Digitális fotózás, RAW alapú fényképezés
Már biztos hallottál a digitális nyers adatokról (RAW), és hogy ilyen formában is lehet képeket készíteni a kicsit már komolyabb gépekkel. Ez természetesen nem egy dolog, hanem inkább egy gyűjtő fogalom. Több féle formátum létezik, például a Canon .CRW vagy .CR2, a Minolta .MRW, az Olympus .ORF vagy a Nikon .NEF verziója. Ahhoz, hogy megértsd a digitális nyers fotózás lényegét, először érdemes egy kicsit megérteni, hogy a gépek, hogy is készítik az ilyen képeket.
A RAW fájl csak nyers adatokat tartalmaz, amiket a szenzorok rögzítettek. Természetesen több féle módja létezik ezeknek a nyers adatoknak a tárolására. Közös viszont az összes módszerben, hogy az adatok feldolgozás nélküli állapotot tárolnak. Először is vizsgáljuk meg, hogy egy digitális fényképező szenzora mit rögzít. Számos különböző technológiát magába foglal a "digitális fényképező", de mindegyik vagy mozaik érzékelőt (mosaic sensor) vagy szín szűrős tömböt (color filter array - CFA) használ.
A szín szűrős tömböt használó gépek egy két dimenziós tömböt használnak a fotonok érzékelésére, amiből majd a kép készül. A tömb fel van osztva fényérzékeny sorokra és oszlopokra, melyek lehetnek CCD vagy CMOS típusúak. Ezek alkotják meg a képet. Általában a tömb egy eleme a végső kép egy képpontjának fog megfelelni. Ez könnyű elképzelni. Az érdekes az, hogy a fényérzékelők egyszerűen a fotonok számát érzékeli, ami nem más, mint a beérkező fény mennyisége. Ebből következik, hogy a nyers adatok csak szürkeárnyalatos képet produkálnak.
A szín szűrős tömb szerepe tehát az, hogy színes képet gyártson a szürkeárnyalatos nyers képből. A tömb minden eleme takarva van egy szín szűrővel, ezért minden elem csak egy színt tud érzékelni: vöröset, kéket vagy zöldet (RGB). Sok fényképező Bayer mintát használ a szűrők elhelyezésénél, aminek röviden annyi a lényege, hogy a zöld érzékelők száma kétszer nagyobb, mert a szemünk a zöld színeket képes a legjobban érzékelni.
Természetesen más minták is lehetségesek. Néhány fényképező CMY szűrőt használ az RGB helyett, mert ezek több fényt továbbítanak, mások pedig beiktatnak még egy negyedik színt is az érzékelésbe. A közös faktor az összes szín szűrős tömbű fényképezőben, hogy minden érzékelő csak egy színt képes érzékelni, függetlenül az elrendezési mintától. A vörös szűrővel ellátott érzékelő megad egy szürkeárnyalatos értéket, ami megegyezik az érzékelt vörös szín mennyiségével. Ugyanez igaz a zöld és a kék szűrős érzékelőkre is.
A RAW fájlok két különböző típusú információt tartalmaznak: magát a kép pontot és metaadatot a képről. A metaadat információ az adatról, amit maga a fényképező hoz létre. Mind a RAW és a JPEG kép tartalmaz például EXIF metaadatot, ami tárolja a fényképezési adatokat, mint például a fényképező típusát, sorozatszámát, exponálási időt és rekesz értéket, gyújtótávolságot, vaku volt-e használva vagy sem, stb. A RAW fájlok egyéb metaadatokat is tartalmaznak, ami ahhoz kell, hogy a RAW fájlokat át lehessen alakítani RGB képpé.
A képpontonkénti szürkeárnyalati értkekhez a legtöbb RAW formátum tartalmazza a "dekódolási gyűrűt" is metaadat formájában, ami átadja a színszűrők elhelyezkedését a szenzoron. Ennek az adatnak a segítségével lehet a szürke árnyalatból a megfelelő alapszínt visszanyernyi, majd az alapszínekből a valódi színt újra létrehozni.
Ezt az eljárást nevezik mozaiképítésnek is, ami a RAW átalakítók egyik legfontosabb feladata, de nem az egyetlen. Emellett még a következő lépéseket is végrehajta az átalakító:
A szín szűrős tömböt használó gépek egy két dimenziós tömböt használnak a fotonok érzékelésére, amiből majd a kép készül. A tömb fel van osztva fényérzékeny sorokra és oszlopokra, melyek lehetnek CCD vagy CMOS típusúak. Ezek alkotják meg a képet. Általában a tömb egy eleme a végső kép egy képpontjának fog megfelelni. Ez könnyű elképzelni. Az érdekes az, hogy a fényérzékelők egyszerűen a fotonok számát érzékeli, ami nem más, mint a beérkező fény mennyisége. Ebből következik, hogy a nyers adatok csak szürkeárnyalatos képet produkálnak.
A szín szűrős tömb szerepe tehát az, hogy színes képet gyártson a szürkeárnyalatos nyers képből. A tömb minden eleme takarva van egy szín szűrővel, ezért minden elem csak egy színt tud érzékelni: vöröset, kéket vagy zöldet (RGB). Sok fényképező Bayer mintát használ a szűrők elhelyezésénél, aminek röviden annyi a lényege, hogy a zöld érzékelők száma kétszer nagyobb, mert a szemünk a zöld színeket képes a legjobban érzékelni.
Természetesen más minták is lehetségesek. Néhány fényképező CMY szűrőt használ az RGB helyett, mert ezek több fényt továbbítanak, mások pedig beiktatnak még egy negyedik színt is az érzékelésbe. A közös faktor az összes szín szűrős tömbű fényképezőben, hogy minden érzékelő csak egy színt képes érzékelni, függetlenül az elrendezési mintától. A vörös szűrővel ellátott érzékelő megad egy szürkeárnyalatos értéket, ami megegyezik az érzékelt vörös szín mennyiségével. Ugyanez igaz a zöld és a kék szűrős érzékelőkre is.
A RAW fájlok két különböző típusú információt tartalmaznak: magát a kép pontot és metaadatot a képről. A metaadat információ az adatról, amit maga a fényképező hoz létre. Mind a RAW és a JPEG kép tartalmaz például EXIF metaadatot, ami tárolja a fényképezési adatokat, mint például a fényképező típusát, sorozatszámát, exponálási időt és rekesz értéket, gyújtótávolságot, vaku volt-e használva vagy sem, stb. A RAW fájlok egyéb metaadatokat is tartalmaznak, ami ahhoz kell, hogy a RAW fájlokat át lehessen alakítani RGB képpé.
A képpontonkénti szürkeárnyalati értkekhez a legtöbb RAW formátum tartalmazza a "dekódolási gyűrűt" is metaadat formájában, ami átadja a színszűrők elhelyezkedését a szenzoron. Ennek az adatnak a segítségével lehet a szürke árnyalatból a megfelelő alapszínt visszanyernyi, majd az alapszínekből a valódi színt újra létrehozni.
Ezt az eljárást nevezik mozaiképítésnek is, ami a RAW átalakítók egyik legfontosabb feladata, de nem az egyetlen. Emellett még a következő lépéseket is végrehajta az átalakító:
- Fehér egyensúly. A fehér egyensúly beállítások a fényképezőn nincsenek hatással a képre, ha RAW formátumban dolgozol, de mint metaadat szerepelni fog a fájlban. Néhány átalakító képes kiolvasni ezeket az információkat is a RAW fájlból és alkalmazni tudja a képre alapértelmezett fehéregyensúlynak, míg más átalakítók egyszerűen ezt az információt nem használják fel, inkább a kép analizálása után meghatározzák a fehéregyensúlyt.
- Színmetrikus értelmezés. Minden képpont egy RAW fájlban tárolja a fénysűrűségét az alapszíneknek. Azt ugye nem nehéz elképzelni, hogy ha megkérdezünk 100 embert, hogy milyen a vörös szín, és ezt összehasonlítanánk, akkor 100 különböző árnyalatot kapnánk a vörösből. A digitális fényképezőknél is különböző szűrőket használnak, ezért az átalakítás során a hozzá kell rendelni a megfelelő szín értelmezést a "vörös", "kék" és "zöld" színekhez, általában egy színmetrikusan definiált színtérben, mint például a CIE XYZ, ami az emberi színérzékelésen alapul.
- Gamma korrekció. A digitális RAW képek lineáris gammával rendelkeznek (1.0), ami nagyon különbözik a negatív filmektől vagy akár az emberi szemtől. Az átalakítás során olyan korrekciókat kell végrehajtani, ami olyanná teszi a képet, mint ahogy mi is láttuk a fényképezés során.
- Zajszűrés, élsimítás, élesítés. A probléma olyan helyeken jön létre, ahol egy nagyon kis részlete a képnek csak egy szín érzékelőre esik, mondjuk csak a vörösre. Az átalakítás során viszont ki kell találni, hogy az a kis részlet valójában milyen szín is kellene, hogy legyen. Az átalakítók legtöbbje végrehajt egy élkeresés és élsimítási kombót, hogy a képeken ne legyen szín-, zaj- és élességhiba.
Megjegyzések