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Formato de imagen sin procesar

Un archivo de imagen RAW de cámara contiene datos sin procesar o mínimamente procesados ​​del sensor de imagen de una cámara digital , un escáner de película cinematográfica u otro escáner de imágenes . [1] [2] Los archivos RAW se denominan así porque aún no se procesan y contienen grandes cantidades de datos potencialmente redundantes. Normalmente, la imagen se procesa mediante un convertidor RAW, en un espacio de color interno de amplia gama donde se pueden realizar ajustes precisos antes de la conversión a un formato de archivo visible como JPEG o PNG para almacenamiento, impresión o manipulación posterior. Hay docenas de formatos RAW en uso por diferentes fabricantes de equipos de captura de imágenes digitales.

Razón fundamental

Los archivos de imágenes en bruto a veces se describen incorrectamente como " negativos digitales ". Al igual que las películas transparentes y a diferencia de las películas negativas, los píxeles de las imágenes en bruto contienen mediciones de exposición positivas . Los conjuntos de datos en bruto son más como películas sin revelar : una imagen en bruto puede revelarse mediante software de manera no destructiva para alcanzar una imagen completa que resuelva cada píxel en un espacio de color RGB. Los ajustes de revelado en bruto incluyen color, contraste, brillo y recuperación de detalles. Un conjunto de datos en bruto determinado puede revelarse muchas veces con diferentes ajustes.

Por el contrario, el revelado de una película expuesta la transforma de forma irreversible, por lo que no se puede repetir el revelado. Si la película es negativa, el proceso de impresión debe invertir la imagen para obtener un resultado positivo.

Al igual que la película fotográfica sin revelar, una imagen digital en bruto puede tener un rango dinámico o una gama de colores más amplios que la película o la impresión reveladas. A diferencia de la película física después del revelado, el archivo en bruto conserva la información capturada en el momento de la exposición. El propósito de los formatos de imagen en bruto es guardar, con una pérdida mínima de información, los datos obtenidos del sensor.

Los formatos de imagen en bruto están destinados a capturar las características radiométricas de la escena, es decir, información física sobre la intensidad de la luz y el color de la escena, con el mejor rendimiento del sensor de la cámara. [3] La mayoría de los formatos de archivos de imágenes en bruto almacenan información detectada de acuerdo con la geometría de los elementos fotorreceptores individuales del sensor (a veces llamados píxeles ) en lugar de puntos en la imagen final esperada: los sensores con desplazamiento de elementos hexagonales, por ejemplo, registran información para cada una de sus celdas desplazadas hexagonalmente, que un software de decodificación eventualmente transformará en la geometría rectangular durante el "revelado digital".

Contenido del archivo

Los archivos RAW contienen la información necesaria para producir una imagen visible a partir de los datos del sensor de la cámara. La estructura de los archivos RAW suele seguir un patrón común:

Muchos formatos de archivos RAW, incluidos IIQ ( Phase One ), 3FR ( Hasselblad ), DCR, K25, KDC ( Kodak ), CRW, CR2, CR3 ( Canon ), ERF ( Epson ), MEF ( Mamiya ), MOS ( Leaf ), NEF NRW ( Nikon ), ORF ( Olympus ), PEF ( Pentax ), RW2 ( Panasonic ) y ARW, SRF, SR2 ( Sony ), se basan en TIFF , el formato de archivo de imagen de etiqueta. [4] Estos archivos pueden desviarse del estándar TIFF de varias maneras, incluido el uso de un encabezado de archivo no estándar, la inclusión de etiquetas de imagen adicionales y el cifrado de algunos de los datos de la etiqueta.

DNG , el formato negativo digital de Adobe, es una extensión del formato TIFF 6.0 y es compatible con TIFF/EP , y utiliza varios formatos y/o estándares abiertos , incluidos metadatos Exif , metadatos XMP , metadatos IPTC , coordenadas CIE XYZ , perfiles ICC y JPEG . [5]

Datos de imagen del sensor

En la fotografía digital , el archivo RAW cumple la misma función que la película fotográfica en la fotografía con película . Por lo tanto, los archivos RAW contienen los datos de rango dinámico completo (normalmente 12 o 14 bits) tal como se leen de cada uno de los píxeles del sensor de imagen de la cámara .

El sensor de la cámara está casi invariablemente recubierto con una matriz de filtros de color (CFA), normalmente un filtro Bayer , que consiste en un mosaico de una matriz de 2x2 de filtros rojo, verde, azul y (segundo) verde.

Una variación del filtro Bayer es el filtro RGBE de la Sony Cyber-shot DSC-F828 , que intercambia el verde de las filas RG por " esmeralda " [6] (un color azul verdoso [7] o cian [8] ). Otros sensores, como el sensor Foveon X3 , capturan la información directamente en formato RGB (utilizando tres sensores de píxeles en cada ubicación). Estos datos RGB sin procesar aún necesitan procesarse para crear un archivo de imagen, porque los valores RGB sin procesar corresponden a las respuestas de los sensores, no a un espacio de color estándar como sRGB . Como no hay una matriz de filtros de color, no hay necesidad de desmosaico .

Los sensores de los escáneres de superficie plana y de película suelen ser tiras estrechas y rectas RGB o RGBI (donde "I" representa el canal infrarrojo adicional para la eliminación automática del polvo) que se desplazan por una imagen. El formato de datos en bruto HDRi puede almacenar los datos en bruto infrarrojos, que se pueden utilizar para la limpieza por infrarrojos , como un canal adicional de 16 bits. El resto de la discusión sobre los archivos en bruto también se aplica a ellos. Algunos escáneres no permiten que el sistema host acceda a los datos en bruto en absoluto, como un compromiso de velocidad. Los datos en bruto se procesan muy rápidamente dentro del escáner para seleccionar la mejor parte del rango dinámico disponible, de modo que solo el resultado se pasa a la computadora para su almacenamiento permanente, lo que reduce la cantidad de datos transferidos y, por lo tanto, el requisito de ancho de banda para cualquier velocidad dada de procesamiento de imágenes. [ cita requerida ]

Convertidores en bruto

El convertidor RAW de Panasonic corrige la distorsión geométrica y la aberración cromática en cámaras como la LX3 , [9] [10] [11] con la información de corrección necesaria presumiblemente incluida en el RAW. [12] El convertidor RAW de Phase One , Capture One, también ofrece correcciones para la distorsión geométrica, la aberración cromática , las franjas violetas y la corrección trapezoidal emulando la capacidad de cambio de inclinación-desplazamiento en software y hardware especialmente diseñado, en la mayoría de los archivos RAW de más de 100 cámaras diferentes. [13] [14] Lo mismo se aplica a la aplicación DPP de Canon, al menos para todas las cámaras más caras como todas las DSLR EOS y la serie G de cámaras compactas. Para obtener una imagen de un archivo RAW, este mosaico de datos debe convertirse en formato RGB estándar. Esto a menudo se conoce como "revelado RAW".

Al convertir la matriz Bayer 2x2 de cuatro sensores en formato bruto a píxeles RGB, cada píxel solo contiene datos de color parciales, por lo que los datos de color restantes se interpolan a partir de los píxeles circundantes. Para lograrlo, se utilizan varios algoritmos. Los algoritmos simples, como la interpolación lineal, dan como resultado artefactos de color y desenfoque.

Si hay datos en formato bruto disponibles, se pueden utilizar en la conversión de imágenes de alto rango dinámico , como una alternativa más simple al enfoque HDI de exposición múltiple de capturar tres imágenes separadas, una subexpuesta, una correcta y una sobreexpuesta, y "superponer" una sobre la otra.

Normalización

Proporcionar una descripción detallada y concisa del contenido de los archivos raw es muy problemático. No existe un único formato raw; los formatos pueden ser similares o radicalmente diferentes. Los distintos fabricantes utilizan sus propios formatos patentados y normalmente no documentados, que se conocen colectivamente como formato raw. A menudo, también cambian el formato de un modelo de cámara a otro. Varios fabricantes de cámaras importantes, incluidos Nikon, Canon y Sony, cifran partes del archivo en un intento de evitar que herramientas de terceros accedan a ellas. [15]

Esta situación de formato inconsistente en toda la industria ha preocupado a muchos fotógrafos que temen que sus valiosas fotos en formato RAW algún día puedan volverse inaccesibles, a medida que los sistemas operativos de las computadoras y los programas de software se vuelven obsoletos y los formatos en formato RAW abandonados se eliminan del nuevo software. La disponibilidad de software de código abierto de alta calidad que decodifica formatos de imagen en formato RAW, en particular dcraw , ha ayudado a aliviar estas preocupaciones. Un ensayo de Michael Reichmann y Juergen Specht afirmó que "aquí hay dos soluciones: la adopción por parte de la industria de las cámaras de A: documentación pública de formatos RAW; pasado, presente y futuro, o, más probablemente, B: adopción de un formato RAW universal". [16] [17] [18] "Planning for [US] Library of Congress Collections" identifica los formatos de archivo en formato RAW genéricos como "formatos de archivo menos deseables", e identifica a DNG como una alternativa sugerida. [19]

El formato DNG es el único formato de imagen en bruto para el que se busca la aceptación de toda la industria. Se basa en el formato de imagen en bruto estándar ISO 12234-2, TIFF/EP , y es compatible con él, y está siendo utilizado por ISO en su revisión de ese estándar. [28] Los fabricantes de cámaras "de nicho" que de otro modo podrían tener dificultades para obtener el apoyo de las empresas de software utilizan con frecuencia el formato DNG como su formato de imagen en bruto nativo. Pentax utiliza el formato DNG como una alternativa opcional a su propio formato de imagen en bruto. Hay 15 o más empresas de este tipo, incluso algunas que se especializan en cámaras de cine, entre ellas Leica , Samsung , Ricoh , Pentax y Hasselblad . [28] [29] Además, la mayoría de las cámaras compactas Canon pueden soportar el formato DNG mediante el uso de CHDK , y Better Light puede exportar a formato DNG. [29] Los desarrolladores de código abierto también utilizan el formato DNG. [15]

Tratamiento

Para poder visualizar o imprimir, la salida del sensor de imagen de una cámara debe procesarse, es decir, convertirse en una representación fotográfica de la escena y luego almacenarse en un formato de gráficos rasterizados estándar, como JPEG . Este procesamiento, ya sea que se realice en la cámara o más tarde en un convertidor de archivos sin procesar, implica una serie de operaciones, que generalmente incluyen: [30] [31]

El desmosaico solo se realiza para sensores CFA ; no es necesario para sensores 3CCD o Foveon X3 .

Las cámaras y el software de procesamiento de imágenes también pueden realizar un procesamiento adicional para mejorar la calidad de la imagen, por ejemplo:

El archivo sin procesar (izquierda) antes de que se recuperaran los detalles de luces y sombras utilizando la herramienta de niveles (derecha)

Cuando una cámara guarda un archivo en formato RAW, pospone la mayor parte de este procesamiento; normalmente, el único procesamiento que se realiza es la eliminación de píxeles defectuosos (la especificación DNG exige que los píxeles defectuosos se eliminen antes de crear el archivo [36] ). Algunos fabricantes de cámaras realizan un procesamiento adicional antes de guardar los archivos en formato RAW; por ejemplo, Nikon ha sido criticada por los astrofotógrafos por aplicar reducción de ruido antes de guardar el archivo en formato RAW. [37]

Algunos formatos sin procesar también permiten la cuantificación no lineal . [38] [39] Esta no linealidad permite la compresión de los datos sin procesar sin degradación visible de la imagen al eliminar información invisible e irrelevante de la imagen. Aunque se descarta el ruido, esto no tiene nada que ver con la reducción del ruido (visible). [ cita requerida ]

Beneficios

Casi todas las cámaras digitales pueden procesar la imagen del sensor en un archivo JPEG utilizando ajustes de balance de blancos , saturación de color , contraste y nitidez que se seleccionan automáticamente o que introduce el fotógrafo antes de tomar la fotografía. Las cámaras que producen archivos RAW guardan estos ajustes en el archivo, pero posponen el procesamiento. Esto supone un paso adicional para el fotógrafo, por lo que el formato RAW normalmente solo se utiliza cuando se pretende realizar un procesamiento informático adicional. Sin embargo, el formato RAW tiene numerosas ventajas sobre el formato JPEG, como por ejemplo:

Desventajas

Soporte de software

Las cámaras que admiten archivos RAW suelen incluir software propietario para convertir los datos de imagen RAW en imágenes RGB estándar. Existen otros programas y complementos de procesamiento y conversión disponibles de proveedores que han obtenido la licencia de la tecnología del fabricante de la cámara o han realizado ingeniería inversa del formato RAW en particular y han proporcionado sus propios algoritmos de procesamiento.

Compatibilidad con sistemas operativos

Apple macOS y iOS

En enero de 2005, Apple lanzó iPhoto 5, que ofrecía soporte básico para ver y editar muchos formatos de archivos RAW.

En abril de 2005, OS X 10.4 de Apple trajo soporte sin procesar al marco ImageIO del sistema operativo, lo que permitió el soporte sin procesar automáticamente en la mayoría de las aplicaciones macOS tanto de Apple (como Preview, la aplicación de visualización de imágenes y PDF de macOS, y Aperture , un paquete de software de posproducción de fotografías para profesionales) como en todas las aplicaciones de terceros que hacen uso de los marcos ImageIO.

Las actualizaciones semirregulares de macOS generalmente incluyen soporte actualizado para nuevos formatos RAW introducidos en los meses intermedios por los fabricantes de cámaras.

En 2016, Apple anunció que iOS 10 permitiría capturar imágenes sin procesar en hardware seleccionado, y las aplicaciones de terceros podrán editar imágenes sin procesar a través del marco Core Image del sistema operativo . [44]

En 2020, Apple lanzó el iPhone 12 Pro y el iPhone 12 Pro Max . Ambos dispositivos admiten la salida y visualización de Apple ProRAW (a partir de iOS 16.0.3). Los modelos Pro y Pro Max posteriores también proporcionan salida ProRAW. [45] De hecho, hay dos opciones en bruto disponibles para la captura: un "Bayer RAW" tradicional y el "ProRAW" de Apple, ambos en DNG de 12 bits. [46] La opción ProRAW está demosaica y parcialmente procesada. Se puede utilizar con HDR, Deep Fusion o modo Noche, lo que no es posible con Bayer RAW. Los datos en el interior permanecen referidos a la escena como imágenes RAW "reales". [47]

Microsoft Windows

Paquete de códecs de cámara de Windows

Microsoft proporciona el Windows Camera Codec Pack gratuito para Windows XP y versiones posteriores de Microsoft Windows, para integrar la visualización e impresión de archivos sin procesar en algunas herramientas de Microsoft Windows. [48] Los códecs permiten la visualización nativa de archivos sin procesar de una variedad de cámaras específicas en Windows Explorer / File Explorer y Windows Live Photo Gallery / Windows Photo Gallery , en Windows Vista y Windows 7. [ 49] A octubre de 2016, Microsoft no había lanzado una versión actualizada desde abril de 2014, que admitiera algunas cámaras específicas de los siguientes fabricantes: Canon, Casio, Epson, Fujifilm, Kodak, Konica Minolta, Leica, Nikon, Olympus, Panasonic, Pentax, Samsung y Sony. Para Windows 10, esto fue reemplazado esencialmente en 2019 por Microsoft Raw Image Extension. [49]

Extensión de imagen sin procesar

A partir de 2019, Microsoft proporciona la extensión Raw Image gratuita para Windows 10 y versiones posteriores de Microsoft Windows, para integrar la visualización e impresión de archivos sin procesar en algunas herramientas de Microsoft Windows. [50] La extensión permite la visualización nativa de archivos sin procesar de muchas cámaras digitales de gama media a alta en el Explorador de Windows/Explorador de archivos y Microsoft Photos .

Componente de creación de imágenes de Windows (WIC)

Microsoft Windows es compatible con el estándar de códecs Windows Imaging Component (WIC). WIC estaba disponible como un programa descargable independiente para Windows XP Service Pack 2, y se integró en Windows XP Service Pack 3 , Windows Vista y versiones posteriores. Windows Explorer/Explorador de archivos y Windows Live Photo Gallery/Windows Photo Gallery pueden ver formatos sin procesar para los que están instalados los códecs WIC necesarios. Canon, Nikon, Sony, Olympus y Pentax han lanzado códecs WIC para sus cámaras, aunque algunos fabricantes solo brindan compatibilidad con códecs para las versiones de 32 bits de Microsoft Windows. [51]

Los códecs DNG WIC comerciales también están disponibles en Ardfry Imaging, [52] y otros; y FastPictureViewer Professional instala un conjunto de decodificadores de imágenes habilitados para WIC. [53] [54]

Androide

Android Lollipop 5.0, presentado a fines de 2014, permite que los teléfonos inteligentes tomen imágenes en formato RAW de 10 y 16 bits, lo que resulta útil en situaciones de poca luz. [55] El formato RAW de 12 bits se introdujo en el nivel API 23 (Android 6.0). [56]

Software libre y de código abierto

Software propietario

Además de los enumerados en la compatibilidad del sistema operativo, más arriba, el software comercial descrito a continuación admite formatos sin procesar.

Convertidores de archivos raw dedicados

Los siguientes productos se lanzaron como software de procesamiento sin procesar para procesar una amplia gama de archivos sin procesar y tienen este como su propósito principal:

Otros

Extensiones de nombre de archivo sin procesar y fabricantes de cámaras respectivos o estándar

Archivos de mapa de bits sin procesar

Con menos frecuencia, el término raw también puede referirse a un formato de archivo de imagen genérico que contiene solo valores de color de píxeles. Por ejemplo, los archivos "Photoshop Raw" (.raw) contienen una matriz pura de bytes ordenados de arriba a abajo y de izquierda a derecha. Las dimensiones se deben ingresar manualmente cuando se vuelven a abrir dichos archivos, o se asumirá una imagen cuadrada. También se debe proporcionar el tamaño del canal y la profundidad de bits por canal al abrir este formato, ya que las ambigüedades de si los bytes se deben decodificar como canales únicos con alta precisión o canales múltiples con menor precisión no se pueden determinar a partir de la matriz de bytes en sí. Debido a su simplicidad, este formato es muy abierto y compatible, aunque limitado por su falta de metadatos y codificación de longitud de ejecución . Especialmente en fotografía y diseño gráfico, donde la gestión del color y las gamas extendidas son importantes y las imágenes grandes son comunes.

Véase también

Referencias

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Enlaces externos