Работа с RAW файлами
Аннотация
В данной курсовойработе будет изучены формат RAW и особенности работы с файлами в этом формате.Изучение данного формата подразумевает под собой:
1 Процессполучения фотографий;
2 Обзорпрограммных продуктов;
Коррекцияфотографий;
Введение
Средимножества способов создания различных графических объектов интереснофотографирование. Появившись в конце 19 века, в наше время представляетогромный интерес для многих людей, так как не только является способомзапечатлеть событие, человека, но и выполняет эстетическую функцию. Фотографияпрошла большой путь развития, и на данном этапе, ввиду развития компьютернойтехники, появления емких, удобных и долговечных хранилищ информации,«пленку» все чаще заменяет цифровой фотоаппарат. Здесь есть несколькоформатов хранения данных:
1.JPEG– самый популярный. Используется алгоритм сжатия путем удаления цветовыхканалов, которые не способен воспринимать глаз человека. Имеется возможностьсохранять метаданные (выдержка, размер диафрагмы, модель фотоаппарата и пр.).Применяется в любительской фотосъемке;
2.TIFF- используется алгоритм сжатия без потерь, в результате фотографии имеютбольшой размер файла. Применяется в полиграфии;
3.RAW– сжатие не используется. Сохраняется большое количество информации о файле.Применяется в профессиональной фотосъемке.
1. Преимущества формата RAW
Наибольшийинтерес сегодня представляет формат RAW. Ввиду того, что в файл сохраняетсятолько слепок данных, полученных с фотосенсоров, этот файл имеет небольшойразмер, дает возможность влиять на параметры интерполяции, позволяет изменятьконтраст, насыщенность, баланс белого, резкость и экспозицию фотографии дотого, как изображение будет сгенерировано и, следовательно, таким образом,удастся избежать потерь в качестве. Поэтому такие файлы иногда называютцифровыми «негативами». Технология
Рассмотримподробнее процесс получения фотографий.
Фотосенсор,или светочувствительная матрица — специализированная интегральная микросхема,объединяющая упорядоченный массив светочувствительных элементов и электроннуюсхему оцифровки либо развёртки. Преобразует оптическое изображение вэлектрическое и считывает электрический сигнал.[3] При попадании определенногоколичества света на каждый светочувствительный элемент, состоящий изполикремния, происходит внутренний фотоэффект. На электроды подается положительноенапряжение и образуется потенциальная яма, куда устремляются электроны извалентной зоны, получившие заряд энергии от фотонов. В этой потенциальной ямесобираются электроны. В результате интенсивность светового потока в теченииэкспозиции выражается в виде заряда каждого пикселя.[4] Для получения цветногоизображения каждая ячейка матрицы покрыта светофильтром красного, зеленого илисинего цвета. Это называется фильтром Байера, изображенный на рис.1:
/>
Рисунок 1
Зеленыхфильтров в данном шаблоне больше в силу особенностей зрения человека, котороеболее чувствительно к зеленой части спектра.[5] Так каждая ячейка матрицвоспринимает только 1/3 часть видимого спектра. Остальные 2/3 определяютсяпроцессором фотоаппарата, в зависимости от цвета соседних ячеек. Этот процессназывается интерполяцией. Если требуется получить изображение в формате RAW, топроцесс интерполяции пропускается, и данные с матрицы записываются напостоянное записывающее устройство. Программные средства
Дляинтерполирования полученных фотографий в этом формате требуются специальныеплагины[1]. Для фотоаппаратов разных производителей используются разные программы:
l CaptureOne DSLR
RAW-конвертердатской компании PhaseOne. Признанный лидер в мире цифровой фотографии.Уникальный алгоритм интерполяции позволяет получать удивительное качество.Тщательно продуманный интерфейс и возможность пакетной обработки.
l AdobeRAW plug-in
Плагиндля Photoshop от компании Adobe. Входит в состав Photoshop CS2. Удобныйинтерфейс и поддержка большого количества камер разных производителей. Успешносправляется с большинством задач по обработке RAW файлов.
l KodakPhoto Desk
RAW-конвертеркомпании Kodak. Поддерживает камеры только этой компании. Развитый интерфейс,вывод линейных файлов. Существует в версиях для Макинтош и Windows.
l NikonCapture
RAW-конвертеркомпании Nikon. Поддерживает камеры только этой компании. Развитый интерфейс,подавление «шума», удобная настройка баланса белого. Не поддерживаетвывод линейных файлов.
l CanonFile Viewer Utility
RAW-конвертеркомпании Canon. Поддерживает камеры только этой компании. Слегка запутанныйинтерфейс, пакетная обработка, поддержка профайлов. Существует в версиях дляМакинтош и Windows.
l QimagePro
Программадля печати созданная Майком Чени (Mike Chaney) поддерживает интерполяциюRAW-файлов для некоторых камер Nikon и Olympus. Пакетная обработка, поддержкапрофайлов, удобные функции печати. Существует в версии только для Windows.
l Bibble
Одиниз лучших независимых RAW-конвертеров для камер Nikon, Kodak и Olympus.Отображение изменений, пакетная обработка, поддержка профайлов. Версии дляМакинтош и Windows. Обрабатывает файлы на порядок быстрее, чем Nikon Capture.
l BreezeBrowser
Программадля просмотра изображений. Поддерживает работу с RAW файлами на основе CanonSDK. Более дружелюбный интерфейс. Пакетная обработка, восстановление светлыхтонов. Существует в версии только для Windows.
l RawWorkflow.com
Сайтпредставляет информацию о программных продуктах для конвертации и обработкиснимков в RAW-форматах и управлению цветом.
ВUnix-подобных операционных системах для работы с RAW используется графическийредактор GIMP с использованием специального расширения, например:
l RawPhotoGIMP-2.0 plug-in
l UFRaw[2].
2. Виды недостатков цифровых фотографий и способы их исправления
Благодарятому, что процесс интерполяции осуществляется под контролем человека, имеетсявозможность отредактировать полученную фотографию, исправляя неправильновыбранные настройки в процессе фотографирования.
Используяэтот формат, можно задействовать 8, 12, 16 бит для каждой ячейки, несущей цвет,увеличивая этим количество оттенков, которым может обладать пиксел. Такимобразом, фотография даже при очень сильном увеличении имеет «гладкое»изображение.
Прифотографировании како-либо текстуры, представляющую из себя растр, близкий поразмеру к растру матрицы фотоаппарата, появляется муар — биение растровобразующее зоны усиления и ослабления яркости, которые сливаются в линии итекстуры, которых нет на объекте съемки.[6] Изображен на рис.2.
/>
Рисунок 2
Применениев цифровом фотоаппарате шаблона Байера также может быть причиной муара. Дляподавления этого эффекта существуют различные алгоритмы, которые такжеприменяются в программных средствах для обработки RAW файлов.
Помимоэтого, применяется наложение «антиалиасного фильтра» нафоточувствительную матрицу поверх шаблона Байера. Но у всех этих методовсуществуют недостатки: при применении программных средств для борьбы с муаромпроисходит потеря некоторых элементов фотографии; применение «антиалиасногофильтра» вызывает потерю резкости.
Такжеимеется возможность редактирование неверно определенного цветового баланса(баланса белого).
Присъемке цифровым фотоаппаратом часто на кадрах можно обнаружить цифровой шум –нелинейная структура изображения, проявляющаяся в виде маленьких светлых,темных или цветных точек. Чаще всего появляется при повышениисветочувствительности, либо при съемке на длинных выдержках. Шум можетподавляться использованием специальных фильтров, что имеет побочные эффекты:снижение насыщенности, потеря оттенков. Количество шумов подавляется в процессеобработки фотографии RAW-конвертором. a. Алгоритмкорректирования фотографий в формате RAW
Перечисливосновные параметры, которые необходимо отредактировать в процессе получениярезультата, представляющего собой готовую фотографию, следует создать алгоритмобработки фотографий в формате RAW для обеспечения удобства работы.
1. Настроитьцветовой баланс, если это поддерживает конвертор.
2. Преобразование RAW-файла (линейное/нелинейное): наэтом этапе возможно использование таких RAW-конверторов, как Capture OneDSLR, Bibble, Qimage Pro, YarcPlus, BreezeBrowser, Nikon Capture, Canon FileViewer Utility, Kodak Photo Desk и Adobe RAW Plug-in.
3. Переводв нужное цветовое пространство.
4. Удаление цифрового «шума»: здесь возможноприменение таких специальных плагинов для Photoshop, как Power RetoucheNoise Corrector, NeatImage, Dfine, и другие.
5. Удаление муара. Выполняется в Photoshop.
6. Улучшениеконтраста: работа с Уровнями и Кривыми в Photoshop.
7. Улучшение насыщенности: работа с Кривыми.
8. Выборочная цветовая коррекция.
9. Ретушь.
10. Коррекция искажений перспективы (при съемкеширокоугольным объективом или фишайем): возможно использование таких плагиновдля Photoshop, как ImageAlign, PanoTools и PowerRetouche Lens Corrector;
11. Усиление резкости: возможно использование фильтраНерезкая Маска или специализированных плагинов: nik Sharpener, FocalBlade,PowerRetouche Sharpening, Smart X Sharpening.
3. Обзорразличных программных средств обработки фотографий в формате RAW
RAW-конвертер датскойкомпании PhaseOne. Признанный лидер в мире цифровой фотографии. Уникальныйалгоритм интерполяции позволяет получать удивительное качество. Тщательнопродуманный интерфейс и возможность пакетной обработки. (Рис.3)
В этой программесодержатся средства коррекции цветового баланса, экспозиции, фокусировки,контраста и насыщенности.
Так же здесьрасполагается информация, если к компьютеру подключен фотоаппарат, очувствительности матрицы во время съемки данного кадра, статус подключения ипрочая информация, передаваемая фотоаппаратом программе.
Следующая вкладкасодержит средства корректировки цветового баланса (рис. 4).
/>
Рисунок 4
1. Изменениетемпературы цвета.
2. Коррекция цветовогобаланса.
3. Автоматическаяустановка цветового баланса.
4. Выбор цветовогобаланса в зависимости от освещения.
/>
Рисунок 5
На вкладке Exposure(Рис.5)производится изменение экспозиции. Так же с помощью кривых можно изменитьконтраст и насыщенность.
/>
Рисунок 6
На рисунке 6 изображенавкладка Focus. Здесь используетсясредство Нерезкая маска для исправления несфокусированного изображения. Кпримеру, при фотографировании в режиме макросъемки установка слишком большогоразмера диафрагмы приводит к размытому изображению тех областейфотографируемого предмета, которые удалены от плоскости фокусировки линзы. Вданном программном средстве возможно корректировать резкость изображения толькоцеликом, что в большинстве случаев (в том числе и в названном выше) ухудшаетрезультат, так как повышает количество шумов и ухудшает изображение техобластей, которые не требуют подобной коррекции.
/>
Рисунок 7
На рисунке 7 изображенпроцесс преобразования кадра в формате RAWвTIFF с глубиной цвета 8bit.Во вкладке Process также можноустановить формат JPEG разногкачества, изменить размеры полученного файла, изменить его название и прочиеоперации изменения файла на выходе.Breeze Browser Pro
Программа для просмотраизображений в формате RAW.Содержит средства анализа, корректировки и конвертирования изображения.
/>
Рисунок 8
На рисунке 8 показаныосновные средства анализа изображения:
· Точкифокусировки – показаны красными прямоугольниками;
· Областьотсутствия цвета (блик);
· Влевом нижнем углу — EXIF полнаяинформация о фотографии.
/>
Рисунок 9
На рисунке 9 изображеноокно настройки изображения перед конвертированием. Здесь они перечислены всоответствии с расположением в окне:
· Методконвертирования;
· Балансбелого выбирается из предложенных вариантов освещения, либо с помощью кликамышки на белый участок;
· Цветовоепространство;
· Оттенок,насыщенность и освещение выбирается из нескольких вариантов;
· Выборцветовых эффектов, а также применение различных фильтров;
· Настройкицвета;
· Настройкаэкспозиции;
· Настройкикоррекции изображения, выполняющиеся после процесса интерполяции;
· Выборформата и качества записанного изображения.UNIX-подобная ОСUFRaw
Эта программа являетсязагрузчиком фотографий в формате RAW.С ее помощью можно просматривать и изменять файлы в этом формате. На рис.10изображен первая вкладка меню, где изменяется цветовой баланс, выбирая изнескольких вариантов, либо корректировать вручную.
В верхнем левом углурасположена гистограмма и средства изменения экспозиции вручную, либоавтоматически.
В нижнем левом углурасположена динамическая гистограмма и информация об экспонировании кадраотдельно для каждого канала, которая может отобразится на снимке в виде слишкомтемных либо слишком светлых участков.
На следующих вкладкахпроизводится коррекция насыщенности, контраста цвета. Здесь осуществляетсяработа с кривыми. На последних двух вкладках производится изменение масштабаизображения и управление информацией о файле соответственно.
После измененияизображения производится выбор вида интерполяции и нажимается кнопка OK.Этот файл можно открыть в редакторе изображений GIMP,где производится дальнейшая коррекция фотографии. При записи изменений послекоррекции выбирается формат, в который необходимо конвертировать фотографию икачество сжатия. />
4. Примеры работы с фотографиями в формате RAWa. Изменениецветового баланса
Однимиз основных преимуществ изучаемого формата перед остальными являетсявозможность корректировать цветовой баланс до процесса интерполяции без потерькачества изображения. Во всех выше исследуемых конверторах есть стандартныеварианты баланса белого, а также возможность вручную корректировать температуруцвета. b. Удаление шума
Удалениешума в RAW-конверторахосуществляется так же, как и в редакторах изображения – наложением «нерезкоймаски». Но, учитывая переизбыток информации на точку, это действиесопровождается значительно меньшими потерями информации. Поэтому, увеличиваяэкспозицию на недоэкспонированных кадрах и удаляя шум, изображение не потеряетрезкость.c. Экспонирование
Недостатоклибо переизбыток освещенности легко исправить, работая с кривыми (рисунок 16).Невозможно корректировать только кадры сильно-/недоэкспонированные, гдесуществуют области с абсолютно белым/черным цветом (рисунок 15).d. Коррекцияконтраста и насыщенности
Осуществляетсяс помощью кривых.
Чащевсего в кадре присутствуют темные и светлые объекты. Поэтому при автоматическойустановки экспозиции, установленной во время съемки фотоаппаратом, фокусировкапроисходит на темной области – и весь кадр становится темным; либо на светлой –и кадр светлый. Например, при съемке пейзажей земля значительно темнее неба(рисунок 17). Хорошего эффекта можно добиться, используя фильтры (оттененные,поляризационные и пр.). Или изменить кривую перед интерполяцией.e. Добавлениерезкости
Нарезкость влияют три фактора:
· Размерустановленной диафрагмы;
· Фокусноерасстояние объектива;
· Расстояниеот объектива до объекта.[7]
Исправитьнедостаток резкости можно, используя «нерезкую маску». Ввиду переизбыткаинформации на каждую точку можно максимально использовать возможности этогофильтра с минимальными потерями информации.
/>Вывод
Такимобразом, использование формата RAWпозволяет:
· Изменять цветовой баланс;
· Удалять шум;
· Корректироватьэкспонирование;
Добавлятьрезкостьс помощью специальных программ-конвертеров еще до процесса интерполяции, чтопозволяет без потерь информации каждым пикселем исправлять ошибки настройкифотоаппаратуры, либо ошибки фотографа.
Заключение
Цифровая фотографиястремительно развивается. Теперь качество цифровых фотографий немногим уступаетпленке, при этом совмещая с удобством получения, просмотра, хранения,коррекции. Появление формата RAWдает возможность фотографу отвлечься от техники фотографирования и уделитьвнимание художественной части. Таким образом, любой начинающий фотограф можетполучить качественные фотографии.
Использованнаялитература
1.http://www.photoscape.ru/handbook/raw
2.http://www.ixbt.com/soft/gimp.shtml
3.http://ru.wikipedia.org/
4. Ли Фрост,«Фотография. Вопросы и ответы», издательство: М. АРТ-РОДНИК,2004г.