Apa itu RAW, secara teknis?

105

Dari perspektif teknis, apa sebenarnya RAW dan apa bedanya dengan gambar JPG atau bitmap? Saya tidak bertanya tentang pro / kontra versus format lain, tetapi apa yang merupakan format RAW, bagaimana data disimpan, bagaimana perbedaannya dengan JPG (selain kurangnya kompresi), dan bagaimana perbedaannya dari bitmap?

raw file-format Mike King
sumber

Jawaban:

115

RAW adalah data yang diekstraksi dari kamera pada tahap pemrosesan awal .

Ini memungkinkan pemrosesan lebih lanjut dilakukan nanti di komputer sesuka hati. Khususnya, ia menghindari lossy langkah pengolahan demosaicing , mengasah / pengurangan kebisingan , dan kompresi JPEG yang permanen diterapkan ke file gambar yang dihasilkan sebelum meninggalkan kamera.

Saat Anda mengambil foto:

Inilah yang terjadi ketika Anda mengambil foto, dan pada tahap apa pemrosesan gambar RAW dan JPEG diekstraksi.

  1. Filter Bayer

    Rana terbuka dan cahaya masuk ke kamera. Lampu disaring melalui filter warna bayer sehingga setiap piksel pada sensor hanya menerima cahaya merah, hijau atau biru. Ini diperlukan karena tanpa itu sensornya adalah monokrom.

  2. Sensor

    Cahaya mengenai sensor (seringkali melalui microlenses kecil yang membantu mengumpulkan lebih banyak cahaya ke bagian sensitif piksel). Ini kemudian dikonversi menjadi jutaan impuls analog, masing-masing sesuai dengan piksel.

  3. Konversi analog ke digital

    Impuls analog diperkuat ke jumlah yang benar sesuai dengan sensitivitas (peringkat ISO) yang dipilih dan kemudian dikonversi menjadi nilai-nilai digital menggunakan konverter analog ke digital, pada kedalaman bit tertentu. Setelah tahap ini, Anda memiliki jutaan nilai digital (biasanya 12 atau 14 bit) dalam streaming.

    Perhatikan bahwa metode konversi analog ke digital sangat berbeda dalam sensor CMOS dan CCD. Sebagai contoh, sensor CMOS berisi transistor di setiap piksel untuk membantu dengan ini, tetapi cukup untuk mengatakan bahwa pada akhirnya, Anda masih mendapatkan banyak nilai digital.

  4. Penyesuaian tingkat hitam

    Kamera perlu menentukan level hitam yang benar, karena sensor tidak perlu mengembalikan nol untuk piksel yang berwarna hitam. Misalnya, panas sekitar sensor dapat menyebabkan beberapa sinyal. Memperbaiki untuk ini sering dilakukan dengan membaca data sensor dari beberapa piksel tepi yang tertutup secara permanen sehingga cahaya tidak dapat menjangkau mereka. Kemudian mengurangi nilai yang sesuai dari hasil lainnya. Mungkin melakukan koreksi lain pada data digital - mungkin mencoba untuk mengurangi beberapa jenis kebisingan, seperti kebisingan latar belakang yang disebabkan oleh sensor.

    Terkadang nilai digital selanjutnya dapat dikalikan atau dibagi untuk mencapai nilai sensitivitas yang tepat (ISO), jika Anda menggunakan nilai ISO yang tidak dilakukan oleh sensor Anda secara asli.

    Di sinilah data RAW diekstraksi.

    Jika Anda memotret RAW, tidak ada langkah-langkah di bawah ini yang diterapkan secara permanen ke file gambar saat keluar dari kamera Anda, sehingga Anda dapat menerapkannya sesuka hati dalam perangkat lunak RAW Anda.

  5. Demosaicing

    Setiap nilai sebenarnya adalah nilai merah, hijau atau biru. Namun, Anda memerlukan setiap piksel untuk memiliki ketiga warna - merah, hijau dan biru - untuk gambar akhir. Oleh karena itu, algoritma demosaicing harus menebak dua bagian warna lainnya untuk setiap piksel, dan melakukan ini berdasarkan pada pengetahuan tentang piksel di sekitarnya. Ada berbagai algoritma demosaicing yang berbeda dengan kualitas yang berbeda-beda, dan ini merupakan proses yang merugikan. Jika ini terjadi di dalam kamera, maka Anda terjebak dengan algoritma bawaan kamera.

  6. Konversi ruang warna

    Merah, hijau, dan biru dalam filter Bayer tidak harus sama dengan warna merah, hijau dan biru dalam ruang warna sRGB standar. Kamera kemudian melakukan koreksi warna untuk mengubah warna menjadi ruang warna yang diinginkan, yang biasanya sRGB.

  7. Keseimbangan putih

    Koreksi keseimbangan putih diterapkan untuk mengoreksi suhu warna sumber cahaya yang berbeda saat mengambil gambar.

  8. Koreksi gamma

    Koreksi gamma diterapkan yang mengubah dari nilai linier ke nilai yang dikoreksi gamma seperti yang dipersyaratkan oleh file gambar digital. Koreksi ini bukan koreksi gamma langsung; kurva kontras diterapkan untuk memastikan bahwa highlight dan blacks curve off dengan baik sehingga memberikan tampilan seperti film yang bagus.

  9. Menajamkan dan mengurangi noise

    Jumlah penajaman dan pengurangan noise yang sesuai diterapkan untuk meningkatkan gambar dan mencoba menekan noise yang mengganggu. Ada algoritma penajaman dan pengurangan noise yang berbeda, dan ini adalah prosedur lossy. Jika ini dilakukan di dalam kamera, maka Anda terjebak dengan apa pun penajaman dan pengurangan noise yang diterapkan oleh kamera.

  10. Kompresi JPEG

    Data gambar yang dihasilkan dikompres sebagai JPEG. Ini juga, jelas, prosedur yang merugikan.

    Di sinilah file JPEG akan dihasilkan.

Lebih lanjut tentang format RAW

Untuk membuat file RAW, data mentah dari langkah 1 hingga 4 di atas dirakit menjadi format file, yang biasanya merupakan format file khusus milik pabrik berdasarkan format TIFF. Data kadang-kadang dikompresi menggunakan algoritma kompresi lossless sederhana dan kadang-kadang bagian dari itu juga dienkripsi.

Dalam file RAW, kamera menyematkan banyak metadata, dengan semua informasi yang diperlukan untuk melakukan langkah-langkah pemrosesan tambahan nanti sesuai dengan pengaturan kamera. Ini termasuk informasi seperti pengaturan keseimbangan putih, penajaman dan kontras yang dipilih dalam kamera. Perangkat lunak RAW kemudian dapat memilih untuk mengikuti saran ini atau mengabaikannya.

Kamera juga menyematkan file JPEG ke dalam file RAW, yang kemudian dapat digunakan saat memutar ulang gambar dalam mode "play" dalam kamera. JPEG tertanam ini menambahkan sedikit ukuran file RAW tetapi artinya kamera tidak harus menerapkan semua pemrosesan itu setiap kali gambar dilihat dalam mode putar. Perangkat lunak pemrosesan RAW pada komputer sebagian besar mengabaikan JPEG yang disematkan, meskipun beberapa perangkat lunak dapat menggunakannya untuk mode pratinjau cepat atau untuk menghasilkan thumbnail cepat. Ini umumnya JPEG kualitas yang cukup rendah, cukup baik untuk pratinjau saja.

thomasrutter
sumber
Perhatikan bahwa beberapa kamera benar - benar menerapkan beberapa pengurangan noise pada langkah 4. (Sony A850, misalnya.)
mattdm
1
Catatan: secara umum, algoritma demosaicing (langkah 5) juga akan melakukan penajaman sebagai bagian dari demosaicing. Ini sering merupakan tambahan dari penajaman lebih lanjut yang dilakukan pada langkah 9.
thomasrutter
Beberapa kamera memang menerapkan koreksi lensa di dalam kamera. Pada semua kamera yang saya gunakan yang telah melakukan ini, file RAW tidak memiliki koreksi lensa yang sudah diterapkan sebelumnya sehingga kamera telah melakukannya setelah langkah itu.
thomasrutter
1
poin # 1 - Filter Bayer mengubah sensitivitas terhadap panjang gelombang cahaya yang berbeda. Tetapi beberapa lampu hijau berhasil melewati filter merah dan biru, dan beberapa lampu merah dan biru membuatnya melalui filter hijau.
Michael C
1
Itu benar, tetapi itu juga setara dengan mengatakan "setiap nilai adalah nilai 'merah', 'hijau', atau 'biru' dalam ruang warna tertentu yang definisi merah, hijau dan biru didefinisikan oleh filter bayer" adalah bukan?
thomasrutter
53

File mentah tidak benar-benar gambar seperti itu, tetapi data langsung dari sensor kamera. Saya menganggapnya sebagai pembekuan keadaan kamera segera setelah eksposur selesai, dan menggabungkannya menjadi file, biasanya dengan semacam kompresi lossless. Artikel wikipedia memberikan cukup banyak detail tentang jenis hal yang direkam, tetapi sebagai panduan saya akan mengatakan:

  • Semua pembacaan level dari sensor
  • Beberapa informasi tentang jenis sensor (sehingga Raw converter tahu cara menginterpretasikan data sensor)
  • Semua pengaturan saat ini diterapkan pada kamera
  • Waktu dan meta-data tipe EXIF ​​lainnya yang terkait dengan gambar
  • Mungkin gambar thumbnail JPEG

Ingatlah bahwa tidak ada format Raw tunggal, dan semua produsen kamera bebas untuk mengumpulkan data semacam ini dengan cara mereka sendiri. Adobe mencoba mempromosikan format DNG (Negatif Digital) , yang saya gunakan secara pribadi, sebagai format RAW standar. Beberapa kamera dapat menghasilkan DNG, tetapi sebagian besar harus dikonversi. Saya melakukan ini pada impor ke Lightroom, karena salah satu keuntungannya adalah dapat menyimpan data edit Lr dalam file, dan tidak memerlukan xml sidecars. Keuntungan lain dari DNG adalah cenderung menghasilkan ukuran file yang lebih kecil daripada file Raw asli.

Saya akan membayangkan bahwa karena sebagian besar sensor dibangun dengan desain tipe filter Bayer , data dari sensor hanya berisi level dari setiap situs foto pada sensor. Bitmap, misalnya, akan menggabungkan situs RGB untuk membentuk satu piksel.

Edd
sumber
3
Upaya Adobe untuk membakukan format RAW: en.wikipedia.org/wiki/Digital_Negative_(file_format) Selain itu, file RAW sering dikompresi tanpa kehilangan.
Eruditas
DNG lebih merupakan wadah daripada format yang sebenarnya. Konverter mentah masih perlu mengetahui karakteristik sensor yang mengambil bidikan dan menerapkan demosaicing yang sesuai untuk sensor tertentu.
Michael C
14

RAW adalah salinan data dari sensor. JPEG telah disempurnakan.

Ringkasan

File RAW adalah dump langsung dari data yang ditangkap kamera.
File JPEG berasal dari data RAW itu dengan proses penajaman, koreksi warna, dan kompresi.

Detail

Jantung dari kamera digital adalah chip peka cahaya yang dikenal sebagai sensor.
File RAW cukup banyak salinan data langsung dari chip ini ketika gambar diambil. Dengan demikian, file gambar tidak mudah dikenali sebagai gambar karena:

  • itu tidak dalam format file yang dikenal luas
  • itu belum disempurnakan dengan cara apa pun

File JPEG, di sisi lain, keduanya merupakan format file standar, dan telah memiliki beberapa penyempurnaan yang diterapkan pada gambar untuk membuatnya terlihat lebih baik. Perbaikan ini termasuk mengoreksi white balance dan mengasah. Juga, JPEG biasanya memiliki beberapa kompresi yang diterapkan. Jadi proses pembuatan JPEG membuang data yang semula hadir pada sensor, dan yang akan disimpan dalam file RAW.

Baik file RAW dan JPEG adalah jenis bitmap (keduanya mewakili piksel individu).

Banyak kamera yang mampu menghasilkan file JPEG dan RAW untuk setiap gambar.

Kapan harus menggunakan masing-masing

JPEG lebih baik jika

  • Anda ingin file yang dapat digunakan langsung dari kamera Anda
  • ruang pada kartu memori Anda sangat mahal
  • Anda ingin memotret gambar secara berurutan dengan sangat cepat

RAW lebih baik jika

  • Anda ingin memposting proses file
  • Anda ingin menjaga opsi Anda terbuka untuk eksposur atau keseimbangan putih
  • Anda ingin tingkat detail setinggi mungkin (saya bisa salah tentang ini - tergantung pada kamera)

penolakan

Saya telah melewatkan beberapa detail di sini (lihat komentar) untuk membuat dasar-dasarnya jelas.

AJ Finch
sumber
3
Kamera masih menerapkan semua post-processing ke file RAW, hanya menyimpannya dengan cara yang dapat dibalik. Untuk menunjukkan ini, Anda dapat menempatkan kamera Anda (dalam RAW) dalam mode hitam putih, mengambil foto, dan Anda akan mendapatkan gambar hitam dan putih meskipun kamera Anda mengambil foto berwarna, lalu mengonversinya. Demo umum ini digunakan untuk menunjukkan fleksibilitas RAW karena Anda dapat membuka file B&W RAW dalam perangkat lunak dan mengubah mode kamera menjadi "Normal" dan mendapatkan versi warnanya kembali. Jika ditembak dalam format JPG, Anda akan kehilangan versi warnanya.
Erica Marshall
1
Pengungkapan penuh: Saya tidak ingat pada waktunya untuk mengedit: Di RAW tidak semua pasca pemrosesan diterapkan, tetapi peningkatan dan koreksi warna seperti white balance. Hal-hal seperti ketajaman dan pengurangan noise tidak diterapkan. Maaf atas komentar ganda.
Erica Marshall
1
Memberi +1 jawaban ini sama sekali tidak pantas diturunkan pangkatnya. Kamera hanya memproses jpeg kecil sebagai thumbnail untuk ditampilkan kepada pengguna, itu tidak memproses informasi asli saat menggunakan RAW.
Rezlaj
1
@Erica: Saya pikir apa yang ingin Anda katakan adalah bahwa perangkat keras kamera berlaku tone curveuntuk data gambar mentah, yang mereka lakukan. Setiap saluran diproses dengan menerapkan kurva nada, yang secara efektif "menambah" keseimbangan putih dan kontras yang tepat. Pada kenyataannya, bagaimanapun, tidak ada pemrosesan nyata yang dilakukan, kurva nada hanya melemahkan gambar ketika diberikan ke layar. Jika kurva nada linier diterapkan ke masing-masing saluran, keadaan mentah asli masih dapat dilihat (meskipun gambar akan terlihat agak menjemukan.)
jrista
@jrista: Hasil akhirnya adalah ketika seseorang membuka gambar di layar mereka, mereka akan melihat bahwa gambar RAW yang tidak jauh berbeda dari JPG yang setara ... Saya hanya mencoba untuk menjelaskan perbedaan secara lebih praktis dan cara yang kurang teknis.
Erica Marshall
6

Saya pikir pertanyaan ini bisa lebih baik dijawab oleh wikipedia untuk aspek yang paling teknis: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format .

Secara umum, RAW adalah output yang tepat dari sensor. Itu bisa dikompresi, atau tidak, tetapi perbedaan utama antara JPEG dan RAW adalah bahwa RAW adalah format loss-less. JPEG memiliki kedalaman 8-bit per piksel, sementara RAW dapat memiliki bit sebanyak yang dimiliki sensor. Jadi, untuk berpindah dari RAW ke JPEG, Anda harus kehilangan BANYAK informasi untuk mendapatkannya, katakanlah, 12-bit per piksel hingga 8-bit per piksel.

Format RAW adalah apa yang digunakan kamera. Setelah itu, ketika Anda melakukan post-processing, Anda akan menggunakan format TIF untuk mempertahankan informasi sebanyak mungkin. TIF juga merupakan format loss-less dan itu akan menjaga kedalaman bit yang sama dengan RAW.

Rezlaj
sumber
Tetapi demosaicing yang digunakan untuk menghasilkan tiff dari file mentah dipanggang secara ireversibel. Nilai luminans monokromatik aktual dari setiap piksel di sensor diganti dengan nilai RGB yang dihitung untuk setiap piksel. Titik hitam dan suhu warna / wb yang digunakan untuk menghasilkan nilai-nilai RGB tidak dapat dibalik.
Michael C
1

Jika Anda melihat gambar yang awalnya diambil oleh kamera Anda, Anda akan kecewa karenanya. Setelah gambar diambil, foto dijalankan melalui apa yang dapat Anda pikirkan sebagai pasca-pemrosesan dalam kamera untuk meningkatkan warna, kontras, ketajaman, dll.

Ketika Anda memotret dalam RAW, Anda mendapatkan kira-kira gambar yang sama dengan JPG, tetapi Anda mendapatkan semua data yang diperlukan untuk "membatalkan" semua pemrosesan pasca-kamera di dalam kamera sehingga Anda dapat melakukannya sendiri secara berbeda jika Anda mau.

Saat Anda memotret dalam format JPG, kamera merekam data, memproses gambar, lalu menghapus data "undo" itu untuk menghemat ruang pada kartu memori Anda.

Info teknis lebih lanjut dapat ditemukan di sini: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format

Atau jika Anda ingin memenuhi syarat dalam tingkat RAW dan pemrosesan kamera, periksa video ini dari Google PhotoTechEDU talk: http://www.youtube.com/watch#!v=7SuDOMhUUMg&feature=PlayList&p=F7C5C8C217CF2E13&index=1&playnext=1

Erica Marshall
sumber
1
Memikirkannya sebagai "undo" data berfungsi secara konseptual tetapi secara teknis tidak akurat. Dan karena pertanyaannya mengatakan "secara teknis" ....
mattdm