Почему моя камера так прощает завышенную экспозицию при съемке в формате RAW?

Это одно из преимуществ, которое вы получаете от съемки в формате RAW.

Вы не можете восстановить детали света или тени из JPEG, потому что он имеет 8 бит глубины цвета на компонент цвета, ¹ , и он отображается так, что наименьшее значение пикселя интерпретируется как «черный», а самое высокое — «белый». Просто нет ничего ниже черного или выше белого. Создатели JPEG сделали это, потому что 8 бит на канал достаточно, чтобы люди могли воспринимать правильно экспонированное полноцветное изображение. ² Человеческий глаз имеет более широкий динамический диапазон, чем позволяет JPEG, но он не может постоянно видеть весь этот диапазон. ³

Большинство камер с поддержкой необработанных данных способны захватывать не менее 10 бит на канал. 12 бит на канал+ очень распространен, а 14 бит на канал+ возможен с лучшими датчиками. Хитрость в том, как использовать этот дополнительный динамический диапазон? Есть несколько дизайнерских пространств, в которых можно найти решение:

• Захват и отображение полного диапазона

  Экспонометр камеры может попытаться захватить как можно больший динамический диапазон, насколько это возможно физически, и он может попытаться отобразить все это на маленьком экране на задней панели камеры. Программное обеспечение для необработанной обработки также может попытаться показать вам весь динамический диапазон в файле изображения на экране. При сохранении JPEG камера может просто отобразить этот полный динамический диапазон очевидным образом, эффективно отбрасывая младшие биты с сенсора.

  Никто этого не делает. ⁴

  Если вы сделаете снимок освещенного сзади куста на закате, камера может попытаться запечатлеть черных муравьев в темно-серой тени под густой темно-зеленой листвой и в то же время запечатлеть детали солнечных пятен на солнечном диске.

  Камеры этого не делают, потому что полученное изображение будет выглядеть как полосатая грязь. Человеческие глаза не имеют динамического диапазона, чтобы одновременно видеть муравьев и солнечные пятна, поэтому человеческий мозг не ожидает увидеть такие вещи. ⁵ У нас также нет технологии отображения, достаточно хорошей для воспроизведения физически корректного изображения. ⁶

• Срез от середины

  Вместо этого камера может просто поместить свое понятие «правильной» экспозиции прямо в середину диапазона и извлечь 8-битный JPEG и предварительный просмотр экрана из середины диапазона. Если ваша камера оснащена 12-битным датчиком, она может дать вам диапазон регулировки экспозиции ±2 ступени, поскольку каждый 1 бит на канал соответствует 1 ступени в фотографических терминах.

  Я не думаю, что это совсем плохой путь, но это не даст самых приятных образов. Компании по производству фотоаппаратов, которые сделали бы это, не стали бы продавать много камер.

• Черная точка и гамма-кривая

  Гораздо лучший план — выбрать уровень яркости изображения, чтобы назвать черный ⁷ , а затем выбрать гамма-кривую , чтобы переназначить необработанные данные датчика в этот диапазон 8 бит на канал.

  С помощью этого метода камера и программное обеспечение для обработки необработанных данных могут оставить некоторые необработанные данные за пределами отображаемого диапазона, чтобы файл необработанного изображения кодировал цвета «чернее черного» и «ярче белого». Это область, из которой вы извлекаете, когда ваше программное обеспечение для необработанной обработки восстанавливает детали света или тени.

Не существует универсального органа, предписывающего, какой метод использовать, и даже если бы он был, существует множество вариаций в существующих технологиях и еще много возможностей для дальнейших вариаций. Например, DNG с потерями используют цветовое пространство 8 бит на канал, но нелинейный способ сопоставления входных данных изображения с выходными значениями позволяет работать с небольшим динамическим диапазоном за пределами обычно видимого диапазона отображения.

Сноски:

1. 8 бит на канал также называют «24-битным» теми, кто предпочитает рассматривать все три канала, необходимые для цветного изображения вместе.

2. В любой момент человеческий глаз имеет меньший динамический диапазон , чем вы получаете от 8 бит на канал. Единственная причина, по которой мы используем даже такое количество битов на канал, заключается в том, что компьютерам нравится работать с данными в 8-битных порциях, как это делают цифровые дисплеи. Любое значение, которое может иметь 7-битный или 9-битный вариант JPEG, стирается десятилетиями исторической инерции, заставляющей нас придерживаться 8.

3. Если бы ваши глаза могли постоянно использовать свой полный динамический диапазон, вам бы не пришлось какое-то время щуриться, выходя из тускло освещенного дома в полдень или при включении прикроватного светильника, когда вы просыпаетесь в темноте.

4. Я не сомневаюсь, что это несколько раз пробовали в исследовательских лабораториях. Я даже не удивлюсь, узнав, что программное обеспечение, которое делает это, стало общедоступным. Если бы я хотел быть точным, мне пришлось бы переписать это предложение на что-то менее резкое, например: «Никто не добился коммерческого успеха в производстве программного или аппаратного обеспечения, которое представляет изображения с использованием этого метода».

5. Это одна из причин, по которой сложно сделать хороший HDR .

6. И если бы у нас была такая технология, вы бы не могли смотреть на солнце на воспроизведенном изображении, как и во время фотосъемки.

7. Или белый, если хотите. Это действительно не имеет значения. Вы можете работать с математикой в ​​любом случае.

Гистограмма, отображаемая вашей камерой, основана на предварительном просмотре в формате jpeg в камере, созданном при сохранении файла RAW. В предварительном просмотре данные исчезли и не подлежат восстановлению. Однако информация все еще находится в файле RAW.

Большинство камер используют от 12 до 14 бит на цветовой канал, но стандарт JPEG допускает только 8 бит на канал. Когда вы отображаете файл RAW на своем компьютере, отображение там также ограничено 8 битами на цветовой канал. На вашем компьютере происходит то же самое, что и на экране предварительного просмотра камеры и на гистограмме. Изменяя экспозицию при постобработке, вы изменяете, какие восемь из 12-14 бит на цветовой канал фактически отображаются на мониторе. Настраивая кривые тона, вы можете даже увеличить этот динамический диапазон всего до 8 бит.

Динамический диапазон — это разница между самой темной и самой яркой частью изображения. JPEG должен представлять каждый цвет с 8 битами информации, тогда как в необработанном виде может использоваться больше битов (таким образом, больше возможных значений).

Есть два варианта того, как камера может разрешить разницу в битовой глубине. Либо он может представлять меньшую вариацию для каждого значения (меньшие шаги), либо он может представлять более широкий динамический диапазон. Это может также сделать некоторую комбинацию между ними.

Для камер с широким динамическим диапазоном датчика JPEG обычно фокусируется только на части динамического диапазона, чтобы обеспечить плавные градиенты с ограниченным числом возможных значений. Однако необработанный файл будет охватывать полный динамический диапазон датчика и, таким образом, может хранить информацию, которая в противном случае была бы вне диапазона для JPEG (поскольку она превышает максимальное 8-битное значение).

Этот дополнительный запас в файле RAW позволяет вам сместить точки вниз в диапазон, который может быть выражен в формате JPEG, который вы позже создадите вручную с помощью утилиты RAW.

Нижняя линия? Вы спрашиваете об использовании полного динамического диапазона вашей камеры, который на самом деле превышает то, что предлагается шириной кадра гистограммы вашего A99 с поправкой на JPEG.

Вот учебник, размещенный на UglyHedgehog, который решает именно эту проблему.

http://www.uglyhedgehog.com/t-372364-1.html