Anatomie RAW formátu - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

RAW_desktop

RAW_desktop

11. ledna 2012, 00.00 | Často se setkávám s dotazy týkajícími se barevnosti snímků vyvolaných z RAW formátu. Jak to, že každý program zpracovává RAW jinak? Jak je možné, že JPEGy z téhož fotoaparátu jsou jiné než RAWy? Či proč se při načítání RAW fotografií mění jejich barevnost? Na to všechno si pokusíme odpovědět.

RAW formát bez nadsázky výrazně rozšiřuje možnosti digitální fotografie. Ve srovnání s JPEGem nabízí větší dynamický rozsah, pružnější práci s barvami, lepší možnost doostřování a potlačování šumu, neztrácí detaily, a hlavně řadu nastavení odkládá až na okamžik zpracování fotografie. To všechno jsou velmi příjemné klady, které lákají stále více fotografů. Zároveň je ale potřeba si uvědomit, že každá mince má dvě strany.

RAW, kromě toho, že je několikanásobně větší, než by byl JPEG se stejnou fotografií, není hotová fotografie! Jde zjednodušeně řečeno o nezpracovaný záznam toho, co viděl snímač fotoaparátu, tedy obdoba negativu z dob minulých. A zde právě leží příčina všech nedorozumění kolem barevnosti a ostrosti zpracovaných RAW fotografií. Z jednoho digitálního negativu lze totiž vytvořit stovky různých verzí. Záleží při tom nejen na nastavení, ale i na zvoleném programu! Podívejme se proto na RAW trochu víc zblízka.

Jak RAW vzniká?
Snímač fotoaparátu je složen z miliónů světlocitlivých fotodiod, kterým se říká buňky. Každá z nich zaznamenává na ni dopadající světlo samostatně a vznikají tak miliony naměřených hodnot, které snímač předává k dalšímu zpracování.

Prvním krokem je vyčištění a zesílení získaného signálu podle nastavené hodnoty citlivosti (ISO). Z toho plyne, že zvolené ISO ovlivňuje stejně RAW i JPEG. Neboli příliš vysoké ISO způsobí výrazný šum v obou formátech bez výjimek.

Druhým krokem zpracování je digitalizace signálu. Pomocí A/D převodníku se miliony získaných měření převádí do číselné podoby, aby je bylo možné dále matematicky zpracovávat. Dnešní převodníky dokáží rozlišovat 4 096 (12bit) až 65 536 (16bit) úrovní množství světla mezi absolutní černou a přepalem. Záměrně zde nehovořím ani o jasu ani o barvách, protože tyto informace jsou ještě zamíchány do sebe a v této fázi získaná data jen pramálo připomínají výsledný snímek.

Třetím krokem je provedení primárních korekcí. Zde už se začíná lišit fotoaparát od fotoaparátu, ale v obecné rovině se v této fázi většinou mapují vadné buňky snímače, do kterých se zapisují hodnoty z okolních buněk. Provádí se korekce statického šumu, pokud výrobce například ví, že jeden roh snímače se zahřívá více než jiný. Dále je možné zde aplikovat korekci vad objektivu, pokud se jedná o známou konstrukční chybu. A v neposlední řadě se zde aplikují volitelné algoritmy pro redukci šumu (L.E.N.R či HiISO NR). Všechny tyto úpravy se tudíž opět projeví jak v JPEGu, tak i v RAW formátu.

Čtvrtým krokem je právě výhybka mezi RAW a JPEGem. Pokud je nastaveno uložení do RAW, ukládají se v tomto okamžiku obrazová data tak, jak vypadají po 3. kroku do RAW. Následné zpracování se provádí pouze pro účely získání malého náhledu, který se na závěr připíše do výsledného souboru. Pokud je nastaven JPEG, nic se v tomto okamžiku nezapisuje a pokračuje se ve zpracování.

Pátým krokem je vyvolání fotografie jako takové. To v dnešní době obsahuje desítky až stovky matematických výpočtů, jejichž cílem je nejen zpracování fotografie, ale i její „zkrášlení“. Pokud projdeme nejdůležitější činnosti v pořadí, jak jsou většinou prováděny, jsou to:

• WB: provedení barevné korekce dle nastaveného vyvážení bílé
• demosaic: rozpočítání plnobarevné RGB informace s použitím okolních bodů (někdy probíhá před WB)
• NR: matematické potlačení šumu, které probíhá vždy bez ohledu na expoziční čas
• color transformation: převod barev do cílového barevného prostoru sRGB či AdobeRGB
• corrections: zde jsou aplikovány všechny korekce nastavené uživatelem či scénickým režimem (jas, kontrast, sytost barev, odstín, selektivní úpravy, HDR či jiné optimalizace kontrastu apod.)
• tone reprodution: převod do 8bitového rozsahu, doprovázený většinou tone mappingem a korekcí gamma
• JPEG compression: provedení ztrátové komprese pro zmenšení datového objemu

Výsledkem pátého kroku je hotový 8bitový JPEG snímek s provedenými všemi úpravami a vylepšeními, která byla na fotoaparátu nastavena. U fotoaparátů určených amatérům bude úprav provedeno o řád více než u profesionálních modelů, přesto jde o velmi náročné a pokročilé výpočty, které jsou výrobním tajemstvím jednotlivých výrobců!

Co RAW obsahuje?
Pro pochopení řady problémů spojených se zpracováním RAWů je dobré pochopit, co všechno je v RAWu zapsáno a je k dispozici pro programy, které ho mají zpracovat. Takže to vezměme hezky popořadě:

• Hlavička: obsahuje informaci o tom, o jaký RAW formát se jedná a který fotoaparát jej zapsal. Potom informace o snímači, jeho velikosti, uspořádání, barevné masce apod. Dále jsou v ní obsaženy informace o tom, jak byl fotoaparát nastaven v době expozice, a to konkrétně ve formátu EXIF.
• Náhled: Jde o JPEG v nižším rozlišení, většinou kolem 1 MPix, který slouží pro rychlé zobrazení na displeji fotoaparátu či v počítači.
• Obrazová data: Zde jsou uložena samotná obrazová data vzniklá ve čtvrtém kroku zpracování. Většinou nejsou nijak komprimována, a nebo je použita bezztrátová LZW komprese.

Zpracování na počítači
Konečně se dostáváme ke kameni úrazu, kterým je samotné zpracování RAW v počítači. Zde musíme rozlišit, zda použijeme pro zpracování software od výrobce fotoaparátu, či od někoho jiného.

Pokud jde o program přímo od Nikonu, Canonu, Sony apod., proběhne zpracování stejně, jako by proběhlo ve fotoaparátu. To znamená, že program si přečte z hlavičky nastavení, tak jak bylo na fotoaparátu, a aplikuje je na obrazová data stejnými postupy a algoritmy, jako by to býval udělal fotoaparát v případě JPEGu. Výsledek bude stejně barevný, stejně ostrý a budou provedeny stejné korekce. Bohužel Canon DPP, Nikon Capture NX2 ani další programy od výrobců fotoaparátů nepatří ani mezi nejrychlejší, ani mezi nejpohodlnější nástroje pro zpracování RAW, a tak fotografové často sahají po programech od třetích výrobců.

A pokud se rozhodnete pro program od kohokoli jiného, než výrobce vašeho fotoaparátu, situace se komplikuje. Tito výrobci totiž vědí, jak byl nastaven fotoaparát, co zaznamenal snímač, ale konkrétní postupy zpracování prováděné v kroku pět jsou výrobním tajemství, a tak si museli napsat vlastní. Tudíž zpracování provedené v Adobe CameraRAW (Photoshop či LR), Apple Aperture, Capture One, Zoneru apod. je trochu odlišné, než jaké používá fotoaparát. A zde je odpověď na všechny otázky položené na začátku:

Jak to, že každý program zpracovává RAW jinak?
Proto každý program používá jiné algoritmy pro vyvolání obrazových dat, a tudíž i výsledek se liší. Stejného výsledku jako fotoaparát dosáhnete pouze v softwaru od výrobce fotoaparátu.

Jak je možné, že JPEGy z téhož fotoaparátu jsou jiné než RAWy?
Protože JPEGy zpracovává fotoaparát dle postupů výrobce fotoaparátu. RAW zpracovává počítač podle postupů zvolených výrobcem daného programu, ve kterém pracujeme. Originální software od výrobce fotoaparátu by měl JPEG i RAW zpracovat a zobrazit stejně.

Proč se při načítání RAW fotografií mění jejich barevnost?
Protože většina programů nejprve zobrazí náhled vytvořený fotoaparátem a obsažený v RAWu, a až skončí potřebné výpočty, nahradí jej vlastním náhledem získaným vlastními výpočty.

Je tedy lepší používat software od výrobce fotoaparátu?
Záleží na tom, jakým způsobem chcete pracovat a jaký výsledek se vám líbí. Všechny programy určené pro zpracování RAW nabízejí tak širokou paletu nástrojů, že můžete získat takřka jakýkoli výsledek. Navíc programy od třetích výrobců jsou většinou výrazně rychlejší, nabízejí více funkcí a jsou lépe napojeny na další zpracování. Z tohoto pohledu si tedy můžete s klidným srdcem vybrat takový program, který vám bude nejvíce vyhovovat. Pokud ale rádi používáte různé scénické režimy, styly, efekty a podobná nastavení na fotoaparátu, dokáže je pouze originální SW od výrobce fotoaparátu aplikovat i na RAW snímky.