Почему я могу настроить баланс белого для файла RAW, но не для файла JPEG?

Недавно я начал настраивать DSLR для сохранения файлов RAW и использовать Adobe Lightroom для их обработки. Однако я все еще использую свою маленькую точку и много снимаю камеру, у которой нет возможности сохранять файлы RAW. Я также заметил, что в светлой комнате параметры баланса белого отличаются для файлов RAW и файлов JPEG. С файлами RAW у вас есть возможность выбора из ряда настроек баланса белого (флуоресцентный, галогеновый, авто и т. Д.), Тогда как с JPEG вы этого не делаете. Почему это?

Быстрый и короткий ответ:

Все изображения начинаются как файлы RAW, к которым должен применяться цветовой баланс.

Для изображений JPEG это преобразование выполняется в камере с использованием настроек баланса белого камеры. Как упоминалось выше, Lightroom не имеет достаточно информации, чтобы отменить это преобразование.

Сохраненные файлы RAW не имеют преобразований, применяемых камерой, что позволяет вам, фотографу, позднее решить, какое преобразование баланса белого вы хотите применить.

Давайте рассмотрим изображение, снятое датчиком (RAW), как откалиброванное и нейтральное.

Уравнение является следующим для генерации цветового баланса JPEG:

JPEG = RAW * T

где Т это color balance transformation

Обычно, чтобы применить другой цветовой баланс к JPEG, вам нужно применить обратное преобразование как снимок к JPEG (чтобы восстановить нейтральное изображение)

NEUTRAL = JPEG * 1/T

затем примените новое преобразование цвета

NEW_JPEG = NEUTRAL * T2

К сожалению, изображение JPEG (по крайней мере, сгенерированное моим Nikon D50) не включает настройку температуры изображения при съемке. Таким образом, это означает, что T уравнения неизвестна Lightroom, когда у вас есть только изображение JPEG. Поэтому он не может применить обратное преобразование для восстановления нейтрального изображения.

Вместо этого он использует различные общие преобразования для преобразования цветового баланса.

Хорошие технические ответы. Вот простая аналогия, которая может быть не совсем правильной, но в любом случае:

Файл в формате RAW похож на негатив фильма. Вы можете работать с ним в темной комнате (Lightroom) и распечатать его (JPG). JPG похож на печать. После того, как вы напечатали, вы ничего не можете сделать.

Ответ Decastlejau предоставляет некоторые технические знания для тех, кто любит меня и любит все технические вещи. Для робкого оленя, когда дело доходит до математики, вот менее сложный ответ. С RAW у вас есть исходные данные датчика, которые обычно хранятся в виде исходных показаний ДАТЧИКА красного, зеленого или синего для каждого пикселя цифрового датчика, а также другие метаданные, такие как детали экспозиции, состояние камеры (т.е. баланс белого), камера настройки и, возможно, множество дополнительных данных.

Необработанное изображение - это, по сути, прямой дамп данных с цифрового датчика, который обычно представляет собой чувствительные к красному, зеленому и синему свету пиксели (фотосайты), расположенные в матрице байеровских цветных фильтров . Поскольку RAW - это исходные данные датчика, у вас есть максимальный объем доступной вам информации, который обычно включает значительно большую битовую глубину (и динамический диапазон), чем изображение, сохраненное в другом формате. Это «нейтральное» изображение, о котором упоминал decastlejau ... никаких корректировок или кривых тонов не было, это действительно оригинальные данные.

Пиксели изображения RAW не отображаются непосредственно на пиксели на экране, и поэтому их нельзя просматривать напрямую. Для просмотра изображения в формате RAW эти необработанные данные пикселей датчика должны быть переданы через алгоритм рендеринга, который принимает необработанные данные датчика и применяет различные настройки и ослабления, такие как кривая тона.настройки баланса белого, настройки экспозиции и т. д. для создания пикселей экрана, каждый из которых содержит красный, зеленый и синий элементы. Этот алгоритм должен применяться каждый раз, когда выполняется любая настройка изображения RAW, чтобы просмотреть окончательное изображение на экране. Работая с RAW таким образом, вы сохраняете исходные данные датчика в первозданном состоянии, что позволяет вам в любой момент радикально изменить любые настройки в этом «конвейере обработки» и увидеть идеальные результаты на изображении, отображаемом на экране. Большая часть алгоритмической обработки данных RAW приводит к потере информации в конечном изображении в той или иной степени. Например, применение кривой тона обычно приводит к улучшению контраста, но к потере динамического диапазона.

Изображение JPEG, в отличие от изображения RAW, - это изображение, которое уже было обработано алгоритмом, который применяет кривую тона, настройки баланса белого и т. Д. Для создания конечного изображения. Поскольку JPEG уже обработан, исходные данные датчика теряются. То же самое применимо, если ваша камера сохранила файл TIFF вместо JPEG ... обработка исходных данных датчика «замораживает» их в конечном состоянии. Обработанные изображения не полностью лишены свободного пространства, и все еще можно вносить коррективы. Чем выше глубина в битах и ​​чем шире гамма, которую вы сохраняете, тем больше у вас будет запас, но у вас никогда не будет такой гибкости, как если бы вы использовали RAW.

Одним из примеров ограниченного запаса является область регулировки баланса белого. Каждый пиксель в JPEG теперь содержит информацию о красном, зеленом и синем цвете. Это ограничивает степень коррекции баланса белого, которую вы можете достичь, не сталкиваясь со странными оттенками цвета или расщеплением цветов, особенно с большими настройками. С RAW можно проводить такие корректировки дальше, так как вы можете повторно смешать каждый пиксель в конечном изображении с исходными данными красного, зеленого и синего датчиков, что позволит вам устранить цветовые искажения.

На самом деле вы можете настроить баланс белого из изображения JPG. Только результаты будут намного хуже тех, которые вы можете получить из файла RAW. Как уже говорилось о других ответах, файлы jpg содержат намного меньше данных, чем файлы RAW, поэтому нет никакого запаса для изменения цветового баланса. То же самое относится и к настройкам экспозиции и контрастности.

Сказал, что в любом случае возможно немного изменить баланс белого для изображений jpg с помощью других программ, но в Lightroom решили, что плохие результаты, которые вы можете получить из файлов jpg, не будут достаточно хороши для типичного пользователя Lightroom.

Также обратите внимание, что это не имеет ничего общего с методами сжатия jpg, только то, что формат файла jpg хранит меньше информации.

Возможно, эта аналогия поможет выяснить причину, по которой баланс белого в формате RAW превосходит баланс белого в формате JPEG.

Представьте, что у вас есть черно-белая картинка. Совершенно очевидно, что в этой картине нет автоматического способа вернуть цвет. Поскольку существует множество различных оттенков цвета, которые соответствуют данному оттенку серого, невозможно определить, какими были исходные цвета. Вы можете догадаться (как это было сделано с раскрашиванием старых фильмов), но вы никогда не можете быть уверены.

А теперь представьте картину, баланс белого которой был настолько нарушен, что все стало оттенком синего. Эта ситуация аналогична ситуации на черно-белом изображении. Вы потеряли информацию о красных и зеленых, которые были изначально на картинке. Компьютерная программа, которая удаляет синий оттенок, чтобы не было общего оттенка, не вернет исходное изображение, а скорее черно-белый снимок.

Конечно, большинство балансов белого не так запутано, как в приведенных выше примерах, и баланс белого в JPEG работает нормально. Но вы всегда получите более точное преобразование, когда у вас есть оригинальная информация из кадра, как в RAW.

Ответ Декастеляу превосходен в технических вопросах. Позвольте мне добавить немного пуха, хотя:

RAW-файл содержит линейные данные с датчика - больше фотонов попадает на каждый фотосайт, что соответствует непосредственно более высокому показанию. И это равномерно разделено на красный, зеленый и синий. (Технически, вдвое больше зеленых рецепторов в большинстве датчиков. Но это деталь реализации.)

Однако это не то, как система человеческого зрения - глаз и мозг - вообще воспринимает вещи.

Во-первых, мы воспринимаем яркость нелинейным образом, поэтому мы можем иметь дело с ярким солнцем и темными тенями в одной сцене, не выглядя странно. Вот почему кривые применяются к изображению в формате RAW для создания привлекательного конечного выходного изображения. Вы можете пропустить это и сгенерировать линейный JPEG, но он будет выглядеть плоским (без каламбура) и странным.

Во-вторых, мы воспринимаем цвет, основываясь на присущем ему понимании того, какие вещи должны быть окрашены, поэтому они выглядят нормально для нас как при холодном, так и при теплом освещении, и даже, после небольшой корректировки, при очень странно окрашенном свете. Если свет «действительно» сильно синий, мы не видим его, но если вы сделаете фотографию, будет записано больше синих фотографий. Файл изображения ничего не знает о том, как все «должно» выглядеть, и нуждается в коррекции баланса белого, чтобы изображение соответствовало нашим ментальным ожиданиям.

При конвертации из файла RAW конвертер работает с известной начальной точки. Он либо имеет подробный профиль для вашей модели камеры (или даже той, которую вы сгенерировали самостоятельно), либо, по крайней мере, базовую цветовую матрицу, соответствующую общему выводу этой камеры. Таким образом, он может выйти из этого состояния, чтобы применить различные корректировки - это «RAW * T» в ответе decasteljau, и если вы передумаете, так как обычно исходный файл RAW остается неизменным, он может начаться снова с этой базовой линии и применить другое преобразование.

Как только у вас есть файл JPEG, эта базовая линия теряется, и нет никакой известной информации, с которой можно начинать корректировку.

Кривые тона и насыщенность затрудняют это, потому что:

(1) они происходят после баланса белого

(2) они нелинейны, что означает порядок операций

(3) они зависят от модели камеры и настроек Picture Control

1 и 2 означают, что эта обработка должна быть отменена, прежде чем можно будет регулировать баланс белого. 3 означает, что невозможно точно отступить.

Существует преобразование, которое может исправить баланс белого, не отступая от этих других шагов, но это преобразование нелинейно и отличается для каждой камеры. Пользователь пациента может найти его вручную, используя элемент управления Curves. Чтобы сделать это автоматически, потребуется реверс-инжиниринг для конкретной камеры.