Существует инструмент под названием dcraw, который читает различные типы файлов RAW и извлекает из них данные о пикселях - это фактически исходный код, находящийся в самом низу многих открытых и даже коммерческих программ преобразования RAW.
У меня есть файл RAW от моей камеры, и я использовал dcraw в режиме, который говорит ему, чтобы создать изображение, используя буквенные немасштабированные 16-битные значения из файла. Я преобразовал это в 8-битный JPEG для обмена, используя воспринимаемую гамму (и уменьшил для загрузки). Это выглядит так:
Очевидно, что результат очень темный, хотя, если щелкнуть, чтобы развернуть, и если ваш монитор приличный, вы можете увидеть какой-то намек на что-то .
Вот цветной JPEG вне камеры, отрисованный из того же файла RAW:
(Фото предоставлено: моя дочь, кстати, пользуется моей камерой.)
В конце концов, не совсем темно. Подробные сведения о том, где именно все данные скрываются, лучше всего охватывают подробным вопросом , но вкратце нам нужна кривая, которая расширяет данные в диапазоне темных и светлых цветов, доступных в 8-битном формате JPEG на типичном экране. ,
К счастью, программа dcraw имеет другой режим, который преобразует в более «полезное», но все еще едва обработанное изображение. Это регулирует уровень самого темного черного и самого яркого белого и соответственно изменяет размеры данных. Он также может устанавливать баланс белого автоматически или из настроек камеры, записанных в файле RAW, но в этом случае я сказал, что нет , так как мы хотим изучить наименьшую возможную обработку.
Между фотографиями на сенсоре и пикселями на выходе все еще есть взаимно-однозначное соответствие (хотя я снова уменьшил масштаб для загрузки). Это выглядит так:
Теперь, это очевидно более узнаваемо как изображение - но если мы увеличим это (здесь, так что каждый пиксель фактически увеличен в 10 раз), мы увидим, что это все ... dotty:
Это потому, что датчик покрыт массивом цветных фильтров - крошечные маленькие цветные фильтры размером каждого фотосайта. Поскольку моя камера - это камера Fujifilm, она использует шаблон, который Fujifilm называет «X-Trans», который выглядит следующим образом:
Есть некоторые подробности о конкретной модели, которые довольно интересны, но в целом это не супер важно. Большинство камер сегодня используют так называемый шаблон Байера (который повторяется каждые 2 × 2, а не 6 × 6). Оба шаблона имеют больше зеленых фильтров, чем красные или синие. Человеческий глаз более чувствителен к свету в этом диапазоне, поэтому использование большего количества пикселей позволяет получить больше деталей с меньшим уровнем шума.
В приведенном выше примере центральная часть представляет собой участок неба, который имеет оттенок голубого - в RGB - много синего и зеленого без большого количества красного. Таким образом, темные точки - это участки красного фильтра - они темные, потому что в этой области не так много света на длинах волн, которые проходят через этот фильтр. Диагональная полоса в правом верхнем углу - темно-зеленый лист, поэтому, несмотря на то, что все немного темновато, вы можете видеть зеленый цвет - более крупные блоки 2 × 2 с этим сенсорным рисунком - относительно самые яркие в этой области.
Так или иначе, вот 1: 1 (когда вы нажмете, чтобы получить полную версию, один пиксель на изображении будет одним пикселем на экране) секции JPEG вне камеры:
... и здесь та же самая область из быстрого преобразования серой шкалы выше. Вы можете увидеть зернистость из шаблона X-Trans:
Мы можем на самом деле взять это и раскрасить пиксели так, чтобы те, которые соответствуют зеленому в массиве, отображались на уровни зеленого вместо серого, красного на красный и синего на синий. Это дает нам:
... или, для полного изображения:
Зеленый оттенок очень очевиден, что неудивительно, потому что в два с половиной раза больше зеленых пикселей, чем красного или синего. Каждый блок 3 × 3 имеет два красных пикселя, два синих пикселя и пять зеленых пикселей. Чтобы противостоять этому, я сделал очень простую программу масштабирования, которая превращает каждый из этих блоков 3 × 3 в один пиксель. В этом пикселе зеленый канал является средним из пяти зеленых пикселей, а красный и синий каналы - средним из соответствующих двух красных и синих пикселей. Это дает нам:
... что на самом деле не наполовину плохо. Баланс белого отключен, но, поскольку я намеренно решил не приспосабливаться к этому, это не удивительно. Нажатие на «автоматический баланс белого» в программе обработки изображений компенсирует это (как если бы dcraw установил это в первую очередь):
Детализация невелика по сравнению с более сложными алгоритмами, используемыми в камерах и программах обработки RAW, но очевидно, что здесь есть основы. Лучшие подходы создают полноцветные изображения, взвешивая различные значения вокруг каждого пикселя, а не проходя большими блоками. Поскольку цвет обычно меняется на фотографиях постепенно, это работает довольно хорошо и создает изображения с полноцветным изображением без уменьшения размеров в пикселях. Есть также хитрые приемы для уменьшения краевых артефактов, шума и других проблем. Этот процесс называется «демозапись», потому что рисунок из цветных фильтров выглядит как мозаичная плитка.
Я полагаю, что это представление (где я действительно не принимал никаких решений, а программа не делала ничего умного автоматически) можно было бы определить как «стандартный внешний вид» файла RAW, что положило конец многим интернет-аргументам. Но нет такого стандарта - нет такого правила, что эта конкретная «наивная» интерпретация является особенной.
И это не единственная возможная отправная точка. Все реальные программы обработки RAW имеют свои собственные представления о базовом состоянии по умолчанию для применения к свежему файлу RAW при загрузке. Они должны что- то сделать (в противном случае у нас будет эта темная, бесполезная вещь в начале этого поста), и обычно они делают что-то умнее, чем мое простое ручное преобразование, что имеет смысл, потому что это в любом случае дает вам лучшие результаты.