O que é RAW, tecnicamente?

Do ponto de vista técnico, o que exatamente é RAW e como ele difere das imagens JPG ou bitmap? Não estou perguntando sobre os prós / contras em relação a outro formato, mas o que constitui o formato RAW, como os dados são armazenados, como eles diferem do JPG (exceto a falta de compactação) e o que é diferente do bitmap?

RAW são dados extraídos da câmera em um estágio anterior do processamento .

Isso permite que outros processamentos sejam realizados posteriormente em um computador à vontade. Notavelmente, evita as etapas de processamento com perda de desdobramento , redução de nitidez / ruído e a compressão JPEG sendo permanentemente aplicada ao arquivo de imagem resultante antes de sair da câmera.

Quando você tira uma foto:

Aqui está o que acontece quando você tira uma foto e em que estágios do processamento as imagens RAW e JPEG são extraídas.

1. Filtro Bayer

   O obturador se abre e a luz entra na câmera. A luz é filtrada através de um filtro de cores bayer, para que cada pixel no sensor receba apenas luz vermelha, verde ou azul. Isso é necessário porque, sem ele, o sensor é monocromático.

2. Sensor

   A luz atinge o sensor (geralmente através de minúsculas microlentes que ajudam a reunir mais luz na parte sensível do pixel). É então convertido em milhões de impulsos analógicos, cada um correspondendo a um pixel.

3. Conversão analógica para digital

   Os impulsos analógicos são amplificados para a quantidade correta de acordo com a sensibilidade (classificação ISO) selecionada e depois são convertidos em valores digitais usando um conversor de analógico para digital, a uma certa profundidade de bit. Após esse estágio, você terá milhões de valores digitais (geralmente de 12 ou 14 bits) em um fluxo.

   Observe que o método de conversão de analógico para digital é muito diferente nos sensores CMOS e CCD. Por exemplo, um sensor CMOS contém um transistor em cada pixel para ajudar com isso, mas basta dizer que, no final, você ainda recebe um monte de valores digitais.

4. Ajuste de nível de preto

   A câmera precisa determinar o nível de preto correto, pois o sensor não retornará necessariamente zero para os pixels pretos. Por exemplo, o calor ambiente do sensor pode causar algum sinal. A correção para isso geralmente é feita através da leitura de dados do sensor de alguns pixels da borda que são cobertos permanentemente para que a luz não possa alcançá-los. Em seguida, subtrai um valor apropriado dos outros resultados. Pode fazer outras correções nos dados digitais - pode tentar reduzir alguns tipos de ruído, como o ruído de fundo causado pelo sensor.

   Às vezes, os valores digitais podem ser multiplicados ou divididos para alcançar o valor correto de sensibilidade (ISO), se você estiver usando um valor ISO que seu sensor não faz de forma nativa.

   É aqui que os dados RAW são extraídos.

   Se você fotografar em RAW, nenhuma das etapas abaixo aqui será aplicada permanentemente ao arquivo de imagem à medida que sai da câmera, permitindo que você os aplique à vontade no software RAW.

5. Desmossificação

   Cada valor é de fato um valor vermelho, verde ou azul. No entanto, você precisa que cada pixel tenha todas as três cores - vermelho, verde e azul - para a imagem final. Portanto, um algoritmo de demosaicing precisa adivinhar as outras duas partes de cores para cada pixel, e isso é feito com base no conhecimento dos pixels circundantes. Há uma variedade de algoritmos diferentes de despejo com qualidades variadas e é um processo com perdas. Se isso ocorrer na câmera, você ficará com o algoritmo interno da câmera.

6. Conversão de espaço de cores

   Vermelho, verde e azul no filtro Bayer não são necessariamente da mesma cor que vermelho, verde e azul no espaço de cores sRGB padrão. A câmera faz a correção de cores para converter as cores no espaço de cores desejado, que geralmente é sRGB.

7. Balanço de branco

   A correção do balanço de branco é aplicada para corrigir as diferentes temperaturas de cores das fontes de luz enquanto tira a foto.

8. Correção de gama

   A correção gama é aplicada, que converte os valores lineares em valores corrigidos gama, conforme exigido pelos arquivos de imagem digital. Essa correção não é uma correção gama direta; uma curva de contraste é aplicada para garantir que os realces e os pretos se curvem bem, proporcionando uma ótima aparência de filme.

9. Nitidez e redução de ruído

   Uma quantidade adequada de nitidez e redução de ruído são aplicadas para aprimorar a imagem e tentar suprimir ruídos irritantes. Existem diferentes algoritmos de nitidez e redução de ruído, e este é um procedimento com perdas. Se isso for feito na câmera, você ficará preso com a nitidez e a redução de ruído aplicadas pela câmera.

10. Compressão JPEG

    Os dados da imagem resultantes são compactados como um JPEG. Obviamente, esse também é um procedimento com perdas.

    É aqui que um arquivo JPEG seria gerado.

Mais sobre o formato RAW

Para criar o arquivo RAW, os dados brutos das etapas 1 a 4 acima são reunidos em um formato de arquivo, que geralmente é um formato de arquivo específico do fabricante, com base no formato TIFF. Às vezes, os dados são compactados usando um algoritmo simples de compactação sem perdas e algumas vezes parte deles também é criptografada.

No arquivo RAW, a câmera incorpora muitos metadados, com todas as informações necessárias para executar as etapas extras de processamento posteriormente, de acordo com as configurações da câmera. Isso inclui informações como as configurações de balanço de branco, nitidez e contraste selecionadas na câmera. O software RAW pode optar por seguir este conselho ou ignorá-lo.

A câmera também incorpora um arquivo JPEG no arquivo RAW, que pode ser usado ao reproduzir a imagem no modo de "reprodução" da câmera. Esse JPEG incorporado adiciona um pouco ao tamanho do arquivo RAW, mas significa que a câmera não precisa aplicar todo esse processamento toda vez que a imagem é visualizada no modo de reprodução. O software de processamento RAW nos computadores ignora amplamente o JPEG incorporado, embora alguns softwares possam usá-lo para um modo de visualização rápida ou para gerar miniaturas rápidas. Geralmente, é um JPEG de qualidade bastante baixa, bom o suficiente apenas para visualização.

Os arquivos brutos não são realmente imagens como tais, mas os dados diretamente do sensor da câmera. Penso nisso como congelar o estado da câmera imediatamente após o término da exposição e agrupá-la em um arquivo, normalmente com algum tipo de compactação sem perdas. O artigo da wikipedia fornece uma quantidade razoável de detalhes sobre o tipo de coisa gravada, mas como um guia, eu diria:

• Todas as leituras de níveis do sensor
• Algumas informações sobre o tipo de sensor (para que o conversor Raw saiba como interpretar os dados do sensor)
• Todas as configurações atualmente aplicadas à câmera
• A hora e outros metadados do tipo EXIF ​​associados à imagem
• Possivelmente uma imagem em miniatura JPEG

Lembre-se de que não existe um formato Raw único e todos os fabricantes de câmeras são livres para agrupar esse tipo de dados à sua maneira. A Adobe está tentando promover seu formato DNG (Digital Negative) , que eu pessoalmente uso, como um formato RAW padrão. Algumas câmeras podem produzir DNG, mas a maioria precisa ser convertida. Faço isso na importação para o Lightroom, pois uma das vantagens é que ele pode armazenar dados de edição do Lr no arquivo e não exigir sidecars xml. Outra vantagem do DNG é que ele tende a resultar em tamanhos de arquivo menores que os arquivos Raw nativos.

Eu imagino que, devido à forma como a maioria dos sensores é construída com um design do tipo de filtro Bayer , os dados do sensor apenas contêm níveis de cada site de foto no sensor. Um bitmap, por exemplo, combinaria os sites RGB para formar um único pixel.

RAW é uma cópia dos dados do sensor. O JPEG foi refinado.

Sumário

Um arquivo RAW é um despejo direto dos dados que a câmera captura.
Um arquivo JPEG foi derivado desses dados RAW por um processo de nitidez, correção de cores e compactação.

Detalhe

O coração de uma câmera digital é um chip sensível à luz conhecido como sensor.
Um arquivo RAW é praticamente uma cópia dos dados diretamente desse chip quando uma imagem é capturada. Como tal, o arquivo de imagem não é facilmente reconhecível como uma imagem porque:

• não está em nenhum formato de arquivo amplamente reconhecido
• não foi refinado de forma alguma

Um arquivo JPEG, por outro lado, é um formato de arquivo padrão e teve algum refinamento aplicado à imagem para torná-la melhor. Esses refinamentos incluem a correção de balanço de branco e nitidez. Além disso, um JPEG normalmente teve alguma compactação aplicada. Portanto, o processo de criação de um JPEG descarta os dados que estavam originalmente presentes no sensor e que serão preservados em um arquivo RAW.

Um arquivo RAW e um JPEG são tipos de bitmaps (ambos representam pixels individuais).

Muitas câmeras são capazes de gerar arquivos JPEG e RAW para cada imagem.

Quando usar cada

JPEG é melhor se

• você quer um arquivo utilizável direto da sua câmera
• o espaço no cartão de memória é limitado
• você deseja capturar imagens em uma sucessão muito rápida

RAW é melhor se

• você deseja pós-processar o arquivo
• você deseja manter suas opções abertas para exposição ou balanço de branco
• você deseja o mais alto nível possível de detalhes (eu posso estar errado sobre isso - depende da câmera)

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Eu pulei alguns detalhes aqui (veja os comentários) para esclarecer o básico.

Eu acho que essa pergunta pode ser melhor respondida pela wikipedia para os aspectos mais técnicos: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format .

Em geral, RAW é a saída exata do sensor. Pode ser compactado ou não, mas a principal diferença entre JPEG e RAW é que o RAW é um formato sem perdas. O JPEG possui uma profundidade de 8 bits por pixel, enquanto o RAW pode ter tantos bits quanto o sensor. Portanto, para passar de RAW para JPEG, você precisa perder MUITA informação, digamos, 12 bits por pixel a 8 bits por pixel.

Os formatos RAW são o que as câmeras usam. Depois disso, ao pós-processamento, você usaria um formato TIF para manter o máximo de informações possível. O TIF também é um formato sem perdas e manterá a mesma profundidade de bits que o RAW.

Se você desse uma olhada na imagem que sua câmera tira inicialmente, ficaria desapontado. Depois que uma imagem é tirada, a foto passa pelo que você pode considerar como pós-processamento dentro da câmera para aumentar a cor, o contraste, a nitidez etc.

Quando você grava em RAW, obtém aproximadamente a mesma imagem que faria com o JPG, mas obtém todos os dados necessários para "desfazer" todo o pós-processamento na câmera, para que você possa fazer isso de maneira diferente, se desejar.

Quando você fotografa em JPG, a câmera grava os dados, processa a imagem e exclui esses dados "para desfazer" para economizar espaço no cartão de memória.

Mais informações técnicas podem ser encontradas aqui: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format

Ou se você deseja se qualificar em RAW e processamento de câmera, confira estes vídeos da palestra Google PhotoTechEDU: http://www.youtube.com/watch#!v=7SuDOMhUUMg&feature=PlayList&p=F7C5C8C217CF2E13&index=1&playnext=1