Что такое формат данных raw

В чем преимущества формата фото RAW

В переводе с английского языка RAW буквально переводится, как «сырой». В фотоделе данный формат считается более совершенным. Снимать в нем получится далеко не на каждом фотоаппарате: лишь достаточно серьезные устройства поддерживают такую возможность. Чтобы понять, что такое RAW в фотоаппарате, следует рассмотреть процесс его получения и преимущества перед более известным JPEG.

Что такое RAW и его отличия от JPEG

Как было сказано выше, RAW – это формат фото, который доступен в профессиональных и полупрофессиональных фотоаппаратах. Если перевести на аналогию с пленочными устройствами, то RAW – это негатив, скорее информация о фотографии, чем она сама. Преимуществом RAW является возможность широкого варианта обработки данных с помощью специальных программ на ПК.

Для того чтобы понять, как получается фотография в формате RAW, следует рассмотреть весь процесс формирования изображения:

Для формата RAW пункты 2-5 пропускаются, то есть камера записывает непосредственно аналоговый «необработанный» сигнал. В результате пользователь получает фотографию большего размера, но с базовыми данными. Обработка происходит уже на компьютере с помощью программ. Это значит, что к фото не применяются вообще никакие настройки.

При сохранении фото в JPEG часть данных теряется, и зависит это от степени сжатия фотографии. Чем она больше, тем больше артефактов может быть на снимке, и тем меньше вариантов для дальнейшей обработки изображения на компьютере остается у фотографа.

Еще одним отличием форматов JPEG и RAW является тот факт, что JPEG – это конечный формат, а RAW – это скорее семейство форматов, которые могут отличаться в зависимости от камеры. Даже внутри одного бренда итоговый формат может отличаться. Необработанный снимок в формате RAW нельзя открыть на каком-либо устройстве кроме самого фотоаппарата и специальных программ на ПК.

Плюсы и минусы формата RAW

Профессиональные фотографы выбирают именно такой вариант сохранения фотографий, так как в последующем они могут обработать их так, как нужно. JPEG такой возможности не дает. Но на этом достоинства формата RAW не заканчиваются.

При этом есть и некоторые недостатки, которые стоит учитывать, снимая в RAW.

Пункты о цветовом пространстве и глубине цвета в преимуществах формата RAW требуют пояснения. Ниже мы рассмотрим, что это означает.

Понятие цветового пространства

В фотографии есть понятие цветового пространства. Под ним имеют ввиду абстрактную математическую модель цветовой палитры из трех цветов в трехмерном отображении. С помощью основных цветов (красный, желтый и синий) получаются остальные. При этом любой цвет и оттенок имеют свои строго заданные параметры, которые определяется по значениям в трехмерной системе координат.

Самое полное цветовое пространство называется CIE xyz, оно охватывает весь цветовой спектр человеческого глаза и является эталоном. Очевидно, что в мире не существует устройства, которое способно отобразить весь этот спектр. По этой причине для техники были разработаны другие цветовые пространства.

В настоящее время существует два наиболее популярных и используемых пространства — sRGB и Adobe RGB. Первый вариант был разработан компаниями Microsoft и HP в 1996 году. По сути это унифицированный стандарт, который описывает лишь 35% цветов от CIE.

Adobe RGB появился спустя два года. Его разработку осуществила компания Adobe Systems. Преимущество заключается в том, что оно способно отобразить 50% от CIE. При этом в большинстве случаев разницу между цветами заметить очень сложно — для этого потребуется специализированная техника и программное обеспечение. Данное цветовое пространство применяется в профессиональном фотоделе.

Современные фотоаппараты поддерживают работу в обоих вариантах, но часто пользователи просто не понимают, какое цветовое пространство выбрать в фотоаппарате. Фотографы, которые только осваивают технику и сохраняют в JPEG, по умолчанию используют sRGB. Данный вариант можно изменить, но никакой практической пользы от этого не будет, так как разница будет незаметна. Как отмечают профессионалы, неопытные фотографы часто выбирают Adobe RGB из-за мнимого превосходства в количестве отображаемых цветов, но по факту не получают никакой разницы.

При сохранении данных в формате RAW вопрос в принципе теряет актуальность, так как для данного формата цветовое пространство не применимо и назначается уже в процессе обработки на компьютере.

Глубина цвета

Еще один немаловажный вопрос для начинающих пользователей фотоаппарата – что такое глубина цвета в цифровых фотоаппаратах. Фотография состоит из пикселей, то есть очень маленьких точек. Каждый пиксель является отображением конкретного участка на матрице. Кодировка точки, а точнее цвета пикселя, осуществляется в битах. Формат JPEG предлагает для каждой точки 8 бит информации, а RAW 12 или 14 бит. Иными словами, это значит, что закодированный цвет в RAW имеет большую глубину и может быть передан более точно. Очевидно, что в фотоделе более точная передача цветов имеет решающее значение, так как это дает большие возможности для экспериментов.

Как включить RAW в фотоаппарате

Как уже было отмечено, каждый бренд имеет свой вариант формата RAW. У Nikon он называется NEFF, у Canon – CR2. Принципиальное отличие заключается в обработке данных процессором, и на выходе получается так, что для каждого формата требуется использовать разные конвертеры. Причина этого заключается в том, что производители используют разные процессоры в своей технике. Каждый из них обрабатывает данные по своей схеме, поэтому добиться единообразия невозможно.

На заметку! В истории была попытка сделать единый вариант — предпринят он был компанией Adobe и назывался DNG. Однако широкого распространения он не получил и использовался в нескольких камерах от разных брендов.

Для того чтобы поставить формат RAW, пользователю требуется лишь войти в настройки камеры и выбрать пункт обработки фото. В нем есть возможность выбрать размер фото и формат записи. Соответственно для того, чтобы фотографировать с сохранением «сырых» данных, требуется выбрать пункт RAW. Независимо от того, как он будет называться на конечном фото, в настройках фотоаппаратов большинства брендов используется общепринятое название.

Как фотографировать в RAW

В некоторой степени снимать в RAW более просто, чем в JPEG. Причина заключается в том, что для второго варианта требуется выставлять все настройки сразу, так как изменить их на фото уже не получится. Для RAW это не имеет смысла, так как баланс белого, шумы, цветовое пространство можно отредактировать в дальнейшем. Важным моментом для работы с RAW является четкое понимание того, как в дальнейшем будет обрабатываться фото, и для чего вообще он применяется. Пользователю следует не просто снимать «наобум», а иметь представление о том, чего он хочет добиться при обработке.

Обработанное фото RAW

Чем открыть RAW

Открыть RAW в простом редакторе фото не получится. Для этой цели нужно использовать специальные конверторы, самые простые из которых — поставляемые на диске с фотокамерой. У Nikon он называется Nikon Imaging и Capture NX, у Canon — Canon Utilities RAW Image Converter.

Также можно использовать обычный Photoshop, но для него потребуется установить отдельно расширение Adobe Camera RAW. Самые большие минусы этих программ – высокая стоимость лицензии.

Кроме того, можно использовать программы XnView, IrfanView, ACDSee. Первые два варианта распространяются бесплатно, но в базовой версии имеют достаточно урезанные возможности. Для расширения потребуется установить плагины. ACDSee – платная программа с широким функционалом для просмотра и обработки файлов, а также с возможностью организации их хранения.

Заключение

Формат RAW позволяет провести максимум манипуляций с фото и не сильно заботиться о выставлении настроек во время снимка. Он является более предпочтительным, но подойдет лишь тем людям, которые понимают, как в дальнейшем будут заниматься обработкой фотографии.

Источник

Всё что вы хотели знать о RAW-формате. 12 или 14 бит, сжимать или нет.

Сжимать ли RAW в камере. Что выбрать 12 или 14 бит. Сравнение опций формата RAW, краткий обзор RAW по брендам и рекомендации по использованию.

Файлы RAW — это необработанные, “сырые” данные с матрицы камеры. Это значит, что при постобработке изображений, снятых в этом формате, можно восстановить большое количество деталей даже в глубоких тенях или в очень светлых участках снимка. Увидеть такое восстановление на конкретном примере можно в этой статье.

Между тем, не все RAW одинаковы, то есть не из всех RAW можно получить одинаковый объем информации. Давайте разберемся, какие существуют варианты “сырых” файлов и в чем разница между изображениями со сжатием (lossy), со сжатием без потерь (lossless) и без сжатия (uncompressed).

Зачем сжимать файл RAW?

Есть несколько причин, по которым производители предлагают сжатие файлов RAW. Основная из них — это экономия места. На одну и ту же карту памяти можно записать больше сжатых RAW-файлов, чем несжатых. Кроме того, уменьшение размера файла влияет на весь рабочий процесс, связанный со съемкой, постобработкой и хранением фотографий.

Ускорение записи и переноса файлов. Сжатые файлы RAW физически меньше, поэтому камера будет быстрее записывать их на карту памяти. Также сокращается и время переноса файлов с карты памяти на компьютер или на внешний накопитель, иногда довольно значительно.

Увеличение скорости непрерывной съемки. Файлы меньшего размера занимают меньше места в буфере камеры, что может потенциально увеличить серию непрерывной съемки. Но это не всегда так. Например, в старых камерах сжатие RAW, наоборот, снижает число кадров в единицу времени, поскольку процесс сжатия очень нагружает процессор.

Уменьшение разрешения. Некоторые камеры предлагают уменьшить разрешение файлов RAW либо обрезая изображение, либо применяя даунсамплинг — уменьшение числа пикселей в изображении. Если первый вариант не связан со сжатием RAW, то в последнем сжатие, а с ним и потери данных, могут быть очень большими.

Сжатие с потерями/сжатие без потерь/без сжатия

В зависимости от производителя и модели камеры, у вас могут быть разные опции для RAW. Самые распространенные варианты — это сжатие, сжатие без потерь и без сжатия.

Если важно сохранить все данные, такого сжатия лучше избегать, поскольку есть риск потерять детали в тенях или на светлых участках.

12 бит/14 бит/16 бит

Помимо разных уровней сжатия, “сырые” изображения могут хранить различное количество оттенков на цветовой канал на пиксель — это так называемая “битовая глубина”. Большинство камер по умолчанию снимают 12-битные RAW, то есть 4096 оттенков на канал (красный, зеленый и синий). Перемножаем 4096 на 4096 и на 4096 (три канала), получаем примерно 68,72 миллиарда вариантов цвета на пиксель.

14-битные RAW обеспечивают 16384 вариантов цвета на каждый цветовой канал, что дает 4,39 триллиона оттенков на пиксель. И, хотя большинство современных цифровых камер пока не предлагают 16-битного формата RAW, когда он появится, то будет обеспечивать более 281 триллиона оттенков на пиксель.

Сжатие RAW: сравнение размеров файла

Давайте возьмем стандартное изображение в RAW, снятое на Nikon D810, и посмотрим на размер файлов в зависимости от битовой глубины и вариантов сжатия:

Как видите, разница между 12 и 14 битами довольно велика, так же как и между вариантами сжатия. И когда речь идет о большом количестве изображений, можно подумать, что съемка в 12-битном сжатом RAW — хороший выбор, ведь размер таких файлов на целых 60,9% меньше, чем размер несжатых 14-битных RAW.

Но тут все зависит от того, как вы снимаете, что вы снимаете и сколько информации обычно извлекаете из темных и светлых участков изображения при постобработке. Например, если вы снимаете портреты с хорошим освещением и редактируете их по минимуму, то 12-битный RAW вполне подойдет.

Но если вы заниматесь пейзажной фотографией, астрофотографией, и вам нужно максимально сохранить информацию на всех участках снимка, то надежнее будет снимать в 14-битном RAW со сжатием без потерь. Так вы сможете по максимуму использовать возможности матрицы и при этом получать файлы почти вполовину меньше, чем при использовании несжатых RAW. Лишние 15% процентов сжатия (до 60,9% 12-битного сжатого RAW) того не стоят, если они ограничивают ваши возможности при постобработке. Помните об этом, выбирая битовую глубину и степень сжатия.

Еще один важный момент — некоторые камеры не позволяют менять данные характеристики. У большинства любительских камер в установках по умолчанию обычно 12-битный сжатый RAW. У более продвинутых моделей — 14-битный RAW, сжатый без потерь.

Давайте посмотрим, что предлагают нам в этом плане разные популярные бренды.

Nikon

У зеркалок Nikon опции битовой глубины и сжатия RAW меняются в зависимости от модели. На большинстве камер для начинающих и любителей можно выбрать только битовую глубину — 12 или 14 бит, но не способ сжатия. Это означает, что у этих камер по умолчанию выставлено сжатие с потерями. На дорогих камерах для профессионалов Nikon обычно предлагает три варианта сжатия: сжатый, сжатый без потерь и несжатый:

Canon

Камеры этой компании не позволяют выбрать ни битовую глубину, ни вариант сжатия, поэтому нужно смотреть в руководстве пользователя, какие именно опции предлагает конкретная модель. Большинство камер Canon для начинающих снимают 12-битные RAW со сжатием без потерь, большинство профессиональных — 14-битные, также со сжатием без потерь.

Fuji

Все камеры серии Fuji X в первом поколении могли предложить только 12 бит. Теперь же все современные камеры с матрицей X-trans по умолчанию снимают 14-битные RAW. Fuji не позволяет изменить битовую глубину через меню камеры, но в некоторых моделях можно самостоятельно выбрать сжатие:

Sony

К сожалению, все современные камеры Sony предлагают только сжатие с потерями по схеме “11 + 7 бит”. После многочисленных жалоб пользователей компания добавила возможность снимать несжатые RAW на некоторых камерах, например, на Sony A7R II, но в результате получаются файлы огромных размеров. На сегодняшний день у Sony нет камер, которые могут снимать сжатые без потерь RAW.

Об авторе: Назим Мансуров — профессиональный фотограф из Денвера, штат Колорадо, основатель сайта Photography Life.

Источник

Формат RAW изнутри

Формат RAW. Что это такое, где используется и зачем он нужен

RAW-файл содержит данные, полученные непосредственно со светочувствительного сенсора камеры. Структура этих данных может различаться, но во всех случаях они полностью, без потерь, отражают результат преобразования световой энергии в электрические сигналы. Итак, давайте проясним, что происходит при попадании света на сенсор.

Существуют несколько технологий получения цифрового изображения, которые попадают под понятие «цифровой фотоаппарат». Почти все из них, генерирующие RAW-файлы, относятся к «мозаичным» камерам или цифровым фотоаппаратам с массивом цветных фильтров (англ. «color filter array» – CFA).

В «мозаичных» камерах применяются двумерные (плоские) площадки, которые «улавливают» и «учитывают» фотоны. Площадки состоят из одинаковых ячеек, упорядоченных в ряды и столбцы, таким образом, образуют матрицу. Каждая ячейка – это светочувствительный детектор, построенный по одной из двух технологий: прибор с зарядовой связью (ПЗС) или комплементарный металл-оксид полупроводник (КМОП). Обычно, каждая ячейка определяет один пиксел итогового изображения.

Матрица. Каждый элемент матрицы – это один пиксел изображения.

Каждая ячейка на площадке – светочувствительном сенсоре – всего лишь «считает» количество фотонов. Электрический заряд, генерируемый ячейкой, прямо пропорционален энергии «пойманных» фотонов. Основная особенность процесса заключается в том, что матрица формирует изображение в оттенках серого – RAW-файл не содержит информации о цвете.

Превращение чёрно-белого изображения в цветное

Роль массива цветных фильтров заключается в том, чтобы «разукрасить» бесцветное RAW-изображение. Ячейки матрицы «накрыты» цветными фильтрами. Таким образом, каждая ячейка ловит только либо «красные», либо «зелёные», либо «синие» фотоны. В большинстве светочувствительных сенсоров фильтры упорядочены по принципу Байера (Bayer). Рисунок ниже демонстрирует такой порядок:

Над каждой ячейкой установлен цветной фильтр, поэтому она воспринимает лишь один из трёх цветов: красный (R), зелёный (G) или синий (B). Порядок фильтров соответствует шаблону Байера. Зелёных фильтров в 2 раза больше, чем синих и красных. Аналогично устроена сетчатка человеческого глаза, которая наиболее чувствительна к зелёному свету.

Также, применяются другие цветовые фильтры и их порядки. В некоторых фотоаппаратах используются сенсоры с CMY-фильтрами (прим. переводчика – аббревиатура, образованная от Cyan-Magenta-Yellow – «циан-маджента-жёлтый» – цветовая «палитра», применяемая в полиграфии, например, в офсетной печати.), вместо RGB-фильтров. CMY-фильтры воспринимают больше света – итоговое изображение получается светлее. В некоторых фотоаппаратах могут применяться сенсоры с фильтром дополнительного – четвёртого – цвета.

Все виды массивов цветных фильтров объединяет одно. Неважно, какие цвета воспринимаются и в каком количестве. Важно то, что каждая ячейка воспринимает лишь один цвет. Ячейка, «накрытая» зелёным фильтром, вычисляет светлоту зелёной составляющей светового потока, достигшего сенсора. Ячейка, «накрытая» красным фильтром, вычисляет светлоту красной составляющей светового потока, достигшего сенсора. Ячейка, «накрытая» синим фильтром, вычисляет светлоту синей составляющей светового потока, достигшего сенсора.

RAW-файл содержит два типа данных. К первому типу относятся значения светлоты каждой ячейки, ко второму типу – метаданные.

Метаданные (буквально, «данные о данных») генерируются процессором фотоаппарата для каждого снимка. Например, оба формата – JPEG и RAW – содержат EXIF-данные (EXIF – Exchangeable Image Format – формат обмена данными об изображении), которые отражают такие параметры съёмки как: модель и серийный номер фотоаппарата, выдержку и значение диафрагмы, фокусное расстояние объектива и факт срабатывания вспышки во момент съёмки.

RAW-файлы также содержат специальную информацию, которую используют программы, интерпретирующие RAW-файлы в RGB-изображения.

Помимо значений светлоты, соответствующих каждому пикселю-ячейке, RAW-интерпретатор считывает из RAW-файла информацию о расположении цветных фильтров. С помощью этих данных программа устанавливает соответствие ячейки и цвета «покрывающего» её фильтра. Затем RAW-конвертер строит RGB-изображение методом интерполяции: цвет каждого пикселя в итоговом изображении рассчитывается с учётом цвета и светлоты анализируемой ячейки, соответствующей пикселю, а также цветов и светлот её «соседей».

RAW-интерпретатор преобразует цветные «мозаики» в изображение, основываясь на данных в RAW-файле.

Процесс преобразования цветных «мозаик» в изображение – основное действие, которое осуществляет RAW-интерпретатор. Но не единственное. Следующие задачи RAW-интерпретатор выполняет в дополнение к основному действию:

1.Определение баланса белого

2. Цветопередача

3. Назначение корректирующей гамма-функция

4. Уменьшение цифрового шума, сглаживание и повышение чёткости

Все RAW-интерпретаторы решают указанные задачи. Однако, алгоритмы решений могут сильно отличаться. Вот почему итоговые изображения, полученные из одного и того же RAW-файла, могут иметь некоторые отличия в зависимости от используемого RAW-интерпретатора. Некоторые программы будут генерировать изображения с более плавными тоновыми переходами. Таким образом, они «освобождают пространство» для дальнейшей обработки. Остальные RAW-интерпретаторы назначают более крутую тоновую кривую, приближая вид итогового изображения к виду плёночной фотографии.

Не существует «правильного» RAW-интерпретатора. Производители программного обеспечения создают алгоритмы относительно своего субъективного мнения о том, какой результат является «лучшим».

Чем JPEG-изображение отличается от RAW-изображения

Когда вы снимаете в формате JPEG, встроенный в фотоаппарат RAW-интерпретатор выполняет все указанные выше действия для формирования итогового изображения. Затем применяет к нему алгоритм сжатия JPEG. Некоторые фотоаппараты предоставляют возможность управления. Например, можно выбрать цветовое пространство (sRGB или AdobeRGB), степень повышения чёткости и, иногда, тональную кривую и контрастность. Если вы фотографируете в быстром темпе, то указывать для каждого кадра все эти параметры во время съёмки неудобно. Поэтому в случае с JPEG фотоаппарат ограничивает вас, по-своему интерпретируя снимаемую сцену.

JPEG-изображения обладают крайне малым потенциалом для редактирования. Активная тоновая и цветовая коррекция проявляет на изображении 8х8-пиксельные фрагменты, которые генерируются в процессе преобразования снимка в JPEG-формат. JPEG-преобразование старается сохранить распределение тонов на изображении, взамен сильно искажает цвета. Поэтому, редактируя JPEG-изображения, вы можете столкнуться с неверным отображением оттенков кожи и неплавностью тоновых переходов.

Когда вы фотографируете в формате RAW, у вас появляется бесподобная возможность гибкой интерпретации изображения. При съёмке в формате RAW только настройки фотоаппарата, оказывающие влияние на экспозицию: чувствительность, выдержка и значение диафрагмы, – определяют сохраняемые в RAW-файле данные. Управление всеми остальными параметрами остаётся в ваших руках в процессе RAW-интерпретации на компьютере. Оперируя в огромном диапазоне изменений, вы можете переопределить баланс белого, выбрать цветовое пространство и настроить цветовой баланс, распределить тона, настроить детализацию изображения (степень повышения чёткости и степень уменьшения цифрового шума). В определённых границах (в зависимости от RAW-интерпретатора) вы можете скорректировать экспозицию.

Почти все цифровые фотоаппараты создают 12-ти битное изображение: могут сохранять 4096 уровней светлоты на каждый пиксел. JPEG-изображение хранит лишь 8 бит информации о цвете на один цветовой канал для каждого пикселя. Таким образом, фотографируя в формате JPEG, вы полагаетесь на встроенный в фотоаппарат RAW-интерпретатор. Вы можете лишь надеяться на то, что он отбросит большое количество полезной информации оптимальным способом, сохранив качество изображения.

Ситуация усугубляется следующей тенденцией. Многие производители фотоаппаратов применяют к изображению в процессе RAW-JPEG преобразования невероятно крутую тоновую кривую, повышающую контраст. Они стремятся создать JPEG-изображение похожее на позитивный слайд. В процессе преобразования имеющийся динамический диапазон укорачивается примерно на 1 EV. При этом вы не можете определять, какие тона будут потеряны и в какой степени.

В некотором смысле, создание JPEG-изображения аналогично позитивному процессу, в то время как съёмка в формате RAW напоминает негативный процесс. Фотографируя в JPEG, подобно как при позитивном процессе, вам необходимо на момент съёмки выбрать правильные настройки фотоаппарата. На этапе обработки у вас будет мало возможностей что-либо изменить.

Съёмка в формате RAW обусловливает значительную гибкость в распределении тонов на изображении. Аналогичную возможность предоставляет негативный процесс. Здесь появляются развитые условия для цветовой коррекции и работе с насыщенностью. Также, при интерпретации RAW-файла можно управлять детализацией изображения – уменьшением зернистости и повышением чёткости. Это является дополнительным преимуществом к обработке по принципам «плёночного» негативного процесса.

Съёмка в формате RAW обладает ещё одним потенциальным преимуществом, которое, возможно, не так просто продемонстрировать, но тем не менее. Если Вы фотографируете в формате RAW, то совершенствование алгоритмов RAW-интерпретаторов открывает перед вами всё больше возможностей.

Цифровая фотография развивается: она уже не «зелёный плод», но ещё и не «спелый», не говоря уже о зрелой «налитости». Все, кто работал с технологиями цифровой фотографии хотя бы в течение двух лет, знают, что программное обеспечение совершенствуется с каждой новой версией. JPEG-изображения относительно лишены гибкости. Мы можем видеть улучшения алгоритмов, оперирующих с ними, но эти улучшения достаточно сдержанны. В противоположность, RAW-интерпретаторы претерпели значительные изменения с момента появления фотоаппаратов с матрицами цветовых фильтров. Есть смысл задуматься о том, что они продолжать совершенствоваться в дальнейшем. Снимая в формате RAW, вы обеспечите себе возможность воспользоваться этими улучшениями, когда они станут доступными.

Автор статьи: Bruce Fraser

Источник