Czym technicznie jest RAW?

Z technicznego punktu widzenia czym właściwie jest RAW i czym różni się od JPG lub obrazów bitmapowych? Nie pytam o zalety / wady w porównaniu z innym formatem, ale raczej o to, co stanowi format RAW, w jaki sposób przechowywane są dane, czym różni się od JPG (inny niż brak kompresji) i czym różni się od bitmapy?

RAW to dane wyodrębniane z aparatu na wcześniejszym etapie przetwarzania .

Pozwala to na dalsze przetwarzanie, które może być później przeprowadzone na dowolnym komputerze. W szczególności unika się stratnych etapów przetwarzania, takich jak usuwanie matryc , wyostrzanie / redukcja szumów , oraz kompresja JPEG na stałe stosowana do wynikowego pliku obrazu przed opuszczeniem aparatu.

Kiedy robisz zdjęcie:

Oto, co dzieje się po zrobieniu zdjęcia i na jakich etapach przetwarzania wyodrębniane są obrazy RAW i JPEG.

1. Filtr Bayera

   Migawka otwiera się i światło dostaje się do aparatu. Światło jest filtrowane przez filtr koloru Bayera, więc każdy piksel na czujniku odbiera tylko światło czerwone, zielone lub niebieskie. Jest to wymagane, ponieważ bez niego czujnik jest monochromatyczny.

2. Czujnik

   Światło uderza w czujnik (często przez małe mikrosoczewki, które pomagają zebrać więcej światła do wrażliwej części piksela). Następnie jest przetwarzany na miliony analogowych impulsów, z których każdy odpowiada pikselowi.

3. Konwersja analogowo-cyfrowa

   Impulsy analogowe są wzmacniane do prawidłowej wartości zgodnie z wybraną czułością (ocena ISO), a następnie są konwertowane na wartości cyfrowe za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego na określonej głębokości bitowej. Po tym etapie masz w strumieniu miliony (zwykle 12- lub 14-bitowych) wartości cyfrowych.

   Należy zauważyć, że metoda konwersji analogowo-cyfrowej jest bardzo różna w przypadku czujników CMOS i CCD. Na przykład czujnik CMOS zawiera tranzystor w każdym pikselu, aby w tym pomóc, ale wystarczy powiedzieć, że na końcu wciąż dostajesz sporo wartości cyfrowych.

4. Regulacja poziomu czerni

   Aparat musi określić prawidłowy poziom czerni, ponieważ czujnik niekoniecznie zwróci zero dla pikseli, które są czarne. Na przykład ciepło otoczenia czujnika może powodować pewien sygnał. Korekcję tego często wykonuje się przez odczyt danych z czujników z niektórych pikseli krawędzi, które są trwale pokryte, aby światło nie mogło do nich dotrzeć. Następnie odejmuje odpowiednią wartość od innych wyników. Może wprowadzać inne korekty danych cyfrowych - może próbować zredukować niektóre rodzaje szumów, takie jak szumy tła spowodowane przez czujnik.

   Czasami wartości cyfrowe mogą być następnie zwielokrotnione lub podzielone w celu osiągnięcia właściwej wartości czułości (ISO), jeśli używasz wartości ISO, której czujnik nie robi natywnie.

   To tutaj wydobywane są dane RAW.

   Jeśli wykonujesz zdjęcia w formacie RAW, żaden z poniższych kroków nie zostanie trwale zastosowany do pliku obrazu wychodzącego z aparatu, co pozwala na stosowanie go w dowolnym momencie w oprogramowaniu RAW.

5. Demosaicing

   Każda wartość jest w rzeczywistości albo wartością czerwoną, zieloną lub niebieską. Jednak każdy piksel musi mieć wszystkie trzy kolory - czerwony, zielony i niebieski - do ostatecznego obrazu. Dlatego algorytm demozaikowania musi odgadnąć pozostałe dwie części koloru dla każdego piksela i robi to na podstawie wiedzy o otaczających pikselach. Istnieje wiele różnych algorytmów demaskowania o różnej jakości i jest to proces stratny. Jeśli zdarzy się to w aparacie, utkniesz z wbudowanym algorytmem aparatu.

6. Konwersja przestrzeni kolorów

   Czerwony, zielony i niebieski w filtrze Bayera niekoniecznie mają taki sam odcień jak czerwony, zielony i niebieski w standardowej przestrzeni kolorów sRGB. Następnie aparat wykonuje korekcję kolorów, aby przekonwertować kolory na żądaną przestrzeń kolorów, którą zwykle jest sRGB.

7. Balans bieli

   Korekta balansu bieli służy do korygowania różnych temperatur barwowych źródeł światła podczas robienia zdjęcia.

8. Korekcja gamma

   Zastosowana jest korekcja gamma, która konwertuje z wartości liniowych na wartości z korekcją gamma, zgodnie z wymaganiami cyfrowych plików obrazów. Ta korekta nie jest prostą korekcją gamma; zastosowano krzywą kontrastu, aby upewnić się, że rozjaśnienia i czernie dobrze się zakrzywiają, nadając mu ładny wygląd przypominający film.

9. Ostrzenie i redukcja szumów

   Stosuje się odpowiednią ilość wyostrzania i redukcji szumów, aby poprawić obraz i spróbować stłumić irytujące szumy. Istnieją różne algorytmy wyostrzania i redukcji szumów, i jest to procedura stratna. Jeśli zrobisz to w aparacie, utkniesz z jakimkolwiek wyostrzeniem i redukcją szumów zastosowaną przez aparat.

10. Kompresja JPEG

    Wynikowe dane obrazu są kompresowane jako JPEG. Jest to oczywiście także procedura stratna.

    W tym miejscu zostałby wygenerowany plik JPEG.

Więcej informacji o formacie RAW

Aby utworzyć plik RAW, nieprzetworzone dane z kroków od 1 do 4 powyżej są składane w formacie pliku, który zwykle jest zastrzeżonym, specyficznym dla producenta formatem pliku opartym na formacie TIFF. Czasami dane są kompresowane przy użyciu prostego algorytmu bezstratnej kompresji, a czasem ich część jest również szyfrowana.

W pliku RAW aparat osadza wiele metadanych wraz ze wszystkimi informacjami niezbędnymi do wykonania dodatkowych kroków przetwarzania zgodnie z ustawieniami aparatu. Obejmuje to takie informacje, jak ustawienia balansu bieli, wyostrzania i kontrastu wybrane w aparacie. Oprogramowanie RAW może następnie zastosować się do tej porady lub ją zignorować.

Aparat osadza również plik JPEG w pliku RAW, który może następnie wykorzystać podczas odtwarzania obrazu w trybie „odtwarzania” w aparacie. Ten osadzony plik JPEG dodaje trochę do rozmiaru pliku RAW, ale oznacza to, że aparat nie musi stosować całego przetwarzania przy każdym wyświetlaniu obrazu w trybie odtwarzania. Oprogramowanie do przetwarzania RAW na komputerach w dużej mierze ignoruje osadzony plik JPEG, chociaż niektóre programy mogą go używać do szybkiego podglądu lub do generowania szybkich miniatur. Jest to ogólnie dość niska jakość JPEG, wystarczająco dobra tylko do podglądu.

Surowe pliki nie są tak naprawdę obrazami, ale danymi bezpośrednio z matrycy aparatu. Myślę o tym jak o zamrożeniu stanu aparatu natychmiast po zakończeniu ekspozycji i zgrupowaniu go w plik, zwykle z pewnego rodzaju bezstratną kompresją. Artykuł w Wikipedii zawiera sporo szczegółów na temat tego, co zostało zarejestrowane, ale jako przewodnik powiedziałbym:

• Wszystkie odczyty poziomów z czujnika
• Niektóre informacje o typie czujnika (aby konwerter Raw wiedział, jak interpretować dane czujnika)
• Wszystkie ustawienia aktualnie zastosowane w kamerze
• Czas i inne metadane typu EXIF ​​związane z obrazem
• Prawdopodobnie obraz miniatury JPEG

Pamiętaj, że nie ma jednego formatu Raw, a wszyscy producenci aparatów mogą dowolnie łączyć takie dane na swój własny sposób. Adobe próbuje promować swój format DNG (Digital Negative) , którego osobiście używam, jako standardowy format RAW. Kilka kamer może wyprowadzać DNG, ale większość trzeba przekonwertować. Robię to podczas importowania do Lightroom, ponieważ jedną z zalet jest to, że może przechowywać dane edycji Lr w pliku i nie wymaga sidecars xml. Kolejną zaletą DNG jest to, że powoduje on mniejsze rozmiary plików niż rodzime pliki Raw.

Wyobrażam sobie, że z powodu tego, w jaki sposób większość czujników jest zbudowana z filtrem typu Bayera , dane z czujnika zawierają tylko poziomy z każdego miejsca fotograficznego na czujniku. Na przykład mapa bitowa połączyłaby strony RGB, tworząc pojedynczy piksel.

RAW to kopia danych z czujnika. JPEG został poprawiony.

Podsumowanie

Plik RAW to bezpośredni zrzut danych przechwytywanych przez aparat.
Plik JPEG został wyprowadzony z tych danych RAW w procesie wyostrzania, korekcji kolorów i kompresji.

Szczegół

Sercem aparatu cyfrowego jest czuły na światło układ zwany czujnikiem.
Plik RAW jest w zasadzie kopią danych bezpośrednio z tego układu, gdy jest on rejestrowany. W związku z tym plik obrazu nie jest łatwo rozpoznawalny jako obraz, ponieważ:

• nie jest w żadnym powszechnie znanym formacie pliku
• nie został w żaden sposób dopracowany

Z drugiej strony plik JPEG jest zarówno standardowym formatem pliku, ale zastosowano pewne udoskonalenia obrazu, aby poprawić jego wygląd. Te udoskonalenia obejmują korekcję balansu bieli i wyostrzanie. Ponadto w formacie JPEG zwykle stosowana jest kompresja. Tak więc proces tworzenia pliku JPEG powoduje odrzucenie danych, które były pierwotnie obecne w czujniku i które zostaną zachowane w pliku RAW.

Zarówno plik RAW, jak i JPEG są rodzajami bitmap (oba reprezentują pojedyncze piksele).

Wiele aparatów jest w stanie wygenerować zarówno plik JPEG, jak i RAW dla każdego obrazu.

Kiedy używać każdego z nich

JPEG jest lepszy, jeśli

• chcesz użytecznego pliku bezpośrednio z aparatu
• miejsce na karcie pamięci jest bardzo ważne
• chcesz szybko robić zdjęcia

RAW jest lepszy, jeśli

• chcesz przetworzyć plik
• chcesz pozostawić otwarte opcje ekspozycji lub balansu bieli
• chcesz najwyższego możliwego poziomu szczegółowości (mogę się mylić - zależy od aparatu)

zrzeczenie się

Pominąłem niektóre szczegóły tutaj (patrz komentarze), aby wyjaśnić podstawy.

Myślę, że wikipedia może odpowiedzieć na to pytanie w najbardziej technicznych aspektach: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format .

Ogólnie RAW to dokładna moc wyjściowa czujnika. Można go skompresować lub nie, ale główna różnica między JPEG a RAW polega na tym, że RAW jest formatem bezstratnym. JPEG ma 8-bitową głębokość na piksel, podczas gdy RAW może mieć tyle bitów, ile ma czujnik. Tak więc, aby przejść z RAW do JPEG, musisz stracić DUŻO informacji, aby uzyskać, powiedzmy, 12 bitów na piksel do 8 bitów na piksel.

Formaty RAW są używane przez aparaty. Następnie, podczas przetwarzania końcowego, użyjesz formatu TIF, aby zachować jak najwięcej informacji. TIF jest także formatem bezstratnym i zachowuje tę samą głębię bitową co RAW.

Jeśli spojrzysz na zdjęcie, które początkowo robi twój aparat, będziesz rozczarowany. Po zrobieniu zdjęcia zostaje ono przepuszczone przez to, co można uznać za obróbkę końcową w aparacie, aby zwiększyć kolor, kontrast, ostrość itp.

Podczas fotografowania w formacie RAW uzyskuje się w przybliżeniu ten sam obraz, co w przypadku JPG, ale otrzymuje się wszystkie dane niezbędne do „cofnięcia” całego przetwarzania końcowego w aparacie, dzięki czemu można to zrobić inaczej, jeśli chcesz.

Podczas fotografowania w formacie JPG aparat rejestruje dane, przetwarza obraz, a następnie usuwa dane „cofnij”, aby zaoszczędzić miejsce na karcie pamięci.

Więcej informacji technicznych można znaleźć tutaj: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format

Lub jeśli chcesz zakwalifikować się w stopniu RAW i przetwarzania kamery, sprawdź te filmy z Google PhotoTechEDU: http://www.youtube.com/watch#!v=7SuDOMhUUMg&feature=PlayList&p=F7C5C8C217CF2E13&index=1&playnext=1