Что такое RAW и с чем его едят?

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:

	Дематризация Баланс белого	Тональные кривые 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
Идеально

Тесты камеры Canon EOS 20D с использованием карты тестирования разрешающей способности ISO 12233.
Разница между разрешением изображений RAW и JPEG может варьироваться в зависимости
от модели камеры и используемых программ преобразования.

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. 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, 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. Следующий пример был снят в направлении на солнце и показывает один и тот же RAW-файл с коррекцией на -1 ступень, 0 (без коррекции) и +1 ступень. Наведите курсор на подписи, чтобы увидеть, как экспокоррекция влияет на изображение:

 

 

Примечание: +1 и -1 ступень означает увеличение или уменьшение освещённости вдвое, соответственно.

Экспокоррекцию могут также записывать как eV, например, +1 eV.

Обратите внимание на большое количество деталей на свету и в тенях в этих трёх изображениях. Аналогичных результатов невозможно было бы достичь, просто высветляя или затемняя файл JPEG — ни в динамическом диапазоне, ни в оттенках. Для лучшей передачи этого широкого динамического диапазона можно использовать градиентный фильтр.

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.

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. Изображение показано в масштабе 200%. Сжатие JPEG с сохранением 60% в Adobe Photoshop.

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.