¿Por qué usamos el formato FITS para imágenes científicas, especialmente en astronomía? ¿En qué se diferencia de formatos como JPEG, PNG, etc.?

Los formatos de archivo tienden a ser específicos de la industria/campo, con el formato, las herramientas y las expectativas del campo coevolucionando para volverse más dependientes unos de otros con el tiempo. JPEG coevolucionó con la fotografía digital amateur, PNG coevolucionó con la web. Del mismo modo, FITS coevolucionó con el procesamiento de datos astronómicos, por lo que, naturalmente, es más adecuado para ese propósito que los formatos que tenían objetivos y comunidades involucradas en su desarrollo completamente diferentes.

(Nit pedante: JPEG es el nombre del método de compresión y el grupo que lo diseñó. El formato de archivo es técnicamente "JFIF", pero todos lo llaman coloquialmente JPEG).

Como formato de imagen, FITS tiene una serie de cualidades deseables de las que carecen JFIF y PNG, que son cruciales para los datos científicos:

• Almacenamiento de más bits por píxel (los CCD pueden registrar 12, 14 o más bits) y también valores de punto flotante.
• Almacenamiento de un número arbitrario de canales de datos (los datos científicos pueden tener muchas u otras bandas de frecuencia además del RGB al que están limitados JPEG y PNG).
• Sin compresión con pérdida como es habitual (aunque no estrictamente necesaria) para JPEG.
• Una resolución más alta (JPEG/JFIF, por ejemplo, está limitada a 65 535 píxeles en cada dirección), y FITS también es capaz de almacenar volúmenes de datos 3D.
• Compatibilidad con metadatos ilimitados en el encabezado, por ejemplo, las coordenadas del cielo, información sobre el telescopio, etc. JPEG y PNG no tienen los campos y no están configurados para registrar metadatos arbitrarios.

Además, el uso de FITS para la astronomía es anterior a la existencia tanto de JPEG/JFIF como de PNG: FITS se estandarizó en 1981, JPEG en 1992, PNG en 1996. Entonces, incluso si esos formatos fueran adecuados (que no lo son), por el En el momento en que se inventaron, ya había un uso generalizado y la existencia de herramientas de procesamiento de imágenes astronómicas que estaban adaptadas a archivos FITS (y archivos cada vez mayores de datos astronómicos en formato FITS), por lo que habría sido un gran esfuerzo cambiar de formato que nunca se llevaría a cabo. a menos que un nuevo formato no solo cumpliera sino que excediera todos los requisitos previos del campo.

FITS tiene muchas características agradables que formatos como PNG no tienen, como coordenadas astronómicas (¿a qué parte del cielo corresponde la imagen?) y almacenamiento de múltiples exposiciones. La mayoría de los formatos de imagen tradicionales tampoco son tan flexibles. Por ejemplo, FITS admite el almacenamiento de datos de coma flotante, donde los píxeles de una imagen pueden tener valores precisos como 1,2324241, mientras que PNG tiene 256 valores posibles en cada uno de los cuatro canales (rgba).