RAW — единственный оригинал фотографии. Все остальное — постобработка.
В эпоху смартфонов искусство фотографии практически утрачено. Фотография стала массовым явлением, и большинство современных фотографов-любителей даже не слышали о таких понятиях, как выдержка или баланс белого. Они также не знают, какие манипуляции совершает цифровая камера в смартфоне, чтобы создать фотографию. Да, точная генерация, потому что конечный результат на экране кардинально отличается от того, что «видит» светочувствительный датчик.
В более профессиональных цифровых камерах и некоторых лучших смартфонах информация хранится в формат RAW – в виде значений яркости, взятых из матрицы. Это «цифровой негатив», который мы можем конвертировать в RGB и редактировать по своему усмотрению, сохраняя оригинал. Именно здесь начинается искусство современного цифрового фотографа – в обработке RAW.
Светочувствительный датчик
Основным элементом цифровой камеры является светочувствительный оптический датчик. Это ПЗС- или КМОП-чип, который регистрирует энергию фотонов, попадающих на него через объектив.
Матрица состоит из нескольких миллионов элементов – пикселей. Количество элементов называется разрешением матрицы. Например, если он имеет 10 миллионов элементов, это датчик на 100 МП (мегапикселей).
Формат RAW: цифровой негатив
Формат изображения RAW содержит необработанные данные электрических сигналов датчика. Эти файлы содержат информацию, полученную непосредственно от АЦП без какой-либо общепринятой спецификации (стандарта).. В связи с техническими особенностями матриц и АЦП разных производителей универсального стандарта RAW не существует и файлы с разных устройств отличаются друг от друга. Поэтому для их чтения и конвертации необходимы специальные приложения, которые зачастую непригодны для работы с RAW-файлами других производителей и даже с моделями камер тех же марок. По этой же причине расширение файлов RAW может быть разным для разных типов фото- и видеотехники.
Цель формата RAW — сохранить максимум информации с датчика. (включая максимальный динамический диапазон 12 или 14 бит) с минимальными потерями. Большинство форматов RAW хранят информацию в соответствии с геометрией отдельных светочувствительных элементов сенсора (пикселей). Например, датчики с шестиугольными пикселями записывают информацию для каждой из ячеек, которую декодер затем преобразует в прямоугольную геометрию.
Формат RAW хранит информацию в полном динамическом диапазоне и цветовой гамме, которую может уловить сенсор.
В 2004 году Apple представила формат открытого контейнера. Цифровой негатив (DNG) для записи данных RAW.
Хотя многие мелкие производители перешли на формат DNG, крупные производители Nikon, Canon, Olympus и Sony остались придерживаться своих собственных форматов.
В 2005 году была создана международная инициатива OpenRAWчтобы привлечь внимание к зоопарку недокументированных форматов RAW компании. В свое время это привлекло внимание к этой проблеме, но теперь веб-сайт OpenRAW доступен только в Интернет-архиве.
В общем, зоопарк несвободных RAW-форматов продолжает существовать и по сей день.
Какие бренды поддерживают RAW
Каждый крупный производитель имеет свой формат со своим расширением файла. Вот некоторые из них:
.3fr(Хассельблад).arw.srf.sr2(Сони).bay(Касио).crw.cr2.cr3(Канон).dcs.dcr.drf.k25.kdc(Кодак).dng(Адобе).erf(Эпсон).fff(Имакон/Хассельблад сырой).gpr(ГоПро).jxs(Профили Байера JPEG XS RAW).mdc(Минолта, Агфа).mos(лист).mrw(Минолта, Коника Минолта).nef.nrw (Никон).orf(Олимп).pef.ptx(Пентакс).pxn(Логитек).R3D(КРАСНЫЙ Цифровой Кинотеатр).raf(Фудзи).raw.rw2(Панасоник).raw.rwl.dng(Лейка).rwz(Розор).srw(Samsung).x3f(Сигма)
Многие из этих форматов основаны на TIFF, причем DNG является расширением TIFF 6.0.
Редакторы и конвертеры RAW
Для обработки RAW доступно множество конвертеров. Любая камера, поддерживающая собственный формат, всегда поставляется с собственным конвертером RAW в RGB. Преобразование в RGB можно сравнить с проявкой пленки, это столь же необратимая разовая операция.
Существует Adobe DNG Converter для macOS и расширение Raw Image для Windows.
Кроме того, существуют редакторы с открытым исходным кодом и сторонние редакторы, поддерживающие DNG, а также лицензионные или взломанные форматы компаний. Наиболее известными редакторами с открытым исходным кодом являются ImageMagick, ExifTool, Darktable, digiKam и Shotwell.
В 2020 году Apple выпустила iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max с поддержкой фирменного формата Apple ProRAW. На самом деле есть два варианта: традиционный Bayer RAW и Apple ProRAW, оба из которых сохраняют в 12-битный файл DNG. Опция активируется в настройках камеры:
Формат Apple ProRAW можно использовать с HDR, Deep Fusion или ночным режимом, а также есть и другие отличия от Bayer RAW.
Как выглядит RAW без обработки
В прошлом году технические издания опубликовали отличный пример того, как выглядит фотография без обработки, это перевод из блога фотографа-любителя и разработчика Maurycy Z — оригинал ниже. Автор показывает изображение елки в исходном формате RAW, захваченное сигналом датчика:
Светочувствительный датчик камеры на самом деле не различает цвета, он просто регистрирует яркость каждого пикселя.
Для синтеза цветного изображения перед пикселями ПЗС-матрицы ставятся цветовые фильтры RGB:
Таким образом пиксели сенсора регистрируют значение яркости в каналах RGB. По ним реконструируется известное человеческому глазу цветовое изображение:
Если камера выполняет автоматическую коррекцию изображения, она настраивает параметры, чтобы адаптировать изображение к человеческому зрению. Взяв «цифровой негатив» мы можем сделать это сами в редакторе. Сначала увеличиваем яркость:
Затем баланс белого корректируется для устранения искажений зеленого канала:
Наконец, яркость снова нормализуется путем растягивания значений яркости на полный диапазон значений для каждого цветового канала:
Современный смартфон делает это автоматически. Пользователь просто получает конечный результат как данность.
Автоматическая обработка изображения от сигнала датчика до визуализации на дисплее включает более десятка этапов:
Включая дополнительные методы улучшения качества изображения:
- удаление дефектных пикселей – замена данных в плохих местах интерполяцией из соседних;
- баланс белого – учет цветовой температуры света в сцене;
- воспроизведение тона — преобразование сцены с широким динамическим диапазоном в 10 и более бит для отображения на мониторах с низким динамическим диапазоном или для печати; обработка включает отдельные этапы тональной компрессии и гамма-сжатия;
- оптическая коррекция – устранение искажений объектива, виньетирования, хроматических аберраций;
- усиление контраста;
- улучшить ясность;
- Сжатие динамического диапазона – осветление теней без переэкспонирования светлых участков.
В результате такой автоматической обработки типичное изображение в формате RAW выглядит намного лучше, но все равно часто требует дополнительной обработки. Поэтому очень важно сохранять оригинальные RAW-файлы, чтобы возможные дефекты можно было исправить в редакторе, не повреждая оригинал:
Компьютерная фотография
Существует также продвинутая магия компьютерной фотографии, когда смартфон применяет более совершенные фильтры и «улучшители». Эти алгоритмы выходят за рамки стандартной обработки и приближаются к функциям машинного обучения, компьютерного зрения и искусственного интеллекта.
Например, расширение динамического диапазона фотографий за пределы человеческого зрения – эффект HDR. Это делается путем сшивания частей кадра, снятого на короткой и длинной выдержках. Объединение нескольких кадров в один не только расширяет динамический диапазон, но и снижает шумы и устраняет другие дефекты.
Это поистине уникальные вещи, которые очень сложно воспроизвести вручную с одиночных цифровых негативов в формате RAW. Итак, у смартфонов есть определённое преимущество перед зеркалками:
Например, использование электронного затвора в режиме трепещущего затвора позволяет делать фантастически резкие фотографии движущихся объектов — то, что в принципе невозможно с помощью обычной зеркальной камеры:
И в вычислительной фотографии таких «фишек» целая куча. Не обошлось и без ошибок:
Неудивительно, что даже некоторые фильмы уже снимают на камеры iPhone и делают это очень хорошо. В целом, мобильные телефоны кардинально изменили ландшафт цифровой фотографии, человеческое поведение и человеческую культуру:
Хотя смартфоны серьезно отстают от профессиональных камер по качеству оптики (различные объективы и фильтры) и размеру фотосенсора, они выигрывают благодаря уникальным методикам вычислительной фотографии, поднявшим фотографию на новый уровень.
Каждая фотография является обработкой оригинала.
Каждая фотография является результатом манипуляций и сложных вычислений с исходными цифровыми данными RAW для создания изображения, наиболее приятного для человеческого глаза. Из одного оригинала RAW можно создать сотни разных фотографий. Мы не можем сказать, что это «фейки», а скорее просто разные представления исходных данных – иной взгляд на реальность.. Ведь даже учёные НАСА фотографируют звёздные туманности в знакомых цветах.
Это похоже на подделку, но не совсем — скорее на творческую адаптацию, соответствующую нашему видению. Ведь исходный инфракрасный диапазон находится за пределами человеческого восприятия:
То же самое и с цифровой фотографией. Исходный сигнал в формате RAW — это лишь основа, строительный материал, из которого мы создаем и генерируем конечный кадр, приятный глазу и понятный мозгу. В дальнейшем это всегда можно скорректировать, что-то можно подправить, если «негатив» сохранится.
По сути, каждая фотография — это субъективная картинка, отражающая мнение автора или настройки камеры по умолчанию. Это лишь одна из миллионов интерпретаций необработанных данных RAW. В общем, любая фотография — это по сути фантазия примерно на уровне изобразительного искусства. Абсолютной «истины» не существует.
