UNIVERZITET U BANJOJ LUCIARHITEKTONSKO GRAEVINSKO GEODETSKI FAKULTETSTUDIJSKI PROGRAM GEODEZIJA

FORMATI ZAPISA SLIKOVNIH DATOTEKA - RAW FORMATI

-SEMINARSKI RAD-

Predmetni profesor: Student:Prof. dr Miodrag Regodi dipl. in. geod. Marko oli 23/10

SADRAJ

1. UVOD32. O RAW FORMATU UOPTENO42.1. Definicija RAW formata42.2. Nastanak RAW formata42.2.1. Bajerov filter53. RAW DATOTEKE (FAJLOVI)74. ALATI ZA KONVERZIJU85. PRINCIPI RADA RAW FORMATA95.1. Koncept RAW formata95.2. Razvijanje (RAW konverzija)96. PREDNOSTI I NEDOSTACI RAW FORMATA116.1. Prednosti RAW formata116.2. Nedostaci RAW formata127. RAZLIKE IZMEU RAW-a I JPEG-a138. ZAKLJUAK159. LITERATURA16

1. UVODak i danasJPEGje jedan od najpopularnijih i najrasprostranjenijih formata, bar kada je fotografija u pitanju. Razlog zato je to tako, lei u sposobnosti njegovog algoritma da veoma dobro spakuje informacije to za posledicu ima fajlove relativno male veliine i fotografije koje na prvi pogled nemaju vidljivih gubitaka koji inae nastaju usljed JPEG kompresije. Ve na drugi pogled iskau neki ozbiljni nedostaci. Veoma slaba dinamika sa svega 256 nijansi po kanalu je esto nedovoljna, a uz nju je prisutan i problem degradacija kvalitete koja je posledica JPEG kompresije (lossy algoritma), posebno u sluaju naknadnog snimanja (to je vei broj snimanja to je vea i degradacija fotografije).Zbog ovoga, RAW nam dolazi kao naruen. Njegova prednost ne lei samo u veoj dinamici i sposobnosti da fotografija ne gubi na kvalitetu usljed kompresije. Postoje i drugi formati namijenjeni rasterskoj grafici (npr. TIFF) koji su po tome mnogo kvalitetniji od JPEG-a, no bio bi veoma krupan zalogaj prepustiti manipulaciju takvim fajlovima bilo kom fotoapratu dananjice, prije svega zbog veliine tih fajlova.

Svaka digitalna kamera sadri procesor koji na osnovu registrovanih vrijednosti CCD ili CMOS senzora stvara snimak. On nastaje procesiranjem vrijednosti oitanih na svakom fotosjetljivom mjestu, crvene, zelene ili plave vrijednost u skladu sa odabranim filterom, koristei razne algoritme za mozaikovanje i demozaikovanje. Na taj nain dobijamo snimak koji se zatim arhivira u jednom od odabranih formata (JPEG za komprimovane i TIFF za nekomprimovane snimke).

Sirovi ili RAW format predstavlja rezultat registracije CCD ili CMOS senzora bez naknadne obrade, tj. rezultati oitani na samom senzoru se registruju i arhiviraju u obliku 8, 10 ili 12 bitnih podataka bez procesiranja.

Registrovani podaci predstavljaju sirov rezultat senzora te se mogu nazvati negativ digitalnog snimka. Takav oblik zapisa zauzima manje mjesta od TIF formata, ali jo nema opte prihvaenog standarda koji bi ga opisivao.RAW se pokazao kao idealan format jer je pruio mogunost da proces generisanja fotografije potpuno preselimo iz fotoaparata u digitalnu mranu komoru, tj. raunar. Jednostavno RAW je format koji nudi najveu fleksibilnost u procesu nastajanja digitalne fotografije i njenoj obradi.

2. O RAW FORMATU UOPTENO2.1. Definicija RAW formataNajkrae reeno, RAW je digitalni negativ.Ne ulazei previe u tehnike detalje koji variraju od proizvoaa do proizvoaa, moemo rei da RAW predstavlja zapis prikupljen sa senzora digitalnog fotoaparata i po definiciji bi trebalo da bude bez ikakvih obrada. Trebalo, jer se deava da neki proizvoai ipak malo pipnu signal prije nego ga snime. Tehniki, to je detalj koji nije toliko bitan u ovom trenutku.Za njegovo koritenje, prikazivanje tj. obradu, potreban nam je program koji e taj format da pretvori u neki od standardnih formata kada je rasterska grafika u pitanju (npr. TIFF ili JPEG), ba zbog injenice da je u pitanju neobraen materijal, da ga treba pretvoriti tj. razviti,

2.2. Nastanak RAW formataZavirimo malo ispod haube. Jedan tipian senzor kakav se moe nai u digitalnom fotoaparatu, organizovan je kao matrica piksela, tj. foto elemenata koji sakupljaju spoljanju svjetlost koja kroz objektiv pada na njegovu povrinu. Ta svjetlost, tj. energija fotona, se putem fotodioda i AD konvertora pretvara u digitalni oblik. Zavisno od AD konvertora, intenzitet svakog piksela e imati odreen broj tonova (8-bitni AD konvertor daje 256 razliitih nivoa, 12-bitni, danas najei, 4096, a od skora su u upotrebi i 14-bitni konvertori sa 16384 nivoa). Kao izlaz, dobijamo matricu piksela gdje svaki piskel uva samo podatak o svom intenzitetu, tj. potpuno monohromatsku fotografiju.2.2.1. Bajerov filterDr Bajer (Bryce E. Bayer) iz kompanije Kodak izmislio je filter matricu, tj. emu rasporeda R-G-B filtera u matrici, po kojoj bi svaki od elemenata trebao da propusti samo jednu od triRGBkomponente. Po ovoj emi 50% filtera proputa samo zelenu (G), a po 25% crvenu (R) i plavu (B) komponentu upadnog svjetla. Razlog za dominaciju zelene komponente lei dijelom u injenici da ljudsko oko moe da prepozna mnogo vie u zelenom dijelu spektra, a dijelom i zbog toga to zelena boja pokriva najvaniji dio vidljivog spektra.

Slika 3. Bayerov filterU prirodi ljudskog oka je da ono mnogo bolje reaguje na kontrast nego na boje, tj. mnogo bolje e reagovati na razliku izmeu svijetlog i tamnog nego na razliku izmeu dvije boje. Sve to su elementi na kojima je zasnovan ovaj prilino sloen koncept. Na ilustraciji koja slijedi prikazan je raspored filtera u Bajerovoj matrici:

Slika 4. Raspored filtera u Bayerovoj matriciVidimo da svaka od komponenti matrice tj. svaki piksel, bez obzira koji je filter iznad njega, primi samo treinu informacije. Da bi odredili stvarnu boju tog piksela, potrebno je uraditi interpolaciju na Bajerovom uzorku. Algoritam je dosta sloen i izlazi iz okvira ovog teksta. Treba samo znati da danas postoji dosta razliitih rjeenja za to.Najbitnijeu cijeloj prii je da svaka elija na senzoru tj. piksel pojedinano registruje samo intenzitet svjetla koje je palo na njega. Tek naknadno, uzimajui u obzir vrijednosti okolnih piksela i njihovu poziciju u filter matrici, odreuje se i boja tog piksela. Ovaj princip nazivamoBajerovom interpolacijom.Postoji jo i Foveon senzor sa jednom potpuno drugaijom organizacijom piksela u matrici, ali je Bajerov senzor (koncept) trenutno najzastupljeniji.

Slika 5. Foveon senzor3. RAW DATOTEKE (FAJLOVI)Podaci prikupljeni sa senzora, zajedno sa parametrima ekspozicije i svim preostalim parametrima (podeavanjima) koji utiu na zavrni izgled fotografije, snimaju se na memorijsku karticu u vidu jedne RAW datoteke. Opciono, mogue je da se uz ove podatke snimi i ekvivalentna JPEG datoteka.Svaki proizvoa ima neki svoj standard za zapisivanje ovog formata, a postoje i specifinosti na nivou svakog modela. To znai da postoji veliki broj razliitih tipova RAW datoteka. Meu najzastupljenijim su: .CRW, .CR2 (Canon), .NEF (Nikon), .RAF (Fuji), .ORF (Olympus), .PEF (Pentax), .SRF, .SR2, .ARW (Sony), .KDC, .DCR (Kodak).Adobe je otiao korak dalje, pokuavajui sa nametanjem standarda i u elji da se napravi neki univerzalni RAW, ponudio nam je .DNG Adobe Digital Negative, format koji lako i brzo dobija na popularnosti.

4. ALATI ZA KONVERZIJUSada kad smo upoznati sa principom po kome nastaje RAW i kako se iz njega generie fotografija, ostaje jo samo jedan segment programi (software) za RAW konverziju. U pitanju je alat ijom upotrebom, uz odabir potrebnih parametara, fotografija dobija svoj ivot i formu.Proizvoai opreme obino uz nju isporuuju i programe za RAW konverziju. Ti su programi uglavnom loi ili bolje reeno imaju prilino ograniene mogunosti. Izuzetak je jedino Nikon koji ima zaista sjajanu podrku za RAW, no ona nije besplatna. Bez obzira na veliki broj razliitih proizvoaa i RAW datoteka, princip po kome svi oni funkcioniu je zajedniki. To je omoguilo da se pojave programi nezavisnih proizvoaa softvera koji nude konverziju za veliki broj razliitih RAW formata.Dobar program za konverziju trebalo bi, pored svih onih standardnih mogunosti, da podrava to vei broj formata, da je rad sa njim jednostavan i logian, da je brz to je vie mogue (neki od njih ba i nisu idealni po pitanju brzine). Dodue, savrenstvo je nemogue postii, ali ka njemu se tei.Neki programi za RAW konverziju: PixmantecRawShooter Premium(zastario, ali vrijedan panje) Bibble LabsBibble Pro Phase OneCapture One PRO(ili krae C1 PRO) Adobe Camera Raw(i to u verziji 4)Iako razliiti, svi u osnovi imaju slian interfejs za podeavanje bar onih osnovnih parametara. Ovo naravno ne garantuje dobijanje potpuno identinih rezultata kod svih njih u sluaju istih polaznih vrijednosti jer svaki proizvoa ima svoje algoritme za konverziju. Zbog toga nije loe znati bar neke osnovne karakteristike i specifinosti svakog od konvertora.

11

5. PRINCIPI RADA RAW FORMATA5.1. Koncept RAW formataBitno je znati da sve to se podesi na fotoaparatu, izuzev parametara ekspozicije (vrijeme ekspozicije, otvor blende i iso osjetljivost), nee imati uticaja na RAW snimak, tj. sve ostalo e naknadno moi da se podesi i promijeni po slobodnoj elji i potrebi, bez bilo kakvih gubitaka u kvalitetu same fotografije.Upravo ovdje lei snaga ovog formata ili bolje reeno naina snimanja. Uz mogunost da se naknadno koriguju svi oni parametri koje inae postoje na fotoaparatu, moi e se korigovati ak i ekspozicija. Za neke razumne vrijednosti, fotografiju je mogue posvijetliti ili potamniti, izvui detalje u sjenama ili spasiti djelimino izgorene dijelove. Mogue je mijenjati balans bijele boje (white balance), poveati ili smanjiti otrinu, otkloniti geometrijske deformacije, vinjetiranje, aberacije i jo mnogo toga.Kada fotoaparat napravi snimak, svi parametri koje se mogu podesiti na fotoaparatu, a tiu se boja, kontrasta, otrine, balansa bijele i sl. se takoe snimaju u RAW fajl. Oni kasnije mogu biti iskoriteni kao osnov tj. kao poetni set podeavanja u procesu razvijanja digitalnog negativa.Ako je na fotoaparatu ukljuena opcija za snimanje oba formata (RAW+JPEG) onda se na osnovu tih parametara generie taj JPEG fajl, eventualno i thumbnail. Odreeni prozivoai dodatno kompresuju ove podatke, naravno metodom koja ne izaziva gubitke u kvalitetu fotografije (kao to je npr. JPEG kompresija).

5.2. Razvijanje (RAW konverzija)Da bi iskoristili fotografiju snimljenu u ovom formatu potrebno ju je najprije razviti tj. prebaciti u neki itljiviji format namijenjen za uvanje i obradu rasterske grafike. Zavisno od namjene to su najee TIFF ili JPEG (JPG).Sam proces konverzije se obavlja pomou programa namjenski pisanih za to RAW konvertora. Veina ovih programa e na osnovu sirovih informacija sa senzora i dodatno snimljenih parametara da generie neto to u prvi mah treba da lii na JPEG koji bi bio napravljen u tom trenutku da nije bio koriten RAW. Poslije toga, fotograf sam odluuje ta eli od fotografije.

U startu, svi konvertori nude jedan osnovni set opcija, a zajednike opcije za sve njih su: Balans bijele boje(white balance /wb/, temperature, tint). Korekcija ekspozicije(exposure, fill-light, recovery). Osnovna podeavanja(brightness, contrast, levels, curves, ). Boje(hue, saturation, vibrance, ). Detalji i otrina(sharpening, details, clarity, ). Kontrola uma(noise reduction).Osim osnovnih, veina programa ponudie jo mnogo dodatnih opcija, a to mnogo je svakim danom sve vie i vie.Podeavanjem vrijednosti osnovnih parametara veoma kvalitetno se moe korigovati, odnosno poboljati originalni snimak i to bez bilo kakvih gubitka u kvalitetu. Ono dodatno se takoe ne moe zanemariti jer e se veoma brzo i bez muke otkloniti neki nedostaci tehnike prirode kao to su vinjetiranje, aberacije, distorzije i slino, ije otklanjanje na drugi nain uzima mnogo vie vremena.

6. PREDNOSTI I NEDOSTACI RAW FORMATA6.1. Prednosti RAW formataOdlaganje generisanja fotografije i njene obrade, te njeno preseljenje iz fotoaparata u digitalnu mranu komoru ima odreene prednosti. Prednosti RAW formata su: U pitanju je sirov, tj. neobraen materijal, to u startu omoguava mnogo bolju kontrolu u samom procesu razvijanja fotografije jer je mnogo vei broj parametara na koje se u tom procesu moe direktno uticati. Samim tim i krajnji rezultat mora biti kvalitetniji. Osim toga, vana je injenica da se sve to moe odraditi opet u sluaju da su korisnici zadovoljni. ip na fotoaparatu limitiran je jednim veoma bitnim faktorom brzina obrade. Zbog toga on nikada nee dati maksimalan kvalitet. Sa druge strane programi za konverziju napreduju i ono to se prije par godina inilo nemoguim, dananji programi i raunari obrade u kratkom vremenskom roku. Logika je jednostavna, ono to je nekad bio krupan zalogaj slabanom procesoru fotoaparata (za sluaj da se snima JPEG formatom) i neto jaem procesoru vaeg raunara (za sluaj da se snima RAW formatom), jednog dana bie rutinska stvar. Ne treba oekivati uda, ali napredak u svemu je veoma primjetan. Nita manje bitan faktor kada je u pitanju digitalna fotografija je balans bijele boje (white balance). Ako se promai na licu mjesta, a snima se JPEG moe se desiti da se gotovo nepovratno uniti fotografija. Uz RAW tako neto se teko moe dogoditi. ak i kad se promai balans bijele boje, fotografija e izgledati runo samo na ekranu fotoaparata. U digitalnoj mranoj komori uz samo klik ili dva stvari e doi na svoje mjesto. Neke napredne stvari poput otklanjanja geometrijskih anomalija, vinjetiranja, aberacija i slino koriguju se sa velikom lakoom i u letu. Ako se svaka fotografija iz digitalnog fotoaparata naknadno obrauje na raunaru, onda se i proces kreiranja fotografije iz sirovih informacija sa senzora moe premjestiti tamo. RAW nam prua mogunost naknadne korekcije ekspozicije, otrine, kontrasta, mogunost izvlaenje detalja iz tamnih dijelova i spaavanje progorenih dijelova. Nema gubitaka usljed JPEG kompresije, nema kompresije boja i pojave color bandinga, mnogo je vea dinamika i komocija za svaku naknadnu obradu, to za JPEG nije sluaj jer kvalitet opada sa svakom iduom izmjenom tj. snimanjem. Po pitanju dinamike i potencijala: JPEG ima 8 bita sa 256 moguih vrijednosti za svaku RGB komponentu. RAW najee ima 12 ili u novije vrijeme 14 bita sa 4069 (12bit) odnosno 16384 (14bit) vrijednosti po svakom kanalu. Generalno, RAW je format gladan vremena i prostora na disku, ali proporcionalno tome komocija i kvalitet koji se dobiju opravdavaju uloeno.6.2. Nedostaci RAW formata Najvei nedostatak je veliina RAW fajlova i prostor potreban za njihovo skladitenje. Veliki broj kartica, diskova, backup cd-ova Fajlovi su veliki i zaista zauzimaju u prosjeku 4 do 5 puta vie prostora nego slian JPEG. Obrada, tj. razvijanje trai dodatno vrijeme i trud koji je potrebno uloiti da bi dobili finalnu fotografiju. Ovo ve moe biti presudno za neke od korisnika kojima je vrijeme vano, kao to su na primjer reporteri, fotografi vjenanja i slino. Ne treba zanemariti ni logistiku dodatna programska podrka, te jai procesor u raunaru sa vie RAM-a i ogromnim diskovima za skladitenje. No to je neto to zahtjeva svaka ozbiljna obrada fotografije i to je cijena koju je potrebno platiti, posebno imajui na umu vremenski faktor (sve vei diskovi, a sve manje cijene) jer mnogo se moe dobiti na kraju.

Potrebno je malo vie iskustva i znanja korisnicima. Veina onih koji ponu koristiti RAW prou kroz fazu u kojoj su sve RAW fotografije loe a krajnji rezultati nikakvi. JPEG se tada ini kao mnogo bolja i kvalitetnija opcija.

Da bi se snimalo RAW formatom, fotoaparat mora imati podrku za njega.

7. RAZLIKE IZMEU RAW-a I JPEG-aRAW se koristi ako su uslovi snimanja nepredvidivi, ako korisnik nije siguran u svoju fotografsku procjenu ili nema vremena za nju, ako korisnik ne eli naknadno da utie na ogroman broj parametara i ako korisnik ima vrhunski kvalitet, sve to ako korisnik ima dovoljno vremena za naknadnu (post) obradu.JPEG(JPG) se koristi ako je vrijeme presudan faktor, ako se fotografije moraju brzo tampati ili proslijediti dalje, ako je korisnik limitiran slobodnim prostorom na kartici/disku ili korisnik ne mari mnogo za kvalitet.

Slika 7. Razlika izmeu JPEG-a i RAW-a na istoj fotografiji

Slika 8. Razlika u kvalitetu na fotografiji izmeu JPEG-a I RAW-a

8. ZAKLJUAKSasvim je evidentno, kako vrijeme prolazi da sve se usavrava, od fotografskog znanja svakog ovjeka, preko raznih tehnika vezanih za obradu fotografija, sve do programa za razvijanje RAW-a i samih fotoaparata. to se tie ovoga, RAW format treba biti sve vie u upotrebi zbog svih karakteristika navedenih u cijelom seminarskom radu. Sasvim je evidentno da u izboru izmeu RAW formata i JPEG formata, korisnik treba odabrati ovaj prvi jer je fotografija daleko kvalitetnija. Obrada RAW-a je jednostavnija, u odnosu na ostale formate, u programu Photoshop koji se danas jako mnogo primjenjuje u obradi fotografija i koji predstavlja revoluciju u istom.

9. LITERATURA

[1] Regodi M.: Predavanja, 2014.[2] http://www.svjetlopisi.com/2008/02/04/raw-format-princip-rada-i-alati-za-njegovu-konverziju/[3] http://www.svjetlopisi.com/2008/02/01/rawbuka-i-rawbeceda/