RAW na śniadanie

Dość często przy rozmowach ze znajomymi, czy też czytając dyskusje na forach widzę, że nie zawsze format RAW rozumiany jest tak jak być powinien. Postanowiłem więc napisać krótki wpis, w którym wyjaśnię kilka podstawowych pojęć związanych z fotografowaniem w RAW.

Trzeba zacząć od tak zwanych podstaw, wcale nie koniecznie bezpośrednio związanych z plikami RAW.
Po pierwsze – matryce w aparatach fotograficznych są monochromatyczne. Nie ma „zielonych”, „niebieskich” czy „czerwonych” pikseli – wszystkie piksele są tak sam czułe na każdą długość fali. To co czyni matrycę „kolorową” to filtr który znajduje się nad nią i do konkretnych pikseli przepuszcza tylko światło o określonej długości. Oczywiście piksele takie rejestrują to światło – dalej nie „mając pojęcia” o ty jakiego jest ono koloru. Absolutna większośc matrc posiada filtr bayerowski w konstrukcji RGBG. Łatwo zauważyć, że jeżeli nasza matryca posiada 40MPix to tak na prawdę jest na niej tylko 10M pikseli „czerwonych”, 10M pikseli „niebieskich” i 20M pikseli „zielonych” (pokrywa się to z rozkładem czopków w naszych oczach). Warto zwrócić uwagę, iż jest to zupełnie inny sposób kalkulacji niż na przykład w monitorach. W monitorze każdy piksel jest 3-kolorowy (składa się tak na prawdę z 3 elemetów świecących w 3 róznych kolorach). W procesie obróbki nasz aparat (o tym za chwilę) lub program do obróbki z tego wzoru musi odtworzyć kolor dla każdego piksela (i robi to rónymi metodami interpolacji wzoru bayerowskiego). Dla przykładu dla piksela „niebieskiego” odyzskuje jego wartość w zakresie czerwieni i zieleni interpolując wartość sąsiednich pikseli o takim „kolorze”.
Po drugie – nie prawdą jest że „robię zdjęcia w JPG”. Zawsze robimy zdjęcia w RAW. Jeżeli „robimy zdjęcia w JPG” to tak na prawdę aparat zaraz po zrobieniu zdjęcia obrabia RAW’a i tworzy z niego JPG. Matryca nie jest w stanie wypuć z siebie JPG-a.
Po trzecie – Pliki RAW zawierają wartości odczytane bezpośrednio z matrycy – tak więc jest to plik monochromatyczny zawierający po prostu wartości napięcia przetworzone na wartośc cyfrową. Kolor powstaje dopiero w trakcie interpretacji tych danych przez aparat lub nasz program do obróbki. Kolejna ogromna różnica: pliki RAW są najczęściej 12 lub 14 bitowe. Oznacza to tyle, że w pliku 14 bitowym można zapisać dokładnie 16 razy więcej informacji niż w pliku 8 bitowym, jakim jest format JPG.
Po czwarte – prostą konsekwencją powyższych punktów jest to, że plik RAW zwiera jedynie wartości jasności pikseli. Pozbawiony on jest jakiejkolwiej infromcji związanej z kolorem, a wiec – nie posiada balansu bieli, nie posiada „tinty”, nie posiada żadnego „profilu koloru”.

Co musi zrobić nasz program (lub aparat) aby z RAW’a zrobić JPG’a? Po pierwsze musi dokonać demozaikowania danych i obliczenia wartości interpolowanego koloru z każdego kanału. Następnie musi dokonać normalizacji balansu bieli (na podstawie parametru zapisanego jako metadane) lub na podstawie „pokazanego” elementu, który chcemy aby był biały. Następnie musi to wszystko przeliczyć do odpowieniej przestrzeni koloru. Na szczęście w tym procesie plik jest nadal 14 (12) bitowy. Potem już tylko obróbka „użytkownika” – czyli wszysto to co robimy suwakami w programie do obróbki. Pamiętajmy, że tworząc JPG nasz aparat też robi takie rzeczy – najczęściej na podstawie profilu wybranego z menu (na przykład live, neutral – to nic innego jak pewne presety dotyczące wirtualnych „suwaków” w aparacie). W tym całym procesie ogromnie ważna jest ilość bitów – w wypadku zapisu 14 czy 12-bitowego operacje na kolorze (wymagające globalnego przeskalowania kanałów względem siebie – bo w końcu to jest esencja balansu bieli), wyciągnięcia cieni, wygaszenia świateł czy też przypisania konkretnego profilu kolor są „bezstratne”. Zapas jaki daje nam te 14 bitów powoduje, że możemy sobie pozwolić na bardzo wiele.

Po tych wszystkich opracjach przychodzi czas na stworzenie JPG (również wewnętrz aparatu). Przede wszystkim proces ten polega na zmapowaniu naszego 14 bitowego obrazu na obraz 8 bitowy zapisany w pliku JPG. Operacja ta kilkukrotnie redukuje ilość zapisanych informacji. Od momentu eksportu do JPG takie parametry jak balans bieli, profil koloru, odcień stają się niejako wartością zapisaną „na stałe” w 8 bitach. O ile operacje polegające na przyciemnieniu lub rozjaśnienie jakichś pikseli na 8 bitach są jeszcze wynkonywalne to jakiekolwiek manipulacje dotyczące koloru najczęściej kończą się poważną utratą jakości lub powstaniem nieprzyjemnych arefaktów (banding itp). Po prostu 8 bitów to za mało aby wykonać odpowienie przekształcenia matematyczne i prawie zawsze zmiany takie kończą się wysyceniem któregoś z kanałów koloru.

Dlaczego mój RAW wygląda tak samo jak JPG z aparatu w moim ulubionym programie do obróbki? Tylko dlatego, że jego producent tak chciał. RAW sam w sobie „nie wygląda”. To co widzimy po załadowaniu do programu to jedynie początkowa interpretacja producenta oprogramowania. Często intencją producentów to aby defaultowy widok równał się temu co wyprodukuje aparat – czyli silnik naszego programu robi dokładnie to samo, co silnik aparatu w trakcie tworzenia JPG-a.

Podsumowując na szybko – jeżeli robimy zdjęcia w JPG, to tak na prawdę pozwalamy aparatowi obrobić zdjęcie za nas. Nie ma w tym nic złego, o ile zdajemy sobie z tego sprawę. Po drugie – jeżeli w naszej ścieżce obróbki, gdzieś po drodze przejdziemy na plik w wersji 8 bitowej, jakiekolwiek modyfikacje związane z kolorem lub poważniejsze modyfkacja jasności skończą sie na pewno utratą jakości.

Na koniec jeszcze jedna ważna sprawa, o której pisałem juz tutaj. Automatyka ekspozycji aparatu zbudowana jest tak, że optymalizuje ją pod JPG’a którego aparat sam „obrobi” – tak aby tenże miał z nią jak najmniej roboty. W praktyce znaczy to, że taka ekspozycja o ile jest optymalna dla JPG to nie jest optymalna dla RAW. Często zdarza się tak, że obszary, które aparat pokazuje nam jako przepalone na zdjęciu (podgląd w aparatach generowany jest z JPG – nawet jeżeli zdjęcia robimy w RAW) w pliku RAW wcale przepalone nie są…

Wszystkim zainteresowanym zgłebieniem tego co siedzi w ich plika RAW polecam bardzo RawDiggera – programem tym nie obromimy naszego RAW’a ale bardzo dużo się o nim dowiemy a także o tym co na prawdę wylądowało na matrycy.

Tytułem podsumowania – pracując na pliku RAW, pracujesz nad tym co zobaczyła matryca, pracując na JPG – pracujesz nad tym, co uważa aparat na temat tego co zobaczyła matryca 😉

ps. Zapewne artykuł ten będzie miał kontynuację – wszakże Świat rzadko jest indealny. RAW niestety też. W następnym wpisie postaram się pochylić nad tym jak u poszczególnych producentów pliki RAW nie do końca są RAW-ami – czyli, modyfikacje danych, których doknuje aparat również na poziomie plików RAW.