Từ góc độ kỹ thuật, chính xác RAW là gì và nó khác với hình ảnh JPG hay bitmap như thế nào? Tôi không hỏi về ưu / nhược điểm so với định dạng khác, mà là cấu thành định dạng RAW, dữ liệu được lưu trữ như thế nào, nó khác với JPG (khác với việc không nén) và nó khác với bitmap như thế nào?
Câu trả lời:
RAW là dữ liệu được trích xuất từ máy ảnh ở giai đoạn xử lý trước đó .
Điều này cho phép xử lý thêm được thực hiện sau này trên máy tính theo ý muốn. Đáng chú ý, nó tránh được sự tổn hao các bước xử lý của demosaicing , mài / giảm tiếng ồn , và nén JPEG được áp dụng vĩnh viễn để dẫn đến tập tin hình ảnh trước khi nó rời khỏi máy ảnh.
Khi bạn chụp ảnh:
Đây là những gì xảy ra khi bạn chụp ảnh và ở giai đoạn xử lý hình ảnh RAW và JPEG được trích xuất.
Bộ lọc của Bayer
Cửa trập mở và ánh sáng đi vào máy ảnh. Ánh sáng được lọc qua bộ lọc màu bayer để mỗi pixel trên cảm biến chỉ nhận được ánh sáng đỏ, lục hoặc lam. Điều này là cần thiết bởi vì không có nó, cảm biến là đơn sắc.
cảm biến
Ánh sáng chiếu vào cảm biến (thường thông qua các vi sóng nhỏ giúp thu thập nhiều ánh sáng hơn vào phần nhạy cảm của pixel). Sau đó, nó được chuyển đổi thành hàng triệu xung tương tự, mỗi xung tương ứng với một pixel.
Chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số
Các xung tương tự được khuếch đại đến mức chính xác theo độ nhạy (xếp hạng ISO) được chọn và sau đó chúng được chuyển đổi thành giá trị kỹ thuật số bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, ở độ sâu bit nhất định. Sau giai đoạn này, bạn có hàng triệu giá trị kỹ thuật số (thường là 12 hoặc 14 bit) trong một luồng.
Lưu ý rằng phương pháp chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số rất khác nhau trong các cảm biến CMOS và CCD. Chẳng hạn, một cảm biến CMOS chứa một bóng bán dẫn trong mỗi pixel để hỗ trợ việc này, nhưng đủ để nói rằng cuối cùng, bạn vẫn nhận được một loạt các giá trị kỹ thuật số.
Điều chỉnh mức độ màu đen
Máy ảnh cần xác định mức độ màu đen chính xác, vì cảm biến sẽ không nhất thiết phải trả về 0 cho các pixel có màu đen. Ví dụ, nhiệt xung quanh của cảm biến có thể gây ra một số tín hiệu. Việc khắc phục điều này thường được thực hiện bằng cách đọc dữ liệu cảm biến từ một số pixel cạnh bị che phủ vĩnh viễn để ánh sáng không thể chiếu tới chúng. Sau đó, nó trừ đi một giá trị thích hợp từ các kết quả khác. Nó có thể thực hiện các chỉnh sửa khác trên dữ liệu số - nó có thể cố gắng giảm một số loại nhiễu, chẳng hạn như nhiễu nền do cảm biến gây ra.
Đôi khi, các giá trị kỹ thuật số sau đó có thể được nhân hoặc chia thêm để đạt được giá trị độ nhạy (ISO) phù hợp, nếu bạn đang sử dụng giá trị ISO mà cảm biến của bạn không thực hiện.
Đây là nơi dữ liệu RAW được trích xuất.
Nếu bạn chụp RAW, không có bước nào dưới đây được áp dụng vĩnh viễn cho tệp hình ảnh khi nó ra khỏi máy ảnh của bạn, cho phép bạn áp dụng chúng theo ý muốn trong phần mềm RAW của mình.
Làm mất màu
Mỗi giá trị trên thực tế là một giá trị đỏ, lục hoặc lam. Tuy nhiên, bạn cần mỗi pixel để có tất cả ba màu - đỏ, xanh lá cây và xanh dương - cho hình ảnh cuối cùng. Do đó, thuật toán khử màu phải đoán hai phần màu khác cho mỗi pixel và nó thực hiện điều này dựa trên kiến thức về các pixel xung quanh. Có một loạt các thuật toán khử màu khác nhau với các phẩm chất khác nhau, và đó là một quá trình mất mát. Nếu điều này xảy ra trong máy ảnh, thì bạn sẽ bị mắc kẹt với thuật toán tích hợp của máy ảnh.
Chuyển đổi không gian màu
Màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam trong bộ lọc của Bayer không nhất thiết phải là màu sắc giống như màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam trong không gian màu sRGB tiêu chuẩn. Máy ảnh sau đó thực hiện hiệu chỉnh màu sắc để chuyển đổi màu sắc thành không gian màu mong muốn, thường là sRGB.
Cân bằng trắng
Hiệu chỉnh cân bằng trắng được áp dụng để hiệu chỉnh cho các nhiệt độ màu khác nhau của các nguồn sáng trong khi chụp ảnh.
Điều chỉnh gamma
Hiệu chỉnh gamma được áp dụng để chuyển đổi từ các giá trị tuyến tính thành giá trị hiệu chỉnh gamma theo yêu cầu của các tệp hình ảnh kỹ thuật số. Sự điều chỉnh này không phải là sự điều chỉnh gamma thẳng; một đường cong tương phản được áp dụng để đảm bảo rằng các điểm nổi bật và đường cong màu đen sẽ tạo cho nó một diện mạo đẹp như phim.
Làm sắc nét và giảm tiếng ồn
Một lượng sắc nét và giảm nhiễu thích hợp được áp dụng để nâng cao hình ảnh và cố gắng triệt tiêu nhiễu khó chịu. Có các thuật toán làm sắc nét và giảm nhiễu khác nhau, và đây là một thủ tục mất mát. Nếu điều này được thực hiện trong máy ảnh, thì bạn sẽ bị mắc kẹt với bất kỳ việc làm sắc nét và giảm nhiễu nào được áp dụng bởi máy ảnh.
Nén JPEG
Dữ liệu hình ảnh thu được được nén dưới dạng JPEG. Đây rõ ràng cũng là một thủ tục mất mát.
Đây là nơi một tệp JPEG sẽ được tạo.
Tìm hiểu thêm về định dạng RAW
Để tạo tệp RAW, dữ liệu thô từ các bước 1 đến 4 ở trên được tập hợp thành định dạng tệp, thường là định dạng tệp dành riêng cho nhà sản xuất, dựa trên định dạng TIFF. Dữ liệu đôi khi được nén bằng thuật toán nén không mất dữ liệu đơn giản và đôi khi một phần của nó cũng được mã hóa.
Trong tệp RAW, máy ảnh nhúng toàn bộ siêu dữ liệu, với tất cả thông tin cần thiết để thực hiện các bước xử lý bổ sung sau đó theo cài đặt của máy ảnh. Điều này bao gồm thông tin như những gì cài đặt cân bằng trắng, làm sắc nét và độ tương phản được chọn trong máy ảnh. Phần mềm RAW sau đó có thể chọn làm theo lời khuyên này hoặc bỏ qua nó.
Máy ảnh cũng nhúng một tệp JPEG vào tệp RAW, sau đó nó có thể sử dụng khi phát lại hình ảnh ở chế độ "phát" trong máy ảnh. JPEG nhúng này thêm một chút vào kích thước của tệp RAW nhưng điều đó có nghĩa là máy ảnh không phải áp dụng tất cả quá trình xử lý mỗi khi hình ảnh được xem ở chế độ phát. Phần mềm xử lý RAW trên máy tính phần lớn bỏ qua JPEG được nhúng, mặc dù một số phần mềm có thể sử dụng phần mềm này cho chế độ xem trước nhanh hoặc để tạo hình thu nhỏ nhanh. Nó thường là một JPEG chất lượng khá thấp, đủ tốt để chỉ xem trước.
Các tệp thô không thực sự là hình ảnh như vậy, nhưng dữ liệu tắt ngay từ cảm biến của máy ảnh. Tôi nghĩ về nó như đóng băng trạng thái của máy ảnh ngay sau khi phơi sáng xong, và kết hợp nó thành một tập tin, thông thường với một số kiểu nén không mất dữ liệu. Bài viết trên wikipedia cung cấp một lượng chi tiết hợp lý về loại điều được ghi lại, nhưng như một hướng dẫn tôi muốn nói:
Hãy nhớ rằng không có định dạng Raw duy nhất và tất cả các nhà sản xuất máy ảnh có thể tự do đóng gói loại dữ liệu này theo cách riêng của họ. Adobe đang cố gắng quảng bá định dạng DNG (Digital Negative) mà cá nhân tôi sử dụng, dưới dạng định dạng RAW tiêu chuẩn. Một vài máy ảnh có thể xuất DNG, nhưng hầu hết phải được chuyển đổi. Tôi thực hiện điều này khi nhập vào Lightroom, vì một trong những lợi thế là nó có thể lưu trữ dữ liệu chỉnh sửa Lr trong tệp và không yêu cầu sidecar xml. Một ưu điểm khác của DNG là nó có xu hướng dẫn đến kích thước tệp nhỏ hơn các tệp Raw gốc.
Tôi sẽ tưởng tượng rằng do hầu hết các cảm biến được chế tạo với thiết kế kiểu bộ lọc của Bayer , dữ liệu từ cảm biến chỉ chứa các mức từ mỗi vị trí ảnh trên cảm biến. Ví dụ, một bitmap sẽ kết hợp các trang web RGB để tạo thành một pixel.
Tệp RAW là kết xuất trực tiếp dữ liệu mà máy ảnh chụp được.
Một tệp JPEG đã được lấy từ dữ liệu RAW đó bằng một quá trình làm sắc nét, hiệu chỉnh màu sắc và nén.
Trái tim của máy ảnh kỹ thuật số là một con chip nhạy sáng được gọi là cảm biến.
Một tệp RAW gần như là một bản sao của dữ liệu trực tiếp từ chip này khi hình ảnh được chụp. Do đó, tệp hình ảnh không dễ nhận biết dưới dạng hình ảnh vì:
Mặt khác, một tệp JPEG là cả định dạng tệp tiêu chuẩn và đã có một số tinh chỉnh được áp dụng cho hình ảnh để làm cho nó trông đẹp hơn. Những tinh chỉnh này bao gồm sửa lỗi cho cân bằng trắng và làm sắc nét. Ngoài ra, một JPEG thường có một số ứng dụng nén. Vì vậy, quá trình tạo JPEG sẽ loại bỏ dữ liệu ban đầu có trên cảm biến và dữ liệu này sẽ được lưu giữ trong tệp RAW.
Cả tệp RAW và JPEG đều là các loại bitmap (cả hai đều đại diện cho các pixel riêng lẻ).
Nhiều máy ảnh có khả năng tạo cả tệp JPEG và tệp RAW cho mỗi hình ảnh.
JPEG là tốt hơn nếu
RAW là tốt hơn nếu
Tôi đã bỏ qua một số chi tiết ở đây (xem bình luận) để làm cho những điều cơ bản rõ ràng.
tone curvedữ liệu hình ảnh thô, mà họ làm. Mỗi kênh được xử lý bằng cách áp dụng một đường cong tông màu, có hiệu quả "thêm" cân bằng và độ tương phản trắng thích hợp. Tuy nhiên, trong thực tế, không có quá trình xử lý thực sự nào được thực hiện, đường cong tông màu chỉ làm suy giảm hình ảnh khi nó được hiển thị trên màn hình. Nếu một đường cong giai điệu tuyến tính được áp dụng cho mỗi kênh, trạng thái thô ban đầu vẫn có thể được xem (mặc dù hình ảnh sẽ trông khá buồn tẻ.)
Tôi nghĩ rằng câu hỏi này có thể được trả lời tốt hơn bởi wikipedia cho các khía cạnh kỹ thuật nhất: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format .
Nói chung, RAW là đầu ra chính xác của cảm biến. Nó có thể được nén hoặc không, nhưng sự khác biệt chính giữa JPEG và RAW là RAW là định dạng không mất. JPEG có độ sâu 8 bit cho mỗi pixel, trong khi RAW có thể có nhiều bit như cảm biến có. Vì vậy, để chuyển từ RAW sang JPEG, bạn phải mất rất nhiều thông tin để lấy, giả sử, 12 bit cho mỗi pixel thành 8 bit mỗi pixel.
Định dạng RAW là những gì máy ảnh sử dụng. Sau đó, khi bạn xử lý hậu kỳ, bạn sẽ sử dụng định dạng TIF để duy trì càng nhiều thông tin càng tốt. TIF cũng là một định dạng không mất dữ liệu và nó sẽ giữ độ sâu bit tương tự như RAW.
Nếu bạn đã xem hình ảnh mà máy ảnh của bạn ban đầu chụp, bạn sẽ thất vọng về nó. Sau khi chụp ảnh, ảnh sẽ được chạy qua những gì bạn có thể nghĩ là xử lý hậu kỳ trong máy ảnh để tăng màu sắc, độ tương phản, độ sắc nét, v.v.
Khi bạn chụp ở định dạng RAW, bạn sẽ có được hình ảnh gần giống như với JPG, nhưng bạn có được tất cả dữ liệu cần thiết để "hoàn tác" tất cả các xử lý hậu kỳ trong máy ảnh để bạn có thể tự làm khác đi nếu muốn.
Khi bạn chụp ở định dạng JPG, máy ảnh sẽ ghi lại dữ liệu, xử lý hình ảnh, sau đó xóa dữ liệu "hoàn tác" đó để tiết kiệm chỗ trên thẻ nhớ của bạn.
Thông tin kỹ thuật khác có thể được tìm thấy ở đây:
http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format
Hoặc nếu bạn muốn đủ điều kiện nhận bằng về xử lý RAW và máy ảnh, hãy xem các video này từ cuộc nói chuyện của Google PhotoTechEDU: http://www.youtube.com/watch#!v=7SuDOMhUUMg&feature=PlayList&p=F7C5C8C217CF2E13&index=1