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

Dateiformate sind in der Regel branchen-/fachspezifisch, wobei sich das Format, die Tools und die Erwartungen des Fachgebiets gemeinsam weiterentwickeln und im Laufe der Zeit immer stärker voneinander abhängig werden. JPEG wurde zusammen mit der digitalen Amateurfotografie entwickelt, PNG zusammen mit dem Internet. Ebenso hat sich FITS zusammen mit der astronomischen Datenverarbeitung entwickelt und ist daher für diesen Zweck natürlich besser geeignet als Formate, die völlig andere Ziele und an ihrer Entwicklung beteiligte Gemeinschaften hatten.

(Umgangssprachliche Kleinigkeit: JPEG ist der Name des Komprimierungsverfahrens und der Gruppe, die es entworfen hat. Das Dateiformat ist technisch gesehen "JFIF", aber alle nennen es umgangssprachlich JPEG.)

Als Bildformat hat FITS eine Reihe wünschenswerter Eigenschaften, die JFIF und PNG fehlen, die für wissenschaftliche Daten entscheidend sind:

• Speicherung von mehr Bits pro Pixel (CCDs können 12, 14 oder mehr Bits aufzeichnen) und auch Gleitkommawerten.
• Speicherung einer beliebigen Anzahl von Datenkanälen (wissenschaftliche Daten können viele oder andere Frequenzbänder als das RGB haben, auf das JPEG und PNG beschränkt sind).
• Keine verlustbehaftete Komprimierung, wie sie für JPEG typisch (obwohl nicht unbedingt erforderlich) ist.
• Höhere Auflösung (z. B. JPEG/JFIF ist auf 65.535 Pixel in jede Richtung begrenzt) und FITS kann auch 3D-Datenmengen speichern.
• Unterstützung für unbegrenzte Metadaten im Header, zum Beispiel die Himmelskoordinaten, Informationen über das Teleskop usw. JPEG und PNG haben keine Felder und sind nicht eingerichtet, um beliebige Metadaten aufzuzeichnen.

Außerdem geht die Verwendung von FITS für die Astronomie auf die Existenz von JPEG/JFIF und PNG zurück – FITS wurde 1981 standardisiert, JPEG 1992, PNG 1996. Also, selbst wenn diese Formate geeignet wären (was sie nicht sind), durch die Als sie erfunden wurden, gab es bereits weit verbreitete Verwendung und Existenz von astronomischen Bildverarbeitungswerkzeugen, die auf FITS-Dateien ausgerichtet waren (und wachsende Archive von astronomischen Daten im FITS-Format), so dass es eine große Anstrengung gewesen wäre, Formate zu wechseln, die niemals unternommen worden wären es sei denn, ein neues Format erfüllt nicht nur alle bisherigen Anforderungen auf diesem Gebiet, sondern übertrifft sie.

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 traditionellen Bildformate sind auch nicht so flexibel. Beispielsweise unterstützt FITS die Speicherung von Fließkommadaten, wobei Pixel auf einem Bild präzise Werte wie 1,2324241 haben können, während PNG 256 mögliche Werte in jedem der vier Kanäle (rgba) hat.