RAW, TIFF, JPEG

RAW

   В отличие от данных, сохраняемых в форматах JPEG и TIFF, данные записываемые в формате RAW представляют собой оригинальную информацию с матрицы камеры без какой-либо дополнительной обработки. Обработку же, в случае необходимости, можно выполнить позднее, на компьютере с помощью инструментов соответствующего приложения.

   Каждый пиксел стандартной матрицы фиксирует только 1 цвет. Как правило, объем такой информации составляет 10 – 12 бит, 12 – наиболее часто встречающийся сегодня показатель. Именно эти данные сохраняются в виде RAW файла. Альтернативной является ситуация, когда перед сохранением изображения зафиксированные цвета распределяются по трем цветовым каналам, что в итоге позволяет сохранить 24-битное JPEG или TIFF изображение.

   Несмотря на то, что при записи TIFF файла объем цветовой информации составляет 8 бит на каждый канал, такой файл займет в 2 раза больше места на носителе, чем RAW файл, поскольку для сохранения файла формата TIFF цветовая информация делится на три 8-битных канала, а для сохранения RAW файла цветовая информация аккумулируется в один 12-битный канал. Формат JPEG решает проблему занимаемого файлом места на диске путем компрессии, что неизбежно влечет за собой потери в качестве сохраняемого изображения. Таким образом, формат RAW берет лучшее от каждого формата: он сохраняет оригинальную глубину цвета, в отличие от формата JPEG, обеспечивает высокое качество изображения и экономит место на носителе, в отличие от формата TIFF.

   Более того, в поддерживающих обработку RAW файлов приложениях, большую часть настроек, заданных в камере по умолчанию для записи RAW файлов, можно аннулировать. Например, коэффициент увеличения резкости, баланс белого, цветовые настройки можно аннулировать и задать заново, используя в качестве точки отсчета сохраненное изображение.

   Еще одна важная особенность RAW файлов – благодаря тому, что объем цветовой информации, фиксируемой каждым пикселом матрицы составляет 12 бит, у Вас есть возможность сделать более четкими детали на затененных и пересвеченных участках изображения. При записи изображений в формате JPEG или TIFF, в режиме 8 бит/канал, подобная информация оказывается утерянной, без возможности адекватного восстановления.

Недостатки формата RAW

   Во-первых, спецификация формата варьируется не только в зависимости от производителя, но и зачастую, в зависимости от модели камеры. В результате, работа с RAW файлами становится возможной только при наличии предоставляемого вместе с камерой программного обеспечения.

   Во-вторых, работа с RAW файлами заметно "тормозит" систему. Их открытие и, соответственно, обработка занимает значительно больше времени, чем открытие и обработка JPEG или TIFF файлов. Принимая во внимание этот факт, многие производители добавляют в свои камеры функцию одновременной записи RAW файла и его JPEG копии. В результате, у Вас появляется возможность выполнить все необходимые операции по сортировке и коррекции файлов, не дожидаясь открытия RAW файлов, а возможность работы с RAW файлами использовать только в отдельных, требующих этого случаях (например, когда необходимо проработать затемненные или, напротив, излишне, яркие участки изображения).

   Другой постепенно набирающей силу тенденцией является стремление сторонних разработчиков программного обеспечения наделить свою продукцию совместимостью с форматом RAW (в расчет принимаются спецификации формата, используемые наиболее крупными производителями цифровых камер и в наиболее популярных на рынках моделях цифровых камер с поддержкой возможности записи снимков в формате RAW). В качестве примера, можно привести Adobe Photoshop CS, хотя, как не раз отмечалось в обзорах данного приложения, его стиль обработки RAW файлов все же несколько отличается от стиля image-редакторов, предлагаемых производителями цифровых камер. Кроме того, между Adobe Photoshop CS и оригинальными редакторами существует небольшая разница и в функциональных возможностях.

TIFF

   TIFF (Tagged Image File Format) – универсальный формат файлов изображений, поддерживаемый большинством image-редакторов и программ для просмотра. Снимок, сохраняемый в формате TIFF сжимается без потерь в качестве. Метод компрессии, используемый камерой, называется LZW и используется, в частности, в архиваторе WinZip.

   В отличие от формата JPEG, позволяющего записывать только однослойные RGB изображения в режиме 8 бит/канал, формат TIFF позволяет записывать также многослойные CMYK изображения в режиме 16 бит/канал. Поэтому TIFF широко используется в качестве конечного формата изображений в печатной продукции.

   Многие цифровые камеры предлагают режим записи снимков в формате TIFF в качестве несжимаемой альтернативы использующему сжатие формату JPEG. Однако из-за ограниченного объема свободного места на носителе, а также ограничений в возможности реализации обрабатывающей функции в цифровых камерах используется только 8-битная версия формата. Сканеры высшего ценового диапазона, как правило, обладают поддержкой 16-битной версии TIFF.

JPEG

   Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group) является наиболее часто используемым форматом записи цифровых снимков. Формат поддерживается всеми без исключения браузерами, программами просмотра и image-редакторами. При записи в формате JPEG снимки подвергаются компрессии с фактором 10 или 20 по отношению к оригинальному размеру, что приводит к незначительным потерям в качестве.

   В процессе записи используемый форматом алгоритм разделяет данные изображения на цветовую информацию и информацию, имеющую непосредственное отношение к тому, что принято называть "степенью детализации изображения". Цветовая информация подвергается большей компрессии, чем информация о деталях, поскольку человеческий глаз более восприимчив к изменениям в деталях, нежели к изменениям в цвете. В результате, компрессия, выполненная главным образом за счет уменьшения объема цветовой информации, визуально менее заметна. Затем информация о деталях разделяется на первичную (крупные элементы изображения) и вторичную (мелкие детали). Разумеется, в первую очередь сокращается объем информации, отвечающей за присутствие в изображении мелких деталей. Причина аналогична той, по которой цветовая информация подвергается более жесткой компрессии, чем информация о деталях. В итоге, мы получаем то, что называют изображением, записанным в формате JPEG.

   Основными преимуществами формата JPEG являются значительно меньший по сравнению с RAW и TIFF объем файла, поддержка большинством приложений и возможность использования функции прямой печати.

   Основной недостаток – потери в качестве в результате компрессии. При использовании небольшого коэффициента сжатия, можно сэкономить место на носителе и одновременно сохранить хорошую степень детализации изображения. Однако, чем больше коэффициент сжатия, тем ниже качество изображения.

Digital Print Order Format (DPOF)
Оговоримся сразу: этот стандарт, разработанный компаниями Canon, Kodak, Fujifilm и Matsushita в 1999 году, не является собственно «прямой печатью». Технология позволяет помещать вместе со снимками на карту памяти отдельный DPOF-файл, некое руководство для печатающего устройства. В число задач входит: индексная печать, печать выбранных снимков, формат и количество копий каждого изображения, его ориентация изображения, печать нескольких снимков на одном листе и некоторые другие (передача по интернету и проведение слайд-шоу). Карточка помещается в слот принтера, тот распознает данные и производит печать в соответствии с заданными установками. Все. Если заказчик ошибся — это его проблемы. По всей видимости, DPOF-технология была придумана для того, чтобы не «вступать в диалог» с приемщиком заказов. Молча отдал карточку — так же молча получил пакет с отпечатками. Вторая область применения — собственно прямая печать. Помещаешь карточку в слот принтера — на выходе получаешь те отпечатки, которые заказал в DPOF-файле.

Затво́р фотографи́ческий — устройство, используемое для перекрытия светового потока, проецируемого объективом на фотоматериал (например, фотоплёнку) или фотоматрицу (в цифровой фотографии). Путем открытия затвора на определенное время выдержки дозируется количество света, попадающего на чувствительную поверхность и тем самым регулируется экспозиция.

На заре фотографии фотоматериалы имели низкую чувствительность, выдержка измерялась часами, позднее — минутами и секундами, поэтому специальный механизм затвора камерам не требовался — его роль выполняла крышка объектива, а время, на которое она снималась для экспонирования фотопластинки, отсчитывалось фотографом по обычным часам или в уме. В дальнейшем требуемые выдержки сократились до десятых, сотых и тысячных долей секунды, поэтому для управления затвором потребовался сложный и точный механизм.

Затворы классифицируются по расположению в камере (апертурные: межлинзовые, залинзовые, фронтальные; фокальные) и по конструкции (дисковые; лепестковые; шторные: веерные, ламельные; затворы-жалюзи и др.).

Типы фотографических затворов

Дисковый секторный затвор

Дисковый секторный затвор состоит из вращающегося на оси металлического сектора с отверстием, который приводится в действие пружиной, связанной со спусковым рычагом.

Затворы этого типа отличаются наименьшим числом деталей, что определяет наименьшую стоимость, повышенную надежность и уменьшение требований к точности изготовления.

Однако их существенные недостатки — громоздкость (радиус диска не менее перекрываемого отверстия) и ограниченный диапазон выдержек привели к ограниченному применению, в основном в камерах начального уровня.

Дисковый затвор имеет конструктивное сходство с обтюратором кинокамер.

Затворы-жалюзи

Затворы-жалюзи применяются крайне редко, так как требуют значительного пространства между линзами объектива, однако представляют практический интерес, обладая некоторыми преимуществами.

Перекрываемое поле состоит из набора узких пластинок-ламелей, одновременно поворачивающихся вокруг осей. При открытом затворе пластинки направлены вдоль оптической оси. Для закрытия затвора достаточно повернуть все пластинки на 90°. Благодаря небольшой массе каждой отдельной пластинки инерционность затвора невелика и приводной механизм отличается простотой. Радиальный затвор-жалюзи, кроме основной задачи дозирования экспозиции, выполняет роль оттенителя — компенсатора падения освещённости от центра кадра к краям; избыточная освещенность в центре гасится центральной частью затвора.

Коэффициент полезного действия затворов-жалюзи близок к КПД центральных затворов.

 Центральный затвор

Центральный затвор, как правило, устанавливается между линзами объектива. Он представляет собой ряд тонких сегментов, приводимых в действие системой пружин и рычагов. При экспонировании сегменты открывают действующее отверстие объектива симметрично относительно его центра и, следовательно, сразу освещают поверхность светочувствительного элемента. В некоторых конструкциях степень раскрытия лепестков может регулироваться, за счет чего затвор одновременно выполняет роль диафрагмы.

КПД центрального затвора составляет от 0,3 до 0,5, а минимальная выдержка 1/500 с.

В качестве датчика времени в центральных затворах чаще всего используется простейший часовой анкерный механизм, а на коротких выдержках время открытия затвора регулируется силой натяжения пружин. Последние модели центральных затворов имеют электронный дозатор выдержки. В этих затворах лепестки удерживаются в открытом состоянии электромагнитами.

Центральные затворы не искажают фотографическое изображение и устойчиво работают на морозе.

 Шторный затвор

Шторный затвор, иногда называемый шторно-щелевым, представляет собой шторку (металлическую или из прорезиненной ткани) со щелью, регулируемой по ширине. Затвор приводится в действие системой пружин или электродвигателем.

Во взведенном состоянии фотоматериал перекрыт первой шторкой. При спуске затвора она сдвигается под воздействием пружины, открывая путь световому потоку. По окончании заданного времени экспозиции световой поток перекрывается второй шторкой. На коротких выдержках две шторки движутся вместе, а время экспозиции регулируется шириной щели между ними. Перед началом съемки следующего кадра затвор необходимо взвести, вернув шторки в исходное положение.

Шторный затвор монтируется в непосредственной близости от фотоматериала и во время выдержки по мере передвижения щели вдоль кадра последовательно освещает его.

КПД шторного затвора доходит до 0,95, а минимальная выдержка достигает 1/12000 с (Minolta 9 и 9xi).

При съёмке быстро движущихся объектов шторный затвор искажает их изображение. Оно в зависимости от направления движения объекта по отношению к фотоаппарату несколько суживается по ширине или верхние части изображения слегка смещаются по отношению к нижним. Такие искажения слабо заметны и не играют роли при обычном фотографировании. Но их надо учитывать при технической или научной съемке. Это явление называется временной параллакс.

На морозе шторный затвор из прорезиненной ткани работает недостаточно точно, так как прорезиненная шторка теряет эластичность.

Если шторный затвор плохо отрегулирован, скорость движения шторки может увеличиваться к концу экспонирования, она может двигаться рывками, поэтому экспозиция изображения может оказаться неравномерной.

В старых фотокамерах взвод шторного затвора осуществлялся специальным рычагом вместе с перемоткой пленки. В современных аппаратах оба этих процесса выполняют электродвигатели.

Особенности работы со вспышкой

Конструкция шторного затвора позволяет регулировать выдержку изменяя время между прохождением первой шторки (затвор открылся) и второй шторки (затвор закрылся). Однако из-за того, что скорость движения шторок ограничена, на коротких выдержках вторая шторка начинает движение когда первая еще находится в движении. Таким образом, вместо одновременной экспозиции всей площади кадра, как это происходит на длинных выдержках, на более коротих по кадру пробегает щель между двумя движущимеся шторками и количество попавшего на кадр света задается шириной этой щели.

Из-за этой особенности работы шторного затвора на коротких выдержках, при использовании совместно с фотовспышкой необходимо учитывать, что загорание лампы вспышки должно происходить в тот момент, когда вся поверхность светочувствительного элемента открыта свету. Минимальная выдержка, при которой это условие еще выполняется называется выдержкой синхронизации, x-sync или flash-sync. Применение вспышки на более коротких выдержках приведет к тому что ею будет освещена только часть кадра в виде светлой полосы.

На современных цифровых зеркальных фотоаппаратах среднего класса выдержка синхронизации составляет от 1/160 - 1/250 до 1/500 (при использовании электронного затвора). Для сравнения - на многих моделях фотоаппаратов Зенит выдержка синхронизации составляла 1/30 с. Короткие выдержки синхронизации позволяют использовать вспышку например в солнечный день для подсветки теней.

Для обхода этого ограничения шторного затвора в дополнение к нему может применяться электронный затвор. Другим способом является применение высокоскоростной синхронизации вспышки (FP/HSS). При этом вспышка вместо одного импульса испускает серию импульсов (как правило менее мощных) что позволяет получить полностью освещенный кадр даже на очень коротких выдержках (вплоть до 1/4000 - 1/8000)

 Синхронизация по первой/второй шторке

С конструкцией шторного затвора связаны термины, описывающие специальные режимы синхронизации фотовспышки — по первой шторке, по второй шторке (сейчас эти термины применяются вне зависимости от конкретного типа затвора). Время работы электронной вспышки обычно значительно меньше, чем время открытия затвора (1-5 мс против сотых долей секунды), в связи с чем тот момент, в который сработает вспышка, оказывает заметное влияние на полученный результат, особенно при съемке движущихся объектов. При синхронизации по первой шторке вспышка срабатывает сразу после открытия затвора (когда первая шторка займет конечное положение). Вспышка дает яркую экспозицию движущегося объекта от вспышки и затем его слабый смазанный след, направленный в сторону движения объекта, экспонированный за время прошедшее после светового импульса. Объект на фотографии зрительно получается двигающимся в обратную сторону. При синхронизации по второй шторке вспышка срабатывает перед закрытием затвора (незадолго перед началом движения второй шторки), поэтому вначале слабо экспонируется движение без вспышки, и лишь потом объект полностью освещается, что соответствует зрительному восприятию движения объекта, оставляющего позади себя след. Как правило, возможность выбора режима синхронизации имеется только на профессиональных и полупрофессиональных камерах.

 Электронный затвор

Электронные затворы применяются в современной цифровой фототехнике, и представляют собой не отдельноe устройство, а принцип дозирования экспозиции цифровой матрицей. Выдержка определяется временем между обнулением матрицы и моментом считывания информации с нее.

Применение электронного затвора позволяет достичь более коротких выдержек (в том числе и выдержки синхронизации со вспышкой) без использования более дорогостоящих высокоскоростных механических затворов.

Примечание: термин Электронный затвор часто используется вместо термина Электронно управляемый механический затвор

Режимы измерения экспозиции — термин, относящийся к тому, каким образом фотоаппарат определяет необходимую для съёмки кадра экспозицию.

В настоящее время фотоаппараты позволяют выбирать между точечным, центровзвешенным и матричным способом измерения экспозиции