Формат изображений RAW


Формат RAW в цифровой фотографии соответствует негативу в плёночной: в нём содержится необработанная, «сырая» информация о пикселях прямо с сенсора цифровой камеры. Файл RAW не проходил даже дематризацию и потому содержит просто значения красного, зелёного или синего в каждом из пикселей. Обычно цифровые камеры обрабатывают этот файл, преобразовывая его в полноцветный файл формата JPEG или TIFF, и записывают на карту памяти результат. При обработке RAW-файла цифровые камеры должны принять несколько принципиальных решений, и потому исходный RAW предоставляет вам больше контроля над тем, как будет выглядеть финальный JPEG или TIFF. Данная глава призвана проиллюстрировать технические преимущества RAW-файлов, а также даёт советы о том, когда использовать этот формат.

Введение

RAW-файл преобразуется в итоговое изображение в формате JPEG или TIFF в несколько этапов, каждый из которых может вносить необратимую коррекцию изображения. Одно из ключевых преимуществ формата RAW в том, что он позволяет фотографу отложить эти коррективы, предоставляя ему возможность применить их самостоятельно с большей гибкостью, так, как это наиболее подходит каждому изображению. Следующая диаграмма иллюстрирует последовательность обработки:

raw_rawtext.gif raw_steps-bayer.png raw_debayer.jpg raw_final.jpg
raw_rawtext2.gif
raw_CF.png
Дематризация
Баланс белого
Контраст
Цветонасыщенность
Резкость
Преобразование в 8 бит
Сжатие JPEG

Дематризация и баланс белого включают в себя интерпретацию и преобразование матрицы Байера в изображение со всеми тремя базовыми цветами в каждом пикселе и осуществляются в один этап. Именно матрица Байера заставляет первое изображение выглядеть более зернистым, чем остальные два, а также придаёт изображению избыток зелёного.

Наш глаз воспринимает разницу в освещённости логарифмически, и потому когда интенсивность света нарастает вчетверо, мы воспринимаем это как удвоение освещённости. Цифровая камера, с другой стороны, записывает разницу в освещённости линейно — удвоение интенсивности света удваивает реакцию сенсора камеры. Вот почему первое и второе изображения выглядят намного темнее третьего. Чтобы цифры, записанные цифровой камерой, были показаны так, как мы их воспринимаем, необходимо применить тональные кривые.

Цветонасыщенность и контраст тоже могут быть изменены, в зависимости от параметров настройки вашей камеры. Затем изображение подвергается коррекции резкости, чтобы скомпенсировать сглаживание, вызванное дематризацией, которое заметно на втором изображении.

Высокая разрядность RAW-изображения далее преобразуется в 8 бит на канал и подвергается JPEG-компрессии на основе параметров настройки сжатия вашей камеры. Вплоть до этого момента информация о RAW-изображении всё ещё находится в буферной памяти цифровой камеры.

Есть несколько преимуществ применения любого из вышеописанных этапов преобразования RAW впоследствии на персональном компьютере в противовес обработке в цифровой камере. Следующие разделы описывают, как использование RAW-файлов может повысить качество этих преобразований.

Дематризация

Дематризация — весьма ресурсоёмкий этап, и потому лучшие алгоритмы дематризации требуют больше процессорной мощности, чем это практично для современных цифровых камер. Большинство цифровых камер потому осуществляют влияющие на качество упрощения, чтобы преобразовать RAW-файл в TIFF или JPEG за разумное время. Применение дематризации на персональном компьютере позволяет использовать лучшие алгоритмы, поскольку его процессор как правило намного мощнее, чем у типовой цифровой камеры. Лучшие алгоритмы могут выжать чуть больше из сенсора вашей камеры, обеспечив большее разрешение, меньший шум, большую точность оттенков и меньший муар. Обратите внимание на преимущество в разрешающей способности, показанное ниже:

JPEG
(из камеры)
raw_res-jpg.png
RAW raw_res-raw.png
Идеально raw_res-actual.png

JPEG-изображение из камеры неспособно разрешить настолько близкие линии, как RAW. И даже RAW не позволяет достичь идеального отображения линий, поскольку процесс дематризации всегда вносит в изображение некоторое сглаживание. Только сенсоры, получающие все три цвета в каждом пикселе, смогли бы достичь идеального изображения, показанного внизу (такие как Foveon).

Гибкий баланс белого

Баланс белого — это процесс исключения ненатурального соотношения цветов, так что объекты, являющиеся белыми, будут отображены как белые на вашем снимке. Соотношение цветов в JPEG-изображении зачастую может быть изменено последующей обработкой, но за счёт глубины цветности и цветовой гаммы. Связано это с тем, что баланс белого по сути применяется дважды: сперва при преобразовании RAW и затем заново при пост-процессинге. RAW-файлы дают вам возможность применить баланс белого к фотографии после съёмки — без напрасных битовых потерь.

Высокая разрядность

В действительности цифровые камеры записывают каждый цветовой канал с гораздо большей точностью, чем 8 бит (256 уровней) на канал, используемых в JPEG-изоображениях (см. «Что такое разрядность»). Большинство современных камер записывают каждый канал с 12-битной точностью (212 = 4096 уровней), предоставляя в несколько раз больше градаций цветности, чем может быть достигнуто с использованием JPEG из камеры. Большая разрядность уменьшает подверженность изображения постеризации и повышает гибкость при выборе пространства цветности, а также в пост-обработке.

Динамический диапазон и компенсация экспозиции

Формат RAW обычно обеспечивает намного больший «динамический диапазон», чем JPEG, в зависимости от того, как камера создаёт свой JPEG. Динамический диапазон определяется как интервал светотени, который камера может различить между абсолютно чёрным и абсолютно белым. Поскольку исходные данные о цветах не были подвергнуты логарифмированию с использованием кривых (см. введение), экспозиция в RAW-файл может подвергаться впоследствии экспокоррекции. Экспокоррекция позволяет скорректировать ошибку экспозамера или же может помочь вытянуть детали, потерянные на свету или в тенях. 

Повышенная чёткость

Поскольку RAW-файл не обрабатывался, камера не применяла к нему коррецкию резкости. Так же как и с дематризацией, лучшие алгоритмы повышения резкости зачастую намного более ресурсоёмки. Таким образом, повышение резкости, выполненное на персональном компьютере, может вызвать меньше гало-дефектов при аналогичной степени коррекции (примеры дефектов резкости см. в главе «Повышение резкости с помощью "нерезкой маски"»).

Поскольку резкость зависит от предполагаемой дистанции обзора вашего изображения, формат RAW также обеспечивает больше контроля над тем, какой тип и объём коррекции резкости будет применяться (на ваше усмотрение). Коррекция резкости обычно является финальным шагом пост-обработки, поскольку её невозможно отменить, посему иметь уже скорректированный JPEG неоптимально.

Сжатие без потерь

В формате RAW применяется сжатие без потерь, и потому оно не страдает от дефектов компрессии, заметных на «теряющем» сжатии JPEG. RAW-файлы содержат больше информации и лучше поддаются сжатию, чем TIFF, и притом без дефектов компрессии формата JPEG.

Примечание: Kodak и Nikon применяют алгоритм сжатия RAW с небольшими потерями, хотя и в этом случае любые дефекты значительно меньше, чем в аналогичном изображении в формате JPEG. Кроме того, эффективность сжатия формата RAW зависит от производителя цифровой камеры.

Недостатки

  • RAW-файлы намного больше, чем аналогичные файлы формата JPEG, и потому быстрее заполняют карту памяти.
  • Обработка RAW-файлов занимает больше времени, поскольку они могут потребовать ручной работы на каждом этапе преобразования.
  • RAW-файлы часто дольше пишутся на карту памяти, что приводит к меньшему количеству кадров в секунду, чем при использовании формата JPEG.
  • RAW-файлы не могут быть незамедлительно предъявлены зрителям и заказчикам, поскольку они требуют специальных программ для своей загрузки, а следовательно их сперва необходимо преобразовать в JPEG.
  • RAW-файлы требуют более мощного компьютера с большим количеством оперативной памяти (RAM).

Прочие соображения

Одна из проблема формата RAW в том, что он не стандартизован. У каждой камеры свой формат RAW, и может оказаться, что одна программа неспособна прочитать все форматы. К счастью, Adobe анонсировал спецификацию цифрового негатива (DNG), призванную стандартизировать формат RAW. Вдобавок, любая камера, которая способна сохранять RAW-файлы, должна поставляться с собственной программой для их считывания.

Хорошие программы преобразования RAW могут производить пакетную обработку и зачастую автоматизируют все этапы преобразования, кроме тех, которые вы захотите изменить. Это может снизить или даже исключить преимущество файлов формата JPEG в простоте использования.

Многие новые камеры способны записывать и RAW, и JPEG одновременно. Это позволяет вам немедленно получить итоговое изображение, но сохранить при этом и «негатив» в RAW на случай, если впоследствии захочется большей гибкости.

Итоги

Так что же лучше, RAW или JPEG? Однозначного ответа нет, поскольку это зависит от типа съёмки. В большинстве случаев RAW-файлы представляют собой лучшее решение в связи со своими техническими преимуществами и падением стоимости больших карт памяти. RAW-файлы предоставляют фотографу намного больше контроля, но за счёт скорости обработки, занимаемого места и простоты использования. Порой для спорта и журналистики морока с обработкой RAW того не стоит, притом пейзажные и художественные фотографы часто выбирают RAW, чтобы выжать максимум потенциального качества из своей цифровой камеры.



  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу

  • Похожие публикации

    • Автор: VladOr
      Понимание того, какой формат изображения использовать, даст вам возможность выжать максимум из своих цифровых фотографий. Некоторые форматы наилучшим образом подходят для получения оптимального баланса качества и размера файла при хранении ваших фотографии, тогда как другие типы позволят вам проще восстановить испорченный снимок. Существует бесчисленное множество форматов изображений, и время от времени к тому же появляются новые; в этой главе мы сосредоточимся на возможностях двух из трёх наиболее подходящих для цифровой фотографии форматов: JPEG и TIFF. Формат RAW рассмотрен в отдельной главе.
      Введение: компрессия изображений
      Важной концепцией, которая отличает многие форматы изображений, является наличие или отсутствие в них компрессии. Сжатые файлы значительно меньше своих несжатых собратьев и подразделяются на две основные категории: «с потерями» и «без потерь». Сжатие без потерь обеспечивает сохранность всей информации об изображении, даже если итоговый размер изображения получается несколько больше. Сжатие с потерями, на контрасте, может создать файлы значительно меньшего размера, но достигает этого, выборочно выбрасывая сведения об изображении. Итоговый сжатый файл в результате более не идентичен оригиналу. Видимые различия между сжатыми файлами и их исходниками называются «дефектами сжатия».
      Формат JPEG
      JPEG расшифровывается как «Объединённая группа фото-экспертов» (Joint Photographic Expert Group), и он, как предполагает название, был специально разработан для хранения фотографических изображений. Он стал также стандартным форматом для хранения изображений в цифровых камерах и показа фотографий на интернет-сайтах. Файлы JPEG существенно меньше сохраняемых в TIFF, однако ценой такой экономии является использование сжатия с потерями. Великая сила файлов JPEG состоит в их гибкости. Формат JPEG по сути является набором параметров, которые могут быть настроены под нужды отдельно взятого изображения.
      Формат JPEG достигает малого размера файла, сжимая изображение с помощью метода, который сохраняет наиболее значимые детали и теряет детали, оценённые как менее влияющие визуально. JPEG осуществляет это, пользуясь тем фактом, что человеческий глаз замечает вариации яркости больше, чем вариации цвета. Степень достигаемой компрессии тем самым весьма зависит от содержания изображения; высокошумные или мелкодетальные изображения непросто сжать, тогда как картинки с мягким небом и небольшой текстурой будут сжаты очень хорошо.
      Полезно также получить визуальное представление о том, как различные степени сжатия влияют на качество вашего изображения. На 100% вы вряд ли заметите какие бы то ни было отличия между сжатым и несжатым изображением ниже, если они вообще есть. Обратите внимание, как алгоритм JPEG приоритизирует яркие высококонтрастные границы за счёт более тонких текстур. По мере снижения качества, алгоритм JPEG вынужден приносить в жертву всё более и более заметные текстуры, чтобы продолжать снижать размер файла.
      Формат TIFF
      TIFF расшифровывается как «формат файла размеченного изображения» (Tagged Image File Format) и является стандартом для типографской и печатной индустрии. Файлы TIFF значительно больше, чем их JPEG-аналоги, и могут быть записаны либо без сжатия, либо со сжатием без потерь. В отличие от JPEG, файлы TIFF могут иметь разрядность либо 16, либо 8 бит на канал. Кроме того, в одном файле TIFF может храниться несколько слоёв (страниц) изображения.
      Файлы TIFF являются прекрасным выбором для хранения промежуточных файлов,которые может понадобиться редактировать впоследствии, поскольку они не вносят дефектов сжатия. Многие камеры могут записывать изображения сразу в TIFF, но они могут занять существенно больше места, чем аналогичный JPEG. Если ваша камера поддерживает формат RAW, это превосходная альтернатива,поскольку он существенно меньше и может при этом сохранить даже больше информации об исходном изображении.
      Полезные советы
      Записывайте изображение, используя сжатие с потерями, только после окончания редактирования, поскольку многие манипуляции с изображением могут умножить дефекты сжатия. Избегайте сжимать файл несколько раз, поскольку дефекты сжатия могут накапливаться и приводить к нарастающему снижению качества изображения. В таких случаях алгоритм JPEG может в результате создавать файлы всё большего и большего размера при неизменной степени сжатия. Убедитесь, что шум в изображении минимален, поскольку это существенно уменьшит размер файлов JPEG.