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假期无事,翻译一篇小文:正确理解RAW

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发表于 2007-2-23 09:18:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
(前几天在网上看到一篇简单介绍RAW基础知识的文章,这几日没事就试着翻译了一下,不当之处请大家指出。文章虽然很简单,但是,可以澄清我们一些概念上的错误认识。http://www.four-thirds.cn/study/2007-02-22/1172156581d73874.html


你可能曾经听说过RAW,但是你发现要解释清楚RAW却不是一件容易的事情。这种困难的原因之一就是RAW不是一种单一的文件格式,它是一系列的文件格式的总称例如:佳能管它叫CRWCR2,美能达管它叫MRW,奥林巴斯管它叫ORF,还有尼康管它叫NEF。为了能够理解RAW的本质,我们应该首先理解相机是如何记录RAW的。

RAW文件是对传感器获取的数据信号的记录。尽管有很多不同的方式可以把这些原始的传感器信号记录到RAW文件中,但是,无论哪种方式,RAW文件都应该是未经处理的传感器的原始数据。我们来看一下相机是如何记录数据的。数码相机的种类有非常多,但是,几乎所有的数码相机都是采用所谓的马赛克(mosaic)传感器或者称为色彩虑镜阵列(color filer arrayCFA)的方式来记录RAW数据。
数码相机采用一个二维的阵列来收集记录图像中的光信号。这个阵列由排列成行列的感光单元组成,一般采用CCD(光电耦合器件, charge-coupled device)或者CMOS(complementary metal oxide semiconductor,互补金属氧化物半导体)技术,来记录影像。一般情况下,每个感光单元也就是我们数字图像中的所说一个像素(见下图)。






但是传感器仅仅在记录光的强度
----这些光子会转化为电流,而电流信号的强弱与光线的强度按比例相关。这里面关键的一点是RAW文件从相机中所获得的信号只是灰度信号。

由灰度转换为彩色

CFA虑镜的作用就是从RAW的灰度图像转换为彩色图像。传感器上面每个感光阵列都被一个彩色虑镜覆盖,因此每个感光单元都仅仅能记录红色光、绿色光,或者蓝色光的强度信号。很多相机的可能会按照下面的被称为Bayer的方式来排列CFA虑镜。



当然其他的排列方式也是可以的。比如,某些相机采用补色虑镜
CMY的方式而不是原色虑镜RGB的方式,因为补色虑镜可以通过更多的光线;还有一些排列方式加了第四种颜色。不管采用哪种方式,只要是采用虑镜,一个基本的事实就是,每个感光单元只能记录一种颜色的光的强度信号。被红色虑镜覆盖的感光单元,只记录了与红色光的强度按比例相关的灰度信号;被绿色虑镜覆盖的感光单元,只记录了与绿色光强度按比例相关灰度信号;同样,被蓝色虑镜覆盖的感光单元,只记录了与蓝色光的强度按比例相关的灰度信号。
RAW文件里面包括了两种信息:第一种是像素信号本身;第二种是一些元数据(metadata)。所谓元数据(metadata),按字面理解就是“关于数据的数据”,在每次拍摄的时候都会记录下来。例如,不管是RAW还是JPEG,都会包含EXIF(Exchangeable Image Format)的元数据(metadata)EXIF包含了诸如相机型号、编号、快门速度、光圈、焦距、闪光情况等等之类的拍摄信息。RAW除了这些元数据(metadata)之外,还另外记录一些其他的可用于RAW转换过程中的元数据(metadata)
除了各个像素的灰度值,大部分的RAW文件还记录了一个叫做“解码标记(decoder ring)”的元数据(metadata),记录了彩色虑镜(CFA)的排列方式,这样就可以让RAW处理软件各个像素分别代表的是哪种颜色。RAW处理软件利用这些元数据(metadata),经过对通过周围像素信息把“丢失(missing)”的颜色信息插值计算出来,就可以把原始的灰度图像转换为彩色图像。



将灰度图像转化为彩色图像,也就是“逆马赛克”
( Demosaicing ),是RAW处理软件的一个重要的功能,但是这并不是它唯一的功能。除了这个功能,RAW处理软件还将进行如下的处理过程:
白平衡。相机里面设定的白平衡功能对于RAW而言是全无作用的,仅仅是把这个设定的白平衡做为一个元数据(metadata)来记录在RAW文件中。有些人在处理RAW文件的时候会采用默认,即相机中设定的白平衡,来进行处理;而有些人这会完全不理会相机的设定,而是通过分析整个图像的情况,然后自己决定白平衡的设定。
色彩空间转换。RAW文件中的每个像素都记录了或者是红色、抑或是绿色、抑或是蓝色的亮度值。但是所谓红、绿、蓝都是相当模糊不清的术语:如果你让100个人来描述红色,你会得到100个不同的答案。数码相机中有很多不同的色彩虑镜。因此,RAW处理软件必须能够采用正确、精确方式来说明,什么是“红色”“绿色”和“蓝色”。通常情况下,数码相机会采用一个叫做CIE XYZ的色彩空间来度量所有的色彩信息,CIE XYZ是基于人眼对于颜色的感知特性的色彩空间。
伽马(Gamma)校正。RAW采用了线性伽马系数(即:伽马值为1.0),这无论是与人眼还是与胶片都是不同的。因此,RAW处理软件中就必须采用伽马校正来重新设定图像的色调信息,从而使得与我们的眼睛对光的感知接近。
降噪、反走样(Antialiasing)、锐化。数字图像对于微小细节的表现有一定的问题。如果这个细节仅仅被红色像素或者蓝色像素感知到,RAW处理软件可能会比较难于决定这个像素的实际颜色。简单的“逆马赛克”( Demosaicing )方式不利于保持图像的边缘细节,因此大多数的RAW处理软件都会做一些诸如边缘检测、反走样等处理来避免颜色失真,并进行降噪、和锐化。

所有的RAW处理软件都会进行如上的处理过程,但是它们可能采用了不同的算法,这也就使得为什么同一副图像在经过不同的软件处理后看上去会大不相同。有些软件会调整色调曲线以留下更多的编辑空间,而有些软件会设法增加色调曲线的对比度以获得一种类似于胶片的效果。

一般来说,对于RAW的处理并没有正确和错误之分。各个厂商都有一个自己设定的“看”上去最好的标准,而他们作出来的处理软件就会尽量接近这个“标准”。

JPEGRAW的区别

如果在拍摄的时候用的是JPEG格式,RAW格式的转换其实是在相机内部完成,然后再进行JPEG压缩。一些相机可以设定RAW转换过程中的一些参数,通常比如:sRGB色彩空间或Adobe RGB色彩空间,锐度,有些甚至还有色调和对比度的调节。然而在多数情况下,在实际拍摄过程中是很难对每张照片都进行设置,这就会受限于相机内的设置。

而当用RAW进行拍摄的时候,你就会获得对于RAW转换的空前的自由的控制。当采用RAW的时候,机内的设置只有ISO值、快门速度以及光圈对RAW有影响。在你进行RAW转换的时候,你可以随意的控制所有的参数设置:你可以重新设定白平衡、色彩表现、色调,以及一些细节设置(如:锐化和降噪)。在一定程度内,甚至你可以重新设定曝光补偿(不同的软件不同)

几乎所有的相机在拍摄RAW的时候都会在每个像素上至少记录12位,即4096阶的色调信息。而JPEG格式在记录数据的时候,每个通道只能有8位。所以,当你在采用JPEG格式进行拍摄的时候,其实是你认为数码相机内置的软件在将RAW转化为JPEG的时候能正确地丢弃原始数据。但是,这种情况有时会变得比较严重,尤其是很多相机生产厂商在RAWJPEG时,往往采用了相当高的对比度曲线。这个过程中,往往可能会损失一挡动态范围(dynamic range),而对于被丢弃数据中丢失的细节我们无法恢复。

在某种意义上,把JPEG文件就像是“正片”,而RAW像是“负片”。拍摄JPEG文件时,就像我们拍摄“正片”,我们必须保证拍摄时的设置一切正确,因为我们基本很难后期对它进行调整。而RAW则提供了相当大的范围可以再进行色调重现,就像“负片”一样,因此在表现白平衡和饱和度方面也提供了更多的自由。另外,RAW更加有利于细节的表现――比如降噪和锐化――这就比所谓“负片”更具有优势。

RAW有很多潜在的优势,虽然难于掌握不过表现更加真实。如果你在用RAW拍摄照片的时候,还有一个潜在的可能是,将来RAW处理软件改进之后,你所输出的照片也会相应改善。虽然数字影像已经不像从前那样处于“幼儿期”,但是她其实还没有到达“青春期”,更不用说“成熟期”了,一直在从事数字影像方面工作的人们一定已经感受到数字影像近几年来在各个方面都取得的巨大的进步。JPEG是相对稳定的文件格式,我们会在其处理方式上看到进步但是提升的空间是有限的。而RAW处理软件,在过去的10年以来已经有了根本性的进步从而使得采用CFA方式记录色彩信息的数码相机随处可见,因此我们也相信在未来的10年,RAW处理软件还会取得巨大的进步。采用RAW格式拍摄为将来的技术进步提供了丰富的空间(可以进行再次RAW转换而获得更佳的效果:译者注)

评分

参与人数 15威望 +41 人气 +25 技术 +15 收起 理由
dadao6 + 5 + 5 好文章啊
溏朝 + 5 学习了!!
流星 + 5 + 5 谢谢,好文章
langhuaa + 5 又忍不住给你加分
第103号信箱 + 5 感谢分享!
楚之南 + 5 原创内容
阿华 + 1 鼓励技术贴
光影寻乐 + 5 好文章
v6000 + 5 有内容,认真领会
潜水教练 + 5 精品文章
aiaa + 5 感谢译者的辛勤劳动。
E家人 + 5 精品文章
skyandlake + 5
sunaiming + 5
都市老农 + 5 谢谢

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发表于 2007-2-23 09:34:19 | 显示全部楼层
TOM辛苦啦
发表于 2007-2-23 10:10:21 | 显示全部楼层
好有用的文章!谢谢:victory:
发表于 2007-2-23 10:14:06 | 显示全部楼层
在某种意义上,把JPEG文件就像是“正片”,而RAW像是“负片”。

这种描述太经典了
发表于 2007-2-23 10:41:27 | 显示全部楼层

非常全面的解释RAW原理的文章

老大辛苦了,好文,收藏啦。UP,UP
发表于 2007-2-23 11:41:53 | 显示全部楼层
好文,收藏:lol: :victory:
发表于 2007-2-23 15:15:57 | 显示全部楼层

谢谢

谢谢TOM,辛苦了,我又学到了知识
发表于 2007-2-24 13:45:17 | 显示全部楼层
tom兄辛苦了 :victory:
发表于 2007-2-25 00:06:13 | 显示全部楼层
谢谢,老大辛苦了:lol
发表于 2007-2-25 10:09:34 | 显示全部楼层
经典!!!赞呀1
发表于 2007-2-25 16:44:02 | 显示全部楼层
TOM辛苦啦,使我们更加增长了知识,谢谢!
发表于 2007-2-25 21:45:43 | 显示全部楼层
翻译的好啊:victory:
发表于 2007-3-3 14:16:14 | 显示全部楼层
学习了!加深对RAW的理解。谢谢老大!:victory:
发表于 2007-3-6 10:41:55 | 显示全部楼层
学习了,谢谢!
发表于 2007-3-7 09:41:22 | 显示全部楼层
在某种意义上,把JPEG文件就像是“正片”,而RAW像是“负片”。拍摄JPEG文件时,就像我们拍摄“正片”,我们必须保证拍摄时的设置一切正确,因为我们基本很难后期对它进行调整。而RAW则提供了相当大的范围可以再进行色调重现,就像“负片”一样,因此在表现白平衡和饱和度方面也提供了更多的自由。另外,RAW更加有利于细节的表现――比如降噪和锐化――这就比所谓“负片”更具有优势。

谢谢老大,有个问题看了文章后想问问。
按照文章所说的,JPG相当于“正片”的话,那为什么在胶片摄影中“正片”比较牛B,大都是专业人员所用,而“负片”都是我们大众来使用。
怎么到了数码摄影时,又反过来了?
发表于 2007-3-8 00:30:24 | 显示全部楼层
原帖由 dapiao 于 2007-3-7 09:41 发表

谢谢老大,有个问题看了文章后想问问。
按照文章所说的,JPG相当于“正片”的话,那为什么在胶片摄影中“正片”比较牛B,大都是专业人员所用,而“负片”都是我们大众来使用。
怎么到了数码摄影时,又反过来了?


正片和负片 应该指的是 照片和底片 吧
没经历过胶片时代,不太懂得说。
发表于 2007-3-8 00:33:42 | 显示全部楼层
看了楼主的帖子,明白row是咋回事儿了。
也对他们说的row现象,有点儿数了。
过两天我也玩玩row。:lol ;)
发表于 2007-3-8 19:54:03 | 显示全部楼层
伟大的奉献精神
 楼主| 发表于 2007-3-9 09:59:52 | 显示全部楼层
原帖由 dapiao 于 2007-3-7 09:41 发表

谢谢老大,有个问题看了文章后想问问。
按照文章所说的,JPG相当于“正片”的话,那为什么在胶片摄影中“正片”比较牛B,大都是专业人员所用,而“负片”都是我们大众来使用。
怎么到了数码摄影时,又反过来了?




我想这个是仅就曝光宽容性而言的。

胶片摄影中,虽然正片比较牛B,但是,对曝光准确性的要求很高,否则出来的片子一塌糊涂;负片对曝光的准确性要求不高,误差1-2档问题不大。

数码摄影中,RAW对曝光准确性要求没有JPG高,有点误差也可以调节;而JPG要出好片则曝光一定要准确。
发表于 2007-3-10 17:32:46 | 显示全部楼层
经典文章!
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