Kodėl fotografuoju į RAW? (I dalis)

Šiaip jau diskusijas kokiu formatu geriau fotografuoti – RAW ar JPG – galima priskirti „religinių ginčų“ kategorijai. Nemėgstu tokiuose dalyvauti, nes naudos iš religinių ginčų paprastai yra nedaug. Bet va neatsispyriau pagundai ir sudalyvavau diskusijoje Grumlino tinklaraščio komentaruose apie tai: fotografavimas į RAW formatą yra išmislas ar ne?

Jau kuris laikas pats fotografuoju į RAW formatą – man patinka jo suteikiamas lankstumas. Bet kiek jis objektyviai geresnis už JPG? Tad po minėtos diskusijos pagalvojęs nusprendžiau, kad visai sveika būtų šioje srityje irgi „susidėlioti taškus ant i“.

Pradžiai apie tai, kuom teorijoje RAW skiriasi nuo paplitusio JPG. Esminių skirtumų nėra daug, bet jie yra labai svarbūs:
  1. RAW formate yra užrašoma informacija praktiškai taip, kaip ji buvo nuskaityta iš fotoaparato sensoriaus. Šis formatas (-ai) yra priklausomi nuo atitinkamų fotoaparatų gamintojų, todėl manau nei vienoje bendro naudojimo vaizdų redagavimo programoje „Save as...“ dialoge nerasite pasirinkimo saugoti į RAW – nėra vieningo standarto. Gi JPG formatas yra tarptautinis standartas ir jame išsaugota fotografijos informacija jau būna pagal tam tikras taisykles apdorota.
  2. RAW formatas kiekvienai iš RGB spalvų koduoti - priklausomai nuo fotoaparato - naudoja 12 arba 14 bitų, t.y. 4096 arba 16384 reikšmes. JPG kiekvienai iš spalvų koduoti naudoja tik 8 bitus arba 256 skirtingas reikšmes.
  3. RGB reikšmės RAW formate pasižymi tiesiškumo savybe. T.y. dukart ilgiau eksponuoto kadro RGB reikšmės bus proporcingai didesnės. O fotografijai JPG formate standartinėje sRGB spalvų erdvėje yra pritaikoma taip vadinamoji gama korekcija, dėl ko dukart ilgiau išlaikyto kadro RGB reikšmės skirsis mažiau negu du kartus. Kuo šviesesni bus tonai, tuo mažesnis bus tas santykis. Ir atvirkščiai.
Ūkiškas klausimas – kaip šitais skirtumais pasinaudoti praktiškai? Šiek tiek pasikartosiu: kaip žinia, ekspozicija yra tam tikras kompromisas tarp ISO jautrumo (triukšmų), apertūros (detalės/bokeh) ir išlaikymo (judesio išplaukimas). Prieblandoje fotografuojant be blico man visuomet „peilis“ yra ilgas išlaikymas - „plaukia“ kadrai, nes išlaikymo metu rankos šiek tiek sudreba, kad ir kiek stengčiausi. Dar blogiau, jeigu fotografuojamas objektas, pvz. juodas šuo parodos metu ringe, juda – joks trikojis nepadės. Galima kažkiek užsikelti sensoriaus jautrumą (ISO), bet pakankamai greitai fotografijose pradeda lįsti gan akivaizdūs triukšmai, kuriuos reik valyt, o tai reiškiasi kirst per detalumą. Apertūra paprastai atidaryta ir taip iki galo. Ką dar būtų galima padaryti? Tokioje situacijoje bandau gudrauti ir pasitelkti į pagalbą RAW formato savybes - nurodau fotoaparatui ekspozicijos korekciją (neišlaikymą) kokiems 1-2 Ev. Kodėl? Todėl, kad paėmęs RAW galiu pakoreguoti (padidinti) ekspoziciją per tuos pačius 1-2 Ev neiškreipdamas bedro vaizdo, t.y. pasinaudoti ta pačia RAW tiesiškumo savybe.

Mat 12-a bitų RAW formate teoriškai reiškia tiek pat žingsnių dinaminį diapazoną. Neišlaikymas per 2 Ev reiškia keturiskart trumpesnę ekspoziciją prie tos pačios apertūros. Ir atitinkamai keturis kartus mažesnes reikšmes RAW faile. Arba dviejų bitų (žingsnių) tikslumo praradimą. Rezultate turim vis dar teorinį 10 bitų dinaminį diapazoną, kurį su minimaliais nuostoliais galim konvertuoti į JPG 8 bitų dinaminį diapazoną. Atkreipiu dėmesį - ekspozicijos taisymas, kontrasto keitimas ir panašūs veiksmai gali išryškinti detales, tačiau neikeičia jų kiekio arba realaus nuotraukos detalumo, t.y. dinaminio diapazono. JPG atveju neišlaikymas per 2 Ev reikš dinaminio diapazono mažėjimą iki 6 bitų. Teoriškai tai reiškia keturis kart mažiau detalių negu nuotraukoje pagamintoje iš RAW ir to pasekoje labiau išplaukęs vaizdas ir/arba "grūdėtumas".

Visa tai teorija. O kaip praktikoje? Norint nors kiek patikimai pamatuoti fotografijos dinaminį diapazoną reikia turėti atitinkamai sukalibruotą fotografuojamą taikinį ir šviesos šaltinį. Aš tokių neturiu, dauguma jūsų manau irgi – brangus tai malonumas. Galiu fotografuoti statinį vaizdą. Bet kaip, nors kiek objektyviai, pamatuoti skirtumus tarp fotoaparato pagaminto JPG ir iš RAW kompiuteryje pagaminto JPG? Turėti įvertinimą skaičiais juk būtų netgi labai sveika.

Prisiminiau, kad karts nuo karto vaizdų apdorojimui naudoju nemokamą programų paketą ImageMagick. Jame atradau vaizdų palyginimo programa „compare“, kuri leidžia suskaičiuoti skirtumus tarp dviejų vaizdų įvairiausiais būdais. Viena iš suskaičiuojamų metrikų, o būtent Peak Signalto Noise Ratio (PSNR), leidžia skaitiniu būdu gan neblogai įvertinti kiek du vaizdai yra panašūs/skirtingi. Turėdamas kokybišką kadrą - vaizdo etaloną - galiu pamatuoti skirtumą (PSNR) nuo ne tokio kokybiško kadro. Taip įvertinsiu kaip man sekėsi atstatyti etaloninį kadrą iš neišlaikyto kadro RAW ar JPG formate. Ir galėsiu palyginti kuris iš jų su šia užduotim susidoros geriau. Taigi - eksperimentas. Fotografimui naudojau štai tokias priemones ir parametrus
Fotoaparatas Canon EOS 40D
Objektyvas EF 24-105mm f/4 L IS USM
Apšvietimas Natūrali dienos šviesa (apniuke), šoninis
Fotografavimo rėžimas Manual + AE bracketing
Jautrumas ISO 200
Baltos spalvos balansas Debesuota
Apertūra f/4
Išlaikymas 1/13s ± 1⅓Ev [AE bracketing] su 10s užlaikymu
Formatas RAW+JPG (3888x2592)
Nuotraukos stilius Neutralus
Blykstė Ne
Trikojis Taip

Trumpai apibūdinsiu eksperimento idėją:
  • Fotografuosiu tą pačią sceną su skirtingais išlaikymais. Kad galėčiau palyginti gautas nuotraukas scena parenkama statinė ir fotoaparatas nustatomas į automatinio fotografavimo ekspozicijos intervale (Auto ExposureBracketing) rėžimą. Taip gauname tris to paties kadro ekspozicijas. 
  • Konkrečiai šiame eksperimente scenos apšviestumas padiktavo šiuos išlaikymus: 1/5s, 1/13s, 1/30s. Kadras išlaikytas 1/5s yra etaloninis – su juo ir bus lyginama. O atstatinėti bandysime iš kadro fotografuoto su 1/30s išlaikymu. 
  • RAW ir JPG palyginimui pasirenkau fotografavimo į RAW+JPG būdą, todėl kiekvienas kadras išsaugomas dviejuose skirtinguose formatuose. Rezultate vienu mygtuko paspaudimu gauname šešis failus atitinkančius tris skirtingas ekspozicijas. 
  • Trikojis ir 10s užrakto užlaikymas turi garantuoti, kad fotoaparatas nejudės ir nuotraukų scenos bus pikselis į pikselį identiškos.
  • JPG gaminti iš RAW buvo naudojama standartinė Canon programa Digital Photo Professional su absoliučiai standartiniais nustatymais. Vienintelis parametras, kurį nurodžiau - tai kur histogramoje  yra užfiksuotos ekspozicijos maksimumas.
  • Iš esmės lyginsiu obuolius su obuoliais ir apelsinus su apelsinais, t.y. JPG tik su JPG variantais ir RAW tik su RAW. Visi kryžminiai palyginimai JPG vs RAW yra tik dėl sportinio intereso, bet ne dėl objektyvaus vertinimo.
Berods nieko neužmiršau. Tada - pirmyn, prie nuotraukų.

Pradžioje - neredaguoti fotoaparato pagaminti JPG (kairėje) ir iš RAW kompiuteryje gaminti JPG variantai (dešinėje):
Fotoaparato JPG
JPG iš RAW formato
Sutikit - skirtumai daugiau negu akivaizdūs. Jei labai smalsu - bakstelkite paveikslėlius ir pamatysite originalaus dydžio nuotraukų grupes. Įspėju: failai nemaži - apie 3MB ir 5MB atitinkamai.

Pamatavau, kokį PSNR gaunu tarp idealaus kadro (1/5s) ir maksimaliai neišlaikyto (1/30s). Primenu - lyginu JPG su JPG ir RAW su RAW atitinkamai:
JPG~11,2dB
RAW~30,1dB
Skirtumas yra beveik 20dB - daug tai ar mažai? Ogi matematika sako, kad iš RAW pagamintas variantas yra dešimt (10) kart arčiau etalono, negu fotoaparato pagamintas JPG. Nežinau kaip jums, bet man tai daro įspūdį.

Tai toks pirmas greitas žvilgsnis į pasirinkimą RAW vs JPG. Sekanti mintis, kuri kirbėjo nuo pat eksperimento pradžios, yra tokia: o ar tikrai iš JPG'o įvairiausiais redagavimais negalima "išspausti" daugiau, kad kokybė susilygintu su RAW? Tikrai įdomu. Bet apie tai sekančiuose įrašuose.

3 comments: