CALS G4

CALS G4 (Continuous Acquisition and Life-cycle Support, Group 4 compression), często zapisywane również jako CALS Raster Format Type 1 lub po prostu CALS, to standardowy format plików rastrowych (bitmapowych) oraz powiązana z nim metoda kompresji, opracowane pierwotnie na potrzeby Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych (DoD) w ramach inicjatywy CALS. Celem CALS było usprawnienie i standaryzacja wymiany danych technicznych (w tym rysunków, schematów, dokumentacji) w formie elektronicznej między DoD a jego kontrahentami. Format CALS G4 jest zoptymalizowany pod kątem przechowywania i transmisji obrazów monochromatycznych (czarno-białych, 1-bitowych) o wysokiej rozdzielczości, takich jak zeskanowane rysunki techniczne, schematy czy mapy kreskowe.

Kluczowe cechy formatu CALS G4:

  1. Monochromatyczny (1-bitowy):
    • Format CALS G4 jest przeznaczony wyłącznie do przechowywania obrazów czarno-białych, gdzie każdy piksel jest reprezentowany przez jeden bit informacji (0 dla białego, 1 dla czarnego, lub odwrotnie).
    • Nie obsługuje on obrazów w skali szarości ani w kolorze.
  2. Kompresja CCITT Group 4 (G4):
    • Nazwa formatu bezpośrednio odnosi się do stosowanej w nim metody kompresji, która jest zgodna ze standardem CCITT Group 4 2D (dwuwymiarowa), zdefiniowanym pierwotnie dla potrzeb faksymiliów (telefaksów).
    • Kompresja G4 jest algorytmem bezstratnym (lossless), co oznacza, że po dekompresji uzyskuje się obraz identyczny z oryginałem, bez utraty jakichkolwiek informacji. Jest to kluczowe dla zachowania precyzji w dokumentacji technicznej.
    • Jest to metoda kompresji bardzo efektywna dla typowych obrazów monochromatycznych o dużych, jednolitych obszarach białych lub czarnych oraz powtarzalnych wzorach (jak np. rysunki kreskowe, tekst). Wykorzystuje ona kodowanie dwuwymiarowe, analizując relacje między sąsiednimi liniami skanowania w celu redukcji redundancji.
    • Dzięki kompresji G4, pliki CALS mogą być znacznie mniejsze niż nieskompresowane bitmapy 1-bitowe lub obrazy skompresowane prostszymi metodami (np. CCITT Group 3).
  3. Standard przemysłowy i wojskowy:
    • Format CALS G4 został zdefiniowany w ramach standardów wojskowych (np. MIL-PRF-28002, MIL-R-28003) i stał się wymogiem w wielu kontraktach dla Departamentu Obrony USA oraz innych organizacji rządowych i przemysłowych, które potrzebowały niezawodnego i ustandaryzowanego sposobu wymiany dokumentacji technicznej.
  4. Struktura pliku:
    • Plik CALS zazwyczaj składa się z nagłówka zawierającego metadane (informacje o obrazie, takie jak wymiary, rozdzielczość, data utworzenia, identyfikator dokumentu itp.) oraz z samych danych obrazu skompresowanych metodą G4.
  5. Obsługa wysokich rozdzielczości:
    • Format jest dobrze przystosowany do przechowywania obrazów o wysokich rozdzielczościach (np. 200, 300, 400, 600 DPI), typowych dla skanowania dokumentacji technicznej w celu zachowania drobnych detali i czytelności tekstu.

Zastosowania formatu CALS G4:

  • Archiwizacja i wymiana zeskanowanych rysunków technicznych, schematów inżynierskich, map kreskowych, planów budowlanych – szczególnie w sektorze obronnym, lotniczym, motoryzacyjnym i innych branżach technicznych, gdzie obowiązują rygorystyczne standardy dokumentacji.
  • Systemy zarządzania dokumentacją techniczną (Technical Document Management Systems – TDMS).
  • Długoterminowe przechowywanie (archiwizacja) obrazów monochromatycznych wymagających bezstratnej kompresji i standaryzacji.
  • Zastosowania, gdzie wymagana jest zgodność ze specyfikacjami CALS.

Wsparcie przez oprogramowanie:

  • Wiele profesjonalnych skanerów wielkoformatowych i ich oprogramowania sterującego oferuje możliwość bezpośredniego zapisu skanów w formacie CALS G4.
  • Specjalistyczne oprogramowanie do przetwarzania i zarządzania dokumentacją techniczną, systemy GIS oraz niektóre zaawansowane przeglądarki graficzne i narzędzia konwersji również obsługują ten format.
  • Jednakże, poza specyficznymi zastosowaniami branżowymi, CALS G4 jest formatem mniej powszechnym niż bardziej uniwersalne formaty rastrowe, takie jak TIFF (który również może wykorzystywać kompresję CCITT G4 dla obrazów 1-bitowych, np. TIFF G4) czy PDF (który może zawierać obrazy skompresowane metodą JBIG2, również efektywną dla obrazów monochromatycznych).

Ograniczenia formatu CALS G4:

  • Tylko monochromatyczny: Brak obsługi skali szarości i koloru czyni go nieprzydatnym dla wielu typów obrazów (np. fotografii, map kolorowych).
  • Niszowość: Poza określonymi sektorami i zastosowaniami, jest to format stosunkowo mało znany i rzadziej wspierany przez oprogramowanie ogólnego użytku w porównaniu do np. TIFF czy PDF.

Mimo swoich ograniczeń, CALS G4 odegrał ważną rolę w standaryzacji elektronicznej wymiany dokumentacji technicznej i wciąż jest stosowany w środowiskach, które muszą przestrzegać odpowiednich norm wojskowych lub przemysłowych. Jego główną siłą jest efektywna, bezstratna kompresja obrazów monochromatycznych o wysokiej rozdzielczości, co jest kluczowe dla zachowania precyzji i czytelności w dokumentacji technicznej. Wiele zasad i technologii opracowanych w ramach inicjatywy CALS miało szerszy wpływ na rozwój standardów wymiany danych elektronicznych.