RAW dosyaları piksel başına 3 renk mi yoksa yalnızca bir tane mi?


16

Ken Rockwell , kamera üreticilerinin megapiksellerden bahsederken bireysel R / G / B sensörlerini düşündüklerini söylüyor . Bu nedenle aşağıdaki görüntü, hayal edeceğiniz gibi 3x3 değil, 6x6 piksel bir kamera olacaktır.

resim açıklamasını buraya girin

Bu doğruysa, bir RAW dosyası 10, 12 veya 14 bit sayı olarak piksel başına yalnızca bir renk bilgisi içerir (R, G veya B olsun).

Benim karışıklığım bazı yerlerde okuduğum gibi geliyor:

  • RAW dosyaları, piksel başına iki yeşil sensörün ortalamasını depolar.
  • RAW dosyaları piksel başına 12 bit kullanır, ancak 3 renk vardır, bu da aslında piksel başına 36 bittir.

Ken'in iddiaları doğruysa, bu kesinlikle yanlış olurdu.

Peki gerçek nedir?

Yanıtlar:


16

Ham dosyalar piksel başına gerçekten herhangi bir renk depolamaz . Piksel başına yalnızca tek bir parlaklık değeri depolarlar.

Her piksel üzerinde bir Bayer maskesi ile ışığın her piksel kuyusu üzerinde Kırmızı, Yeşil veya Mavi filtre ile filtrelendiği doğrudur. Ancak, yalnızca yeşil ışığın yeşil filtrelenmiş bir piksele geçtiği veya yalnızca kırmızı ışığın kırmızı filtrelenmiş bir piksele ulaştığı hiçbir kesinti yoktur . Çok fazla çakışma var. Çok fazla kırmızı ışık ve biraz mavi ışık yeşil filtreden geçer. Çok fazla yeşil ışık ve hatta biraz mavi ışık kırmızı filtreden geçer ve mavi ile filtrelenen pikseller tarafından kırmızı ve yeşil ışık kaydedilir.

renk yanıtı

Ham dosya, sensördeki her piksel için tek bir parlaklık değeri kümesi olduğundan, ham dosyaya gerçek piksel başına renk bilgisi yoktur. Renk, üç renkten biri için filtrelenen bitişik pikselleri bir Bayer maskesi ile karşılaştırarak elde edilir. Ancak tıpkı siyah beyaz film çekerken lensin önüne kırmızı bir filtre koymak gibi tek renkli kırmızı bir fotoğrafla (veya yalnızca siyah beyaz bir fotoğrafla)kırmızı nesnelerin herhangi bir parlaklığı vardır), tek renkli piksellerin önündeki Bayer maskesi de renk oluşturmaz. Yaptığı şey, çeşitli renklerin ton değerini (belirli bir rengin parlaklık değerinin ne kadar parlak veya ne kadar karanlık kaydedildiği) farklı miktarlarda değiştirmek. Bayer maskesinde kullanılan üç farklı renkle filtrelenen bitişik piksellerin ton değerleri (gri yoğunlukları) karşılaştırıldığında, bu bilgilerden renkler enterpole edilebilir. Demosaising olarak adlandırdığımız süreç budur .

Her piksel için bir R, G ve B değeri atamak için çok fazla matematik yapılır . Bu enterpolasyonu yapmak için birçok farklı model var. Demosaising sürecinde kırmızı, yeşil ve maviye ne kadar önyargı verildiği beyaz / renk dengesini ayarlar . Gama düzeltmesi ve ışık tepki eğrilerinin ek şekillendirilmesi kontrastı belirleyen şeydir . Ancak sonunda her piksele bir R, G ve B değeri atanır. Sorudaki 6x6 piksel örneğinizde, canlandırmanın sonucu, her biri Kırmızı, Yeşil ve Mavi değerine sahip 36 piksele sahip 36 piksel bir görüntü olacaktır.

Çeviride biraz çözünürlük kayboluyor. RGGB Bayer maskeli bir sensörle ve bir Bayer sensörünün mutlak çözünürlük sınırının iyi bir şekilde demosaising edilmesiyle çözülebilen inç veya mm başına alternatif siyah beyaz çizgi sayısı açısından 1 / √2 olduğu ortaya çıkıyor. Bayer maskesi olmayan ve dolayısıyla hiçbir demoskopi gerektirmeyen tek renkli bir sensöre kıyasla (ancak yalnızca Siyah Beyaz'da görülebilir).

Fotoğraf makinesi raw dosyaları kaydetmek için ayarlanmış olsa bile, görüntü size resim çekmek hemen sonra kameranızın LCD ekranının arkasında bakın değil işlenmemiş ham veriler. LCD'de görüntülediğiniz jpeg önizleme görüntüsüyle sonuçlanan ham verilere kamera içi ayarları uygulayarak kamera tarafından oluşturulan bir önizleme görüntüsüdür. Bu önizleme görüntüsü, sensörden gelen veriler ve fotoğrafın çekildiği sırada kamera içi ayarları içeren EXIF ​​bilgileriyle birlikte ham dosyaya eklenir.

Beyaz dengesi, kontrast, gölge, açıktonlar vb. Şeylerin kamera geliştirme ayarları, ham dosyaya kaydedilen sensörden gelen gerçek verileri etkilemez. Bunun yerine, bu ayarların tümü ham dosyanın başka bir bölümünde listelenir.

Bilgisayarınızda bir "raw" dosyasını açtığınızda, iki farklı şeyden birini görürsünüz:

  • Fotoğrafı çektiğiniz sırada kamera tarafından oluşturulan önizleme jpeg görüntüsü. Fotoğrafı çektiğinizde kamera geçerli ayarları kullandı ve .cr2 dosyasındaki ham verilere ekledi. Kameranın arkasındaki görüntüye bakıyorsanız, gördüğünüz jpeg önizlemesidir.

  • Ham verilerin, "raw" dosyasını açmak için kullandığınız uygulama tarafından dönüştürülmesi. Bilgisayardaki fotoğraf uygulamanızda 12 bit veya 14 bitlik 'ham' bir dosyayı açtığınızda, ekranda gördüğünüz şey, bir jpeg gibi değil, bir jpeg gibi 8 bitlik bir oluşturma işlemidir. gerçek monokromatik Bayer filtreli 14 bit dosya. Ayarları ve kaydırıcıları değiştirdiğinizde, 'ham' veriler renk kanalı başına 8 bit olarak yeniden eşlenir ve oluşturulur.

Gördüğünüz, ham dosyayı açtığınız uygulama için seçtiğiniz ayarlara bağlı olacaktır.

Fotoğraflarınızı çekerken ham biçimde kaydediyorsanız, işlem sonrası yaptığınızda, çekim sırasında hangi geliştirme ayarlarının seçildiğine bakılmaksızın çalışmak için aynı bilgilere sahip olursunuz. Bazı uygulamalar olabilir başlangıçta ya jpeg önizleme kullanarak dosyayı açmak veya görüntü ham verilere vuruldu anda etkin kamera ayarları uygulayarak ancak ne olursa olsun başka, herhangi bir yıkıcı veri kaybı olmadan, bu ayarları değiştirebilirler sonrası istediğiniz.

Canon Dijital Fotoğraf Uzmanı , çekim sırasında fotoğraf makinesinde seçilenle aynı Resim Stili'nde .cr2 ham dosyasını açar . Bunu değiştirmek için tek yapmanız gereken açılır menüyü kullanmak ve başka bir Resim Stili seçmek . Hatta bir resim için bir "reçete" oluşturabilir ve daha sonra onlarla çalışmaya başlamadan önce tüm resimlere toplu olarak uygulayabilirsiniz. Diğer üreticilerin ham işleme yazılımı benzerdir ve genellikle uygulamanın kamera geliştirme ayarları uygulanmış bir görüntüyü açma seçeneği vardır.

Adobe'nin Lightroom veya Camera Raw , Apple'ın Diyafram veya Fotoğrafları , PhaseOne's Capture One Pro , DxO Lab's OpticsPro , vb.Gibi üçüncü taraf ham işleme uygulamaları ile kamera içindeki ayarlara göre görüntülerin alınması biraz daha zor olabilir. Örneğin Adobe ürünleri, birçok üreticinin kamera ayarlarında en azından bazı bilgileri içerdiği bir ham dosyanın EXIF ​​verilerinin yapımcı notları bölümünün çoğunu yok sayar.

Most Çoğu renkli dijital kameranın sensörlerinin önündeki Bayer maskesinin gerçek renkleri: Mavi - 450 nanometrede ortalanmış mavinin hafif mor bir versiyonu, Yeşil - yaklaşık 540 nanometrede ortalanmış yeşilin biraz mavimsi bir versiyonu ve Kırmızı - biraz turuncu sarı versiyonu. "Kırmızı" dediğimiz şey, dalga boyunda yaklaşık 640 nanometrede ışık için algıladığımız renktir. Çoğu Bayer dizisindeki "kırmızı" filtreler, 590-600 nanometre civarında bir yerde en fazla ışığa izin verir. İnsan retinasında "yeşil" ve "kırmızı" koniler arasındaki örtüşme bundan daha yakındır, "kırmızı" yaklaşık 565 nanometrede merkezlenmiştir, bu da sarı-yeşil olarak algıladığımız şeydir.


1
Bu temelde yanlıştır. Renk bilgisinin komşulara sızması nedeniyle bunun işe yaradığını söylüyorsunuz (veya en azından çok güçlü bir şekilde ima ediyorsunuz) . Bu gerekli değil. Filtreler kesinlikle mükemmel olsaydı ham iyi çalışır. Farklı yıkım algoritmaları "çok fazla matematik içerir", ancak en basit olanı sadece yakındaki pikselleri ortalamaktır ve bu şaşırtıcı derecede iyi çalışır. Sanırım teknik olarak matematiğin “çok” bir çok megapiksel görüntüsünde milyonlarca kez yaptım, ama bu karmaşık matematik değil - üçüncü sınıf düzey şeyler.
Lütfen Profili Oku

2
Bayer çalışır, çünkü örneğin mavi filtrelenmiş bir konumdaki pikselin yanındaki yeşil piksellerle aynı miktarda yeşil (ve kırmızı için aynı) olduğu iyi bir tahmindir . Bu tahmin kapalıyken, eserler elde edersiniz ve daha karmaşık algoritmalar çözmeye çalışır. Filtrelerin frekans tepkisi hakkında özel bilgi varsayarak çalışmazlar.
Lütfen Profili Oku

1
Bunları sık sık gündeme getirdiğinden beri söylediklerini yanlış anlıyor olabilirim. :) Özellikle cevabı onunla açtığından, belki bunu daha açık bir şekilde açıklamak için düzenleyebilir misin? Özellikle, örtüşen filtrelerin, hangi işlem yapılırsa yapılsın, sonucun temelde yanlış olduğu ve sadece bununla yaşadığımız ya da demografik olarak bazı dönüşümlerle doğru yapılabileceği veya daha doğru yapılabileceği anlamına mı geliyorsunuz? RAW dosyalarını oluşturmanın gerektirdiği başka bir adım (ancak demografikleştirmenin bir parçası değildir)?
Lütfen Profili Oku

1
Ben çok fazla insan Bayer hatalı olarak maske sadece ortalama tarif o sadece yeşil filtreden yeşil ışık sağlayan sadece kırmızı filtreden kırmızı ışık sağlayan ve yalnızca mavi filtreden mavi ışık sağlıyor. Bu, B&W filmli yeşil bir filtre kullanmanın yalnızca sahnedeki yeşil ışığın yakalanmasına izin vereceğini söylemekten başka bir şey değildir. Yeşil bir filtre kullanmak, yeşil ışığın kırmızı veya mavi ışığa göre daha yüksek bir aktarım hızında geçmesine izin verdiği anlamına gelir, ancak her üçünün de bir kısmı geçer. Sadece ışık arasındaki farkları karşılaştırarak ...
Michael C

1
@mattdm, yakındaki piksellerin ortalamasını almak çok bulanık bir fotoğraf oluşturur ve piyasada bu şekilde bunu yapan bir kamera yoktur. Demosaicing algoritmaları, çözünürlüğü büyük ölçüde artırmak için RGB pikseller arasındaki korelasyondan yararlanır ve ara sıra artefakt pahasına. Kesinlikle ağır bir matematik söz konusudur.
Mark Ransom

2

Her şey doğrudur, ancak yorum gerilebilir.

Bu özel ham renk desenine Bayer deseni denir.

Evet, ham piksel başına bir renktir ve bir piksel (tipik olarak) 12 bittir. Bu yüzden üç renk ham piksel var, bazıları mavi, bazıları kırmızı ve 2x bu sayılar yeşil.

Daha sonra ham işleme yazılımı (RGB JPG yapmak için hemen kamerada olabilir veya daha sonra harici olabilir) ham verileri bir RGB görüntüsüne dönüştürür, böylece kullanabiliriz. Bu enterpolasyon, diğer iki rengin komşu pikselleri bu RGB piksellerinin her birinde birleştirilir, ancak hepsi RGB piksel haline gelir. Bu noktada, 36 bit RGB pikseldir, ancak uzamsal çözünürlük biraz tehlikeye girer, çeşitli piksel verileri komşularla paylaşılır. Sonunda (örneğin) 6000 RGB piksel sensör genişliğine sahip olabiliriz, ancak 2000 mavi ve 2000 kırmızı sensör vb. Buna çevrimiçi olarak bulunabilecek ...


IMHO tipik olarak 14 bittir. Yalnızca eski kameralar (örneğin Canon S120) piksel başına 12 bit depolar
Romeo Ninov

@RomeoNinov, eski ve yeni kadar basit değil. Örneğin, bazı Nikons'lar 12 bit veya 14 bit seçmenize izin verir, böylece sürekli çekim hızı ve görüntü boyutu karşısında görüntü derinliği dengesi yapabilirsiniz.
Peter Taylor

@PeterTaylor, bunu asla bilmiyorum, ben Canon atıcıyım. Ama bu benim için kural değil, istisna gibi olmalı (12 bit). Ve hatırladığım kadarıyla bazı kameralar piksel başına 16 bitte
saklanıyor

Çoğu Canon fotoğraf makinesinin 14 bit olduğuna dair herhangi bir kanıt sağlarsanız çok daha güçlü bir argüman olurdu. Canon aksini söylüyor: cpn.canon-europe.com/content/education/infobank/… "Çoğu EOS dijital fotoğraf makinesi 12 bit modunda görüntü yakalar"
WayneF

@WayneF Canon'un o sırada en iyisi (1D Mark II) olarak adlandırılan kameraya dayanarak, bu makale Nisan 2004 (1D II 1D'nin yerini aldığında) ve Haziran 2005 (1D Mark IIN 1D II'nin yerini aldığında) arasında yazılmıştır. .
Michael C

2

Ken alıntı yaptığınız iddiada haklı. Günümüzde dijital kameraların (Sigma'nın Foveon sensörlü olanlar hariç) bir Bayer matrisi kullanarak çalışması ve sensör çözünürlüğünün matrisin boyutu olarak belirtilmesi doğrudur. Örnek görüntünüz "36 piksel" sensörü temsil eder. Bununla birlikte, kameraların bunu gerçek piksel cinsinden tam boyutta tam renkli bir görüntüye dönüştürdüğünü ve bunun Ken'nin ortaya çıkardığı kadar kötü olmadığını bilmek önemlidir .

Bu makalede söylediği birkaç şey düpedüz yanlış, ile başlıyor:

2006'dan itibaren bu akıllı algoritmalar, verilerin üçte birinden başlamasını ve talep edilen piksel sayısının yarısına sahip olmasını sağlar.

Bu 2006'da saçmalıktı ve bugün saçmalık. Süreç bazı basit varsayımlar üzerinde çalışır. Bunların birçoğu burada ortaya konuyor , ancak temel olan, "eksik" bilgilerin farklı renkli komşu piksellere ne bakması gerektiğini tahmin edebilmenizdir. Bu çoğu zaman iyi bir varsayım ve diğer zamanlarda çok yanlıştır. Renkler arasında çok fazla ayrıntılı geçişin olmadığı durumlarda, sonuç her bir sensel tam renkli kaydedilmiş gibi iyidir. Varsayımın yanlış olduğu durumlarda, çok daha kötüdür. Gerçek dünyada, birincisi aslında çok yaygındır ve "yarıdan" çok daha iyi çalışır - ancak önemli olan, içeriğe bağımlı olmasıdır.

RAW, potansiyel bir kumar dışında burada hiçbir avantaj sunmuyor. Bayer enterpolasyonu ham verileri açan yazılımda gerçekleşir. Bayer enterpolasyon algoritmalarındaki gelecekteki ilerlemeler, ancak kamera üreticinizin yarının yazılımında dünün kameralarını desteklemeye devam etmesi durumunda gelecekteki ham yazılımlara dahil edilebilir. Muhtemelen, kamera üreticiniz yarının ham yazılımında eski kameranızı desteklemeyebilir!

RAW çekiminin temelleri değiştirmediği konusunda haklı, ancak eski dosyaların çalışmayı durduracağı fikri temelde saçmalık . Eski kameralar aynı temel prensibi ve temelde benzer dosya formatlarını kullandığından, eski modeller için süresiz olarak destek getirmek çok pahalıya mal olmaz ve satıcıların bunu yapmak için çok teşvikleri vardır - ve bu olsa bile, harika açık kaynak kod çözücüleri.

Ve elbette, RAW dosyalarının tutulması , demosaising ile ilgili olmayan başka avantajlar da sunar .

Ancak gelecekteki iyileştirme olasılığının tek avantaj olduğunu söylemek saçmadır . Söylediğim gibi, görüntünüzün içeriği hakkında yapılabilecek farklı varsayımlar var ve farklı algoritmalar (veya bu algoritmalarda yapılan ince ayarlar) farklı gerçek dünya durumlarına daha iyi uyacak, bu yüzden kendinizi aldığınız bir durumda bulursanız hareli veya diğer eserler, bununla başa çıkabilirsiniz. (Yine de, bunun çok telaşlı bir seviyede olduğunu eklemeliyim - çok nadiren bunu yakından izlemenin değerli olduğu bir durum var.)

Ken'in mazur görülebileceği bir faktör de var, çünkü makale on yıl eski. 2006 yılında, çoğu kamera 5-8 megapiksel aralığındaydı ve üst düzey DSLR modelleri 12'ye kadar uzanıyordu. Şimdi, tipik düşük / orta menzilli DSLR'ler ve aynasız kameralar 16 ve 24 megapiksel sunuyor ve oradan çıkıyor. Bu noktada, piksel gözetleme düzeyinde renk detayı hakkında tartışma gerçekten akademik, çünkü gerçek dünyada aydınlatma, lensler, istikrar ve diğer her şeyin o kadar iyi sıralanması çok sınırlayıcı bir faktör.

Genel olarak, birçok Ken Rockwell'in sitesi böyle. (Daha fazla bilgi için bu cevaba bakınız .) Bu talihsiz, çünkü söyleyecek çok ilginç şeyler ve bazı iyi tavsiyeler var, ama aynı zamanda çok fazla saçmalık var ve bunu kabul etmek veya iyileştirmek yerine, iki katına çıkma eğiliminde. sonra tüm sitenin hiciv olduğunu iddia ediyor.

Oh, ve bonus bir eğlence gerçeği: kamera arka LCD ekranları ve EVF'ler ayrıca bir dijital pikseli temsil etmek için üç renkli alt piksel kullanır ve bu ekranlar genellikle alt piksel sayısı ile pazarlanır - etkili bir şekilde beklediğinizden 3 × bilgisayar ekran çözünürlüğü verilmesinden.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.