Qu'est-ce que RAW, techniquement?

D'un point de vue technique, en quoi consiste exactement RAW et en quoi diffère-t-il des images au format JPG ou bitmap? Je ne pose pas de questions sur les avantages / inconvénients par rapport à un autre format, mais plutôt sur ce qui constitue le format RAW, comment les données sont-elles stockées, en quoi elles diffèrent-elles de JPG (autre que le manque de compression) et en quoi est-il différent de bitmap?

RAW sont des données extraites de la caméra à un stade antérieur du traitement .

Cela permet de traiter ultérieurement à volonté un traitement ultérieur. Cela évite notamment que les étapes de traitement avec perte de dématriçage , de netteté / réduction du bruit et de compression JPEG soient appliquées de manière permanente au fichier image obtenu avant qu'il ne quitte l'appareil photo.

Lorsque vous prenez une photo:

Voici ce qui se passe lorsque vous prenez une photo et à quelles étapes du traitement des images RAW et JPEG sont extraites.

1. Filtre Bayer

   L'obturateur s'ouvre et la lumière pénètre dans l'appareil photo. La lumière est filtrée à travers un filtre de couleur Bayer afin que chaque pixel du capteur ne reçoive que de la lumière rouge, verte ou bleue. Cela est nécessaire car sans cela, le capteur est monochrome.

2. Capteur

   La lumière frappe le capteur (souvent au moyen de microlentilles minuscules qui aident à capter plus de lumière dans la partie sensible du pixel). Il est ensuite converti en millions d'impulsions analogiques, chacune correspondant à un pixel.

3. Conversion analogique en numérique

   Les impulsions analogiques sont amplifiées à la valeur correcte en fonction de la sensibilité (classification ISO) sélectionnée, puis elles sont converties en valeurs numériques à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique, à une certaine profondeur de bits. Après cette étape, vous avez des millions de valeurs numériques (généralement 12 ou 14 bits) dans un flux.

   Notez que la méthode de conversion analogique-numérique est très différente dans les capteurs CMOS et CCD. Par exemple, un capteur CMOS contient un transistor dans chaque pixel , mais il suffit de dire qu’à la fin, vous obtenez toujours un tas de valeurs numériques.

4. Réglage du niveau de noir

   La caméra doit déterminer le niveau de noir correct, car le capteur ne renverra pas nécessairement zéro pour les pixels noirs. Par exemple, la chaleur ambiante du capteur peut générer un signal. La correction est souvent effectuée en lisant les données du capteur à partir de pixels de bord qui sont recouverts en permanence de sorte que la lumière ne puisse les atteindre. Ensuite, il soustrait une valeur appropriée des autres résultats. Il peut également effectuer d'autres corrections sur les données numériques. Il peut tenter de réduire certains types de bruit, tels que le bruit de fond causé par le capteur.

   Parfois, les valeurs numériques peuvent ensuite être multipliées ou divisées afin d’atteindre la bonne valeur de sensibilité (ISO), si vous utilisez une valeur ISO que votre capteur ne fait pas nativement.

   C'est ici que les données RAW sont extraites.

   Si vous prenez des photos au format RAW, aucune des étapes ci - dessous ne s'applique de manière permanente au fichier image tel qu'il sort de votre appareil photo, ce qui vous permet de les appliquer à volonté dans votre logiciel RAW.

5. Dématriçage

   Chaque valeur est en fait une valeur rouge, verte ou bleue. Cependant, chaque pixel doit avoir les trois couleurs - rouge, vert et bleu - pour l'image finale. Par conséquent, un algorithme de dématriçage doit deviner les deux autres parties de couleur pour chaque pixel, et il le fait en fonction de la connaissance des pixels environnants. Il existe une variété de différents algorithmes de dématriçage avec des qualités variables et il s’agit d’un processus avec perte. Si cela se produit à huis clos, l'algorithme intégré à l'appareil photo vous bloque.

6. Conversion d'espace colorimétrique

   Les couleurs rouge, vert et bleu du filtre Bayer ne correspondent pas nécessairement à celles du rouge, du vert et du bleu dans l'espace colorimétrique sRGB standard. La caméra procède ensuite à la correction des couleurs pour convertir les couleurs dans l'espace colorimétrique souhaité, généralement le format sRGB.

7. balance des blancs

   La correction de la balance des blancs est appliquée pour corriger les différentes températures de couleur des sources de lumière lors de la prise de vue.

8. Correction gamma

   La correction gamma est appliquée et convertit les valeurs linéaires en valeurs corrigées gamma comme l'exigent les fichiers d'images numériques. Cette correction n’est pas une correction gamma directe; une courbe de contraste est appliquée pour que les reflets et les noirs se courbent bien et lui confèrent une belle apparence de film.

9. Affûtage et réduction du bruit

   Une quantité appropriée de netteté et de réduction du bruit est appliquée pour améliorer l'image et essayer de supprimer les bruits gênants. Il existe différents algorithmes de netteté et de réduction du bruit, et cette procédure entraîne des pertes. Si cela est fait à huis clos, alors vous êtes bloqué par les effets de netteté et de réduction de bruit appliqués par la caméra.

10. Compression JPEG

    Les données d'image résultantes sont compressées au format JPEG. C'est également, évidemment, une procédure avec perte.

    C'est là qu'un fichier JPEG serait généré.

En savoir plus sur le format RAW

Pour créer le fichier RAW, les données brutes des étapes 1 à 4 ci-dessus sont assemblées dans un format de fichier, qui est généralement un format de fichier propriétaire, spécifique au fabricant, basé sur le format TIFF. Les données sont parfois compressées à l'aide d'un simple algorithme de compression sans perte, et une partie est également cryptée.

Dans le fichier RAW, l'appareil photo incorpore un grand nombre de métadonnées, avec toutes les informations nécessaires pour effectuer ultérieurement les étapes de traitement supplémentaires en fonction des paramètres de l'appareil photo. Cela inclut des informations telles que les paramètres de balance des blancs, de netteté et de contraste sélectionnés dans l'appareil photo. Le logiciel RAW peut alors choisir de suivre ce conseil ou de l’ignorer.

L'appareil photo intègre également un fichier JPEG dans le fichier RAW, qu'il peut ensuite utiliser lors de la lecture d'une image en mode "Lecture" dans l'appareil. Ce JPEG intégré ajoute un peu à la taille du fichier RAW, mais cela signifie que l'appareil photo n'a pas à appliquer tout ce traitement à chaque visualisation de l'image en mode de lecture. Le logiciel de traitement RAW sur les ordinateurs ignore en grande partie le JPEG intégré, bien que certains logiciels l’utilisent pour un mode de prévisualisation rapide ou pour générer des vignettes rapides. Il s’agit généralement d’un fichier JPEG de qualité assez faible, suffisant pour la prévisualisation uniquement.

Les fichiers bruts ne sont pas vraiment des images en tant que telles, mais les données directement du capteur de l'appareil photo. Je pense que c’est geler l’état de l’appareil immédiatement après la fin de la projection et le regrouper dans un fichier, normalement avec une sorte de compression sans perte. L'article de Wikipédia fournit beaucoup de détails sur le type de chose enregistrée, mais à titre indicatif, je dirais:

• Toutes les lectures de niveaux du capteur
• Quelques informations sur le type de capteur (afin que le convertisseur Raw sache interpréter les données du capteur)
• Tous les paramètres actuellement appliqués à la caméra
• L'heure et les autres méta-données de type EXIF ​​associées à l'image
• Peut-être une image miniature JPEG

N'oubliez pas qu'il n'existe pas de format Raw unique et que tous les fabricants d'appareils photo sont libres de regrouper ce type de données à leur manière. Adobe essaie de promouvoir son format DNG (Digital Negative) , que j’utilise personnellement, comme format RAW standard. Quelques caméras peuvent émettre en DNG, mais la plupart doivent être converties. Je le fais lors de l'importation dans Lightroom, l'un des avantages étant qu'il peut stocker des données de modification Lr dans le fichier et ne pas nécessiter de sidecars xml. Un autre avantage de DNG est qu’il a tendance à réduire la taille des fichiers par rapport aux fichiers Raw natifs.

J'imagine qu'en raison de la manière dont la plupart des capteurs sont construits avec une conception de type filtre Bayer , les données du capteur ne contiennent que les niveaux de chaque site photo sur le capteur. Un bitmap, par exemple, aurait combiné les sites RVB pour former un seul pixel.

RAW est une copie des données du capteur. JPEG a été affiné.

Sommaire

Un fichier RAW est une sauvegarde directe des données saisies par la caméra.
Un fichier JPEG a été dérivé de ces données RAW par un processus de netteté, de correction des couleurs et de compression.

Détail

Le cœur d'un appareil photo numérique est une puce sensible à la lumière appelée capteur.
Un fichier RAW est en gros une copie des données directement à partir de cette puce lorsqu’une image est capturée. En tant que tel, le fichier image n'est pas facilement reconnaissable en tant qu'image car:

• ce n'est pas dans un format de fichier largement reconnu
• il n'a pas été raffiné en aucune façon

Un fichier JPEG, en revanche, est à la fois un format de fichier standard et a été affiné pour améliorer l’image. Ces améliorations incluent la correction de la balance des blancs et de la netteté. En outre, une compression est généralement associée à un fichier JPEG. Ainsi, le processus de création d'un fichier JPEG supprime les données qui étaient à l'origine présentes sur le capteur et qui seront conservées dans un fichier RAW.

Un fichier RAW et un fichier JPEG sont des types de bitmaps (ils représentent tous deux des pixels individuels).

De nombreux appareils photo sont capables de générer un fichier JPEG et un fichier RAW pour chaque image.

Quand utiliser chacun

JPEG est mieux si

• vous voulez un fichier utilisable directement depuis votre appareil photo
• l'espace sur votre carte mémoire est limité
• vous voulez prendre des images en succession très rapide

RAW est meilleur si

• vous voulez post-traiter le fichier
• vous voulez garder vos options ouvertes pour l'exposition ou la balance des blancs
• vous voulez le plus haut niveau de détail possible (je peux me tromper à ce sujet - cela dépend de l'appareil photo)

avertissement

J'ai omis certains détails ici (voir les commentaires) afin de clarifier les bases.

Je pense que wikipedia répondra mieux à cette question pour les aspects les plus techniques: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format .

En général, RAW est la sortie exacte du capteur. Il peut être compressé ou non, mais la principale différence entre JPEG et RAW est que RAW est un format sans perte. JPEG a une profondeur de 8 bits par pixel, alors que RAW peut avoir autant de bits que le capteur. Donc, pour passer de RAW à JPEG, vous devez perdre BEAUCOUP d’informations pour passer de 12 bits à 8 bits par pixel.

Les formats RAW sont ce que les appareils photo utilisent. Après cela, lorsque vous effectuerez un post-traitement, vous utiliserez un format TIF pour conserver autant d'informations que possible. Le format TIF est également un format sans perte et conserve la même profondeur de bits que RAW.

Si vous jetiez un coup d'œil à l'image que votre appareil photo prend initialement, vous en seriez déçu. Une fois la photo prise, la photo est traitée dans ce que vous pouvez qualifier de post-traitement au sein de l'appareil photo pour renforcer la couleur, le contraste, la netteté, etc.

Lorsque vous prenez des photos au format RAW, vous obtenez à peu près la même image qu'avec JPG, mais vous obtenez toutes les données nécessaires pour "annuler" tout le post-traitement intégré à l'appareil afin que vous puissiez le faire vous-même différemment si vous le souhaitez.

Lorsque vous prenez des photos au format JPG, l'appareil photo enregistre les données, traite l'image, puis supprime les données "annulées" pour économiser de l'espace sur votre carte mémoire.

Plus d'informations techniques peuvent être trouvées ici: http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format

Ou, si vous souhaitez obtenir un diplôme en traitement RAW et en traitement photo, consultez ces vidéos sur Google PhotoTechEDU: http://www.youtube.com/watch#!v=7SuDOMhUUMg&feature=PlayList&p=F7C5C8C217CF2E13&index=1&playexxt=1