A principios de los años 70, el escritor estadounidense Michael Hart logró a una computadora Xerox Sigma 5, instalada en la Universidad del Estado de Illinois. Para aprovechar adecuadamente los recursos de la máquina, decidió crear el primer libro electrónico, reimprimiendo la Declaración de Independencia de los EE. UU.
Hoy en día, la literatura digital se ha vuelto muy común, en gran parte gracias al desarrollo de dispositivos portátiles (smartphones, lectores, laptops). Esto ha llevado a la aparición de numerosos formatos de libros electrónicos. Intentaremos entender sus características y contaremos la historia de los más populares, comenzando con el formato DjVu.
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El surgimiento del formato
DjVu fue desarrollado en 1996 por AT&T Labs con el objetivo de brindar a los desarrolladores web una herramienta para distribuir imágenes de alta resolución a través de Internet.
El hecho es que en ese momento el 90% de toda la información aún en papel, y muchos de los documentos importantes contenían imágenes en color y fotografías. Para mantener la legibilidad del texto y la calidad de las imágenes, era necesario hacer escaneos en alta resolución.
Los formatos web clásicos — JPEG, GIF y PNG — permitían trabajar con tales imágenes, pero a costa de volumen. En el caso de JPEG, para que el texto en la pantalla del monitor, era necesario escanear el documento con una resolución de 300 dpi. Una página a color de una revista ocupaba aproximadamente 500 KB. Descargar archivos de tal tamaño de Internet en ese momento era un proceso bastante laborioso.
Una alternativa era la digitalización de documentos en papel mediante tecnologías de reconocimiento de texto, sin embargo, hace 20 años su precisión estaba lejos de ser ideal — después del procesamiento, el resultado final requería correcciones manuales significativas. Además, gráficos e imágenes quedaban "fuera de juego". E incluso si se lograba integrar una imagen escaneada en un documento de texto, se perdían algunos detalles visuales, como el color del papel, su textura, que son componentes importantes de documentos históricos.
Con el fin de resolver estos problemas, AT&T desarrolló DjVu. Permitió comprimir documentos escaneados a color con una resolución de 300 dpi a 40–60 KB, mientras que el tamaño original era de 25 MB. El tamaño de las páginas en blanco y negro de DjVu se redujo a 10–30 KB.
Cómo DjVu comprime documentos
DjVu puede trabajar tanto con documentos escaneados en papel como con otros formatos digitales, como PDF. La base del funcionamiento de DjVu una tecnología que divide la imagen en tres componentes: primer plano, fondo y una máscara en blanco y negro (bitonal).
La máscara se guarda con la resolución del archivo original y la imagen del texto y otros detalles claros: líneas finas y diagramas, así como imágenes contrastantes.
Tiene una resolución de 300 dpi, para que las líneas finas y los contornos de las letras se mantengan nítidos, y se comprime mediante el algoritmo JB2, que es una variación del algoritmo JBIG2, propuesto por AT&T para fax. La característica del JB2 es que busca caracteres repetidos en la página y guarda su imagen solo una vez. Así, en documentos de varias páginas, cada conjunto de páginas secuenciales utiliza un 'diccionario' común.
El fondo contiene la textura de la página e ilustraciones, y su resolución es menor que la de la máscara. El fondo, sin pérdida de percepción, se guarda con una resolución de 100 dpi.
El primer plano la información de color de la máscara, y su resolución generalmente se reduce aún más, ya que en la mayoría de los casos el color del texto es negro y el mismo para cada carácter impreso. Para la compresión del primer y segundo plano se utiliza .
La etapa final de la creación del documento DjVu es la codificación de entropía, donde un codificador aritmético adaptativo convierte secuencias de caracteres idénticos en un valor binario.
Ventajas del formato
La tarea de DjVu era "las propiedades" del documento en papel en formato digital, permitiendo trabajar con tales documentos incluso en computadoras débiles. Por lo tanto, el software para ver archivos DjVu tiene la capacidad de "renderizado rápido". Gracias a esto, en la memoria solo la parte de la página DjVu que debe mostrarse en la pantalla.
Esto también permite visualizar archivos "no completamente descargados", es decir, páginas individuales de un documento DjVu multipágina. Se utiliza un renderizado progresivo de los detalles de la imagen, donde los componentes se "revelan" a medida que se descarga el archivo (como en JPEG).
Hace 20 años, cuando se introdujo este formato, la carga de una página se realizaba en tres etapas: primero se cargaba el contenido de texto, después de unos segundos se cargaban las primeras versiones de las imágenes y el fondo. Luego, toda la página del libro se "revelaba".
La existencia de una estructura de tres niveles también permite buscar en los libros escaneados (ya que hay una capa de texto especial). Esto resultó ser conveniente para trabajar con literatura técnica y diccionarios, por lo que DjVu se convirtió en la base de varias bibliotecas de libros científicos. Por ejemplo, en 2002 fue elegido como uno de los formatos (junto con TIFF y PDF) para un proyecto de preservación de libros escaneados de fuentes abiertas.
Desventajas del formato
Sin embargo, al igual que todas las tecnologías, DjVu tiene sus inconvenientes. Por ejemplo, al codificar escaneos de libros en formato DjVu, algunos caracteres en el documento pueden ser reemplazados por otros similares en apariencia. Esto ocurre con mayor frecuencia con las letras "и" y "н", lo que genera que este problema el nombre de "problema inye". No depende del idioma del texto y afecta, entre otros, a los números y otros signos repetidos pequeños.
Su causa radica en los errores de clasificación de caracteres en el codificador JB2. Este "divide" los escaneos en grupos de 10 a 20 y forma para cada grupo un diccionario de caracteres comunes. El diccionario contiene muestras de letras y números comunes con las páginas y coordenadas de su aparición. Cuando visualizas un libro DjVu, los caracteres del diccionario se insertan en los lugares necesarios.
Esto permite reducir el tamaño del archivo DjVu, sin embargo, si la representación de dos letras es visualmente similar, el codificador puede confundirlas o considerarlas idénticas. A veces, esto lleva a la alteración de fórmulas en documentos técnicos. Para resolver este problema, se puede renunciar a los algoritmos de compresión, pero esto aumentará el tamaño de la copia digital del libro.
Una desventaja del formato es que no es compatible por defecto con muchos sistemas operativos modernos (incluyendo los móviles). Por lo tanto, para trabajar con él se deben instalar aplicaciones de terceros , como DjVuReader, WinDjView, Evince, entre otras. Sin embargo, cabe mencionar que algunos lectores electrónicos (por ejemplo, ONYX BOOX) soportan el formato DjVu "de fábrica", ya que las aplicaciones necesarias ya están instaladas allí.
Por cierto, sobre lo que más pueden hacer las aplicaciones para lectores basados en Android, hablamos en uno de nuestros anteriores .
Lector
Otro problema del formato se manifiesta al trabajar con documentos DjVu en pantallas pequeñas de dispositivos móviles — smartphones, tabletas, lectores. A veces, los archivos DjVu se presentan en forma de escaneo de la apertura de un libro, y la literatura profesional y los documentos de trabajo a menudo tienen formato A4, por lo que es necesario "mover" la imagen en busca de información.
Sin embargo, señalamos que este problema también tiene solución. Lo más sencillo, por supuesto, es buscar el documento en otro formato — pero si tal opción no es posible (por ejemplo, necesitas trabajar con una gran cantidad de literatura técnica en DjVu), puedes utilizar lectores electrónicos con una pantalla grande de entre 9,7 y 13,3 pulgadas, que están especialmente diseñados para trabajar con este tipo de documentos.
Por ejemplo, en la línea de ONYX BOOX, tales dispositivos son y (por cierto, hemos preparado una revisión de este modelo de lector y pronto la publicaremos en nuestro blog), así como , que tiene una pantalla E Ink Mobius Carta con una diagonal de 10,3 pulgadas y una resolución mejorada. Estos dispositivos permiten ver todos los detalles de las ilustraciones en su tamaño original y son adecuados para aquellos que a menudo tienen que leer literatura académica o técnica. Para visualizar archivos DjVu y PDF NEO Reader, que permite ajustar el contraste y el grosor de las fuentes digitalizadas.
A pesar de las desventajas del formato, hoy en día DjVu sigue siendo uno de los formatos más populares para "preservar" obras literarias. En gran medida, esto se debe a que es abierto, y algunas limitaciones tecnológicas se pueden superar hoy gracias a los avances y desarrollos modernos.
En los siguientes materiales continuaremos la historia de los formatos de libros electrónicos y sus características de funcionamiento.
P.D. Algunas reseñas de los lectores ONYX BOOX:
Fuente: habr.com
