3. Конвертирование raw – файлов

После того, как изображение получено с матрицы, оно проходит обработку в процессоре камеры, где к нему применяются выбранные фотографом установки баланса белого, резкости, контраста, цветовой насыщенности и другие. Результат записывается на карту памяти. Так обстоит дело с форматами JPEG и TIFF. В формате RAW дело обстоит иначе: на карту памяти пишется само, не обработанное пока еще изображение, а все метаданные, выбранные фотографом, сохраняются в заголовке файла отдельно. Затем на компьютере эти файлы формата RAW обрабатываются уже в специальных программах, называемых RAW – конвертерами, причем пользователь может решить, применить ли к изображению установки, выбранные во время съемки, либо заменить их на другие, более подходящие.

Задачи программного обеспечения, преобразующего RAW файл в привычный графический файл (схема 1):

1) Сопоставить конкретному числу файла, в соответствии с его местом и, следовательно, местом ячейки на матрице и установленным на нее фильтром, один из “цветов”

2) Произвести интерполяцию цветовых компонентов так, чтобы каждая ячейка представлялась не одним числом ее действительного “цвета”, а тремя, составляющими цвета

3) По данным съемочных настроек камеры произвести коррекцию изображения для верного представления цвета (баланс белого), яркости, контраста (экспозиции), локального контраста (резкости)

4) В соответствии со стандартом представления общепринятого графического файла перекодировать данные, учитывая: нелинейность передачи сигнала в выходном файле – гамму, цветовое пространство

выходного файла, разрядность представления данных в выходном файле, сжатие в соответствии с алгоритмом сжатия выходного файла.

Схема 1. Выполнения операций программным обеспечением

RAW файл аппаратно зависим. Программа преобразования должна располагать информацией о том, как пересчитать яркость ячейки в цвет выходного цветового пространства и в каких условиях производилась съемка (данные о съемочных настройках камеры). Фактически нужно иметь либо характеристики фильтров на матрице, либо профили камеры. Не имея этой информации можно получать лишь очень условную передачу цвета.

В математике термин интерполяция значит нахождение промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному набору известных значений. В RAW конверторе эта операция построена по тому же принципу – недостающие компоненты цвета рассчитываются по специальному алгоритму на основании данных из соседних ячеек, то есть восстанавливаются отсутствующие цвета в RGB – изображении.

Для JPEG и TIFF файлов интерполяция осуществляется непосредственно процессором самой камеры. Структурная схема операций, выполняемых самой камерой, будет представлена следующим образом (схема 2).

Схема 2. Операции, выполняемые цифровой камерой при съемке изображения

Рассмотрим основные операции, которые выполняет цифровая фотокамера в процессе съемки. Сначала электрический сигнал со светочувствительной матрицы поступает в аналогово – цифровой преобразователь – АЦП. Именно здесь аналоговые значения яркости преобразуются в цифровой вид. Полученный массив цифровых данных корректируется в соответствии с калибровочной таблицей, которая уникальна для каждой камеры, в результате чего получается цифровой образ снимка в том виде, в каком его зафиксировала светочувствительная матрица камеры. Этот массив дополняется метаданными (данными о настройках камеры, режиме съемки и т.п.), в результате чего получается RAW – файл. Следующим шагом является преобразование полученного образа в полноцветное изображение (Demosaic). После этого изображение обрабатывается шумоподавителем и подвергается цветовой коррекции в соответствии с настройкой баланса белого, установленной в момент съемки. Также может выполняться и дополнительная обработка фильтрами повышения резкости (либо размытия), а также коррекция яркости, контраста и цветовой насыщенности. Если в настройках камеры был выбран размер кадра, отличающийся от физического разрешения аппарата, то производится ресэмплинг. После всех этих этапов изображение конвертируется встроенным в процессор камеры конвертером в стандартный 8 – битный формат JPEG.

Записываемые камерой файлы форматов JPEG и TIFF различаются только тем, что первый является сжатым, а второй – нет. В обоих случаях полученные снимки записываются камерой уже после того, как изображение было подвергнуто цветовой коррекции и воздействию прочих средств обработки в строгом соответствии с настройками камеры, установленными в момент съемки.

Так каким же образом получается, что RAW файлы содержат 12 бит цветовой информации и при этом получаются более компактным? Дело в том, что, как уже упоминалось выше, RAW – файл является черно – белым. При рассмотрении увеличенного участка любого изображения можно увидеть, что пиксели изображения различаются между собой только по яркости. Именно в этом виде данные и сохраняются в RAW – формате, что позволяет значительно сократить размер файла. Далее идет присвоение каждому пикселю цветового значения согласно его положению на шаблоне Байера. То есть, при сохранении яркости пикселя его цветовое значение приравнено зеленому, синему и красному цвету. В результате изображение становится псевдо – цветным. При рассмотрении увеличенного участка можно заметить, что все пиксели изображения имеют три цвета – зеленый, синий и красный, хотя они различаются между собой по яркости этих цветов. Затем начинается процесс преобразования псевдо – цветного изображения. Для этого программное обеспечение анализирует цветовые значения соседних ячеек и по сложному алгоритму рассчитывает цветовое значение каждого пикселя изображения. При рассмотрении увеличенного участка интерполированного изображения видно, что все пиксели имеют различные цвета, а само изображение приобрело яркость и четкость.