Что такое RAW, технически?

С технической точки зрения, что такое RAW и чем он отличается от JPG или растровых изображений? Я не спрашиваю о плюсах и минусах по сравнению с другим форматом, а скорее о том, что составляет формат RAW, как хранятся данные, как они отличаются от JPG (кроме отсутствия сжатия) и чем они отличаются от растровых изображений?

RAW - это данные, которые извлекаются из камеры на более ранней стадии обработки .

Это позволяет выполнять дальнейшую обработку на компьютере по желанию. Примечательно, что он позволяет избежать этапов обработки с потерями, таких как демозаизация , повышение резкости / уменьшение шума и сжатие JPEG, которые постоянно применяются к результирующему файлу изображения, прежде чем он покинет камеру.

Когда вы делаете фотографию:

Вот что происходит, когда вы делаете снимок, и на каких этапах обработки извлекаются изображения RAW и JPEG.

1. Фильтр Байера

   Затвор открывается, и свет попадает в камеру. Свет фильтруется через цветной фильтр Байера, поэтому каждый пиксель на сенсоре получает только красный, зеленый или синий свет. Это необходимо, потому что без него датчик монохромный.

2. датчик

   Свет попадает на сенсор (часто через крошечные микролинзы, которые помогают собирать больше света в чувствительную часть пикселя). Затем он преобразуется в миллионы аналоговых импульсов, каждый из которых соответствует пикселю.

3. Аналого-цифровое преобразование

   Аналоговые импульсы усиливаются до правильной величины в соответствии с выбранной чувствительностью (рейтинг ISO), а затем они преобразуются в цифровые значения с использованием аналого-цифрового преобразователя на определенной битовой глубине. После этого этапа у вас есть миллионы (обычно 12- или 14-битных) цифровых значений в потоке.

   Обратите внимание, что метод аналого-цифрового преобразования очень отличается в CMOS и CCD датчиках. Например, датчик CMOS содержит транзистор в каждом пикселе, чтобы помочь с этим, но достаточно сказать, что в конце вы все равно получаете кучу цифровых значений.

4. Регулировка уровня черного

   Камера должна определить правильный уровень черного, поскольку датчик не обязательно возвращает ноль для пикселей, которые являются черными. Например, температура окружающей среды датчика может вызвать некоторый сигнал. Исправление для этого часто делается путем считывания данных датчика с некоторых краевых пикселей, которые постоянно покрыты, так что свет не может достичь их. Затем он вычитает соответствующее значение из других результатов. Он может вносить другие исправления в цифровые данные - он может пытаться уменьшить некоторые типы шумов, например фоновый шум, вызванный датчиком.

   Иногда цифровые значения могут быть затем умножены или разделены для достижения правильного значения чувствительности (ISO), если вы используете значение ISO, которое ваш датчик не выполняет изначально.

   Это где RAW данные извлекаются.

   Если вы снимаете в формате RAW, ни один из приведенных ниже шагов не будет постоянно применяться к файлу изображения, когда он выходит из вашей камеры, что позволяет вам применять их по желанию в вашем программном обеспечении RAW.

5. демозаики

   Каждое значение на самом деле является красным, зеленым или синим значением. Однако каждый пиксель должен иметь все три цвета - красный, зеленый и синий - для конечного изображения. Поэтому алгоритм демозаписи должен угадывать две другие цветовые части для каждого пикселя, и он делает это на основе знания окружающих пикселей. Существует множество различных алгоритмов демозаики с разными качествами, и это процесс с потерями. Если это происходит внутри камеры, то вы застряли со встроенным алгоритмом камеры.

6. Преобразование цветового пространства

   Красный, зеленый и синий в фильтре Байера не обязательно совпадают с оттенком красного, зеленого и синего в стандартном цветовом пространстве sRGB. Затем камера выполняет цветовую коррекцию, чтобы преобразовать цвета в желаемое цветовое пространство, которое обычно составляет sRGB.

7. баланс белого

   Коррекция баланса белого применяется для коррекции различных цветовых температур источников света во время съемки.

8. Гамма-коррекция

   Применяется гамма-коррекция, которая преобразует линейные значения в значения гамма-коррекции, как того требуют файлы цифровых изображений. Эта коррекция не является прямой гамма-коррекцией; Кривая контрастности применяется для обеспечения того, чтобы светлые и черные оттенки искривлялись, придавая им красивый вид, похожий на пленку.

9. Заточка и шумоподавление

   Соответствующее количество резкости и шумоподавления применяются, чтобы улучшить изображение и попытаться подавить раздражающий шум. Существуют разные алгоритмы повышения резкости и шумоподавления, и это процедура с потерями. Если это сделано в камере, то вы застряли с любой резкостью и шумоподавлением, примененным камерой.

10. Сжатие JPEG

    Полученные данные изображения сжимаются в формате JPEG. Это также, очевидно, процедура с потерями.

    Это где файл JPEG будет создан.

Подробнее о формате RAW

Чтобы создать файл RAW, необработанные данные из шагов 1–4, приведенных выше, собираются в формат файла, который обычно является частным, специфичным для производителя форматом файла, основанным на формате TIFF. Данные иногда сжимаются с использованием простого алгоритма сжатия без потерь, а иногда и часть его также шифруется.

В файле RAW камера встраивает множество метаданных со всей информацией, необходимой для выполнения дополнительных этапов обработки позже в соответствии с настройками камеры. Это включает в себя информацию о том, какие настройки баланса белого, резкости и контрастности выбраны в камере. Программное обеспечение RAW может затем следовать этому совету или игнорировать его.

Камера также встраивает файл JPEG в файл RAW, который затем может быть использован при воспроизведении изображения в режиме воспроизведения в камере. Этот встроенный JPEG добавляет немного к размеру файла RAW, но это означает, что камера не должна применять всю эту обработку каждый раз, когда изображение просматривается в режиме воспроизведения. Программное обеспечение для обработки RAW на компьютерах в значительной степени игнорирует встроенный JPEG, хотя некоторые программы могут использовать его для быстрого просмотра или создания быстрых миниатюр. Как правило, это JPEG довольно низкого качества, достаточный только для предварительного просмотра.

Необработанные файлы - это не изображения как таковые, а данные, поступающие с сенсора камеры. Я думаю об этом как о замораживании состояния камеры сразу после окончания экспозиции, и объединении его в файл, обычно с некоторым сжатием без потерь. Статья в Википедии содержит довольно много подробностей о том, что именно записано, но в качестве руководства я бы сказал:

• Все показания уровней от датчика
• Некоторая информация о типе датчика (поэтому конвертер Raw знает, как интерпретировать данные датчика)
• Все настройки, применяемые в данный момент к камере
• Время и другие метаданные EXIF-типа, связанные с изображением
• Возможно миниатюрное изображение JPEG

Имейте в виду, что единого формата Raw не существует, и все производители камер могут объединять данные такого рода по-своему. Adobe пытается продвигать свой формат DNG (Digital Negative) , который я лично использую, в качестве стандартного формата RAW. Несколько камер могут выводить DNG, но большинство должно быть преобразовано. Я делаю это при импорте в Lightroom, так как одним из преимуществ является то, что он может хранить данные редактирования Lr внутри файла и не требовать дополнительных колясок xml. Другое преимущество DNG состоит в том, что он имеет тенденцию приводить к меньшим размерам файлов, чем собственные файлы Raw.

Я полагаю, что из-за того, что большинство датчиков построено по типу фильтра Байера , данные с датчика содержат только уровни от каждого фотосайта на датчике. Например, растровое изображение объединяет сайты RGB в один пиксель.

RAW - это копия данных с датчика. JPEG был улучшен.

Резюме

Файл RAW - это прямой дамп данных, которые захватывает камера.
Файл JPEG был получен из этих данных RAW с помощью процесса повышения резкости, коррекции цвета и сжатия.

подробность

Сердцем цифровой камеры является светочувствительный чип, известный как датчик.
Файл RAW является в значительной степени копией данных непосредственно с этого чипа, когда он захватывает изображение. Таким образом, файл изображения не легко распознать как изображение, потому что:

• это не в каком-либо широко признанном формате файла
• это не было усовершенствовано в любом случае

Файл JPEG, с другой стороны, является стандартным форматом файла, и к нему было применено некоторое уточнение изображения, чтобы оно выглядело лучше. Эти уточнения включают коррекцию баланса белого и повышение резкости. Кроме того, в JPEG обычно применяется сжатие. Таким образом, процесс создания JPEG отбрасывает данные, которые изначально присутствовали на датчике, и которые будут сохранены в файле RAW.

И файл RAW, и JPEG являются разновидностями растровых изображений (они оба представляют отдельные пиксели).

Многие камеры способны генерировать файлы JPEG и RAW для каждого изображения.

Когда использовать каждый

JPEG лучше, если

• Вы хотите использовать файл прямо с вашей камеры
• место на вашей карте памяти дороже
• Вы хотите снимать изображения в очень быстрой последовательности

RAW лучше, если

• Вы хотите пост-обработку файла
• Вы хотите оставить свои настройки открытыми для экспозиции или баланса белого
• Вы хотите максимально возможный уровень детализации (я могу ошибаться - зависит от камеры)

отказ

Я пропустил некоторые детали здесь (см. Комментарии), чтобы прояснить основы.

Я думаю, что на этот вопрос лучше ответить в википедии по самым техническим аспектам: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format .

В общем, RAW - это точный вывод датчика. Он может быть сжат или нет, но основное различие между JPEG и RAW заключается в том, что RAW - это формат без потерь. JPEG имеет глубину 8 бит на пиксель, в то время как RAW может иметь столько бит, сколько имеет сенсор. Таким образом, чтобы перейти от RAW к JPEG, вам нужно потерять ОЧЕНЬ много информации, скажем, от 12-битных на пиксель до 8-битных на пиксель.

Форматы RAW - это то, что используют камеры. После этого, когда вы выполняете постобработку, вы будете использовать формат TIF, чтобы сохранить как можно больше информации. TIF также является форматом без потерь и будет сохранять ту же битовую глубину, что и RAW.

Если вы посмотрите на изображение, которое изначально делает ваша камера, вы будете разочарованы. После того, как изображение снято, фотография проходит через то, что вы можете считать пост-обработкой внутри камеры для повышения цвета, контрастности, резкости и т. Д.

Когда вы снимаете в RAW, вы получаете примерно то же изображение, что и в JPG, но вы получаете все данные, необходимые для «отмены» всей пост-обработки в камере, так что вы можете делать это по-другому, если хотите.

Когда вы снимаете в формате JPG, камера записывает данные, обрабатывает изображение, а затем удаляет эти «отмененные» данные, чтобы сэкономить место на карте памяти.

Дополнительную техническую информацию можно найти здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format

Или, если вы хотите получить квалификацию в области RAW и обработки камер, посмотрите эти видео из выступления Google PhotoTechEDU: http://www.youtube.com/watch#!v=7SuDOMhUUMg&feature=PlayList&p=F7C5C8C217CF2E13&index=1&playnext=1