RAW в TIFF или PSD 16 бит теряет глубину цвета

Question

У меня сложилось впечатление, что 16 бит сохранят одинаковую глубину. Но, к моему большому шоку, я заметил значительную потерю глубины.

Тестирование с использованием Canon Mark II raw и с использованием Lightroom и Camera Raw с экспортом в TIFF или PSD 16bit. И да, я знаю, как настроить необработанную камеру для получения 16 бит вместо 8

Обратите внимание, что в RAW солнце сохраняется при уменьшении экспозиции в Photoshop, но теряется в TIFF. Если исчезает прямо на мягкий темно-серый без каких-либо деталей формы солнца.

Включите ссылку на оригинальный RAW и TIF ​​на случай, если кто-нибудь захочет проверить. А если вы хотите воспроизвести проблему, просто загрузите ее в Photoshop (или Lightroom) и сохраните как 16-битный TIF. https://www.dropbox.com/sh/arsg3eem4dllc0m/AACM-Mdqy_8BNw8GjPJ6dEvma?dl=0

Я добавляю больше примеров, чтобы объяснить мою мысль о явном ухудшении данных. О том, что солнце переэкспонировано, я говорю о потерянном динамическом диапазоне по сравнению с исходным RAW, как показано в примере. Это часть серии фотографий в нескольких скобках, и у меня есть другие выдержки. Вы не можете захватить весь спектр солнца с одной экспозицией. Пример с RAW: Пример с RAW переместился в Photoshop и оставил необработанную камеру в 16 битах, 0-1-2-3:

Теперь я конвертирую его в 8 бит, чтобы увидеть разницу. Опять 0, -1, -2, -3 выдержки. И результаты идентичны 16 битам без RAW. И это, конечно, не должно происходить. Опять же, у вас есть оригинальный файл RAW в моей ссылке, если вы хотите перепроверить.

Было бы меньше проблем, если бы я не получал одинаковые результаты в Lightroom и Camera Raw, оставив меня без альтернатив. Я надеюсь, что все согласятся, что 8 бит и 16 бит не должны выглядеть одинаково, если только здесь что-то не так.

Answer 1

16-битные данные, используемые для записи необработанных данных, и 16-битные (для каждого цветового канала), используемые для записи TIFF или PSD с демозаписью и гамма-коррекцией, не используются для точного представления одной и той же вещи. Ожидание того, что 16-битный TIFF будет таким же, как 16-битный необработанный файл, похоже на то, что 16-битный аудиофайл WAV будет таким же, как 16-битный файл WMA. Они оба содержат информацию об одних и тех же звуках, но объем информации, которую они содержат, и то, как они представляют эту информацию, сильно различаются.

В случае необработанных данных информация о 12/14/16 битах представляет собой одно линейное монохромное значение яркости для каждой ячейки пикселя. Эффективно то, что мы имеем с необработанным файлом от маскирующего датчика Байера, представляет собой черно-белое фото (но с линейным откликом - подробнее об этом ниже), использующее зеленый фильтр для 1/2 пикселя датчика и синий и красный фильтры соответственно для 1 /. 4 пикселя.

Чтобы получить информацию о цвете из необработанного файла, он должен быть демозирован. Опять же, возвращаясь к аналогии с черно-белыми пленками, сравнивая различия в яркости одних и тех же областей на трех черно-белых изображениях с одинаковым кадрированием, каждое из которых отфильтровано соответственно для красного, зеленого и синего, три монохромных изображения можно использовать для создания цветного изображения. , Именно так было получено большинство цветных астро-фотографий в середине-конце 20-го века. Так работает цветная пленка. Так работают цифровые датчики. Так работают наши сетчатки и мозг.

Перед тем, как преобразовать необработанные данные в формат TIFF, мы также обычно применяем гамма-коррекцию (кривую блеска, которая преобразует линейный отклик в необработанных данных в логарифмический отклик, более близкий к нашему человеческому восприятию - опять же, мы используем те же слова, но это это не совсем то же самое, что когда мы применяем гамма-коррекцию к сигналу, поступающему на ЭЛТ-дисплей). Если мы создадим информацию о цвете, а затем переведем числовые значения из необработанного файла в формат изображения TIFF без применения гамма-коррекции, мы получим нечто, похожее на это:

При применении гамма-коррекции то же изображение выглядит следующим образом (встроенный предварительный просмотр JPEG в низком разрешении из необработанного файла, использованного для генерации TIFF выше):

Имейте в виду, что когда вы «открываете» необработанный файл на своем компьютере или другом устройстве, вы не смотрите на чистые, настоящие необработанные данные на своем экране. Вы даже не смотрите на уменьшенную версию всех информации, содержащейся в необработанных данных. Даже не близко! То, что вы видите, это либо изображение предварительного просмотра в формате jpeg, сгенерированное камерой и прикрепленное к файлу необработанных данных, когда была записана фотография, либо вы видите аналогичное воспроизведение необработанных данных. генерируется приложением просмотра. В любом случае необработанные данные были тщательно обработаны, чтобы сделать информацию видимой так, как мы ожидаем. Эта обработка должна принимать определенные решения относительно точки черного, точки белого, гамма-коррекции, баланса белого и т. д. Когда мы «просматриваем» необработанный файл, мы смотрим на одну из бесчисленных возможных интерпретаций необработанных данных. Именно поэтому мы можем редактировать необработанные файлы неразрушающим образом. Когда мы перемещаем все ползунки и нажимаем различные кнопки, мы просто говорим приложение для просмотра / преобразования о том, как мы хотим, чтобы он интерпретировал данные в необработанном файле.

Как только данные в необработанном файле были преобразованы в файл TIFF с демосамической гамма-коррекцией, процесс необратим.

В файлах TIFF все эти этапы обработки «запекаются» с информацией, которую они содержат. Несмотря на то, что несжатый 16-битный файл TIFF намного больше, чем типичный необработанный файл, из которого он получен, из-за того, как каждый хранит данные, он не содержит всей информации, необходимой для обратного преобразования и воспроизведения одинаковых точных данных. содержится в необработанном файле. Существует почти бесконечное количество различных значений в данных уровня пикселей необработанного файла, которые можно было бы использовать для создания определенного TIFF. Аналогичным образом, существует почти бесконечное количество файлов TIFF, которые могут быть получены из данных в необработанном файле изображения, в зависимости от решений, принятых для обработки необработанных данных для получения TIFF.

Преимущество 16-битных TIFF по сравнению с 8-битными TIFF заключается в количестве шагов между самыми темными и самыми яркими значениями для каждого цветового канала в изображении. Эти более точные шаги позволяют выполнить дополнительные манипуляции, прежде чем в конечном итоге перейти к 8-битному формату, не создавая артефактов, таких как полосатость в областях градации тонов.

Но то, что 16-битный TIFF имеет больше шагов между «0» и «65 535», чем 12-битный (0-4095) или 14-битный (0-16383) необработанный файл, это не означает, что Файл TIFF показывает такой же или больший диапазон яркости. Когда данные в 14-битном необработанном файле были преобразованы в файл TIFF, черная точка могла быть выбрана с таким значением, как 2048. Любому пикселю в необработанном файле со значением ниже 2048 будет присвоено значение 0 в TIFF. Аналогично, если бы белая точка была установлена, скажем, на 8 191, то любое значение в необработанном файле выше, чем 8191, было бы установлено на 65 535, и самый яркий световой поток в необработанном файле был бы безвозвратно потерян.

Похоже, что когда вы конвертировали ваш необработанный файл солнца в TIFF, ваша белая точка была установлена ​​значительно ниже, чем максимальное значение необработанного файла. Все, что ярче в необработанном файле, чем выбранная белая точка, имеет то же значение в TIFF, поэтому детали не сохраняются. Уменьшение яркости файла TIFF приводит к тому, что самые высокие значения отображаются в виде более темных оттенков серого вместо белого, но все они по-прежнему будут одного и того же оттенка серого. Различия между пикселями со значениями выше, чем белая точка, использованная для создания TIFF, были исключены при создании TIFF.

Подробнее о том, как и почему информация о цвете теряется, когда более одного цветового канала имеет полное значение, см.: Почему зеленый канал обрезается, а становится синим?

Answer 2

Причина, по которой вы не можете восстановить детали в форме солнца после экспорта в TIFF, заключается в том, что вы использовали настройки экспозиции, из-за которых они выдулись. Точно так же, как невозможно восстановить детали в областях, которые были взорваны во время съемки (из-за слишком большого количества света, попадающего на датчик), также невозможно восстановить детали в областях, которые записаны как максимальное значение яркости в файле TIFF из-за к настройкам обработки, которые в основном говорят: «Если значение яркости, записанное в необработанном файле, составляет х% или больше, запишите его как 100% в формате TIFF». Это не имеет ничего общего с битовой глубиной : 100% - это 100%, независимо от того, сколько значений вы можете сохранить.

Таким образом, точно так же, как вы должны позаботиться о том, чтобы не выдувать во время съемки любую область изображения, в которой вы хотите сохранить детали, также вы должны позаботиться о том, чтобы не выдувать ее при обработке исходного изображения в реальное изображение , К счастью, если вы испортили последнее, вы всегда можете попробовать еще раз ...

Answer 3

В RAW больше информации, чем может быть отображено на экране. Таким образом, вы можете иметь полностью белое пятно в вашем текущем представлении необработанных данных, но снижение яркости покажет некоторые из этих скрытых данных.

Когда вы экспортируете в TIFF, PS экспортирует изображение как есть , т. Е. Полный белый будет 65536, а полный черный будет 0. Поэтому больше нечего восстанавливать в этом образе. Чтобы сохранить всю информацию, вы должны настроить изображение, например, на понижение контрастности , так что все данные изображения попадают между двумя крайностями.

С таким TIFF вы снова сможете создать любое представление, которое можете получить из оригинального RAW, снова увеличив контраст и манипулируя яркостью / экспозицией / бликами / чем угодно.

Преимущество 16-битного формата по сравнению с 8-битным заключается в том, что у вас гораздо больше градаций между крайностями. Если вы попробуете то же самое с 8-битным форматом, шаг «декомпрессия сжатия» (путем уменьшения и повторного увеличения контраста) приведет к ужасной постеризации, так как вы потеряете много промежуточных цветов.

Answer 4

Но, к моему большому шоку, я заметил значительную потерю глубины.

Убедитесь, что ваш монитор правильно откалиброван. Вы можете различить каждый квадрат?

Поскольку в примере вашего вопроса показана другая обрезка, чем в файлах, которые вы перетаскиваете в штучной упаковке, мне пришлось включить исходный файл .tiff для равного сравнения, поэтому не похоже, что я использовал другую фотографию.

Я скачал .tiff, преобразовал его в .png и использовал Pixlr Android для настройки фотографии. Первое (крайнее левое) изображение было чрезмерно отрегулировано, у остальных уменьшился только EV.

• 1-й - Используются «Тени», «Увеличение 100 в пять раз», «Яркость», «Увеличение 10», «Контрастность», «Увеличение 10», «Насыщенность», «Увеличение 10» и еще несколько Обратите внимание на более яркую траву на переднем плане , немного более яркое Солнце и большую детализацию в облаках . Похоже, 16 бит.

• 2-е, 3-е, 4-е и 5-е: «Экспозиция», «уменьшение на 50», «уменьшение на 100», «уменьшение на 150» и «уменьшение на 200».

.tiff: RGB 16 бит, каждое изображение было масштабировано до 25% после внесения корректировок, затем преобразовано в коллаж, а затем уменьшено до 20%. После всего этого беспорядка вы ожидаете снижения качества, мне кажется, что результат не так уж и плох; у вас есть настроено уменьшить импорт?

Я не вижу полос или чего-либо, что указывает на потерю битовой глубины.