Fotografie Index Techtalk Natuurkunde Sitemap
Op deze pagina Top Definitie Sensordata Voordelen Nadelen Speciaal TIFF



Mail Marc Doigny
Digitale bestandsformaten
Het gedigitaliseerd signaal van de sensor
Het RAW formaat
We hebben het hier over de technische aspekten van modellenfotografie:
dus geen g star raw maar een formaat voor het opslaan van foto's.

Definitie van het RAW formaat

Bij het raw formaat worden de gegevens die afkomstig zijn van de sensor zelf, dus zonder bijkomende bewerkingen opgeslagen. Omdat het dataformaat zo afhankelijk van de sensorconstruktie is er niet één raw formaat, maar hanteert ieder fabrikant zijn eigen versie. Bij nieuwe cameratypes ondergaat het raw formaat trouwens kleine wijzigingen en moet je een nieuwe versie van het bewerkingsprogramma op je PC installeren.

Het raw formaat kan niet gestandardiseerd worden omdat het afhankelijk is van de sensorconstruktie.

Van sensordata naar foto

Van sensordata naar foto

Stappen 1 tot 3 gebeuren bij het verwerken en het opslaan van iedere foto (dus òòk een foto in raw formaat).
Stappen 4 tot 6 gebeuren enkel bij het opslaan in het jpg formaat.
Dit zijn de stappen die het signaal ondergaat:
  1. Lokale correctie: pixelvariaties worden opgevangen door de black current af te trekken (er wordt een tweede foto genomen met gesloten sluiter). Vooral CMOS sensoren vertonen grote signaalvariaties tussen pixels onderling.
  2. Digitalisering: ieder gecorrigeerd pixelsignaal wordt omgezet in een binair getal, van 8 bits voor consumer-toestellen tot 14 bits voor high end reflextoestellen.
  3. Globale correctie: een eerste correctie wordt toegepast: het schrappen van de dode pixels of pixels die manifest een verkeerde informatie afleveren. Omdat vòòr de sensor een zogenaamde 'blurfilter' geplaatst wordt zijn scherpe signaalovergangen onmogelijk: het signaal kan niet van 1.5V naar 4.5V en dan terug naar 1.5V springen: de middelste pixel is duidelijk defekt. Sommige CMOS sensoren hebben een correctietabel die na de fabrikage ingevuld wordt.
    Dit signaal vormt nu het raw formaat, dat na eventuele compressie (lossless: meestal een vorm van TIFF-compressie) op het geheugenkaartje geschreven wordt.
  4. Verwijderen van de mozaiek: het signaal van ieder pixel is onbruikbaar zonder het signaal van naburige elementen (voor het bepalen van de helderheid wordt er een vierkant van 4 pixels gebruikt, voor het bepalen van de kleuren worden vier naburige pixels met dezelfde kleur gebruikt). De algoritme hangt af van de gebruikte sensor. Men bekomt een helderheidssignaal en twee kleurverschilsignalen (zoals bij televisie of het LAB-formaat in Photoshop). Het helderheidskanaal heeft een hogere resolutie zowel spatiaal (megapixels) als in amplitude (meer bits).
  5. Witbalans en andere correcties: dit zijn de bewerkingen die toegepast worden om het opgenomen beeld (reeel beeld) om te zetten naar een gevoelsmatig beeld: namelijk wat wij verwachten. Er wordt een sharpening toegepast om het effekt van de blurfilter tegen te gaan, de witbalans wordt uitgevoerd, gamma correctie wordt toegepast.
  6. Omzetting naar extern formaat: Het is in deze stap dat het beeld het meest aan informatie verliest: het lab-signaal (Y, B-Y, R-Y) wordt omgezet in RGB en het aantal bits wordt beperkt. De foto kan op het kaartje in TIFF formaat weggeschreven worden, of omgezet naar JPEG (met een lichte verlies aan informatie).

Voordelen van het raw-formaat


Adverteren op mijn sites voor 20€ per maand.
Bij high end toestellen loopt het jpeg formaat tegen zijn grenzen. Het struikelblok is niet zozeer de compressie (compressieartefakten kan je nagenoeg vermijden door het bestand nauwelijks te comprimeren), maar het beperkt aantal bits per kanaal. Bij het omzetten van het sensorsignaal naar het jpeg formaat moet de camera een keuze maken: welke bits zijn relevant en welke bits niet.

Tegenwoordig levert een high end sensor een nauwkeurigheid van 14 bits per pixel; de laatste chip van Fuji is bijvoorbeeld uitgerust met twee sensoren per pixel: een grote sensor dat zeer lichtgevoelig is, en een tweede dat minder gevoelig is maar ook minder snel overstuurd zal worden (oversturing is één van de problemen van digitale fotosensoren). Deze 14 bits zijn niet echt noodzakelijk (de meeste toepassingen gebruiken 8 bits per kanaal), maar komen wel van pas als er 'onzichtbare informatie' naar boven gehaald moet worden. Een foto is bijvoorbeeld onderbelicht, zodat de interessante delen veel te donker zijn. Wordt deze donkere delen helderder gemaakt, dan heb je allerhande storingen: ruis, banding, compressieartfakten. Deze storingen zouden niet optreden had men met het raw formaat gewerkt, want het formaat heeft wèl de nodige reserve om de donkere delen zichtbaar te maken.

Een ander voordeel is dat er geen camera-correcties toegepast worden. Dit heeft vooral betrekking op de color space (witbalans). Bij het omzetten van sensordata naar jpeg zal de camera gissen onder welke lichtomstandigheden de foto genomen werd. Doorgaans heeft een reflexcamera meer moeite om de juiste kleurtemperatuur te gissen dan een prosumer compact toestel. Het is best mogelijk dat de camera de verkeerde instelling gebruikt heeft, waardoor er subtiele nuances verloren zijn gegaan (alweer door de beperkte resolutie van 8 bits). Ik gebruik hier het woord resolutie in zijn technische betekenis: oplossend vermogen, dat kan zowel de optische resolutie zijn (aantal pixels) als de signaalresolutie (aantal signaalniveaus).

Nadelen van het raw-formaat

  • De data is onbruikbaar: er kan niet snel-snel-snel een foto uitgeprint worden want het formaat is niet gestandardiseerd (hangt af van de sensorconfiguratie) en niet gevoelsmatig gecorrigeerd (kleurbalans).
  • Het formaat is redundant: omdat de camera niet gaat gissen wat relevant is en wat 'ruis' is, bevat de datastroom precies wat de sensor afgeleverd heeft. Een raw bestand is daarom zeer groot in vergelijking met een JPEG (zelfs met matige compressie). De camera heeft meer tijd nodig om de data weg te schrijven en de geheugenkaarten raken sneller vol.
  • Extra stappen nodig: het bestand moet omgezet worden naar een TIFF of JPEG vooralleer het gebruikt kan worden. Het voordeel is dat je deze stappen op je gemak kan nemen; je hebt altijd het raw-bestand waarop je kan terugvallen mocht je niet gelukkig zijn met het resultaat. In het ander geval voert de camera deze stappen automatisch uit.

Eigenaardigheden van het raw-formaat

Het NEF-formaat is het RAW formaat van Nikon (Nikon Electronic Format), maar met extra mogelijkheden. Het is niet enkel een cameraformaat want beeldwijzigingen kunnen toegepast worden (kleurcorrectie, niveau's aanpassen en dergelijke). Het opmerkelijke is dat het origineel beeld bewaard blijft, de wijzigingen worden gewoon als handelingen opgeslagen. Iedere keer dat de foto gewijzigd wordt, wordt het bestand dus wat groter (met de parameters van de handeling) en duurt het openen van de foto langer omdat alle handelingen iedere keer opnieuw afgespeeld moeten worden.

Opslaan in TIFF

Sommige fototoestellen kunnen de foto's opslaan in TIFF. Dit formaat is gestandardiseerd en er is dus geen conversie nodig op de computer. Fotoshop (of windows zelf) kunnen de bestanden openen. Maar je kan meestal niet direkt een afdruk bekomen (in een kiosk via PictBridge) want deze apparaten ondersteunen enkel JPEG. Het enig voordeel van TIFF ten opzichte van JPG is dat het beeld niet gecomprimeerd wordt. Het aantal bits (dynamiek) wordt echter wel teruggebracht tot 8. Er is weinig verschil tussen een foto in JPG (minimale compressie) en een foto in TIFF.