Дмитрий Катков RAW, TIFF и JPG — в чём разница?
Представляю вашему вниманию фрагмент одной из глав моей будущей книги про фотосъемку пейзажа под рабочим названием «Фотографируем пейзаж»
Основное правило фотосъемки цифровой камерой гласит: сначала мы стараемся получить хорошие снимки, а обработкой и доведением полученного изображения «до ума» занимаемся уже потом, на работе или дома. Поэтому важно донести вашу самую лучшую в мире фотографию до компьютера в целости и сохранности. Поможет нам в этом знание особенностей различных форматов записи.
Если вы человек по жизни экономный, перед вами стоит дилемма – какой формат из имеющихся в вашей ненаглядной камере использовать для записи изображений. Цифровые камеры сегодня могут предложить вам форматы TIFF, RAW и несколько градаций формата JPEG. Обсуждение достоинств и недостатков каждого из них начнем с JPEG, как имеющегося сегодня в любой фотокамере и наиболее популярного в фотолюбительской среде.Формат JPEG
JPEG (Joint Photographic Experts Group), как следует из его названия, был создан по инициативе самих фотографов, кажется, еще во времена царя Гороха для передачи отсканированных или созданных на компьютере изображений. В те времена объемы дисковой памяти компьютера были невелики. Для примера, в то время размер памяти моего персонального компьютера составлял всего 20 Мб, то есть в него могла поместиться от силы одна сегодняшняя фотография.
Информация в те времена передавалась в основном посредством пятидюймовой дискеты, поэтому было важно «утрамбовать» изображение так, чтобы оно сильно не обременяло своим присутствием память компьютера и при этом не особо пострадало качество «картинки». Для этого использовали уже имеющийся алгоритм, который применяли для архивирования машинных файлов, устроенный по принципу объединения схожих последовательностей нулей и единиц машинного кода. Но, в отличие от машинного кода, требующего точного восстановления всех заложенных в него инструкций, решили, что для уменьшения размера файла с изображением можно слегка пожертвовать его качеством, поскольку оно предназначено для просмотра человеческим глазом, прощающим некоторые неточности. В результате разработчики и получили формат JPEG, который позволяет хранить цветные изображения с глубиной до 24 битов, а также изображения в оттенках серого.
Как следует из биографии этого формата, его основной задачей является минимизация занимаемого изображением пространства на диске. Это сжатие происходит далеко не безвозмездно – страдает качество: теряется деталировка и нарушается цветность. Происходит это в разной мере и зависит от степени сжатия и количества разнородных мелких элементов изображения. Если, к примеру, пейзаж с травой и цветами при сжатии сильно потеряет в качестве, то изображение одного голубого неба можно спокойно сжать до минимального, с почти полным сохранением качества.
Посмотрите на увеличенные фрагменты трех иллюстраций, снятых в формате JPEG, с различным качеством (Basic, Norm и Fine) на камеру Nikon D70. Хотя по внешнему виду разница в качестве между ними не очень заметна, но при больших увеличениях она проявляется гораздо существеннее, прежде всего в деталях.
Достоинства
Минимальное время записи изображения на карту памяти и экономия места.
Недостатки
Не подходит для съемки качественных фотографий большого размера с множеством мелких деталей.
Для кого
Подойдет начинающим фотолюбителям и всем, кто не собирается печатать потом снимки больше, чем 10х15 см. А в случае нехватки памяти на карте JPEG «спасет» и профессионала, не желающего упустить отличный кадр. Если же ваша камера не имеет другого формата, то во имя качества рекомендую использовать режим с наименьшим сжатием, обычно обозначаемый «fine».
Формат TIFF
Два кадра одного и того же вида, снятые в формате JPEG (слева) и TIFF (справа) на камеру LEICA DIGILUX 1. Опятьтаки, разница будет заметна преимущественно в деталях и только при большом увеличении в виде легкого «замыливания» мелких деталей.
Формат TIFF (Tagged Image File Format) был создан в качестве универсального формата для цветных изображений. Надо сказать, что этот формат вообще является весьма любопытным изобретением инженеров фирмы Macintosh, поскольку его внутренняя структура может принимать любые причудливые формы. К тегам, содержащим само изображение и описывающим данные по его цветности, сжатии, разрешении и тому подобные, могут быть добавлены любые другие. Таким образом, этот формат имеет наращиваемую структуру. Например, файл может содержать не одно, а несколько изображений (называемых слоями) или какието дополнительные данные. Чтобы графический редактор, читающий этот могучий формат, смог разобраться, где в нем что находится, структуру изображения описывают в так называемом каталоге файла изображения (IFD), расположенном в заголовке того же файла. Подобно рассмотренному ранее JPEG, формат TIFF позволяет нам записывать как цветные изображения с глубиной цвета до 24 битов, так и монохромные изображения. Более того, в файлах этого формата можно хранить изображения и в других цветовых моделях, например в CMYK (используется в основном при печати).
Надеюсь, что я не сильно утомил вас техническими подробностями, но давайте всетаки вернемся к нашим баранам, то есть к нуждам фотографалюбителя. Если ваша камера имеет форматы JPEG и TIFF, то рекомендую вам использовать только TIFF, только тогда вы сможете быть уверены, что используете возможности матрицы своего фотоаппарата и его объектива на все сто процентов. Изображение с матрицы, обработанное процессором камеры, записывается на карточку в несжатом виде, то есть целиком и полностью, и поэтому не теряет своих живых свойств.
Стоит отметить и недостатки, присущие формату TIFF. Вопервых, неся в себе большой объем информации, такие файлы занимают много места на карточке памяти. Для примера скажу, что в моей камере на карточку объемом 256 Мб помещается 20 снимков в формате TIFF или 128 штук (то есть в шесть раз больше) в формате JPEG. Вовторых, изза большого размера файлов они дольше пишутся на карту памяти – время записи TIFF может составлять несколько десятков секунд, в то время как запись формата JPEG обычно занимает порядка двухтрех секунд.
Достоинства
Изображение с матрицы, обработанное процессором камеры, записывается на карточку в несжатом или почти несжатом виде, то есть практически полностью, и поэтому не теряет своих живых свойств.
Недостатки
Занимает много места на карте памяти, долгое время записи.
Для кого
Для фотолюбителей и профессионалов, желающих печатать фотографии больше, чем 10х15 см, не жалеющих места на карте памяти для качественных снимков, с которыми позже можно поработать в графическом редакторе.
Формат RAW
Эти иллюстрации показывают преимущество формата RAW. Синий снимок был снят навскидку, с неправильно установленным балансом белого (по лампам накаливания). Такой снимок, снятый в формате JPEG или TIFF, можно было бы только выкинуть или пришлось бы перевести в режим оттенков серого. Однако формат RAW позволил избавиться от синюшности и спасти эту фотографию, применив другой баланс белого (в данном случае – «солнечно»).
Но самые интересные возможности для фотографа предоставляет формат RAW (от англ. «raw» – сырой, необработанный). Замечу, что этот формат поддерживают только дорогие профессиональные и полупрофессиональные цифровые фотоаппараты. Чем же так примечателен этот формат?
Как мы уже знаем, после того, как изображение получено с матрицы, оно проходит обработку в процессоре камеры, где на него «накладываются» выбранные фотографом установки баланса белого, резкости, контраста, цветовой насыщенности и другие. Результат пишется на карту памяти. Так обстоит дело с форматами JPEG и TIFF. В формате RAW дело обстоит иначе: на карту памяти отдельно пишется само, не обработанное пока еще изображение, а все установки, выбранные фотографом, сохраняются в заголовке файла отдельно, с тем, чтобы быть примененными позже. Затем на компьютере эти файлы формата RAW обрабатываются уже в специальных программах, называемых RAWконвертерами, причем пользователь может решить, применить ли к изображению установки, выбранные во время съемки, либо заменить их на другие, более подходящие.
Так, если при съемке горного пейзажа вы были уверены, что солнечный баланс белого как нельзя лучше подойдет для этой сцены, а дома вдруг обнаружили, что картинка имеет холодные тона и отталкивает, то вы сможете «отменить» выбранный баланс белого, заменив его, к примеру, на «облачный». То же самое относится ко всем фильтрам, например, чернобелому, сепии и соляризации, цветовому балансу, цифровой резкости и некоторым другим параметрам. К снимку можно даже применять соответствующие установки из других изображений, например, определив раз и навсегда точный баланс белого для одного из кадров, снятых на поляне, можно использовать его для всех остальных снимков этой фотосессии. После того как гармония, наконец, достигнута, мы сохраняем снимок на компьютере в любом формате, но исходный RAWфайл с необработанным изображением при этом не страдает.
Трудно поверить, но использование формата RAW позволяет даже немного (до ? / 3EV) скорректировать неверную экспозицию! Это стало возможным благодаря информационной избыточности, предоставляемой двенадцати (в ряде случаев – шестнадцати) битной разрядной сеткой на каждый цветовой канал в формате RAW, против восьмибитной сетки форматов JPEG и TIFF. Поскольку весь процесс работы с RAW очень напоминает корректировки при оптической печати с переэкспонированного или недоэкспонированного негатива с применением тонирующего виража, фильтров и так далее, то формат RAW часто называют цифровым негативом.
Справедливости ради замечу, что различные производители фотоаппаратуры по разному трактуют понятие «необработанная информация». К примеру, одни из них всетаки применяют функцию шумоподавления к изображению перед записью формата RAW, другие – цифровую резкость, третьи – сжатие, а в устаревших моделях можно найти даже баланс белого. Кроме этого, все фирмы стремятся привнести в этот формат чтото свое, и в результате появились такие форматы, как ORF (фирма Olympus), NEF (Nikon), CRW (Canon) и другие. Все это – разновидности формата RAW, и для работы с каждым из них требуется свой, уникальный RAWконвертер. Замечу, что фирма Adobe выпустила плагин для Adobe Photoshop CS 8.0, читающий все форматы RAW, которые любой фотограф при желании может бесплатно скачать с сайта фирмы.
Примечательно, что файл в формате RAW занимает существенно меньший размер памяти, чем аналогичный TIFF. Объясняется это тем, что в RAWфайле хранится не само изображение целиком, а только та информация, что получена с трех сенсоров матрицы, отвечающих за красный, зеленый и синий каналы, а интерполяция с построением окончательного изображения осуществляется уже потом, в RAWконвертере на компьютере. Для формата TIFF интерполяция производится непосредственно после съемки, в самой камере, и ее результаты записываются на карту памяти, занимая гораздо большее пространство. Замечу также, что процесс интерполяции сам по себе очень энергоемкий, что сказывается на продолжительности жизни аккумуляторов.
При всех достоинствах формата RAW у него есть и небольшие недостатки. Основным из них, на мой взгляд, является необходимость обрабатывать изображения на компьютере перед их использованием. Каждый снимок должен быть обработан индивидуально, а на такую усидчивость способны далеко не все. Вторым недостатком, но не столь существенным, о котором я уже говорил, является несовместимость форматов RAW различных производителей, приводящих к необходимости использования фирменных RAWконвертеров или плагинов к графическим редакторам.
Достоинства
Огромные возможности по «доводке» фотографий.
Недостатки
Занимает меньше места на карте памяти, чем TIFF, но больше, чем JPEG, практически каждый производитель старается иметь «в запасе» свой RAW, для которого необходим отдельный плагин.
Для кого
Для профессионалов и очень (даже слишком!) продвинутых фотолюби телей.
Резюме
Так что вопрос, каким именно из имеющихся в камере форматов пользоваться, каждый решает сам. Когото, желающего снять сотни гениальных снимков на одну небольшую карточку памяти, вполне устроит имеющийся в любой камере формат JPEG, комуто понравится логическая завершенность формата TIFF, а ктото, наоборот, любящий до самого последнего момента все менять и переиначивать, предпочтет RAW. Впрочем, выбор между TIFF и RAW пока для большинства пользователей не актуален: сегодня редкие камеры имеют и тот и другой форматы.
www.fotodelo.ru
При использовании материалов сайта ссылка на fotodelo.ru обязательна.Постоянный адрес страницы: http://www.fotodelo.ru/?t=7v32Nu11084111TNwS4800
Архивы
Все записи за день 04.04.2010
RAW формат данных, не имеющий чёткой спецификации. Файлы этого формата содержат в себе необработанные (или обработанные в минимальной степени) данные, что позволяет избежать потерь информации. В таких файлах, как правило, содержится много избыточной информации, поэтому файлы формата RAW используют намного большее количество дискового пространства. Основные применения файлов такого типа:
-
Цифровая фотография — под форматом RAW понимаются данные, полученные напрямую с матрицы без обработки.
-
Обработка звука — в этом случае под RAW понимаются звуковые данные без сжатия и заголовков, см. Импульсно-кодовая модуляция.
-
Также можно сказать, что в формате RAW представлены данные с приборов, которые не прошли преобразования в физические величины, например, милливольты при опросе электронного термометра.
Использование в цифровой фотографии
Как правило, изображение в формате RAW можно получить, используя цифровые зеркальные фотокамеры полупрофессионального и
профессионального класса, однако некоторые камеры могут производить такие файлы, находясь в недокументированном отладочном режиме или с изменённой прошивкой. В файл записывается состояние каждого элемента светочувствительной матрицы, что позволяет получить конечное изображение, не потеряв при этом слишком затемнённые или слишком осветлённые участки одного кадра, например, пейзажа с тёмным лесом и ярким небом или малоконтрастного объекта.
RAW часто называют «цифровым негативом», так как при съёмке в JPEG многие параметры съёмки фиксируются, из-за чего их становится сложнее исправить. Из RAW-файла можно получить несколько версий одного и того же снимка, хотя некоторые параметры, например, сильная ошибка экспозиции, коррекции не поддаются.Программная поддержка
Хотя формат и имеет одно название, у каждого из ведущих производителей цифровой фототехники своя спецификация формата RAW, что позволяет производителям оптимизировать свои технологии. Создатели программного обеспечения стараются обеспечить поддержку форматов всех производителей.
Стандартизированный формат необработанных данных DNG
Как правило, изображение в формате RAW можно получить, используя цифровые зеркальные фотокамеры полупрофессионального и профессионального класса, однако некоторые камеры могут производить такие файлы, находясь в недокументированном отладочном режиме или с изменённой прошивкой. В файл записывается состояние каждого элемента светочувствительной матрицы, что позволяет получить конечное изображение, не потеряв при этом слишком затемнённые или слишком осветлённые участки одного кадра, например, пейзажа с тёмным лесом и ярким небом или малоконтрастного объекта.
RAW часто называют «цифровым негативом», так как при съёмке в JPEG многие параметры съёмки фиксируются, из-за чего их становится сложнее исправить. Из RAW-файла можно получить несколько версий одного и того же снимка, хотя некоторые параметры, например, сильная ошибка экспозиции, коррекции не поддаются.
Программная поддержка
Хотя формат и имеет одно название, у каждого из ведущих производителей цифровой фототехники своя спецификация формата RAW, что позволяет производителям оптимизировать свои технологии. Создатели программного обеспечения стараются обеспечить поддержку форматов всех производителей.
Стандартизированный формат необработанных данных
Компанией Adobe также был предложен формат DNG (Digital Negative), как общий стандартизованный формат. Компании Leica, Pentax, Hasselblad, Samsung, Ricoh включили поддержку DNG в свои камеры, однако большинство поставщиков продолжают использовать собственные форматы. Компанией Adobe также была выпущена утилита для конвертации файлов RAW в новый формат, она поддерживает более 65 фотокамер. (Спецификация DNG-формата) Особенностью формата .DNG являются метаданные, которые должны быть включены в файл, чтобы описывать ключевые сведения о камере и её установках.
Просмотр
Файлы формата RAW поддерживаются всеми популярными графическими пакетами. При просмотре изображения отображаются так, как они были бы отображены в случае обычной фотосъёмки в формате JPEG.
Редактирование
Программное обеспечение для редактирования файлов RAW напрямую не создано из-за различия в формате не только для каждого производителя, но и для каждой модели фотокамеры. Поэтому при попытке отредактировать файл пользователю предлагается отрегулировать гистограмму и другие параметры (корректировать виньетирование, корректировать хроматические абберации, шумоподавление и др.) для получения файла графического формата оптимального качества. После внесения изменений файл RAW конвертируется (то есть преобразуется) в обычный графический файл, к которому можно применить все стандартные операции.
Часто этого недостаточно (например, если изображение высококонтрастно). В этом случае применяется приём маскирования — совмещаются несколько изображений, в каждом из которых откорректированы отдельно яркие участки, полутона и тени. Похожие операции проделываются во время печати фотографий с негативов для одновременной проработки очень светлых и очень тёмных участков.Достоинства
Гораздо больше полутонов позволяют сильнее корректировать снимки без появления дефектов. Возможность некоторой коррекции экспозиции после съёмки. Возможность быстрой коррекции баланса белого, контраста, насыщенности, яркости и уровня шума. Возможность коррекции недостатков объектива (виньетирование, хроматические абберации) на неинтерполированном кадре. При сохранении снимка не вносятся искажения преобразования. Преобразование можно повторить много раз с подбором параметров в поисках наилучшего результата. Преобразование может быть более качественным, поскольку выполняется мощным процессором компьютера без ограничений по времени, а не сравнительно слабым процессором камеры, который обязан обработать снимок быстро.
Формат представлен множеством несовместимых видов. При редактировании без предварительного преобразования файла возникают сложности. Нет возможности просмотра файлов на бытовых устройствах и компьютерах без специального программного обеспечения. Требуется время на преобразование в форматы для Интернета или печати. Больший объём файлов, чем при сохранении в JPEG. На карте памяти умещается меньше кадров. Большинство фотоаппаратов, имеющих возможность записи в RAW, при серийной съёмке в JPEG могут снять до нескольких десятков кадров подряд или даже снимать непрерывно до заполнения карты памяти, в то время как максимальная длина серии в RAW исчисляется, как правило, единицами кадров.
В этой главе мы поговорим о специфических чертах цифровых камер, которые определяют особенности их использования. Мы также расскажем об основных отличиях цифровых камер от пленочных, разберем достоинства и недостатки тех и других.
Хотя мы не собираемся пересказывать содержание учебников по цифровой фотографии и нырять в теоретические пучины – но все-таки приготовьтесь: совсем без технических подробностей и прочего, как говорят американцы, «бла-бла-бла», обойтись, увы, не получится. Но — не надо паники: мы рядом с вами, мы поможем перевести весь этот техно-суп на родной русский язык.
Приготовились?
Прежде всего следует отметить, что принцип создания изображения одинаков и в цифровой камере, и в пленочной: обе создают запись объекта съемки, используя энергию света, которая воздействует на светочувствительный материал. Основное отличие состоит в том, что в цифровых камерах свет попадает на светочувствительный электронный сенсор, а в традиционных камерах – на чувствительную к свету пленку. Кроме того, процесс получения изображения в цифровиках происходит прямо внутри камеры (съемка, обработка и сохранение в виде перемещаемого файла), а в пленочных внутри камеры осуществляется только съемка, в то время как обработка и сохранение отснятого материала осуществляются, как правило, вне камеры (мы не считаем Polaroid пленочной камерой).
Технология
Матрица (сенсор), запоминающая изображение в цифровой камере, состоит из массива светочувствительных ячеек. Каждая ячейка действует аналогично фотоэкспонометру: она вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный интенсивности попадающего на нее светового потока (и только интенсивности — независимо от цветовой составляющей). Именно поэтому большинство современных сенсоров способны воспринимать наш мир только в черно-белом цвете. Для того, чтобы преобразовать затем полученное черно-белое изображение в цветное, используются различные «ухищрения».
В большинстве сенсоров каждая ячейка «покрыта» красным, синим или зеленым фильтром. Фильтры собраны в группы по четыре, причем на два зеленых приходится по одному красному и одному синему (такой тип организации фильтров называется «шаблоном Байера»). Это сделано из-за того, что человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету. Каждый фильтр пропускает на светочувствительную ячейку преимущественно свою составляющую света. Теперь каждая ячейка содержит информацию не только о яркости, но и о цвете отдельного элемента изображения. Остается только преобразовать электрический сигнал в цифровой, обработать его и сохранить на карточке памяти или микродрайве (об устройствах хранения изображений мы поговорим более подробно в следующей главе).
Паттерн Байера
Вас наверняка заинтересует, как из точек только красного, зеленого и синего цвета получается полноцветное изображение? Мы подробно остановимся на этом в главе, посвященной обработке «сырых» (RAW) файлов, пока же ограничимся лишь одной (хотя и длинной) фразой: чтобы создать цветное изображение, программное обеспечение камеры анализирует все три массива полученной цветовой информации, сопоставляет значения соседних ячеек и по сложному алгоритму рассчитывает итоговый цвет каждой ячейки (пикселя) – этот процесс называется цветовой интерполяцией.
Интерполяция является важнейшим этапом получения цветного изображения, поскольку точность (и изощренность!) этого процесса оказывает серьезное влияние на итоговое качество фотографии. Другими словами, в борьбе за повышение качества изображения улучшение процесса интерполяции играет не менее важную роль, чем улучшение качества светочувствительных сенсоров.
Далее мы позволим себе небольшое лирическое отступление о типах сенсоров, которое самые нетерпеливые читатели могут безбоязненно пропустить.
Структура CCD-сенсора Структура CMOS-сенсора
Сенсоры различаются по способу, которым информация собирается со светочувствительной матрицы. Информация считывается последовательно из каждой ячейки, ряд за рядом. Поэтому сделать следующий снимок можно лишь тогда, когда предыдущий уже полностью сформирован.
CMOS-матрицы устроены иначе: информация из каждой ячейки считывается индивидуально. Для каждой ячейки заданы координаты в матрице (X, Y), и, используя их, можно получить индивидуальный доступ к отдельной ячейке. Это позволяет использовать CMOS-матрицу не только непосредственно для съемки, но и для экспонометрии и работы автофокуса.
Недостатки CCD-матрицы компенсируются тем, что она более проста и экономична в производстве, а принятый ею сигнал менее «зашумленный», что облегчает его обработку. (Впрочем, последние CMOS-сенсоры от Canon опровергают общепринятое мнение о том, что матрицы этого типа дают больший «шум».)
Технологии развиваются непрерывно, и на смену простым однослойным сенсорам приходят трехслойные. В таких сенсорах каждая светочувствительная ячейка воспринимает синий, красный и зеленый цвета одновременно за счет более сложной трехуровневой конструкции, которая позволяет определять, насколько «глубоко» каждый цвет проникает в сенсор. Эта технология не требует применения специальных цветовых фильтров и значительно снижает потребности в цветовой интерполяции. Теоретически новый тип матрицы позволяет получать в три раза больше информации, чем аналогичный по разрешению сенсор с шаблоном Байера. К сожалению, эта технология еще слишком молода и пока не получила должного распространения среди производителей цифровых камер.
Трехслойный сенсор
alika2010.wordpress.com 