Anglické slovo raw znamená syrový, nezpracovaný. Přesně tomuto významu dopovídá datový soubor RAW, který jsou schopny některé fotoaparáty zaznamenat.
Na prvky snímače fotoaparátu dopadá světlo (fotony). To vytváří elektrický náboj (elektrony), který odpovídá množství dopadajícího světla. A/D převodník fotoaparátu tyto analogové hodnoty převede na digitální. K nim se přiřadí metadata, tedy okolnosti pořízení snímku a RAW putuje na záznamovou kartu přístroje.
Výrobci fotoaparátů mají pro svá RAW data odlišné souborové formáty, často je i šifrují a dokumentaci neposkytují. Z marketingových důvodů se výrobci brání standardizaci těchto souborů. Jediný nadějný pokus o standardizaci datových RAW souborů učinila firma Adobe svým otevřeným formátem DNG. Zatím pouze Pentax umožnil ukládat ve svých přístrojích RAW data mimo svého formátu PEF i jako DNG.
Aby se z RAW souborů uložených na paměťové kartě fotoaparátu staly čitelné obrazové formáty JPEG nebo TIFF, musíme dokončit v PC to, k čemu ve fotoaparátu nedošlo. Procesor a specifický software pro daný RAW, který se nazývá konvertor, převede RAW na JPEG nebo TIFF.
Proč je účelné dodatečné zpracování datového souboru RAW do obrazového formátu?
- fotoaparáty nemohou být vybaveny výkonnými procesory jako PC, proto jsou jejich algoritmy převodu jednodušší. Fotografie JPEG z RAW bez jakýchkoliv úprav jsou kvalitnější, než JPEG z fotoaparátu
- na trh budou přicházet nové, dokonalejší programy na zpracování RAW formátu. Ještě za mnoho let budete mít možnost ze svého fotografického archivu vytáhnout kvalitnější fotky
- RAW formát vám dává kontrolu nad interpretací fotografované scény. Pouze nastavení clony, expozičního času a hodnoty ISO na fotoaparátu ovlivní RAW datové soubory. Všechno ostatní (tonální křivka, vyvážení bílé, ostrost, kontrast, barevný prostor) nastavujete až při konverzi RAWu a je to vratný proces
- RAW formát má větší bitovou hloubku než JPEG, proto je jeho dodatečná editace kvalitnější a méně destruktivní
Aby vznikl z datového souboru RAW obrazový soubor, nebo-li interpretovatelný obrázek, je potřeba, aby procesor a software vašeho PC provedl následující operace:
- demozaikování – snímač fotoaparátu je vlastně čítač fotonů bez jakékoliv barevné informace. Tu musí dopočítat konvertor pro každý pixel na základě jasových hodnot sousedních prvků snímače, před kterými jsou umístěny filtry jedné z RGB barev (viz článek „Jak vznikají fotografie v digitálu?“)
Šest prvků snímače, nad kterými jsou RGB filtry a z toho vypočítané dva barevné pixely fotografie
- vyvážení bílé – náš zrak se automaticky přizpůsobuje barvě světla a vidí bílé předměty bíle např. při žlutém světle žárovky. Takovou schopnost snímač fotoaparátu nemá. Eliminovat vliv barvy okolního světla provádí pomocí vyvážení bílé softwarově. Nastavení vyvážení bílé na fotoaparátu nemá vliv na RAW data
- kolorimetrická interpretace – každý pixel souboru ve formátu RAW obsahuje záznam hodnoty jasu červené, zelené a modré barvy (Bayerovo uspořádání). Těmto barvám musí konvertor přiřadit v závislosti na typu snímače správné barevné významy, podle standardního barevného prostoru
- přizpůsobení tonální křivky – snímací prvek je lineární zařízení. Dopadá-li na něj dvojnásobné množství světla, jeho odezva je dvojnásobná atd. Lidský zrak vnímá změny jasu nelineárně. Dvojnásobné množství světla na tmavé scéně vyhodnotí jako velkou změnu jasu a dvojnásobné množství světla na světlé scéně vyhodnotí jako změnu jasu, ale ne dvojnásobnou. Na jasové změny ve slabém světle je oko citlivější. Je to pro život praktické. Pro správnou interpretaci obrazu je nutné přizpůsobit lineární záznam ze snímače tak, aby zaznamenané jasové úrovně lépe odpovídaly lidskému zraku. To se děje pomocí úpravy tonální křivky, tzv. gama korekcí
- vylepšení obrazu – tato skupina úprav je již „nepovinná“, ale žádoucí. Jedná se o algoritmy pro odstranění šumu, zejména při vysoké citlivosti ISO, doostření, saturaci, detekci hran a antialiasingu pro zamezení artefaktů v obraze
Všechny uvedené operace provádí z datového souboru RAW procesor počítače pomocí konvertoru, než můžete uložit hotovou fotografii ve formátu JPEG nebo TIFF. Totéž musí provést fotoaparát, než uloží fotografii na kartu, ovšem bez možnosti vašeho efektivního zásahu do nastavení. Některé parametry můžete nastavit ve fotoaparátu např. vyvážení bílé, doostření, saturaci barev, kontrast. Tyto možnosti jsou velmi omezené a nepraktické, neboť je nastavujete naslepo před každým snímkem hluboko v menu fotoaparátu.
Např. přesné nastavení bílé ve fotoaparátu je poměrně zdlouhavá procedura. Je jednodušší nechat nastavení na automatice přístroje, třeba nepřesné, a pak v konvertoru určit kapátkem neutrální (šedý) tón na scéně. Ten se stane šedým při konverzi a podle toho se změní i ostatní barvy. Změna proběhne při prakticky nulové degradaci obrazu, neboť dobrý konvertor mění při převodu na RGB obraz kolorimetrické interpretace snímku. Při vyvážení bílé v editoru již konvertovaných obrázků dochází k roztažení nebo stlačení úrovní v jednotlivých kanálech, kdy dochází k degradaci obrázku.
Fotoaparáty nemají dostatek času ani dost výkonné procesory na složité výpočty, proto mají jednodušší algoritmy.
max. velikost | max. velikost
Obě fotografie jsou z jedné expozice s nastavením fotoaparátu na záznam JPEG + RAW. Ta vlevo je zcela bez úprav, jak data zpracoval fotoaparát. Vpravo je „vyrobena“ z RAW dat zpracovaných v Camera Raw 4.5. bez editace. Rozdíl v kvalitě je patrný, což potvrzuje i histogram. Fotografie z Camera Raw nemá téměř žádné přepaly ve světlech a je tónově bohatší. Nejviditelnější je to v pravé horní části.
Součástí RAW souborů jsou metadata ve formátu EXIF (Exchangeable Image File). Obsahují okolnosti pořízení snímku, tedy: typ fotoaparátu a jeho nastavení, datum a čas snímání. Při náhledu snímku na displeji fotoaparátu vidíte vždy pouze náhledový JPEG obrázek, případně jeho histogram. U konvertorů na monitoru vidíte též pouze programem vygenerovaný náhledový obrázek a histogram po provedení konverze podle aktuálního nastavení. RAW prostě nelze vidět a relevantním výsledkem převodu je konvertorem „vyrobený“, JPEG nebo TIFF.
Exif data formátu RAW | Exif data formátu RAW zobazena srozumitelnější formou
Některé fotoaparáty, např. Pentax K10D, umějí uložit fotografii v RAW +JPEG a také můžete zvolit RAW od Adobe – DNG nebo od Pentaxu (PEF). První volbu nevyužívám, druhou volbu využívám stále. Fotím do DNG a dále pracuji s Adobe Camera Raw. Software i datový fotmát je tak od jedné firmy.
Pokračování 2 / 2
Jak zpracovávat RAW
Bitová hloubka
Údaje ze snímače fotoaparátu jsou analogové. A/D převodník přidělí jasovým hodnotám jednotlivých barev číselné údaje. Tato činnost je vlastně destruktivní proces, kdy nekonečně velké množství analogových veličin musí degradovat na číslicově definované hodnoty. Pokud na snímací prvek nedopadlo světlo A/D převodník této situaci přiřadí např. číslo 0. Pokud na snímací prvek dopadne maximální světlo, které je buňka schopna zpracovat A/D převodník této situaci přiřadí např. 255. Tím rozdělí každý RGB kanál na 256 (28) jasových úrovní, nebo-li odstínů dané barvy.
Toto rozdělení je typické pro 8bitový JPEG obrázek na každý kanál, tedy 24bitů. Obsahuje 16,7 milionů (224) definic barev. A/D převodníky fotoaparátů bývají 12bitové, 14bitové, 16bitové i 22bitové na jeden kanál. Konvertory používají při úpravách nejčastěji 16 bitů na kanál u každého pixelu obrázku. 0 (černá) až 65 536 (bílá), tedy 65 536 definovaných odstínů červené, zelené a modré barvy. Jejich kombinacemi vznikne závratných 35 000 000 000 definovatelných barevných odstínů. Odhady počtu barev, které jsme schopni rozlišit se však zdaleka neblíží 16,7 milionům. Proč tedy takové množství barev potřebujeme?
Rozdíl u konverze na 8bitový nebo 16bitový barevný prostor spočívá v tom, že všechny definované odstíny, kterých je u 16bitového obrázku více, musí být zaokrouhleny a přiřazeny nejbližšímu odstínu v 8bitovém barevném prostoru. Odstínů pak bude definováno méně. Zatím to může našemu zraku stačit, ale i běžná editace fotografií je destruktivní proces. Při roztažení tonálního rozsahu může dojít k posterizaci. Tonální přechody pak nejsou pozvolné a jsou na fotce patrné. Při zúžení tonálního rozsahu může dojít ke ztrátě detailů. Původně odlišné tonální úrovně jsou totožné a případné detaily se nenávratně ztratí. Každá úprava fotografie v editoru snižuje počet jedinečných barev a jasových úrovní.
max. velikost
Silně podexponovanou fotografii jsem upravil ve Photoshopu v 24 bitovém JPEG. Při zesvětlení fotografie se histogram roztáhl vpravo a rozdíly mezi sousedními barvami se zvětšily natolik, že jsou okem patrné. Zejména v přechodech se vytvořily barevné skvrny. Takto se projevuje posterizace. Zesvětlením se zvýšil viditelný šum. Pro demonstraci posterizace je tento příklad dost extrémní, ale i neviditelná posterizace na monitoru může být problémem na zvětšeninách.
max. velikost
Tutéž fotografii jsem zesvětlil v Camera Raw, tedy 48 bitovém souboru, který jsem poté konvertoval do 24 bitového JPEG. Devastace obrázku je přijatelná
Je patrné, že pokud použijete 16 bitů na kanál pro úpravy ve formátu RAW, máte větší šanci vyhnout se výše uvedeným problémům, respektive provést razantnější úpravy fotografií než v 8bitovém JPEG, navíc zatížený artefakty po ztrátové kompresi. Též můžete zkonvertovat 16ti bitový RAW na 16bitový TIFF a pak provádět úpravy, ale ne všechny funkce editorů pracují s 16ti bitovými obrázky na kanál, které jsou navíc asi 3× větší než RAW. Při úpravách nedochází pouze k editaci pixelů, ale také k úpravě nastavení konverze.
Robustní soubor v RAW s kompletními daty, které senzor zaznamenal, nabízí velký prostor pro editaci a je editací méně zranitelný. Upravujete-li fotografii v konvertoru, na závěr generujete její definitivní podobu. Je to vlastně export dat, přičemž původní RAW soubor zůstane nedotčen. Bitová hloubka určuje, jaké množství barevných informací je dostupné pro každý obrazový bod fotografie.
Můžeme si představit strmé schodiště, kde jeho délka představuje dynamický rozsah a počet schodů bitovou hloubku. Vyšší počet bitů nevede k růstu dynamického rozsahu, jako více menších schodů nevede k prodloužení schodiště.
Bitová hloubka a dynamický rozsah nemá přímou souvislost. Dynamický rozsah fotoaparátů spočívá v omezení snímače. Největší jas, který je schopen přístroj zaznamenat, je omezen situací, kdy se proud generovaný snímacím prvkem začne přenášet na sousední prvky. Vzniká tím tzv. blooming. Nejtmavší odstín, který může přístroj zaznamenat je omezen odstupem šumu od slabého signálu, který generuje malý počet fotonů působící na snímací prvek. Je to subjektivní kritérium.
Aplikací tonálních křivek při konverzi na JPEG ve fotoaparátu dochází k mírnému oříznutí dynamického rozsahu a tím definitivní ztrátě detailů v této oblasti. Úpravami obrázku v RAW můžete tyto detaily v okrajových částech histogramu „zachránit“ pomocí kompenzace expozice. Častým problémem jsou vypálená světla jako důsledek špatné expozice nebo velmi kontrastní scény. Řešením je podexpozice a tím ztráty tmavých oblastí, zvýšení šumu a možná posterizace při úpravě v editoru
Fotíte-li do RAW můžete si dovolit méně podexponovat, respektive trochu vypálit světla. I když indikace v přístroji a histogram vám avizuje přepaly, v náhledu se jedná o přepaly v náhledovém JPEG, což není totéž jako v RAW. Tyto zdánlivě oříznuté části histogramu můžete posunout směrem k jeho středu.
V této souvislosti musím podotkonout, že špičkový konvertor Adobe Camera Raw „nepovažuje“ pixel za bílý (vypálený), pokud alespoň jeden z RGB kanálů obsahuje informace. I bez úplné barevné informace ze třech kanálů dokáže obnovit množství detailů. Chybí-li ostatním konvertorům jeden kanál, vše ostatní „zahodí“.
max. velikost
Původní, přeexponovaná fotografie navíc s rozsahem jasů, které není schopen snímač fotoaparátu zaznamenat v celém rozsahu
max. velikost
Tatáž fotografie upravená ve Photoshopu. Od stínů do čtvrttónů je stav obrázku přijatelnější. S vypálenými světly na fasádě domu si ve 24 bitovém JPEG neporadil ani nejlepší fotoeditor.
max. velikost
Camera Raw pomocí logiky pro obnovu detailů vytvořila barevnou informaci i s jedním vypáleným kanálem. Na tonálně solidní JPEG fotografii je poměrně přesná barva fasády zaznamenána. Při srovnání obou upravených fotografií včetně jejich histogramů mě napadají příslovečné nebe a dudy.
Tonální křivka
Převod lineárních hodnot ze snímače, jak jsem popsal výše, provádí každý konvertor automaticky pomocí aplikace tonální křivky. V náhledu obrázku můžete měnit tvar tonální křivky. Konvertor vám nabídne jakoby lineární křivku k úpravě, ale ta už je po převodu lineárních hodnot ze snímače, tzv. gamakorekci. Např. u Camera Raw (součást Photoshopu) se však úpravy tonální křivky aplikují na lineární data před gama korekcí. Jejich dopad pak vidíte v náhledu už po gama korekci tonální křivky. Při editaci se ve skutečnosti nastavují parametry konverze z formátu RAW na RGB fotografii.
max. velikost
Na horizontální ose grafu jsou jasy, které znázorňují množství světla, které dopadá na snímač nebo lidské oko. Zelená přímka znázorňuje na vertikální ose lineární odezvu snímače (gama1). Červená křivka znázorňuje nelineární reakci lidského oka (zhruba gama 2,2). Gama korekce je aplikace červené křivky, která je použita k převodu čísel reprezentujících naměřené množství světla (RAWdata) na výsledná čísla, reprezentující obraz, jak jej vnímáme
A – takto reaguje snímač fotoaparátu na světlo. B – takto vidí světlo lidský zrak při převodu RAW dat se digitálně přepočítá lineární chování snímače. Tím se napodobuje reakce lidského oka. V praxi to znamená zesvětlení tmavých částí snímku. Tímto se napodobí mnohem vyšší citlivost lidského oka v tmavých tónech.
Ověřený postup při konverzi datových souborů RAW
- stáhnete RAW soubory do počítače
- ve vhodném konvertoru dávkově, bez úprav zhotovíte JPEG fotografie
- RAW i náhledové JPEG vypalíte na CD nebo DVD
- prohlédnete si JPEG fotografie. Pokud chcete u některých provést úpravy nebo požadujete superkvalitu, otevřete je v konvertoru a po úpravě opět uložíte v JPEG. Tento krok můžete provést dodatečně. Stále archivujete u všech snímků maximální množství čistých dat ze snímače
- vymažte z PC, případně ještě zazálohujte RAW a náhledové JPEG soubory
Neznám racionální důvod, proč nefotografovat vždy do RAW. Jediným argumentem bývá „zbytečná“ velikost RAW souborů a další čas nutný ke konverzi na JPEG. RAW je asi 3x objemnější než nejkvalitnější JPEG. Při dnešních cenách záznamových karet nemá tento argument význam. Čas, který musíte věnovat na konverzi je zcela zanedbatelný, pokud neprovádíte úpravy.
Každý slušný konvertor umožňuje dávkovou konverzi, takže můžete takový příkaz zadat a jít třeba do kina. Ještě mě napadl případ, kdy si chcete nechat udělat fotky v místě pobytu vaší dovolené a hned podělit spoludovolenkáře, ale to je málo pravděpodovná možnost. Že nepotřebujete superkvalitu fotoek z dovolené? Je to „zadarmo“, využijete potenciál vašeho přístroje. Když se vám povede výjimečná fotografie, můžete z ní vytáhnout maximum, dokonce časem třeba ještě více.
Konvertory se velmi liší množstvím a kvalitou úprav, možností dávkové konverze, volbou uložení parametrů převodu. Nějaký dostanete k fotoaparátu, pokud tyto soubory zaznamenává. Další programy pro konverzi jsou např. Stepok’s Raw Importer (zdarma na www.stepok.net), IrfanView (zdarma na www.irfanview.com včetně češtiny a plug-inů Raw), RawView (zdarma na www.through-the-lens.net), Bibble (množství pokročilých funkcí a kvalitních algoritmů za 90 dolarů na www.bibblelabs.com), BreezeBrowswe (na www.breezesys.com za 70 dolarů), SilverFast (od 49 dolarů na www.silverfast.com), nebo král všech univerzálních konvertorů Adobe Camera Raw v novější verzi např. 4.5 nebo 5.2). Vždy je nutné, aby program podporoval váš typ fotoaparátu.
max. velikost
Camera Raw 4.5. Zřejmě nejsofistikovanější, nejinovativnější a také nejdražší software na zpracování a úpravy RAW. Je součástí Adobe Photoshopu, v tomto případě verze 10. Otevřená fotografie je JPEG náhled, který se editací mění. To ale není ta zásadní změna. Při editaci v Camera Raw je hlavní změnou nastavení parametrů konverze z formátu RAW na definitivní RGB fotografii, kterou vidíte po konverzi a uložení.
RAW je surovina pro produkt, kterým jsou fotografie v JPEG nebo TIFF. Máte-li možnost fotografovat do formátu RAW a nečiníte tak, dobrovolně se vzdáváte části již pořízených surovin a také možnosti efektivně korigovat plán stavby fotografie. Navíc surovina zůstává i po dostavění a můžete začít znovu, kdykoliv a lépe. Kdo by takto nestavěl?