rozszerzeniem (TIFF i JPEG), to zdecydowanie wierniejszy obraz wykonanego zdjęcia będzie zawierał plik z formatem TIFF. Skoro format TIFF zapisuje zdjęcia z większą dokładnością, to czy warto zapisywać zdjęcia w formacie JPEG?

Rys.1
TIFF

W dobie domowych komputerów z dyskami twardymi o pojemnościach rzędu 60-80 GB oraz nagrywarek płyt CD wydaje się, że problem magazynowania danych został definitywnie rozwiązany. Jeśli założymy, że zapisujemy zdjęcia (wykonane aparatem Olympus Camedia C-4000 ZOOM) składające się z 4 mln pikseli w formacie TIFF, to pojedyncze zdjęcie będzie zajmowało około 11,2 MB, a zatem na standardowej płycie CD zmieści się około 60 zdjęć. Warto podkreślić, że koszt takiej płyty to mniej niż 2 zł. Zanim jednak tak pokaźna liczba zdjęć znajdzie się na dysku twardym lub na płycie CD, zdjęcia te muszą wcześniej zostać zapisane na karcie pamięci naszego aparatu cyfrowego. I tu właśnie pojawia się problem, gdyż bardzo często producenci aparatów cyfrowych z matrycami CCD zawierającymi ponad 3 mln pikseli wyposażają je w karty pamięci o pojemności 16 czy 32 MB. W przypadku wspomnianego powyżej aparatu cyfrowego była to karta Smart Media (SM) o pojemności 16 MB. Pozwala to na zapisanie tylko jednego zdjęcia (w pełnej rozdzielczości) w formacie TIFF! Oczywiście można wykonane zdjęcie przegrać na twardy dysk komputera, ale to rozwiązanie jest mało praktyczne. Można także dokupić dodatkową kartę pamięci o znacznie większej pojemności, jednak nawet dokupienie kosztownej karty o pojemności 128 czy 256 MB, w przypadku aparatu o rozdzielczości 4–5 mln pikseli, nie rozwiązuje w pełni problemu. Maksymalna dostępna pojemność kart SM wynosi 128 MB, co pozwala na zapisanie 11 zdjęć o rozdzielczości 4 mln pikseli w formacie TIFF. Jeśli chcemy wykonać znacznie większą liczbę zdjęć i nie mamy dostępu do komputera (np. fotografujemy w terenie), to powinniśmy zmienić format zapisu na JPEG. Dzięki temu, w zależności od stopnia kompresji, będziemy mogli na tej samej karcie pamięci wykonać od kilku do kilkunastu razy więcej zdjęć niż w przypadku użycia formatu TIFF. Warto podkreślić, że faktyczna liczba zdjęć może być większa od przewidywanej przez aparat. Dzieje się tak, gdyż wielkość obrazka zapisywanego w formacie JPG zależy od jego stopnia złożoności, a zatem mniej skomplikowany obraz zajmie mniej pamięci. Różnice te są wyraźnie widoczne przy fotografowaniu gwiazd, gdyż do ich zapisania potrzeba znacznie mniej pamięci niż w przypadku fotografowania np. architektury. Różnice w wielkości plików mogą sięgać dwóch razy, przyczyniając się tym samym do wzrostu pojemności używanej karty pamięci. W przypadku formatu TIFF rozmiary plików nie zależą od stopnia złożoności motywu. W przypadku aparatu Olympus Camedia C-4000 ZOOM każde zdjęcie zapisane w formacie TIFF, bez względu na stopień złożoności obrazu, będzie zajmowało 11,2 MB (przy rozdzielczości 2288×1712 pikseli). W przypadku zastosowania formatu JPG dla zdjęć wykonywanych w rozdzielczości 2288×1712 pikseli dostępne są dwa stopnie kompresji oznaczone jako SHQ i HQ. Dają one pliki o maksymalnych rozmiarach około 3,2 i 1 MB, a zatem na dołączonej do aparatu 16 MB karcie pamięci można zapisać co najmniej 5 zdjęć w trybie SHQ i 16 w trybie HQ.

Rys.2
JPEG

Czy tak znaczne różnice w rozmiarach plików, zwłaszcza pomiędzy formatem TIFF i JPEG (HQ), wpłyną równie znacząco na jakość zapisanych zdjęć? Aby odpowiedzieć na to pytanie postanowiłem sfotografować deseń kreskowy używany do określania zdolności rozdzielczej układu obiektyw-detektor (klisza, CCD). Prezentowane poniżej zdjęcia zostały zapisane w formacie TIFF oraz w JPEG (HQ). Oba zostały wykonane przy tych samych parametrach ekspozycji (teksp=1/15 s, fob=19,5 mm, F/D=2,8, 100 ASA) oraz odległości zdjęciowej wynoszącej 50 ogniskowych, czyli 975 mm. W celu wyeliminowania możliwych drgań aparat został zamocowany na statywie fotograficznym. Na prezentowanych zdjęciach praktycznie nie widać żadnych różnic w jakości zarejestrowanych obrazów, pomimo iż rozmiary pliku zapisanego w formacie TIFF są niespełna 18 razy większe od wielkości pliku zapisanego w formacie JPEG. Jeśli szukamy kompromisu pomiędzy wielkością pliku a jakością zdjęcia, to odpowiednim formatem zapisu będzie JPEG.

Wiesław Skórzyński