Як RAW запобігає "потворному цифровому відсіканню"?


10

В іншій відповіді користувач Ilmari пише , в контексті запобігання перенапруження:

Загалом, я б також рекомендував завжди знімати RAW, як для кращого захоплення повного динамічного діапазону вашої камери, так і для уникнення негарного цифрового відсікання перенапружених областей. Для останнього це допомагає трохи розкрити ваші знімки (скажімо, ...), а потім витягнути експозицію на комп'ютер, ...

Яким чином RAW запобігає обрізанню надмірно оголених ділянок?


1
Зйомка в RAW не гарантує усунення виділення. Однак файли RAW містять повну інформацію, захоплену датчиком зображення, яка, як правило, включає деталі виділення, що перевищує те, що було б захоплено у зображенні JPEG. Майте на увазі, що у файлах RAW зазвичай є 12 або 14 біт тональних даних на піксель, тоді як JPEG обмежений 8 бітами, тому у файлі RAW є значно більше даних, з якими можна працювати. Я знаю це з перших рук, і я незмінно відновився від вирізаних яскравих зображень у JPEG, коли я піднімав файл RAW в RawTherapee. Дивіться також: photo.stackexchange.com/a/13448
bwDraco

(продовження) Переваги, переваги RAW, включаючи можливість більш ефективного зменшення шуму та іншу післяобробку на ПК після події, є досить вагомими для того, що я знімаю спорт у RAW + JPEG, навіть якщо це різко зменшує буфер глибина! (Мій роботодавець часто хоче негайно використовувати зображення JPEG для свого веб-сайту відразу після гри, а решту зображень я переглядаю через кілька робочих днів.)
bwDraco

Відповіді:


13

Загалом, я б також рекомендував завжди знімати RAW, як для кращого захоплення повного динамічного діапазону вашої камери, так і для уникнення негарного цифрового відсікання перенапружених областей. Для останнього це допомагає трохи нерозкрити знімки [...], а потім витягнути експозицію на комп’ютер.

Гаразд, так, коли я писав це , я був трохи несамовитий . Дозвольте трохи спробувати розпакувати.

Очевидно, що просто перехід з JPEG на RAW нічого не дозволить виправити відсікання самостійно. Що я намагався запропонувати, коли писав абзац вище, це:

  1. Навмисно недостатньо розкриваючи свої фотографії, щоб виділення не зафіксувались.

  2. Зйомка в RAW, яка має більш високий динамічний діапазон, ніж JPEG, щоб зберегти тіньову деталізацію для наступного кроку.

  3. Виправте недоекспозицію в післяобробці, використовуючи алгоритм, який імітує м'які "плівкові" виділення замість жорсткого цифрового відсікання. (Я вважаю, що будь-який гідний процесор RAW повинен бути вбудований у цю функцію; я знаю, що UFRaw робить, і це безкоштовне програмне забезпечення.)

Навіщо йти на всю цю проблему, а не просто знімати JPEG безпосередньо при експозиції за замовчуванням? Ну, в основному (крім усіх інших причин стріляти RAW ), так що ви можете отримати це:

Приклад фото A з м'якими виділеннями Приклад фото B з м'якими виділеннями

замість цього:

Приклад фото A із яскравими світлинами Приклад фото B з м'якими виділеннями
(Клацніть зображення, щоб збільшити.)

Звичайно, я трохи обдурив, створивши обидві ці приклади пар зображень з одних і тих самих файлів RAW - Єдина відмінність полягає в тому, що я використовував режим "м'яких кіноподібних виділень" для першої пари та режим "жорсткого цифрового відсікання" для друга пара, імітуючи те, що б у мене було, якби я знімав їх безпосередньо в JPEG з довшою експозицією.

Особливо зверніть увагу на характерне блакитне небо вгорі праворуч у відрізаній версії першого зображення, неприродну площину вирізаного підсвічування та загальні спотворення кольорів навколо них. (Зображення з яскраво-білими елементами тла, такі як сніг або хмари, зазвичай демонструють цей ефект особливо помітно, але мені не вдалося знайти жодних хороших прикладів на цьому ноутбуці. Можливо, я спробую пізнати якісь кращі ілюстрації пізніше.)

Причина такого пласкості та спотворення кольорів полягає в тому, що, на відміну від плавно насичуючої кривої реакції світла плівки, цифрові датчики зображення мають (приблизно) лінійну характеристику до точки їх насичення, а потім різке відсічення:

Криві цифрового датчика порівняно з плівкою
(Власне, крива реакції на плівку, намальована вище, дещо вводить в оману, оскільки перетворення негативного фільму на фактичне позитивне зображення вводить інший шар нелінійності в нижньому кінці кривої реакції, як правило, призводячи до дещо сигмоїдної комбінованої кривої реакції. Але в принаймні, на найвищому кінці динамічного діапазону, криві, що подаються вище, загалом нагадують фактичну світлову реакцію плівкових та цифрових камер.)

Зокрема, у кольоровій фотографії кожен кольоровий канал (червоний, зелений та синій) має свою криву відгуку. За допомогою цифрового датчика це означає, що зі збільшенням яскравості вхідного світла один з каналів R / G / B, як правило, обрізається перед іншими, спотворюючи колір таких пікселів, що частково відсікаються.

Також рівність кривої цифрової реакції над точкою насичення означає, що, хоча перенапружена плівка просто стискає яскраві моменти, будь-які вирізані підсвічування цифрової фотографії (будь то RAW чи JPEG) просто відпали, і жодної деталі з них неможливо відновити. Таким чином, правило щодо цифрової фотографії полягає в тому, що якщо ви не впевнені, якою буде оптимальна експозиція (або якщо ви знаєте, що сцена, яку ви знімаєте, включає яскраві місця, які вам не потрібно відсікати), це завжди безпечніше помилитися на низькій стороні. Звичайно, підсилення яскравості недоекспонованої фотографії в процесі після обробки також посилить шум у зображенні - але, якщо трохи піддавати експозиції та втратити частину тіньових деталей у шумі, як правило, все-таки краще, ніж переекспонировать і повністю втратити яскравість.

Звичайно, ніщо з перерахованого вище не вимагає , щоб ви знімали RAW - ви можете так само легко підсилити яскравість зображень JPEG, наприклад, у Photoshop. Але порівняно з RAW, тут формат JPEG має два питання:

  • JPEG використовує лише 8-бітний колір; тобто найменша різниця між двома рівнями яскравості, яку він може зберігати, становить приблизно 1/256 різниці між чисто чорним та чисто білим. JPEG насправді використовує нелінійне кольорове кодування, що дещо допомагає, але ефективний динамічний діапазон зображення JPEG все ще складає близько 11 зупинок (на відміну від 8 зупинок, які можна отримати при лінійному кодуванні). Цього достатньо для відображення зображень на екрані, але це все ж менше, ніж ефективний динамічний діапазон навіть датчиків низького класу камери, і це не залишає багато місця для коригування експозиції для відновлення деталей із тіней.

  • Також JPEG використовує схему стиснення втрат, розроблену для зменшення розміру файлу зображення, відкидаючи деталі, які людське око не може легко побачити. На жаль, це стиснення, як правило, також викидає тіньові деталі досить агресивно - збільшуйте яскравість зображення JPEG занадто далеко, і, швидше за все, ви отримаєте зображення, сповнене спотворень кольорів та блокадних артефактів стиснення.

Файл RAW, порівняно, зберігає повний динамічний діапазон датчика вашої камери без втрат на стиснення, що дозволяє вам обробляти зображення в максимально можливій мірі (у цьому випадку, в основному, обмеженим рівнем шуму датчика).


Ого. Будьмо, друже. ;-)
Мартін

3

Коротше кажучи, файл RAW зберігає кожен піксель, використовуючи більше бітів, ніж відповідний JPEG.

Щоб зрозуміти, як це допомагає, розглянемо один піксель (ми проігноруємо колір, така ж логіка дотримується, але це просто ускладнює все). Якщо у вас є 8 біт для запису амплітуди (кількість світла, що потрапляє на цей піксель), у вас є 256 рівнів, включаючи "зовсім немає світла" (0).

Ви повинні встановити максимальний рівень, який відповідає значенню 255. Діапазон між 0 і цим максимумом - це динамічний діапазон, який можна представити на зображенні. Будь-який піксель, що отримує більше світла, ніж цей рівень, насичений, і максимальне значення 255 записується. Це спричиняє ефект відсікання, де ділянки, що перекриваються, виглядають абсолютно білими.

Якщо у вас є додаткові біти, ви можете представляти більше рівнів. З тим самим динамічним діапазоном ви отримаєте більш точні кроки між ними, або ви можете розширити діапазон і дозволити пікселі з вищою (або меншою) експозицією бути представлені десь у діапазоні.

Файл RAW містить більше біт на піксель, ніж відповідний JPEG (наприклад, 14 для Canon 5D, порівняно з 8 для JPEG). Це дозволяє йому фіксувати більше рівнів експозиції. Пікселі, які були б насичені у 8-бітовому поданні, можуть не наситити 14-бітове подання. Це перетворює повністю білі переобладнані ділянки у відтінки сірого та дозволяє захоплювати деякі деталі.

Звичайно, все-таки можливо наситити більш високу бітову глибину представлення, але чим більше бітів у вас, тим більше інформації вам доведеться працювати.


1

Сировина чудово підходить з кількох інших причин, але, звичайно, сирі НЕ МОЖУТЬ запобігти обрізанню переположених ділянок. Після того, як цифрові дані перевищують 255, вони відсікаються, тобто залишаються на рівні 255, більше не представляючи справжнього кольору. Цифрові просто не мають можливості зберегти більшу кількість, найбільша можливість зменшується до 255. Немає можливості відновити відрізані дані, крім чергової спроби з меншою експозицією.

Приклад, який ви показуєте, - білий колір світла. Білий - особливий, три компоненти RGB майже рівні. Але уявіть, що колір (переекспонований) був схожий на Red 500, Green 250, Blue 250, що є червоним кольором. Але при обрізанні 255 виходить 255, 250, 250, зовсім інший колір, про білий зараз. Відключення в обробці після приблизно до половини все ще 128, 125, 125, все ще НЕ червоне.

Ваш зв'язаний приклад, можливо, НЕ був білим, в першу чергу, але він виявився переекспонованим і вирізаний на 255, 255, 255, що є білим. Відновлення для відсікання не існує.


1
Це залежить від того, як камера зіставила необроблене зображення на 8-бітне зображення. Багато камер матимуть параметри HDR для одного зображення, де ви можете змінити це зіставлення, стандартні параметри матимуть менш динамічний діапазон, ніж інші параметри. Отже, зазвичай 8-бітове зображення із відрізаними частинами не матиме однакових відсічених областей у необробленому зображенні. Щоб завжди відтворювати тональну карту, весь записаний динамічний діапазон витрачається на вартість; просто дозволяючи переобладнати невеликі ділянки, у вас є діапазон до 255 для решти зображень, що може призвести до кращого загального результату.
Граф Ібліс

1
Чекати, що? Типові RAW мають 14 біт інформації про освітленість на піксель. Існує незліченна кількість відтінків майже білого кольору, які можна відновити з RAW, навіть якщо вони за замовчуванням відображають у форматі JPEG 255,255,255.
ЙоханнесD

2
Якби ваша відповідь була відповіддю на "16-бітний TIFF проти JPEG", це було б правильно, оскільки з TIFF чорно-білі точки вже виведені, а вихідні дані переводяться на 16 біт на основі вибраних чорно-білих точок в конверсії. Але справжній необроблений файл містить дані з маскуваних пікселів і не містить чорно-білих точок. Це найбільша проблема з перетворенням файлів Canon .cr2 в .dng: Пікселі в масках відкидаються, а чорно-білі - бали запікаються. DNG більше схожий на TIFF, ніж справжній неперероблений файл.
Майкл С

1
Ви можете відновити дуже яскраві деталі, але не можете відновити відрізані значення. Ось чому динамічний діапазон настільки важливий. Далі ви змішуєте динамічний діапазон із бітовою глибиною АЦП. Це зовсім не те саме, дивіться: peachpit.com/articles/article.aspx?p=1709190&seqNum=2
Гребу

1
Ось як виглядає зображення, коли відображається так, як ви описуєте у своїй відповіді: Перше лінійно відображається, друге застосовано гамма-корекцію, а 0-2047 у 14-бітовому файлі відображено як 0 у 8-бітовому файлі та 14383 -16383 у 14-бітовому файлі відображається як 255 у 8-бітовому файлі. Останнє зображення має чорну точку (0 у 8-бітовому файлі), встановлену приблизним значенням найтемніших частин сцени, що знаходяться значно вище 2047 року, а білу точку (255 у 8-бітовому файлі) встановлено на найяскравіші частини сцени, які знаходяться значно нижче 14383. photo.stackexchange.com/a/39478/15871
Michael C
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.