Часть 1. Что такое RAW. Почему RAW ?
Материал будет базироваться на обработке снимков с современных камер Sony Alpha (в основном А550 и А900), однако он в равной степени касается снимков с других камер системы Sony Aplha и Minolta, а также за исключением небольших моментов специфики — любых цифровых камер, которые имеют возможность съемки в RAW формат.
Итак, что такое RAW, с чем его едят и зачем он нужен.
Если говорить о разумной части выбора (иначе ведь камеру могут просто и подарить), то с «мыльниц» на такие камеры переходят из-за недовольства скоростью работы (прежде всего автофокусировки) , а также из-за того, что очень маленькие физически матрицы «мыльниц» не позволяют снимать с хорошим результатом в условиях, далеких от идеального освещения (а это бОльшая часть жизнь современного человека). И даже в идеальных условиях есть недовольство четкостью фотографий, цветами и одновременной передачей на снимке темных и светлых деталей (динамический диапазон). Время чистого маркетинга с гонкой мегапикселей благо почти ушло, и сейчас покупатель понимает, что физический размер матрицы, что в фотоаппарате, что в видеокамере является важнейшим параметром. Нет никакой радости иметь в кармане постоянно устройство с 12-18 условными мегапикселями, которое все равно даст приличные фотографии лишь в 20-30% случаев условий съемки. Кроме того многие покупатели хотят получать на фотографиях красивое художественное размытие заднего фона, что возможно только на камерах с физически большими матрицами. Нередко в качестве причин выбора называется и возможность сменных объективов. Да, это так, только как 90% пользователей снимают в «джпег из камеры», так и не меньший процент снимают тем объективом, что шел в комплекте. С чего начать ? С покупки нового объектива или с освоения работы с RAW ? Я отвечу однозначно – с освоения работы с RAW.
Матрица Байера
Светоприемные ячейки во время экспонирования матрицы получают дозу света, после чего осуществляется преобразование в цифру. Разрядность АЦП (аналого-цифрового преобразователя) в современных камерах от 12 до 22 бит. Есть технические подробности этого процесса, которые в данном случае нам не важны, и мы их пропустим. Итогом является RAW – «сырая» информация с матрицы. В случае А550 с 14 млн ячеек снимается информация с помощью 12 битного АЦП. Таким образом мы получаем 14 млн по 12 бит информации = 21 мегабайт несжатой информации. В реальности самой информации там меньше, ибо динамический диапазон современных светоприемных ячеек меньше возможностей 12 битного АЦП. В среднем не более эквивалента 10-11 бит полезной информации. Кстати, именно поэтому применение в современных цифровых камерах 14 битных и более АЦП — не более чем маркетинг. Дальше происходит сжатие информации без потерь по принципу архивации. Существуют и алгоритмы сжатия с потерей информации.
Те, кто снимал на пленку и застал только время фотолабораторий (они и сейчас еще есть), помните этот непредсказуемый результат, который вы получали с то красными, то желтыми, то зелеными лицами, как взяла рука оператора и т.д. ? Все еще хотите снимать в «джпег из камеры» ? Продолжим.
Итак, интерполяция. Для нее необходимо определить ББ (WB – White Balance), баланс белого. Это коэффициент умножения цветовых каналов (RGGB) в зависимости от спектра освещения при съемке. Наверное, вы знаете, что человеческий глаз (а точнее зрительный анализатор вместе с зоной коры головного мозга) имеет свойство «подстраиваться» под любой спектр освещения ? Вы сидите под желтыми лампами накаливания дома и видите простынь белого цвета, да ? Вы выходите на улицу, где спектр освещения совсем другой, а белый цвет остается тем же белым. Так умеет только глаз человека. А цифровая матрица — нет. Она спроектирована лишь для одного спектра освещения, и это обычно близкое к солнечного свету – 5500К (цветовая температура). Соответственно для того, чтобы изображение с нее при другом виде освещения получилось привычно вашему глазу, нужно применить коэффициент умножения цветовых каналов для приведения «белого к белому». Это называется Баланс Белого. При ручной конвертации на компьютере вы просто показываете «пипеткой», что является в кадре белым (либо серым, самое важное – нейтральным по цвету), причем если вы не помните что конкретно в этом кадре было нейтральным, вы можете выбрать любой кадр из схожей серии, ткнуть «пипеткой» там, получить нужную цифру ББ и применить ее ко всем кадрам серии. Опытные RAW-любители делают сразу в серии специальный кадр, где есть нечто явно нейтральное, чтобы при конвертации по нему за секунду выставить нужный ББ и получить совершенно точные цвета на всех кадрах серии.
Что делает аппарат при получении «джпега из камеры»? Ведь ему нужно определить ББ, а он н имеет ни мыслительного аппарата вашего зрительного центра, ни понимания что, зачем и где снималось из вашей головы. Это зависит от использованных при съемке установок. Если стоит автоматическое определение ББ (чаще всего так и есть), то аппарат сам пытается «угадать» какой спектр освещения у вас в кадре.. Сделать ему это откровенно сложно. Кроме того представьте нередкую ситуацию – свет заходящего солнца из окна + свет лампы накаливания в помещении (ибо там уже темновато). Это примерно 7000К и 2700К (цветовая температура измеряется в Кельвинах) – разница ОЧЕНЬ существенная. В реальности ваш глаз (а точнее глаз вместе с мозгом) успевает снимать поочередно изображение со всей площади обзора и уравнивать ББ. Цифровая матрица так не может, вам придется выбрать, принять за истинный свет лампы накаливания (и тогда свет солнца будет синим), принять за истину свет заходящего солнца (и тогда сильно желтым будет свет лампы накаливания), либо выбрать нечто посередине, исходя из того как свет попал на сюжетно важный объект. Согласитесь, задача непростая, но для человеческого мозга вполне решаемая, к тому же вы то в отличие от камеры знаете что и зачем снимаете. Для камеры это лотерея – любые сложные по спектру освещения условия для автоматического определения баланса белого не более чем лотерея. Есть сложные алгоритмы расчета, они улучшаются с годами, но не меняется главное – вы НИКОГДА не уверены в результате.
Есть другой вариант – поставить на камере ББ руками. Разные аппараты предлагают разные возможности для этого. Самое простое – пресеты. Солнечный свет, облачно, лампы накаливания, закат и пр. Это заведомо выбранные для вас цветовые температуры. Каждый производитель делает их во что горазд. «Лампы накаливания» на одной камере и на другой могут существенно отличаться друг от друга, и самое главное – от вашей реальности.
Minolta D7D, Tamron 20-40/2.7-35, пример ошибочного ББ и исправления при конвертации из RAW
Слева камерный джпег Минолта D7D, снято при свете ламп накаливания и установке ББ руками на камере в 5500К. Итог — все желтое, кадр в мусорку. В данном случае это тестовый пример, а если это важный кадр ? Если у вас есть RAW от такого кадра — проблем нет, дело 1 секундны. Справа результат установки ББ при конвертации из RAW. Простейший способ устанвки «пипеткой» по заведомо белому.
Sony Alpha A900, Carl Zeiss 85/1.4 ZA, пример ошибочного ББ и исправления при конвертации из RAW
А вот обратный пример — на А900 установлен ББ для съемки при лампах накаливания, а в реальности съемка идет в солнечный день. Это даже не тестовый снятый специально пример, это как раз обычная ошибка, когда я забыл сменить установку ББ :). Один клик в конверторе — и проблема решена.
В обычной рядовой ситуации все равно гораздо проще вообще не задумываться про ББ в сложных условиях съемки, снимая спокойно в RAW и выставив для удобства на глазок некое усредненное значение, оставив в себе в 1-2 кадрах в серии ориентиры по нейтрали в цвете. Затем один клик в конверторе – и головной боли нет, цвета «как живые».
Забудьте о желтых лицах под лампами накаливания, синюшных при смешанном освещении и в тени и пр.. Не надо объяснять родственникам и знакомым, которые удивляются почему так ненатурально вышло, что это мол так задумано. Снимайте в RAW и у вас будет тот цвет, что реально нужен вам в кадре, и никаких пустых оправданий :).
Sony Alpha A900, Carl Zeiss 85/1.4 ZA, пример бытовой съемки с АвтоББ и конвертацией из RAW
Обычная бытовая съемка, на камере стоит автомат ББ, в помещении светят лампы накаливания. Слева — «джпег из камеры». Ну как бы сносно, но согласитесь, что откровенно желто ? Если у вас есть только этот джпег, вероятно вы его оставите. Но если есть RAW от этого файла — один клик «пипеткой», ибо ориентиров белого цвета в кадре полно, и мы получаем именно ТЕ цвета, что были в оригинале. Зачем лишать себя этой возможности ?
Итак, у нас произошло определение ББ. Но это еще не все. Выходом для камеры в случае съемки в джпег является 24 битный файл структуры RGB по 8 бит на канал. По большому счету такой же по параметрам файл будет и вашим результатом на компьютере. Некоторые камеры умеют, и также вы можете сохранять результаты конвертации в 24 или 48 битный TIF. В этом есть некий смысл, но с текущим потоком цифровых кадров все более ускользающий. Размеры TIF файла будут очень велики, при этом это все равно уже результат интерполяции, не имеющий ценности, если ее параметры известны. Устройства же вывода существующие не осваивают полноценно и инфу из 24 битного джпега, TIF для них совершенно избыточен.
Итак, мы решили, что итогом, что для камеры, что для нас будет 24 битный джпег.
Позвольте, а RAW у нас 12 битный, да ? Как же мы получим из него 24 битный джпег, интерполяция это обман ?
Нет, все ровно наоборот, чем это выглядит на первый взгляд . RAW файл содержит БОЛЬШЕ информации, чем окажется в конечном джпеге. Запомните – это КЛЮЧЕВОЙ момент, не менее важный, чем момент про баланс белого.
Как так выходит ? В джпег у нас три канала R G B по 8 бит на канал. В RAW у нас инфмормация с матрицы сенсоров RGGB — 12 бит на датчик. Байеровская интерполяция происходит с учетом информации с соседних датчиков, и мы получаем на месте каждого R G G B сенсора в итоге – RGB, RGB, RGB, RGB и т.д. Итогом этой интерполяции должен быть некий массив данных в случае нашей А550 в виде 14 миллионов по 12 бит НА КАНАЛ R G B цветной информации. В реальности я уже говорил, что значимой инфы в RAW не более 10.5 бит в эквиваленте, так что инфы немного меньше. НО он все равно заведомо больше, чем конечный джпег файл.
Еще раз – в джпег файле 3 канала RGB по 8 бит, в процессе интерполяции же из RAW появляются 3 канала RGB по 12 бит (реальной инфы эквивалентно 10.5 битам). Дальше они сохраняются в 24 битный (3х8) джпег файл. Куда девается инфа свыше 8 бит на канал ? Как выбираются эти 8 бит на канал ? Ну ведь мы можем взять их из нижней или верхней части массива, правда ведь ? То есть сделать акцент на передаче деталей в тенях или светах.
В случае конвертации в камере – ответы НИКАК и ВНИКУДА. Как упаковать излишки инфы выбирает утлый камерный софт согласно вашим настройкам контраста и DR. Собсно говоря вся работа DR оптимизатора в камерах основана на этой избыточности инфы в RAW. Только это делается весьма примитивно исходя из скромных вычислительных возможностей процессора камеры.
Итак, при интерполяции применяется сдвиг экспозиции и некая тональная кривая, которая определяет, что будет с «излишками» информации и как ее упаковать. Вам все еще хочется оставлять эти мощнейшие резервы на растрату хилому процессору камеры, который не умея с этим толком распорядиться, просто обрежет все «лишнее» ?
Что может дать конвертация из RAW ? Безболезненная коррекция экспозиции в пределах 1-1.5 EV (стопа). Вы сняли на выдержке 1\60, а требовалось 1\30. В джпег кадр загублен, он темный, его гистограмма занимает не более половины графика. При попытке его «тянуть» лезут шумы в тенях. Из RAW вы делаете ОДНО легкое движение полозком экспозиции – и кадр выглядит снятым совершенно верно. Даже если вы промахнетесь на 2-3EV, все равно с некоторой потерей качества кадр удастся спасти из RAW, из джпег же он пойдет сразу в мусорную корзину.
Sony Alpha A350, пример кадра с сильным пересветом — «камерный джпег»
Коррекция в Фотошопе (предельный вариант shadow\highlight и убавление brighness)
Результат конвертации из RAW с минус 2 1\2 EV
Пример кадра с сильным пересветом. Попытки сделать что-то с джпегом из камеры в Фотошопе даже в самом предельном варианте дают некое подобие фотографии — Фотошоп неспособен вернуть ту информацию, что уже утрачена в камерном джпеге. Меж тем при конвертации из RAW мы делаем сильную минусовую коррекцию экспозиции и получаем не идеальный, но приемлимый результат. Обратите внимание, что в камерном джпеге потеряны часть деталей в светах, и что они «появились» при конвертации из RAW.
Кроме этого вы сами можете выбрать тональную кривую для конвертации, что упакует богатство инфы из RAW в более скромный по инфе джпег файл наиболее оптимально для вас. У вас была съемка на ярком солнечном свету, есть глубокие тени и выбитые света, сделать что-то толковое из камерного джпег уже не выходит ? Да, это бывает.. Бывает так, что как ни крути, а ДД сюжета (динамический диапазон, расстояние между крайним светом и крайней тенью в сюжете в EV) даже без единой ошибки просто не лезет в ДД матрицы. Что делать – отказаться от съемки или вытянуть из RAW наилучший вариант ? Странный вопрос, да ? А ведь если вы снимаете в «джпег из камеры», то для вас ответ один – отказаться от съемки.
Sony Alpha A850, Tamron 35-105/2.8
Слева «джпег из камеры». Нельзя сказать, что камера сильно ошиблась с экпозицией, ведь она пыталась вместить ДД сюжета в ДД ее матрицы. Результат… ну явно далек от того, как видел глаз. Если пытаться сделать что-то с этим джпегом — полезут сильные шумы и поплывет в итоге цвет. Справа конвертация из RAW - нет проблем, делаем +1 EV по экспозиции за счет избыточной информации в RAW и применяем тональную кривую, чтобы получить реалистичную картинку.
Ну и наконец при конвертации в камере есть неотключаемое полностью шумоподавление и шарпенинг (подъем резкости). Даже если вы отключите целиком эти опции, некоторая степень будет производится. Стоит ли объяснять, что достаточно непростые по объему расчетов манипуляции над кадром будет производить хилый процессор камеры за предельно короткий срок ? Конечно, лучше это сделать на компьютере. Даже в автомате картинка выйдет лучше. Не верите ? Пример ниже. Объяснение то простое, на высокопроизводительном процессоре компьютера без ограничений используются более серьезные алгоритмы интерполяции, шумоподавления и шарпенинга.
Sony Alpha A550, Sony 50/1.8 DT, общий вид кадра:
100% кропы, сверху — камерный джпег, снизу — конвертация из RAW в DxO Optics Pro без коррекций с отключенным шарпенингом:
Простой пример камерного джпега Sony Alpha А550 и результата конвертации из RAW. Что вам нравится больше – цветовая каша вместо листьев и «исчезнувшие» кирпичи на стене или все же четкая детализированная картинка ? Заметьте, конвертация произведена с простейшими параметрами по умолчанию в конверторе от DxO с выключенным вообще шарпенингом. Только не думайте, что «джпег из камеры» от А550 плох, напротив – он очень даже хорош для камерного джпега.. Не правда ли, существенный аргумент в пользу RAW ? Разница между камерным джпегои и результатом конвертации из RAW в данном случае сравнима с разницей между картинкой с «мыльницы» и DSLR, или между картинками с объективов ОЧЕНЬ разных классов с разницей в 1500-2000 $.
Вы можете сами «покрутить» этот кадр, одним кропом не понять весь «масштаб бедствия».
Полноразмерный камерный джпег А550 (6.5 Мб)
Полноразмерный джпег — результат конвертации (4.5 Мб)
Ну и заключительный этап – сохранение получившегося джпег-файла. Казалось бы уж тут-то все просто, но не так то было. Ведь сжатие в Jpeg – это сжатие с необратимой потерей данных, сродни мп3 в аудио, мпег4 в видео и т.д. Здесь конечное качество зависит и от алгоритма сжатия, а они разные. И даже на компьютере лучший алгоритм имеет Adobe Photoshop традиционно, а многие другие программы делают это хуже. Камерный софт делает это ГАРАНТИРОВАННО хуже любой среднего уровня компьютерной программы. Обратите внимание на последний пример — размер полноразмерного джпега после конвертации меньше, чем оригинального камерного, а детализация картинки меж тем намного выше.
Итак, «джпег из камеры» похож на дырявое корыто. Вы теряете здесь, там, еще немного тут, и в итоге «приносите» в ваш конечный кадр явно меньше информации, чем смогла зарегистрировать матрица. При этом ваше участие в определении характера этих потерь весьма относительное – вы, видя дырки, наклоняли корыто на бегу туда или сюда, но водичка то все равно лилась. И ладно бы если бы инфа с матрицы изначально была избыточна для передачи кадра «как видит глаз» — ну подумаешь, что-то потерялось, нам то важен результат. Так нет же, все ровно наоборот, чтобы с матрицы снять инфу, удовлетворяющую глаз, нужно ОЧЕНЬ постараться, ибо ее возможности заметно хуже, чем возможности нашего зрения. То есть ВСЯ инфа с матрицы нам нужна.
Как минимум стоит не отказать себе в шансе получить всю информацию, что смогла зарегистрировать цифровая матрица. Рядовые удавшиеся кадры станут немного, но вполне визуально заметно лучше. Кадры с мелкими ошибками станут идеальными после конвертации. А кадры даже с серьезными промахами, могут дотянуться до идеальных или стать хотя бы просто хорошими.
Работа с RAW – это свобода при съемке, это уверенность в результате, а в итоге кроме технического качества улучшается и творческая составляющая.
Резюмируем, что дает нам RAW:
1) Установку WB (Баланса Белого) одним кликом при конвертации, исправление любых ошибок определения WB на этапе съемки, даже самых тяжелых.
2) Коррекция экспозиции в пределах 1-1.5EV без явных потерь качества и с некоторыми потерями до 2-3EV
3) Полноценное использование возможностей матрицы для передачи большого динамического диапазона
4) Более высокую детализацию даже без внесения коррекций
5) Гибкое управление шарпенингом и шумоподавлением с возможностью использовать мощные алгоритмы
Снимайте в RAW, не лишайте себя этой информации ! В следующих частях материала я дам основы работы с наиболее интересными программами для конвертации и сравнение результатов работы с ними. Но ничто не мешает вам начать работать с ними уже сейчас. Большинство программ имеют достаточно интуитивный интерфейс.