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Il formato Raw

Un po’ di storia

Il formato Raw (“crudo, grezzo, non sviluppato” in inglese) è stato utilizzato per la prima volta su una fotocamera digitale da Canon. Non esiste ancora un formato Raw universalmente riconosciuto e ogni produttore ha il proprio formato Raw proprietario. Già oggi è quasi impossibile leggere i primi Raw apparsi sul mercato, perché le fotocamere sono obsolete e le case produttrici non sviluppano più i software.
La Adobe, produttrice di Photoshop, ha proposto un formato Raw universale, il Dng,  basato sul formato Tiff. Il Tiff,effetti, è alla base di molti Raw proprietari.

Dalla sua presentazione, avvenuta l'autunno 2004, Adobe ha via via arricchito il numero dei Raw gestibili dal software di conversione in Dng. Il software è scaricabile gratuitamente dal sito di Adobe e necessita del plugin Camera Raw per aprire i file trasformati in Dng.

Dng è un Raw che imbocca la strada dell'unificazione del formato anche se, ad oggi, con poco seguito. Chissà come sarà il futuro.

Il sensore

L'occhio delle macchine fotografiche digitali è costituito da un sensore digitale (CCD o CMOS).

I dati catturati dal sensore in forma grezza (Raw) sono riferiti alla sola luminanza, cioè non ancora elaborati e convertiti in RGB. Il sensore “vede” in Bianco e Nero!

A questo punto la circuiteria interna della macchina converte questo segnale analogico in un formato digitale a 12 o 14 bit. Se a 12 bit allora abbiamo 4096 livelli di luminosità, se a 14 bit allora ne abbiamo 16384. Davanti al sensore è presente un filtro, il filtro a mosaico di Bayer dal nome del suo inventore Bryce E. Bayer che lo realizzò per la prima volta nel 1976 alla Eastman Kodak. Per avere immagini con milioni di colori, è necessario passare dall'analisi delle singole intensità dei tre colori (dati di luminosità del sensore filtrati dal filtro a mosaico) ad un immagine complessa attraverso una interpolazione (interpolazione di Bayer) in cui vengono rilevate le intensità di un pixel relativamente ai valori di intensità di quelli adiacenti secondo i tre colori: alla fine ogni immagine sarà descritta da un insieme di pixel aventi i valori di intensità del rosso, blu e verde.

Il filtro a mosaico di Bayer

 Il Filtro di Bayer, infatti, combina un pixel rosso ed uno blu con 2 pixel verdi, ognuno di questi misura la rispettiva luce rossa, blu e verde secondo una scala di valori che va, nel caso di un sensore da 12 bit, da 0 a 4095. Il fatto che i pixel verdi siano il doppio dei rossi e dei blu dipende dalla sensibilità dell’occhio umano, che è maggiore verso questo colore.

Per avere una immagine compressa in JPEG dai dati Raw viene prima applicata l'amplificazione dei valori secondo la regolazione degli ISO nella macchina, poi la linearizzazione, l'interpolazione Bayer, , la regolazione del bilanciamento del bianco, del contrasto e della saturazione e infine la compressione vera e propria prima della memorizzazione finale sulla scheda di memoria.

Un inciso sulla linearizzazione: i sensori sono dispositivi lineari, cioè se entra il doppio della luce allora avremo il doppio della tensione sul pixel. Tuttavia i diaframmi seguono una scala logaritmica. Quindi un’immagine non corretta è molto scura e perciò si applica una curva di linearizzazione per ricreare una scena dall’apparenza naturale.

Nel caso di file Raw, invece, questa serie di passaggi viene saltata e si passa dall'acquisizione del sensore direttamente al salvataggio sulla memoria con la regolazione della sensibilità e la registrazione dei dati dello scatto. I file Raw sono salvati in formato non compresso oppure con compressione senza perdita (sono dei file dati, non immagini). Unica eccezione è Nikon che usa una compressione a perdita molto leggera nel salvataggio dei file Raw.

Quindi il JPEG è un file immagine a 8 bit (256 livelli) per canale colore (24 bit totali, 16 milioni di colori), mentre il Raw è un file dati che conserva tutte le informazioni.del sensore (a 12 o 14 bit, 4096 o 16384 livelli). Il file JPEG può essere utilizzato subito, stampato, visualizzato, modificato…

Il file Raw deve essere sviluppato prima dell’utilizzo.

Infatti, se salvate in formato Raw e volete rivedere l'immagine sul computer, dovete effettuare la conversione con un software che applica l'interpolazione Bayer secondo algoritmi decisi dallo sviluppatore che può essere il produttore della fotocamera stessa o una terza parte come Adobe o Pixmantec.
Importante è, oltre alla qualità dell'algoritmo di conversione, anche la correttezza del profilo colore sia della fotocamera che del dispositivo di riproduzione che può essere un monitor o una stampante.

 

Il sensore della Canon EOS 20D visto attraverso il bocchettone porta ottiche

Come e' composto un archivio Raw?

L'archivio Raw è composta da due o tre parti: Image Data, Meta Data e in molti casi anche anteprima JPEG.
- Image Data: la descrizione dell'immagine come viene rilevata dal filtro di Bayer: una immagine da 6 milioni di pixel sarà comporta da 1,5 milioni di pixel per il rosso, 1,5 per il blu e 3 milioni per il verde;
- Meta Data: è la registrazione dello stato della fotocamera al momento dello scatto e include, oltre ai dati EXIF, regolazione ISO, bilanciamento del bianco, regolazioni della macchina per il contrasto, la saturazione, la luminosità ed altro;

- Anteprima JPEG.

Il sensore della Canon EOS 5D

Qualche riga più su ho utilizzato la parola “sviluppato”, come ai tempi della pellicola. Perché?
Quando scattavamo con la pellicola, dopo lo scatto avevamo un’immagine latente sul film. Latente, cioè non sviluppata ma che, sotto le opportune condizioni (leggi immersione nel bagno di sviluppo Rodinal dell’Agfa piuttosto che il D76 della Kodak), forniva un’immagine negativa.  E’ quello che abbiamo scattando in Raw!

Ripensando a quei tempi viene anche in mente che, molte volte, dopo lo sviluppo, il risultato non era quello atteso e avremmo voluto avere un altro negativo da sviluppare.

Ma con il Raw questo è possibile. A differenza del JPEG, in cui possiamo fare minimi aggiustamenti per evitare perdite di qualità, con il Raw possiamo sviluppare nuovamente l’immagine con parametri diversi ed ottenere una immagine nuova, senza aver modificato il file Raw originale che è pronto per nuovi utilizzi.

Lo sviluppo della pellicola è un processo distruttivo in cui un’immagine latente viene fisicamente cambiata per diventare il negativo sviluppato. E’ quello che accade con il JPEG, in cui lo sviluppo avviene nella macchina con i parametri da noi impostati e il software del produttore. Quindi:

scattiamo tutti in Raw solo che poi alcuni di noi conservano questo file per lavorarlo al computer, altri lo fanno lavorare dalla fotocamera che fornisce un JPEG e scarta il Raw.

Chi lavora in JPEG accetta di non utilizzare in futuro miglioramenti software per ottenere file migliori, come se avessimo a disposizione nuovi sviluppi per la pellicola.

Scattando in Raw massimizziamo la qualità potenziale dell’immagine, ora e in futuro. In fondo non possiamo prevedere quando ci capiterà lo scatto della vita, quando avremo una foto che vogliamo stampare 60x90 cm, quando imposteremo non correttamente il bilanciamento del bianco, lo sharpening troppo forte (provate a toglierlo da un JPEG!), oppure casi di illuminazione mista o chissà cos’altro.

Immagine del display con istogramma diviso in cinque parti

Avrete capito che io sono uno che scatta in Raw. Tuttavia voglio farvi notare che un file JPEG generato direttamente dalla fotocamera può produrre ottime stampe. Inoltre può essere quello che serve in molti casi (penso alla gita domenicale con la famiglia o gli amici) oppure una restrizione della macchina (molti modelli non permettono il salvataggio Raw) o ancora una scelta di chi non ha voglia di elaborare i propri file Raw.

Certo che il Raw ha comunque molti vantaggi:

• l’immagine la si può sviluppare quante volte si vuole con parametri diversi;

• il file Raw non ha il bilanciamento del bianco applicato. I dati sono salvati nel file e basta. Quindi possiamo scegliere la temperatura di colore dopo lo scatto senza perdite di qualità (tenete presente che una volta convertito da uno spazio lineare e con una curva gamma applicata, come il caso del JPEG, è praticamente impossibile applicare correttamente il bilanciamento del bianco);

• la linearizzazione e l’applicazione del filtro di Bayer viene fatta su un computer con un microprocessore più potente di quello delle fotocamere. Questo consente l’uso di algoritmi più sofisticati che necessitano di più potenza di calcolo e memoria di quanto permesso nelle fotocamere; non solo, se vengono introdotti nuovi e migliorati metodi di linearizzazione, applicazione del filtro di Bayer o altri miglioramenti nell’elaborazione dell’immagine, possiamo riprendere il nostro file Raw e svilupparlo nuovamente.

• nel file Raw sono presenti anche le informazioni su contrasto e saturazione impostate in macchina. Siamo quindi liberi di cambiare queste impostazioni immagine per immagine e non doverci accontentare di quanto scelto all’origine;

il più grande vantaggio, però, è quello che, dopo la conversione, possiamo lavorare con file a 16 bit per canale colore invece di 8 come il JPEG.

16 contro 8

Un file a 16 bit per canale ci permette di lavorare su 65536 livelli. Per contro 8 bit ci danno solo 256 livelli. Se stiamo lavorando su una immagine, ad esempio per aprire le ombre o modificare la luminosità, l’importanza del numero di livelli su cui lavorare si capisce dalle tabelle che seguono:

Immaginiamo un range dinamico di 5 diaframmi (incidentalmente l’istogramma di molte reflex digitali Canon è suddiviso in cinque settori). Dalle tabelle potete vedere quanti dati ci sono in ogni intervallo. Nel file a 16 bit i due livelli più scuri hanno 384 livelli con cui lavorare (256+128=384). Il file a 8 bit ne ha solo 47. Questo perché l’allocazione è fatta mediante l’utilizzo di una curva di Gamma 2.2 (sia per lo spazio colore sRGB che Adobe RGB) che rialloca le codifiche dei livelli dai diaframmi superiori a quelli inferiori per compensare la maggior sensibilità dell’occhio umano ai cambiamenti assoluti di luminosità nelle ombre. I livelli che mancano ad averne 256  il JPG e 4096 per il Raw, sono per i diaframmi oltre i 5 considerati nell’esempio.

File Raw a 12 Bit

File  JPG a 8 bit

Quindi, volendo fare un piccolo aggiustamento in Photoshop per aprire le obre, ad esempio, vorreste avere a disposizione 47 o 384 livelli? Sapendo che le varie operazioni modificano i livelli di luminosità magari eliminandone qualcuno, è ovvio che con il file a 8 bit si rischiano effetti di posterizzazione, che è il salto improvviso che si ha invece di una transizione dolce tra livelli a differente luminosità 

Conclusioni

Dopo questa carrellata è evidente la superiorità del Raw. Ora a voi la scelta dell'operatività che più vi si addice. Io la mia scelta l'ho fatta!

©2006 Aristide Torrelli