Фото-монстр — советы по фотосъемке от профессионалов.
Формат RAW изнутри
Вы, наверное, слышали про «цифровые» негативы – формат RAW (прим. переводчика – от англ. raw – «сырой»). Однако, непоследовательность изложения о том, что такое RAW-формат, может вызывать трудности при работе с ним. Часть из них заключается в отсутствии единого стандарта. RAW-формат имеет множество спецификаций, например: .CRW или .CR2 у Canon, .MRW у Minolta, ORF у Olympus, различные версии .NEF у Nikon. Но все они обладают общими свойствами. Чтобы вы могли «разложить по полочкам» свои знания о «цифровых» негативах, расскажу, как образовывается изображение в цифровом фотоаппарате.
Формат RAW. Что это такое, где используется и зачем он нужен
RAW-файл содержит данные, полученные непосредственно со светочувствительного сенсора камеры. Структура этих данных может различаться, но во всех случаях они полностью, без потерь, отражают результат преобразования световой энергии в электрические сигналы. Итак, давайте проясним, что происходит при попадании света на сенсор.
Существуют несколько технологий получения цифрового изображения, которые попадают под понятие «цифровой фотоаппарат». Почти все из них, генерирующие RAW-файлы, относятся к «мозаичным» камерам или цифровым фотоаппаратам с массивом цветных фильтров (англ. «color filter array» – CFA).
В «мозаичных» камерах применяются двумерные (плоские) площадки, которые «улавливают» и «учитывают» фотоны. Площадки состоят из одинаковых ячеек, упорядоченных в ряды и столбцы, таким образом, образуют матрицу. Каждая ячейка – это светочувствительный детектор, построенный по одной из двух технологий: прибор с зарядовой связью (ПЗС) или комплементарный металл-оксид полупроводник (КМОП). Обычно, каждая ячейка определяет один пиксел итогового изображения.
Матрица. Каждый элемент матрицы – это один пиксел изображения.
Каждая ячейка на площадке – светочувствительном сенсоре – всего лишь «считает» количество фотонов. Электрический заряд, генерируемый ячейкой, прямо пропорционален энергии «пойманных» фотонов. Основная особенность процесса заключается в том, что матрица формирует изображение в оттенках серого – RAW-файл не содержит информации о цвете.
Превращение чёрно-белого изображения в цветное
Роль массива цветных фильтров заключается в том, чтобы «разукрасить» бесцветное RAW-изображение. Ячейки матрицы «накрыты» цветными фильтрами. Таким образом, каждая ячейка ловит только либо «красные», либо «зелёные», либо «синие» фотоны. В большинстве светочувствительных сенсоров фильтры упорядочены по принципу Байера (Bayer). Рисунок ниже демонстрирует такой порядок:
Над каждой ячейкой установлен цветной фильтр, поэтому она воспринимает лишь один из трёх цветов: красный (R), зелёный (G) или синий (B). Порядок фильтров соответствует шаблону Байера. Зелёных фильтров в 2 раза больше, чем синих и красных. Аналогично устроена сетчатка человеческого глаза, которая наиболее чувствительна к зелёному свету.
Также, применяются другие цветовые фильтры и их порядки. В некоторых фотоаппаратах используются сенсоры с CMY-фильтрами (прим. переводчика – аббревиатура, образованная от Cyan-Magenta-Yellow – «циан-маджента-жёлтый» – цветовая «палитра», применяемая в полиграфии, например, в офсетной печати.), вместо RGB-фильтров. CMY-фильтры воспринимают больше света – итоговое изображение получается светлее. В некоторых фотоаппаратах могут применяться сенсоры с фильтром дополнительного – четвёртого – цвета.
Все виды массивов цветных фильтров объединяет одно. Неважно, какие цвета воспринимаются и в каком количестве. Важно то, что каждая ячейка воспринимает лишь один цвет. Ячейка, «накрытая» зелёным фильтром, вычисляет светлоту зелёной составляющей светового потока, достигшего сенсора. Ячейка, «накрытая» красным фильтром, вычисляет светлоту красной составляющей светового потока, достигшего сенсора. Ячейка, «накрытая» синим фильтром, вычисляет светлоту синей составляющей светового потока, достигшего сенсора.
RAW-файл содержит два типа данных. К первому типу относятся значения светлоты каждой ячейки, ко второму типу – метаданные.
Метаданные (буквально, «данные о данных») генерируются процессором фотоаппарата для каждого снимка. Например, оба формата – JPEG и RAW – содержат EXIF-данные (EXIF – Exchangeable Image Format – формат обмена данными об изображении), которые отражают такие параметры съёмки как: модель и серийный номер фотоаппарата, выдержку и значение диафрагмы, фокусное расстояние объектива и факт срабатывания вспышки во момент съёмки.
RAW-файлы также содержат специальную информацию, которую используют программы, интерпретирующие RAW-файлы в RGB-изображения.
Помимо значений светлоты, соответствующих каждому пикселю-ячейке, RAW-интерпретатор считывает из RAW-файла информацию о расположении цветных фильтров. С помощью этих данных программа устанавливает соответствие ячейки и цвета «покрывающего» её фильтра. Затем RAW-конвертер строит RGB-изображение методом интерполяции: цвет каждого пикселя в итоговом изображении рассчитывается с учётом цвета и светлоты анализируемой ячейки, соответствующей пикселю, а также цветов и светлот её «соседей».
RAW-интерпретатор преобразует цветные «мозаики» в изображение, основываясь на данных в RAW-файле.
Процесс преобразования цветных «мозаик» в изображение – основное действие, которое осуществляет RAW-интерпретатор. Но не единственное. Следующие задачи RAW-интерпретатор выполняет в дополнение к основному действию:
1.Определение баланса белого
Значение баланса белого, установленное цифровым фотоаппаратом в момент съёмки, не влияет на данные, сохранённые в файле. Оно просто записывается в соответствующее поле метаданных. Некоторые -интерпретаторы считывают это значение и применяют его при формирование итогового изображения. По желанию пользователя баланс белого может быть с лёгкостью изменён. Остальные интерпретаторы могу игнорировать «вшитое» в файл значение и определять соотношение цветов, проанализировав -файл.
2. Цветопередача
Каждое значение в -файле задаёт светлоту одного из трёх базовых цветов: красного, зелёного или синего. Но «красный», «зелёный», «синий» – растяжимые понятия. Если вы могли бы увидеть мысли других людей и попросили бы сто человек представить красный цвет, то вы обнаружили бы сто различных оттенков красного. Матрицы цветных фильтров могут отличаться в зависимости от модели цифрового фотоаппарата. Поэтому RAW-интерпретатор старается определить «чистые» красный, зелёный и синий цвета в аппаратно-независимом цветовом пространстве, например, CIE XYZ. Оно разработано с учётом особенностей цветового восприятия человека.
3. Назначение корректирующей гамма-функция
Распределение тонов снимаемой сцены воспринимается светочувствительным сенсором линейно (гамма-функция равна 1). Такое восприятие сильно отличается от человеческого и «плёночного». -интерпретатор применяет к изображению корректирующую гамма-функцию, чтобы распределение бликов, полутеней и теней на итоговом изображении соответствовало тому, как человек видит свет. Линейность восприятия светочувствительного сенсора является ключевым фактором при расчёте экспозиции во время съёмки. Тема обсуждается мной в статье «RAW, экспозиция и линейное восприятие света».
4. Уменьшение цифрового шума, сглаживание и повышение чёткости
Трудности могут возникнуть с очень маленькими деталями изображения. Если какая-то деталь «запечатлена» лишь «красной» или «синей» ячейкой, -интерпретатору трудно рассчитать цвет этой детали на изображении. Также, простые алгоритмы преобразования «мозаик» в изображение могут столкнуться с трудностями в определении границ двух однородных по цвету областей. В дополнение к алгоритмам уменьшения цифрового шума и повышения чёткости в целях уменьшения цветовых искажений на итоговом изображении многие -интерпретаторы оснащены алгоритмами, сочетающими две противоположных функции: распознавание границ и сглаживание.
Все RAW-интерпретаторы решают указанные задачи. Однако, алгоритмы решений могут сильно отличаться. Вот почему итоговые изображения, полученные из одного и того же RAW-файла, могут иметь некоторые отличия в зависимости от используемого RAW-интерпретатора. Некоторые программы будут генерировать изображения с более плавными тоновыми переходами. Таким образом, они «освобождают пространство» для дальнейшей обработки. Остальные RAW-интерпретаторы назначают более крутую тоновую кривую, приближая вид итогового изображения к виду плёночной фотографии.
Не существует «правильного» RAW-интерпретатора. Производители программного обеспечения создают алгоритмы относительно своего субъективного мнения о том, какой результат является «лучшим».
Чем JPEG-изображение отличается от RAW-изображения
Когда вы снимаете в формате JPEG, встроенный в фотоаппарат RAW-интерпретатор выполняет все указанные выше действия для формирования итогового изображения. Затем применяет к нему алгоритм сжатия JPEG. Некоторые фотоаппараты предоставляют возможность управления. Например, можно выбрать цветовое пространство (sRGB или AdobeRGB), степень повышения чёткости и, иногда, тональную кривую и контрастность. Если вы фотографируете в быстром темпе, то указывать для каждого кадра все эти параметры во время съёмки неудобно. Поэтому в случае с JPEG фотоаппарат ограничивает вас, по-своему интерпретируя снимаемую сцену.
JPEG-изображения обладают крайне малым потенциалом для редактирования. Активная тоновая и цветовая коррекция проявляет на изображении 8х8-пиксельные фрагменты, которые генерируются в процессе преобразования снимка в JPEG-формат. JPEG-преобразование старается сохранить распределение тонов на изображении, взамен сильно искажает цвета. Поэтому, редактируя JPEG-изображения, вы можете столкнуться с неверным отображением оттенков кожи и неплавностью тоновых переходов.
Когда вы фотографируете в формате RAW, у вас появляется бесподобная возможность гибкой интерпретации изображения. При съёмке в формате RAW только настройки фотоаппарата, оказывающие влияние на экспозицию: чувствительность, выдержка и значение диафрагмы, – определяют сохраняемые в RAW-файле данные. Управление всеми остальными параметрами остаётся в ваших руках в процессе RAW-интерпретации на компьютере. Оперируя в огромном диапазоне изменений, вы можете переопределить баланс белого, выбрать цветовое пространство и настроить цветовой баланс, распределить тона, настроить детализацию изображения (степень повышения чёткости и степень уменьшения цифрового шума). В определённых границах (в зависимости от RAW-интерпретатора) вы можете скорректировать экспозицию.
Почти все цифровые фотоаппараты создают 12-ти битное изображение: могут сохранять 4096 уровней светлоты на каждый пиксел. JPEG-изображение хранит лишь 8 бит информации о цвете на один цветовой канал для каждого пикселя. Таким образом, фотографируя в формате JPEG, вы полагаетесь на встроенный в фотоаппарат RAW-интерпретатор. Вы можете лишь надеяться на то, что он отбросит большое количество полезной информации оптимальным способом, сохранив качество изображения.
Ситуация усугубляется следующей тенденцией. Многие производители фотоаппаратов применяют к изображению в процессе RAW-JPEG преобразования невероятно крутую тоновую кривую, повышающую контраст. Они стремятся создать JPEG-изображение похожее на позитивный слайд. В процессе преобразования имеющийся динамический диапазон укорачивается примерно на 1 EV. При этом вы не можете определять, какие тона будут потеряны и в какой степени.
В некотором смысле, создание JPEG-изображения аналогично позитивному процессу, в то время как съёмка в формате RAW напоминает негативный процесс. Фотографируя в JPEG, подобно как при позитивном процессе, вам необходимо на момент съёмки выбрать правильные настройки фотоаппарата. На этапе обработки у вас будет мало возможностей что-либо изменить.
Съёмка в формате RAW обусловливает значительную гибкость в распределении тонов на изображении. Аналогичную возможность предоставляет негативный процесс. Здесь появляются развитые условия для цветовой коррекции и работе с насыщенностью. Также, при интерпретации RAW-файла можно управлять детализацией изображения – уменьшением зернистости и повышением чёткости. Это является дополнительным преимуществом к обработке по принципам «плёночного» негативного процесса.
Съёмка в формате RAW обладает ещё одним потенциальным преимуществом, которое, возможно, не так просто продемонстрировать, но тем не менее. Если Вы фотографируете в формате RAW, то совершенствование алгоритмов RAW-интерпретаторов открывает перед вами всё больше возможностей.
Цифровая фотография развивается: она уже не «зелёный плод», но ещё и не «спелый», не говоря уже о зрелой «налитости». Все, кто работал с технологиями цифровой фотографии хотя бы в течение двух лет, знают, что программное обеспечение совершенствуется с каждой новой версией. JPEG-изображения относительно лишены гибкости. Мы можем видеть улучшения алгоритмов, оперирующих с ними, но эти улучшения достаточно сдержанны. В противоположность, RAW-интерпретаторы претерпели значительные изменения с момента появления фотоаппаратов с матрицами цветовых фильтров. Есть смысл задуматься о том, что они продолжать совершенствоваться в дальнейшем. Снимая в формате RAW, вы обеспечите себе возможность воспользоваться этими улучшениями, когда они станут доступными.
Автор статьи: Bruce Fraser
03/04/2014
Просмотров : 28905
Источник: mages.adobe.com
Перевод: Марк Лаптенок
Еще уроки из рубрики "Все основы"
Покупка аккумуляторов: что нужно знать?
Доводилось ли вам использовать свою камеру с объективами от стороннего производителя? Предполагаю, что большинство ответит да. Причина этого в том, что на рынке есть много...
Читать дальше →
09/03/2020.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
11 307
1
Правило эквивалентной экспозиции
Фотоаппарат – восхитительный инструмент. Просто поразительно как одним щелчком затвора можно остановить текущий миг и сохранить его на будущее. Принцип работы фотоаппарата...
Читать дальше →
29/02/2020.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
22 493
2
Оцифровка фотографий и негативов
У каждой семьи есть своя история, а у каждой истории есть свои фотографии: старые цветные распечатки, винтажные черно-белые фотокарточки, негативы и пленки.
Читать дальше →
17/02/2020.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
38 170
4
Как развить профессиональный взгляд
Фотография – мощный инструмент визуальной коммуникации. Объектив в какой-то мере можно считать вашим третьим глазом, который позволяет поделиться с миром тем, что видите вы...
Читать дальше →
10/02/2020.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
15 727
0
Как избежать клише в фотографии
Мир современной пейзажной фотографии весьма сложный. Кажется, будто достаточно иметь камеру, несколько объективов, штатив, фильтры, карту и отличную идею в голове, но в реальности все...
Читать дальше →
05/09/2019.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
14 348
1
Как подзаработать фотографу (не профи)
Существует миф, будто фотографы разделяются на две категории – те, для кого это просто хобби и профессионалы, которые зарабатывают деньги. На самом деле многие находятся в...
Читать дальше →
12/08/2019.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
18 500
2
Спасибо.
Спасибо!
Спасибо!
ОШИБОК и ОПЕЧАТОК много. Особо – НАДО ИСПРАВИТЬ!!! – в разделах 1.(Определение баланса белого), 2,3,4 пропущено RAW перед словами «-файл» и «-интерпретатор».
В целом статья не очень приглянулась, но хочу сказать одно...разочарование и недовольство зеркалко у многих идет именно от того, что купить зеркало им сказали, а вот про то, что потом надо проявлять (а там ведь так много ползунков всяких) забыли, а что еще иногда и обработать...и многие курсы кстати всякие и книги и т.д. тоже молчат что фотография это не только экспозиция+композиция...это еще и проявка негатива (RAW), и это тоже важный момент требующий навыков...
Спасибо за статью. У мена вопрос. Вы сказали что нет единого стандарта для RAW. У меня фотошоп не читает RAW с Canon 6D. Это можно как-то исправить? Заранее благодарен.
Обновите Camera Raw или установите более новую версию Photoshop.
ACR с версии 7.3