Mike King

Что такое RAW, технически?


Сырье Формат файла Фото

С технической точки зрения, что такое RAW и как он отличается от JPG или растровых изображений? Я не спрашиваю про плюсы / минусы по сравнению с другим форматом, а скорее, что представляет собой формат RAW, как хранятся данные, как он отличается от JPG (кроме отсутствия сжатия) и как он отличается от растрового?

Ответы


thomasrutter

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

Это позволяет выполнять дальнейшую обработку позже на компьютере по своему усмотрению. Примечательно, что он избегает шагов по снижению уровня демозаизации , резкости / уменьшения шума и сжатия JPEG, которые постоянно применяются к результирующему файлу изображения, прежде чем он покинет камеру.

Когда вы делаете снимок:

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

  1. Фильтр Байера

    Затвор открывается и свет поступает в камеру. Свет фильтруется через фильтр цветного слоя, поэтому каждый пиксель на датчике получает только красный, зеленый или синий свет. Это необходимо, потому что без него датчик монохромный.

  2. датчик

    Свет попадает на датчик (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 нужного значения в соответствии с чувствительностью (ISO-рейтинг), а затем преобразуются в цифровые значения с использованием аналого-цифрового преобразователя с определенной глубиной. После этого этапа у вас есть миллионы (обычно 12- или 14-разрядные) цифровых значений в потоке.

    Обратите внимание, что метод аналого-цифрового преобразования сильно отличается в CMOS и CCD-датчиках. Например, CMOS-датчик содержит транзистор в каждом пикселе, чтобы помочь в этом, 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 будет возвращать ноль для черных пикселей. Например, окружающая теплота датчика может вызвать некоторый сигнал. Исправление этого часто делается путем считывания данных датчиков с некоторых крайних пикселей, которые постоянно покрыты, поэтому свет не может их достичь. Затем он вычитает соответствующее значение из других результатов. Он может делать другие поправки на цифровых данных - он может попытаться уменьшить некоторые типы шумов, например фоновый шум, создаваемый датчиком.

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

    Здесь извлекаются данные RAW.

    Если вы снимаете RAW, ни один из шагов ниже здесь не применяется к файлу изображения, поскольку он выходит из вашей камеры, что позволяет вам применять их по своему усмотрению в своем программном обеспечении RAW.

  5. демозаики

    Каждое значение на самом деле является либо красным, либо зеленым, либо синим. Тем не менее, для каждого изображения необходимо, чтобы каждый пиксель имел все три цвета - красный, зеленый и синий. Таким образом, алгоритм демозаизации должен угадывать две другие части цвета для каждого пикселя, и это делается на основе знания окружающих пикселей. Существует множество различных алгоритмов демозаизации с различными качествами, и это процесс с потерями. Если это происходит в камере, то вы застряли в встроенном алгоритме 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 коррекцию цвета, чтобы преобразовать цвета в желаемое цветовое пространство, которое обычно является sRGB.

  7. баланс белого

    Коррекция баланса белого применяется для коррекции различных цветовых температур источников света при съемке.

  8. Гамма-коррекция

    Применяется гамма-коррекция, которая преобразует от линейных значений в гамма-скорректированные значения, как того требуют файлы цифровых изображений. Эта коррекция не является прямой гамма-коррекцией; контрастная кривая применяется для обеспечения того, чтобы блики и черные кривые были красивыми, придавая ей приятный внешний вид.

  9. Заточка и уменьшение шума

    Для улучшения изображения применяется соответствующее количество резкости и уменьшения шума, и вы пытаетесь подавить раздражающий шум. Существуют различные алгоритмы резкости и шумоподавления, и это процедура с потерями. Если это делается в камере, то вы застряли в том, что камера не делала резкости и шумоподавления.

  10. Сжатие JPEG

    Полученные данные изображения сжаты как JPEG. Это также, очевидно, процедура с потерями.

    Здесь будет создан файл JPEG.

Подробнее о формате RAW

Чтобы создать файл RAW, необработанные данные с этапов с 1 по 4 выше собраны в формат файла, который обычно является запатентованным форматом файла производителя, основанным на формате TIFF. Данные иногда сжимаются с использованием простого алгоритма сжатия без потерь, а иногда его часть также зашифровывается.

В файле RAW камера включает в себя множество метаданных со всей информацией, необходимой для выполнения дополнительных этапов обработки позже в соответствии с настройками камеры. Это включает в себя информацию, такую ​​как настройки баланса белого, резкости и контраста в камере. Программное обеспечение RAW может затем выбрать этот совет или игнорировать его.

Камера также вставляет файл JPEG в RAW-файл, который затем может использоваться при воспроизведении изображения в режиме «воспроизведения» в камере. Этот встроенный JPEG немного добавляет размер RAW-файла, но это означает, что камера не должна применять всю эту обработку каждый раз, когда изображение просматривается в режиме воспроизведения. Программное обеспечение обработки RAW на компьютерах в значительной степени игнорирует встроенный JPEG, хотя некоторое программное обеспечение может использовать его для быстрого режима предварительного просмотра или для создания быстрых миниатюр. Это, как правило, довольно низкое качество JPEG, достаточно хорошее для предварительного просмотра.

mattdm
Обратите внимание, что некоторые камеры фактически применяют некоторое снижение шума на шаге 4. (например, Sony A850).

thomasrutter
Примечание: как правило, алгоритмы демозаизации (шаг 5) также будут делать некоторую резкость как часть демозаизации. Это часто будет в дополнение к дальнейшему затачиванию, сделанному на шаге 9.

thomasrutter
Некоторые камеры применяют коррекцию объектива в камере. На всех камерах, которые я использовал, которые сделали это, в RAW-файле нет предварительной коррекции объектива, поэтому камера сделала это после этого шага.

Michael Clark
точка № 1 - фильтры Байера изменяют чувствительность к различным длинам света. Но какой-то зеленый свет проникает сквозь красные и синие фильтры, а красный и синий свет проникают сквозь зеленые фильтры.

thomasrutter
Это верно, но это также эквивалентно утверждению, что «каждое значение представляет собой« красное »,« зеленое »или« синее »значение в заданном цветовом пространстве, определение красного, зеленого и синего определяется фильтром bayer» не это?

Edd

Сырые файлы на самом деле не являются изображениями как таковыми, а данные прямо с сенсора камеры. Я думаю, что это как замораживание состояния камеры сразу после завершения экспозиции и объединение ее в файл, как правило, с каким-то сжатием без потерь. Статья в Википедии содержит множество подробностей о том, что записано, но в качестве руководства я бы сказал:

  • Все показания уровней от датчика
  • Некоторая информация о типе датчика (так что Raw-конвертер знает, как интерпретировать данные датчика)
  • Все настройки, применяемые в настоящее время к камере
  • Время и другие метаданные EXIF-типа, связанные с изображением
  • Возможно, уменьшенное изображение в формате JPEG

Имейте в виду, что нет единого формата Raw, и все производители камер могут собирать подобные данные по-своему. Adobe пытается продвигать формат DNG (Digital Negative) , который я лично использую, в качестве стандартного формата RAW. Несколько камер могут выводить DNG, но большинство из них необходимо преобразовать. Я делаю это при импорте в Lightroom, так как одним из преимуществ является то, что он может хранить данные редактирования Lr в файле и не требует сиккалов xml. Другим преимуществом DNG является то, что он, как правило, приводит к меньшим размерам файлов, чем исходные файлы Raw.

Я бы предположил, что из-за того, как большинство датчиков построены с использованием типа фильтра Bayer , данные от датчика просто содержат уровни от каждого фотосайта на датчике. Растровое изображение, например, объединило бы сайты RGB для формирования одного пикселя.

Eruditass
Попытка Adobe стандартизировать RAW-форматы: en.wikipedia.org/wiki/Digital_Negative_(file_format) Кроме того, RAW-файлы часто без потерь сжаты.

Michael Clark
DNG больше контейнера, чем фактический формат. Необработанный конвертер по-прежнему должен знать характеристики датчика, который сделал снимок, и применить соответствующую демозаику для этого конкретного датчика.

AJ Finch

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

Резюме

RAW-файл представляет собой прямой дамп данных, которые камера захватывает.
Файл JPEG был получен из данных RAW с помощью процесса резкости, коррекции цвета и сжатия.

подробность

Сердцем цифровой камеры является светочувствительный чип, известный как датчик.
RAW-файл - это скорее копия данных непосредственно с этого чипа, когда он захвачен изображением. Таким образом, файл изображения не легко распознается как изображение, потому что:

  • он не находится в каком-либо широко известном формате файла
  • он никоим образом не уточняется

Файл JPEG, с другой стороны, является стандартным файловым форматом и имеет некоторую утонченность, применяемую к изображению, чтобы он выглядел лучше. Эти уточнения включают исправление баланса белого и резкости. Кроме того, в JPEG обычно было сжато сжатие. Таким образом, процесс создания JPEG сбрасывает данные, которые первоначально присутствовали на датчике, и которые будут сохранены в RAW-файле.

И RAW-файл, и JPEG - это виды растровых изображений (оба они представляют отдельные пиксели).

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

Когда использовать каждый

JPEG лучше, если

  • вы хотите использовать полезный файл прямо с вашей камеры
  • пространство на карте памяти стоит
  • вы хотите снимать изображения в очень быстрой последовательности

RAW лучше, если

  • вы хотите выполнить пост-обработку файла
  • вы хотите, чтобы ваши возможности открывались для экспозиции или баланса белого
  • вам нужен максимально возможный уровень детализации (я мог ошибаться в этом - зависит от камеры)

отказ

Я пропустил некоторые подробности здесь (см. Комментарии), чтобы сделать основы понятными.

Erica Marshall
Камера по-прежнему применяет всю постобработку к RAW-файлу, она просто сохраняет ее обратимым образом. Чтобы продемонстрировать это, вы можете поместить свою камеру (в RAW) в черно-белый режим, сделать снимок, и вы получите черно-белое изображение, даже если ваша камера сделала цветную фотографию, а затем преобразует ее. Эта общая демонстрация используется, чтобы показать гибкость RAW, потому что вы можете открыть файл B & W RAW в программном обеспечении и изменить режим камеры на «Обычный» и вернуть цветную версию. Если он был снят в JPG, вы потеряете цветную версию.

Erica Marshall
Полное раскрытие: я не помню вовремя для редактирования: в RAW применяется не всякая постобработка, но улучшение цвета и коррекция, такие как баланс белого. Такие вещи, как резкость и снижение шума, не применяются. Извините за двойной комментарий.

Rezlaj
+1 этот ответ не заслуживает понижения. Камера обрабатывает только маленькую jpeg как миниатюру для отображения пользователю, она не обрабатывает исходную информацию при использовании RAW.

jrista♦
@Erica: Я думаю, что вы пытаетесь сказать, что аппаратное обеспечение камеры применяет tone curve к необработанным данным изображения, что они и делают. Каждый канал обрабатывается путем применения тональной кривой, которая эффективно «добавляет» правильный баланс белого и контраст. В действительности, однако, никакой реальной обработки не делается, кривая тона просто ослабляет изображение, когда оно отображается на экране. Если для каждого канала применяется линейная тональная кривая, исходное исходное состояние можно просмотреть (хотя изображение будет выглядеть довольно грубым).

Erica Marshall
@jrista: конечным результатом является то, что когда кто-то открывает изображение на своем экране, они увидят изображение RAW, которое не сильно отличается от эквивалентного JPG ... Я просто пытался уточнить разницу в более практичной и менее технический.

Rezlaj

Я думаю, что на этот вопрос лучше ответить википедия на самые технические аспекты: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format .

В общем, RAW - это точный выход датчика. Он может быть сжат или нет, но основное отличие между JPEG и RAW заключается в том, что RAW представляет собой формат без потерь. JPEG имеет глубину 8 бит на пиксель, в то время как RAW может иметь столько бит, сколько имеет датчик. Итак, чтобы получить RAW в JPEG, вы должны потерять много информации, чтобы получить, скажем, 12-бит на пиксель до 8 бит на пиксель.

Форматы RAW - это то, что используют камеры. После этого, когда вы выполняете пост-обработку, вы должны использовать формат TIF, чтобы поддерживать как можно больше информации. TIF также является без потерь формата, и он будет поддерживать ту же самую глубину бит, что и RAW.

Michael Clark
Но демозаизация, используемая для генерации tiff из необработанного файла, необратимо запекается. Фактические значения монохроматической яркости из каждой пиксельной ямы в датчике заменяются рассчитанными значениями RGB для каждого пикселя. Черная точка и цветовая температура / wb, используемые для генерации этих значений RGB, не могут быть впоследствии отменены.

Erica Marshall

Если вы взглянули на изображение, которое первоначально берет ваша камера, вы были бы разочарованы. После того, как изображение сделано, фотография проходит через то, что вы можете представить как пост-обработку в камере, чтобы повысить цвет, контрастность, резкость и т. Д.

Когда вы снимаете в RAW, вы получаете примерно то же изображение, что и с JPG, но вы получаете все данные, необходимые для «отмены» всей этой пост-обработки в камере, чтобы вы могли сделать это по-другому самостоятельно, если хотите.

Когда вы снимаете в JPG, камера записывает данные, обрабатывает изображение, а затем удаляет данные «отменить», чтобы сохранить место на карте памяти.

Более подробную информацию можно найти здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format

Или, если вы хотите получить квалификацию в RAW и обработке камеры, просмотрите эти видеоролики из беседы Google PhotoTechEDU: http://www.youtube.com/watch#!v=7SuDOMhUUMg&feature=PlayList&p=F7C5C8C217CF2E13&index=1&playnext=1

mattdm
Думая об этом как «отменить» данные работают концептуально, но технически не точно. А так как вопрос говорит «технически» ....
For advertisement and collaboration please email answer.adv@gmail.com