Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 1 teoria) http://www.swiatobrazu.pl/format-raw-a-inne-formaty-cyfrowego-zapi...
5 czerwca 2010, 10:09 Autor: Odys J. Korczyński
czytano: 34555 razy
Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 1 teoria)
Z formatem RAW miał kontakt chyba każdy
fotograf, używający aparatu cyfrowego,
niezależnie od swojego doświadczenia w
dziedzinie fotografii. Choć niektórzy z rezerwą
podchodzą do zapisywania zdjęć w tym formacie,
to jednak RAW-y są obecnie na tyle powszechne,
że warto dowiedzieć się, czym one w
rzeczywistości są. Być może dzięki tej wiedzy
łatwiej będzie można wykorzystać zalety RAW-ów
w post procesie.
Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 2 praktyka)
RAW - na początek słowo wyjaśnienia
Format zapisu danych to sposób zakodowania danych w relacji do odczytującego je oprogramowania.
Kiedy włączamy w naszych aparatach cyfrowych tryb RAW, aparat nie zapisuje fotografii w postaci
danych o zdefiniowanym formacie. Mało tego, nie jest zapisywany nawet obraz. Zapisywane są jedynie
informacje o sile światła padającego na poszczególne elementy światłoczułe matrycy (piksele). Inaczej
mówiąc, aparat zapamiętuje na karcie pamięci informacje o warunkach ekspozycji dla poszczególnych
komórek światłoczułych matrycy. Co może dziwić, wśród tych danych nie ma jakiegokolwiek opisu
koloru sfotografowanej sceny. Zatem zapisując zdjęcie w trybie RAW, otrzymamy surowy (ang. raw)
przekaz danych z matrycy, w który możemy ingerować z niewspółmiernie dużą, w porównaniu z innymi
formatami zapisu, swobodą.
Fotografowanie w trybie RAW gwarantuje najwyższą jakość obrazów, pochodzących z określonego
rodzaju matrycy. Zaznaczam, że obserwując podgląd obrazu na monitorze aparatu (nawet niezwykle
dokładnych, o rozdzielczości HD), nie zauważymy żadnej różnicy pomiędzy zdjęciem zapisanym jako
RAW czy chociażby jako jpg. Dzieje się tak dlatego, że oprogramowanie aparatu generuje podgląd
obrazu na podstawie zapisanych, uogólnionych algorytmów jasności i informacji o kolorze.
Z formatem RAW jest ściśle połączona idea "ciemni cyfrowej". Surowe dane z matrycy traktujemy
bowiem jak odpowiednik zapisu negatywowego, któremu musimy dopiero nadać odpowiednią,
zrozumiałą dla oprogramowania graficznego, formę, czyli musimy je wywołać w konwerterze plików
RAW. Najprostsze konwertery są zwykle dostarczane przez producentów aparatów wraz ze sprzętem
fotograficznym. Na rynku obecne są też profesjonalne programy i pluginy do programów, konwertujące
zapisy RAW. Są to m.in Camera Raw i samodzielny program Capture One firmy Phase One.
1 z 6 2015-08-15 17:09
Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 1 teoria) http://www.swiatobrazu.pl/format-raw-a-inne-formaty-cyfrowego-zapi...
Interfejs wtyczki Camera Raw w Adobe PS CS4
Interfejs programu Capture One
RAW a TIFF
Format TIFF jest bezstratnym formatem zapisu plików bitmapowych, aczkolwiek w odróżnieniu od
formatu RAW, mimo swojej bezstratności, format TIFF zawiera już sformatowane informacje o kolorze,
balansie bieli i innych warunkach fotografowanej sceny. W porównaniu z plikiem RAW jest to więc plik o
mniejszych możliwościach edycyjnych. W sensie logicznym format RAW porównałbym do biblioteki
formatów TIFF, różniących się między sobą parametrami koloru, nasycenia, balansu bieli, ostrości i
innymi podstawowymi cechami ekspozycji fotograficznej. Byłoby to zatem wiele plików, podczas gdy
format RAW wystarcza do przeniesienia tych samych możliwości (i zarchiwizowania) jako jeden,
2 z 6 2015-08-15 17:09
Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 1 teoria) http://www.swiatobrazu.pl/format-raw-a-inne-formaty-cyfrowego-zapi...
znacznie mniejszy objętościowo, plik.
RAW a JPEG
Przy porównywaniu formatów JPEG i RAW po pierwsze należy zwrócić uwagę na ideę działania pliku
RAW. Po zapisaniu zdjęcia w trybie RAW tego zdjęcia de facto jeszcze nie mamy. Przykładowo dla
zawodowych fotoreporterów stanowi to wielkie ograniczenie, ponieważ w ich pracy liczy się czas.
Informacja prasowa żyje niekiedy bardzo krótko i fotoreporterzy zwykle nie mają czasu na obróbkę
plików RAW. W takich sytuacjach reporterzy wykorzystują wyłącznie skompresowany format JPEG.
Niektórzy kompromisowo zapisują zdjęcia przy zastosowaniu trybu łączonego  RAW+JPEG. Niestety,
ilość danych, zapisywanych na karcie pamięci w takim trybie pracy jest znacznie większa, a zatem znów
pojawia się stricte logistyczny problem zorganizowania wolnej przestrzeni na karcie pamięci. To są
najważniejsze przyczyny, dla których zawodowi fotografowie decydują się na używanie plików JPEG.
Trzeba zaznaczyć, że format JPEG nie oznacza kompletnej straty jakości fotografii. W wielu wypadkach,
plik JPEG, pochodzący z profesjonalnej lustrzanki cyfrowej, jest całkowicie wystarczającym (po drobnym
retuszu) materiałem do druku, nawet w dużym formacie.
Przyjrzyjmy się jednak bardziej technicznej stronie różnic między formatem RAW i JPEG. Początki
formatu JPEG sięgają 1983 r. w organizacji ISO. Trzy lata póz
niej zdecydowano o powołaniu Joint
Photographic Experts Group (Połączona Grupa Ekspertów Fotograficznych  JPEG). W 1991 r. był już
gotowy standard kompresji stratnej, na której bazować miał format JPEG (ISO/IEC IS 10918-1|ITU-T
Recommendation T.81). Założono, że mechanizm kompresji stratnej będzie działał w dwóch
podstawowych trybach: trybie progresywnym i hierarchicznym.
Tryb progresywny został przewidziany do użycia podczas transmisji danych. W czasach dominacji łącz
modemowych był znacznie bardziej rozpoznawalny. Zdjęcia w formacie JPEG ładowały się w
charakterystyczny sposób  od nieostrego kadru aż do rozpoznawalnej, dobrej jakości finalnej,
załadowanej klatki. Dzisiaj, ze względu na szybkość transmisji danych, nawet gdy stosuje się metodę
progresywną, to po prostu nie jesteśmy w stanie jej dostrzec.
Tryb hierarchiczny pozwala na zapisanie w jednym pliku szeregu obrazów tego samego kadru, jednak z
tą różnicą, że każdy następny zapisany kadr jest wyższej rozdzielczości. Warto zaznaczyć, że kadry o
wyższej rozdzielczości nie są samodzielnymi kadrami, ale zapisem wyłącznie różnicy jakości w stosunku
do kadru poprzedzającego o niższej rozdzielczości. Ten sposób pozwala na znaczne zmniejszenie
rozmiaru pliku, a także umożliwia szybki podgląd obrazu bez angażowania mocy obliczeniowej sprzętu
komputerowego.
Straty podczas kompresji
Co to jest kompresja stratna?
Najprościej mówiąc, kompresja stratna jest zmniejszeniem rozmiaru wyjściowego pliku w połączeniu z
bezpowrotną utratą danych, najczęściej zawierających informacje o półtonach kolorystycznych.
Najpierw obraz w przestrzeni RGB konwertowany jest na przestrzeń LAB. Polega to na tym, że z kanału
czerwonego i niebieskiego tworzy się jeden kanał luminacji i 2 chrominancji. Wynika to z tego, że oko
ludzkie jest mniej czułe na zmiany bezwzględnych wartości kolorów, a bardziej dostrzega zmiany
jasności i relacji między kolorami. Kolejnym etapem jest odrzucenie części pikseli kanałów
chrominancji. Następnie algorytm kompresji dzieli obraz na bloki o rozmiarze 8x8 pikseli i na każdym
takim bloku wykonuje tzw. Dyskretną Transformację Kosinusową (DCT). Wartość składających się na
blok pikseli jest uśredniana do wartości całego bloku. Dodatkowo wprowadzany jest parametr, opisujący
częstotliwość zmian wewnątrz bloku pikseli. Na tym etapie opis pikseli bloków i częstotliwości zmian
jest wyrażony liczbami zmiennoprzecinkowymi. Kolejny etap nazywany jest kwantyzacją i z liczb
zmiennoprzecinkowych tworzone są liczby całkowite. To tu następuje największa strata danych obrazu.
Na koniec stosuje sie dodatkowo inny rodzaj kompresji danych, powstały jeszcze w latach 50.  tzw.
kodowanie Huffmana dla wszystkich współczynników niezerowych.
3 z 6 2015-08-15 17:09
Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 1 teoria) http://www.swiatobrazu.pl/format-raw-a-inne-formaty-cyfrowego-zapi...
Drzewo algorytmu Huffmana
Przykład zmian wartości pikseli po zastosowaniu Dyskretnej Transformacji Kosinusowej (DCT)
Jak widać  nawet od matematycznej strony  ilość procesów, które zachodzą w formacie JPEG jest
nieporównywalnie większa niż w formacie RAW, który jest zwykłym ciągiem binarnym, jeszcze bez
nadanego języka odczytu. Poza tym JPEG dysponuje 8-bitowym kodowaniem koloru na piksel, co daje
256 odcieni na kanał koloru, podczas gdy format RAW obecnie dysponuje przynajmniej 12 bitami, co
daje 4096 odcieni na kanał. Wyższa jakość formatu RAW wynika także ze sposobu obróbki. Surowe
dane RAW, pochodzące wprost z matrycy, są obrabiane przez specjalnie dobrane algorytmy w
profesjonalnym oprogramowaniu, a nie przez niezbyt potężny obliczeniowo procesor aparatu cyfrowego.
Obraz z tych danych powstaje jakby wtórnie wobec całego szeregu modyfikacji, o których
wprowadzeniu decydujemy na etapie wywoływania pliku RAW.
4 z 6 2015-08-15 17:09
Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 1 teoria) http://www.swiatobrazu.pl/format-raw-a-inne-formaty-cyfrowego-zapi...
Dwa wycinki przedstawiające strukturę pikseli. Po lewej wycinek z obrazu zapisanego w formacie JPEG -
wyraz
nie widać artefakty pikselowe. Po prawej stronie, przy tym samym powiększeniu, w formacie RAW
dostrzeżemy jedynie płynne ułożenie siatki pikseli.
Po lewej stronie wycinek fotografii zapisanej w formacie JPEG - wyraz
nie widać bloki kompresji 8x8
piksela. Po prawej stronie ten sam fragment zdjęcia zapisany w formacie RAW - nie dostrzegamy
żadnych artefaktów.
Wybór między formatami RAW i JPEG
Nie twierdzę, że format JPEG nie ma zalet, z których bez wątpienia największą jest mały rozmiar. Do
wielu profesjonalnych zastosowań format JPEG także jest przydatny  mam na myśli np. prasę. W
prasie codziennej, częściowo również z powodu niezbyt dobrej jakości papieru, nie kładzie się
największego nacisku na wysoką jakość zdjęć. Na papierze gazetowym, a nawet lepszym, na którym
drukowane są tygodniki, różnica między JPEG-iem i RAW-em w ogóle nie będzie zauważalna. Nie ma
więc sensu obciążać wielkimi, nieskompresowanymi plikami komputerów używanych do składu gazet
czy czasopism.
Inaczej rzecz ma się z materiałem zdjęciowym, który chcemy zarchiwizować. Materiał taki powinien być
jak najlepszej jakości, względnie powinien umożliwić, po obróbce, osiągnięcie maksymalnie wysokiej
jakości. Tę możliwość dają albo ogromne pliki TIFF, PSD i PSB, albo, stosunkowo na ich tle niewielkie
rozmiarowo, pliki RAW.
Dla celów komercyjnych, sesji zdjęciowych, zaawansowanych edycji graficznych czy też zdjęć
przeznaczonych do druku w większym formacie, powinniśmy stosować wyłącznie pliki RAW jako
podstawę do wszelkich póz
niejszych modyfikacji. Tylko format RAW da nam najszersze możliwości
edycyjne i zapewni ten poziom jakości, którego nie osiągnęlibyśmy nawet pracując z formatem TIFF.
Jak widać, zawsze powinno obowiązywać podejście zdroworozsądkowe, a więc wpierw uświadamiamy
sobie cel (np. przeznaczenie fotografii), a póz
niej dobieramy środki, by go zrealizować. Nie zawsze
podejście maksymalistyczne jest właściwe. Niekiedy działa na niekorzyść oceny naszej pracy i
5 z 6 2015-08-15 17:09
Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 1 teoria) http://www.swiatobrazu.pl/format-raw-a-inne-formaty-cyfrowego-zapi...
profesjonalizmu działania jako fotografów.
Tabele
Tabela 1. Oznaczenia rozszerzeń plików RAW różnych producentów
.3fr (Hasselblad)
.ari (ARRIFLEX)
.arw .srf .sr2 (Sony)
.bay (Casio)
.crw .cr2 (Canon)
.cap .iiq .eip (Phase One)
.dcs .dcr .drf .k25
(Kodak)
.kdc
.erf (Epson)
.fff (Imacon)
.mef (Mamiya)
.mos (Leaf)
.mrw (Minolta)
.nef .nrw (Nikon)
.orf (Olympus)
.ptx .pef (Pentax)
.pxn (Logitech)
.R3D (RED)
.raf (Fuji)
.raw .rw2 (Panasonic)
.raw .rwl .dng (Leica)
.rwz (Rawzor)
.x3f (Sigma)
Tabela 2. Wybrane oprogramowanie do odczytu i edycji formatu RAW
BreezeBrowser (Windows)
(Windows,
Bibble 2002 Macintosh,
Linux)
Corel Paint Shop (Windows,
Pro X3 Macintosh)
(Windows,
SilverFast
Macintosh)
(Windows,
Capture One
Macintosh)
plug-in Camera
(Windows,
Raw do Adobe
Macintosh)
Photoshop
RawShooter (Windows)
(Windows,
DxO Optics Pro
Macintosh)
XnView (Windows)
dcraw (Linux)
(Windows,
plug-in UFRaw do
Macintosh,
Gimpa
Linux)
Format RAW a inne formaty cyfrowego zapisu obrazu (Część 2 praktyka)
www.swiatobrazu.pl
6 z 6 2015-08-15 17:09