Чому я можу налаштувати баланс білого файлу RAW, але не JPEG-файл?

Нещодавно я почав налаштовувати свій DSLR для збереження файлів RAW та використовував Adobe Lightroom для їх обробки. Я все-таки дуже часто використовую свою маленьку точку і знімаю камеру, яка не має можливості зберігати файли RAW. Я також помітив, що в світлій кімнаті параметри збалансованого білого кольору відрізняються від RAW-файлів та JPEG-файлів. У файлах RAW ви можете вибрати один з декількох налаштованих білим налаштуваннями (флуоресцентний, галогенний, автоматичний тощо), тоді як з JPEG ви цього не робите. Чому це?

Швидка та коротка відповідь:

Усі зображення починаються як файли RAW, які повинні застосовувати до них кольоровий баланс.

Для зображень jpeg це перетворення проводиться у камері за допомогою налаштувань балансу білого камери. Як було сказано вище, Lightroom не має достатньо інформації, щоб скасувати цю трансформацію.

Збережені файли RAW не перетворюються на камеру перетворень, що дозволяє вам, фотографу, згодом вирішити, яку трансформацію балансу білого ви хочете застосувати.

Розглянемо зображення, зняте датчиком (RAW), як каліброване та нейтральне.

Рівняння наступне для генерування кольорового JPEG, збалансованого:

JPEG = RAW * T

де Т є color balance transformation

Зазвичай, щоб застосувати інший баланс кольорів до JPEG, вам потрібно застосувати зворотну перетворення під час зйомки до JPEG (щоб відновити нейтральне зображення)

NEUTRAL = JPEG * 1/T

потім застосувати нове перетворення кольорів

NEW_JPEG = NEUTRAL * T2

На жаль, зображення JPEG (принаймні, створене моїм Nikon D50) не включає налаштування температури зображення під час зйомки. Таким чином, це означає, що T рівняння невідоме Lightroom, коли у вас є лише зображення JPEG. Таким чином, він не може застосувати зворотне перетворення для відновлення нейтрального зображення.

Натомість він використовує різні загальні перетворення для перетворення колірного балансу.

Поки що чудові технічні відповіді. Ось проста аналогія, яка може бути не зовсім правильною, але все одно:

Файл RAW - це як фільм-негатив. Ви можете працювати з ним у темній кімнаті (Lightroom) та друкувати (JPG). JPG - це як друк. Одрукувавшись, ви не можете багато чого зробити.

Відповідь Декаслейоу дає чудовий технічний огляд для таких, як я, хто любить усі речі технічні. Для боязких хартів, коли мова йде про математику, ось менш відповідна відповідь. З RAW ви маєте оригінальні дані датчика, які, як правило, зберігаються як оригінальні червоні, зелені або сині показання сенсора для кожного пікселя цифрового датчика, а також інші метадані, такі як деталі експозиції, стан камери (тобто баланс білого), камера налаштування та, можливо, різноманітні додаткові дані.

Необработене зображення - це, по суті, пряме скидання даних з цифрового датчика, які зазвичай є червоними, зеленими та синіми світлочутливими пікселями (фотосайтами), розташованими у масиві кольорових фільтрів байєра . Оскільки RAW - це вихідні дані датчика, у вас є максимальний доступний обсяг інформації, який, як правило, включає значно більшу глибину біту (та динамічний діапазон), ніж зображення, збережене в іншому форматі. Це "нейтральне" зображення, про яке згадував decastlejau ... ніяких коригувань чи кривих тонів не застосовувалося, це справді оригінальні дані.

Пікселі зображення RAW не відображаються безпосередньо в пікселях на екрані, і тому вони не можуть переглядатись безпосередньо. Щоб переглянути зображення RAW, ці необроблені піксельні дані датчика повинні передаватися через алгоритм візуалізації, який приймає необроблені дані датчика, і застосовує різні налаштування та ослаблення, наприклад криву тону, коригування балансу білого, коригування експозиції тощо для створення пікселів екрана, кожен з яких містить червоний, зелений та синій елементи. Цей алгоритм потрібно застосовувати щоразу, коли будь-яке коригування вноситься до зображення RAW, щоб переглянути остаточне зображення на екрані. Працюючи з RAW таким чином, ви підтримуєте вихідні дані датчика в первозданному стані, дозволяючи докорінно змінити будь-які налаштування в цьому "трубопроводі обробки" в будь-який час і побачити ідеальні результати в зображенні, відображеному на екрані. Більшість алгоритмічної обробки даних RAW призводить до втрати інформації в кінцевому зображенні в тій чи іншій мірі. Наприклад, застосування кривої тону, як правило, призводить до поліпшення контрасту, але втрати в динамічному діапазоні.

JPEG-зображення, на відміну від RAW-зображення, - це вже оброблене алгоритмом, який застосовує криву тону, налаштування балансу білого тощо для створення остаточного зображення. Оскільки JPEG вже оброблений, вихідні дані датчика втрачаються. Те саме буде застосовано, якщо ваша камера зберегла файл TIFF замість JPEG ... обробка оригінальних даних датчика "заморожує" їх у остаточний стан. Оброблені зображення не є повністю позбавленими проміжків, і все ж можна вносити корективи. Чим більша глибина біту і ширша гамма, на яку ви економите, тим більше місця у вас буде, проте ви ніколи не матимете такої ж гнучкості, як при використанні RAW.

Одним із прикладів обмеженого запасу є зона коригування балансу білого. Кожен піксель у JPEG тепер містить інформацію про червоний, зелений та синій кольори. Це обмежує кількість корекції балансу білого, яку ви можете досягти, не стикаючись з незвичайними кольорами або розбиттям кольорів, особливо з більшими налаштуваннями. Можна скористатися такими налаштуваннями далі з RAW, оскільки ви можете повторно поєднати кожен піксель у кінцевому зображенні з оригінальними даними червоного, зеленого та синього кольорів, що дозволяє усунути кольорові касти.

Насправді ви можете налаштувати баланс білого з зображення jpg. Тільки результати будуть значно поступатися тим, які ви можете отримати з файлу RAW. Як обговорюється набагато краще в інших відповідях, файли jpg містять набагато менше даних, ніж RAW, тому немає такої межі для зміни балансу кольорів. Те саме стосується параметрів експозиції та контрасту.

Сказав, що чи можна все-таки трохи змінити баланс білого зображень jpg за допомогою інших програм, але в Lightroom вирішили, що погані результати, якими ви можете керувати з jpg-файлів, не будуть достатньо хорошими для типового користувача Lightroom.

Зауважте також, що це не має нічого спільного з методами стиснення jpg, лише той формат файлу jpg зберігає менше інформації.

Можливо, ця аналогія допоможе з’ясувати причину, чому балансування білого RAW перевершує балансування білого JPEG.

Уявіть, що у вас чорно-біле зображення. Цілком зрозуміло, що не існує автоматизованого способу повернення кольору в цю картину. Оскільки існує багато різних відтінків кольорів, які порівнюють заданий відтінок сірого, не можна сказати, якими були оригінальні кольори. Ви можете здогадатися (як це було зроблено з колоритуванням старих фільмів), але ніколи не можете бути впевнені.

А тепер уявіть собі картину, баланс білого якої був накручений так, що все - відтінок синього. Така ситуація схожа на ситуацію з чорно-білою картиною. Ви втратили інформацію про червоні та зелень, які спочатку були на малюнку. Комп'ютерна програма, яка видаляє синій відтінок, щоб не було загального відтінку, не поверне вам оригінальну картинку, а навпаки чорно-білий знімок.

Звичайно, більшість балансів білих не настільки псуються, як у наведених вище прикладах, і балансування білого JPEG працює нормально. Але ви завжди отримаєте більш точну конверсію, коли матимете оригінальну інформацію з пострілу, як у RAW.

Відповідь декастелау є відмінною технічною розробкою. Дозвольте додати трохи пуху:

Файл RAW має лінійні дані від датчика - більше фотонів, що вражають кожен фотосайт, дорівнює безпосередньо більшому читанню. І це рівномірно розділено на червоний, зелений та синій. (Ну, технічно, вдвічі більше зелених рецепторів у більшості датчиків. Але це деталізація щодо реалізації.)

Це не так, як система зору людини - око та мозок - взагалі сприймає речі.

По-перше, ми сприймаємо яскравість нелінійно, тому ми можемо мати справу з яскравим сонцем і темними тінями все в одній сцені, не виглядаючи дивно. Ось чому криві застосовуються до зображення RAW, щоб зробити привабливе кінцеве вихідне зображення. Ви можете пропустити це і створити лінійний JPEG, але це виглядатиме плоско (не каламбур) і дивним.

По-друге, ми сприймаємо колір, базуючись на властивому відчуттю того, що має бути забарвленим, тому вони виглядають нормально для нас як при прохолодних, так і в теплих вогнях, і навіть, трохи поправляючись, під дуже дивно відтінком світла. Якщо світло "дійсно" синьо синій, ми, як правило, його не бачимо - але якщо ви зробите фотографію, буде записано більше синіх фотографій. Файл зображення нічого не знає про те, як слід "виглядати", і потрібно застосовувати корекцію балансу білого, щоб зображення відповідало нашим розумовим очікуванням.

При перетворенні з файлу RAW перетворювач працює з відомої вихідної точки. Він або має детальний профіль для вашої моделі камери (або навіть той, який ви створили самостійно), або хоча б основну кольорову матрицю, що відповідає загальному виходу цієї камери. Таким чином, з цього стану можна застосувати різні коригування - це "RAW * T" у відповіді декастелау, і якщо ви передумаєте, оскільки зазвичай оригінальний файл RAW залишається немодифікованим, він може почати знову з цієї базової лінії та застосувати інше перетворення.

Щойно у вас є файл JPEG, ця базова лінія втрачається, і невідомо, з чого почати коригування.

Криві тону та насичення ускладнюють це, оскільки:

(1) вони трапляються після балансу білого

(2) вони нелінійні, що означає порядок операцій

(3) вони залежать від моделі камери та параметрів управління зображенням

1 та 2 означають, що ця обробка повинна бути відключена до того, як баланс білого можна буде регулювати. 3 означає, що неможливо відмовитися.

Існує трансформація, яка може виправити баланс білого, не підтримуючи ці інші кроки, але ця трансформація нелінійна і відрізняється для кожної камери. Хворий користувач може знайти його вручну за допомогою керування кривими. Щоб зробити це автоматично, знадобиться специфічна камера для зворотного проектування.