Práce s formátem RAW a jeho vlastnosti I

Obsah lekce:

Co je to formát RAW?

Mnoho digitální fotoaparátů nabízí možnost ukládat pořízené fotografie (mimo standardního formátu JPG) také do formátu RAW. Anglické slovo "RAW" znamená "prvotní", "hrubý", "syrový", "nezpracovaný" atp. Soubor ve formátu RAW se také někdy nazývá digitální negativ - výsledná fotografie se z tohoto negativu musí také "vyvolat" ve specializovaném počítačovém programu tzv. "RAW konvertoru".

Jedná se o soubor, ve kterém je uložena pořízená fotografie, ale který obsahuje jen velmi lehce upravená surová data ze senzoru fotoaparátu a metadata. K tomu, abychom přesněji pochopili se musíme podívat na to, co se děje ve fotoaparátu při procesu pořízení a uložení fotografie.

Úkol

Zjistěte, co znamená pojem "metadata". Pokuste se konkrétně popsat, co jsou metadata v digitální fotografii.

Příklad možností úprav fotografie ve formátu RAW

Jako ilustraci širokých možností úprav fotografie ve formátu RAW nám poslouží následující špatně exponovaná fotografie (díky nabíjení blesku blesk neblesknul a na fotografii tak nebylo dodáno potřebné množství světla - expoziční automatika fotoaparátu změřila světlo ve scéně s ohledem na světlé nebe a navíc s bleskem počítala).

Úprava fotografie v formátu JPG

Pokuste se upravit následující soubor fotografie-raw-1.jpg na co nejlepší digitální fotografii v Adobe Photoshopu. Jaké nástroje použijete?

Pokuste se dosáhnout co nejlepšího výsledku - podobného jako na následujícím obrázku:

Vlastnosti formátu RAW

Standardizace formátu RAW

Formát RAW není bohužel standardizován (co to znamená?) a tak existuje několik možných formátů RAW různých výrobců (tyto RAW soubory mají různé přípony):

• .cr2 - Canon
• .dng - Adobe
• .nef - Nikon
• .orf - Olympus
• .raw - Panasonic

Asi jediný pokus o standardizaci nabídla firma Adobe, která vytvořila a nabídla výrobcům otevřený standardní formát .dng (Digital NeGativ). Záleží však na výrobcích samotných, zda ve svých zařízeních přidají podporu pro ukládání snímků v tomto formátu. Je tedy otázkou, zda se tento standarní formát časem rozšíří.

Bayerova maska

V souvislosti s možnou bitovou hloubkou formátu RAW je vhodné si ujasnit jak probíhá zaznamenání obrazu do souboru.

Čip fotoaparátu si můžeme představit jako obdélník tvořený čtvercovými světlocitlivými destičkami, které dokáží reagovat na světlo a zachytit jeho inzenzitu. V dnešních digitálních fotoaparátech bývá jejich čipu několik miliónů těchto destiček (zpravidla 8, 10, 12, 16, 24 miliónů). Mohlo by se tedy zdát logické, že fotoaparát rozloží obraz na patřičný počet pixelů a každá destička zachytí RGB (Red, Green, Blue) barvu, která na ni dopadla. V praxi to ale takto nefunguje.

Destičky na senzoru jsou totiž "barvoslepé" a zaznamenávají pouze množství dopadajícího světla neboli jas. Aby mohla vzniknout barevná fotografie, tak je na čipem umístěna soustava barevných průhledných destiček (například střídají barvy R, G, B). [viz Bayerova maska]. Zajímavým faktem je, že vzhledem k citlivosti oka na zelené odstíny je počet destiček se zeleným filtrem dvojnásobný než s červeným nebo modrým. Zajímavé, že? :)

Bayerova interpolace

Pokud si uvědomíme, že každé políčko senzoru zachyní jas filtrovaný například jednou z barev RGB, pak je otázka, jak může mít pixel výsledného obrazu reálnou barvu jako ve skutečnosti. Tato věc se již řeší matematickým výpočtem, který de-facto "odhaduje" správnou výslednou barvu pixelu fotografie (například se v tomto ohledu často používá termín Bayerova interpolace http://www.digineff.cz/art/titulka/071009interpolace.html).

V podstatě jde o to, že se výsledná barva políčka matematicky dopočítá z okolních polí. Podrobněji viz http://www.fotografovani.cz/art/fo_upravy/rom_proces4.html.

Barevná bitová hloubka

Z informatiky víme, že bit je základní jednotkou informace. Zbývá nám tedy objasnit co je to bitová hloubka rastrového obrazu (digitální fotografie).

Z pohledu digitálního fotoaparátu při fotografování dochází k tomu, že na každé políčko senzoru dopadá po nějaký čas světlo. Políčko pak obsahuje informaci o tom, kolik světla na něj při expozici dopadlo - obsahuje tedy číslo udávající množství zaznamenaného jasu. Každé políčko ale dobře funguje jen pro určitý rozsah. Pokud na políčko dopadne více světla než je schopno zpracovat, pak bude políčko vlastně "oslepeno" světlem a výsledkem bude tzv. přepal. Zásadní je, kolik úrovní jasu je schopno políčko zaznamenat - tedy jak je citlivé. Pokud bychom měli políčko, které by bylo jednobitové, pak by takové políčko mohlo obsahovat pouze černou nebo bílou barvu. Pokud bychom uvažovali dvoubitové, pak by mohlo obsahovat bílou, černou a dva odstíny šedé (celkem čtyři možnosti: 0,0; 0,1; 1,0; 1,1 - všechny možné kombinace hodnot dvou bitů). Vidíme, že čím je větší bitová hloubka, tím více jasů (odstínů barev) je schopno políčko snímače zaznamenat.

Úkol:

Pokuste se odpovědět na otázku, co je to "přepal".

Zbývá nám konstatování, že JPEG má 8bitovou bitovou hloubku (256 úrovní), formát RAW má zpravidla 12 nebo (4096 úrovní) i 14 bitů (16384 úrovní jasu). Je tedy schopen zachytit daleko větší rozsah jasů a tedy i barevných odstínů nežli JPEG. Formát RAW (de facto snímač fotoaparátu je reálně schopen zaznamenat až 16384 úrovní jasu a tím jemněji tedy i jas každé barvy).

Zejména u obrázků, které obsahují hodně odstínů jedné barvy (nebo u černobílých snímků), se při 8bitové barevné hloubce snadno projeví takzvaná "posterizace". Nalezněte na Internetu příklad posterizace.

Úkol:

Pokuste se spočítat jak velké místo na disku bude zabírat nekomprimovaný JPG soubor z 6Mpx fotoaparátu, tedy s poměrem stran 3000x2000px. Uvědomte si, že každý pixel je ve formátu RGB (obsahuje tedy tři 8bitové složky).

Velikost fotografie ve formátu RAW

Vzhledem k tomu, kolik obsahuje fotografie ve formátu RAW informací, je jasné, že bude výsledný soubor s digitální fotografií větší než kdybychom fotili jen do JPG. Pokud se rozhodnete na fotoaparátu fotografovat do RAWu, tak je vhodné fotografovat zároveň i do JPG (pro úsporu místa do co nejnižší kvality). Po expozici snímku se na kartu uloží RAW a zároveň se uloží fotografie ve formátu JPG. Díky tomu fotografii na displeji fotoaparátu uvidíme. Kdybychom fotili pouze do RAW, tak na displeji neuvidíme nic (nezapomeňte, že RAW je digitální negativ a je třeba jej "vyvolat" neboli použít RAW-konvertor - program, který umí RAW zobrazit, případně upravit a uložit např. do JPG - musí proběhnout Bayerova interpolace atd.).

Z uvedeného je jasné, že pokud budeme fotit do RAWu, tak se nám na kartu vejde výrazně méně fotografií a pokud budeme chtít na displeji vidět, co jsme nafotili, tak navíc bude na kartě každá fotografie uložena dvakrát. Mezi nejznámější a nejlepší programy pro práci s RAW fotografiemi patří program Adobe Camera Raw.

Uvědomte si také, že převod z RAW formátu do JPG je matematicky náročná operace, kterou musí provést fotoaparát co nejrychleji, aby byl připraven co nejdříve pořídit další snímek. Výhodou počítačového zpracování RAWu je, že je k dispozici větší výpočetní výkon a čas na zpracování - lze tedy použít kvalitnější a náročnější algoritmy převodu a mít lepší výsledek.

Úkol:

Předpokládejme, že vyfotografujeme fotoaparátem obrázek do nekomprimovaného formátu TIF. Pokuste se takový - alespoň 6Mpx obrázek - najít na Internetu a převést jej do JPG souboru v kvalitě 95. Jak velkou kompresi získáme (jaký bude rozdíl ve velikosti fotografie TIF vs JPG). Je rozdíl ve fotografii viditelný?

Další čtení

Otázky

1. Charakterizujte rozdíl mezi formátem RAW a JPG.
2. Co je to RAW formát digitálních fotografií?
3. Co je to Bayerova maska a interpolace?
4. Ja formát RAW nějak standardizován?
5. Co je to bitová hloubka?
6. Mohu fotografovat jen do formátu RAW?
7. Vysvětlete, co je to RAW konvertor a uveďte příklad existujícího kvalitního RAW konvertoru.