Comment RAW empêche-t-il «l'écrêtage laid»?


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Dans une autre réponse, l'utilisateur Ilmari écrit , dans le contexte de la prévention de la surexposition:

En général, je recommanderais également de toujours filmer en RAW, à la fois pour mieux capturer la gamme dynamique complète de votre appareil photo, et aussi pour éviter l'écrêtage numérique laid des zones surexposées. Pour ce dernier, cela permet de sous-exposer un peu vos prises de vue (disons, ...) puis de remonter l'exposition sur votre ordinateur, ...

Comment RAW empêche-t-il l'écrêtage des zones surexposées?


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La prise de vue en RAW ne garantit pas l'élimination de l'écrêtage des hautes lumières. Cependant, les fichiers RAW contiennent toutes les informations capturées par le capteur d'image, qui incluent généralement des détails de surbrillance au-delà de ce qui serait capturé dans une image JPEG. Gardez à l'esprit que les fichiers RAW contiennent généralement 12 ou 14 bits de données tonales par pixel alors que JPEG est limité à 8 bits, il y a donc beaucoup plus de données à utiliser dans un fichier RAW. Je le sais de première main et j'ai récupéré d'innombrables points culminants dans les JPEG lorsque je récupère le fichier RAW dans RawTherapee. Voir aussi: photo.stackexchange.com/a/13448
bwDraco

(suite) Heck, les avantages de RAW, y compris la possibilité d'effectuer une réduction du bruit plus efficace et d'autres post-traitements sur PC après l'événement, sont suffisamment importants pour que je photographie des sports en RAW + JPEG, même si cela réduit considérablement le tampon profondeur! (Mon employeur veut souvent une image JPEG immédiatement utilisable pour son site Web juste après un jeu, et je
remets

Réponses:


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En général, je recommanderais également de toujours filmer en RAW, à la fois pour mieux capturer la gamme dynamique complète de votre appareil photo, et aussi pour éviter l'écrêtage numérique laid des zones surexposées. Pour ce dernier, il permet de sous-exposer un peu vos prises de vue [...] puis de remonter l'exposition sur votre ordinateur.

OK, ouais, j'étais un peu laconique quand j'ai écrit ça . Permettez-moi d'essayer de le déballer un peu.

Évidemment, le simple fait de passer du JPEG au RAW ne résoudra rien par lui-même. Ce que j'essayais de suggérer, quand j'ai écrit le paragraphe ci-dessus, c'est:

  1. Sous-exposer délibérément vos photos suffisamment pour que les hautes lumières ne se coupent pas.

  2. Prise de vue en RAW, qui a une plage dynamique plus élevée que JPEG, afin de conserver les détails de l'ombre pour l'étape suivante.

  3. Corrigez la sous-exposition dans le post-traitement, en utilisant un algorithme qui simule des reflets "en forme de film" doux au lieu d'un écrêtage numérique dur. (Je crois que tout processeur RAW décent devrait avoir cette fonctionnalité intégrée; je sais que UFRaw le fait, et c'est un logiciel gratuit.)

Pourquoi se donner tant de mal, au lieu de simplement filmer JPEG directement avec une exposition par défaut? Eh bien, fondamentalement (en plus de toutes les autres raisons de tirer RAW ), pour que vous puissiez obtenir ceci:

Exemple de photo A avec des reflets doux Exemple de photo B avec des reflets doux

au lieu de cela:

Exemple de photo A avec des reflets durs Exemple de photo B avec des reflets doux
(Cliquez sur les images pour agrandir.)

Bien sûr, j'ai un peu triché en faisant ces deux exemples de paires d'images à partir des mêmes fichiers RAW - la seule différence est que j'ai utilisé le mode "surbrillances de type film doux" pour la première paire et le mode "découpage numérique dur" pour le deuxième paire, simulant ce que j'aurais obtenu si je les avais prises directement en JPEG avec une exposition plus longue.

Notez en particulier le ciel cyan caractéristique en haut à droite dans la version tronquée de la première image, la planéité non naturelle des reflets découpés et les distorsions de couleur générales qui les entourent. (Les images avec des éléments de fond blanc brillant, comme la neige ou les nuages, ont tendance à montrer cet effet de manière particulièrement visible, mais je n'ai pas trouvé de bons exemples sur cet ordinateur portable. Je peux essayer de chercher de meilleures illustrations plus tard.)

La raison de cette planéité et de cette distorsion des couleurs est que, contrairement à la courbe de réponse à la lumière saturée en douceur du film, les capteurs d'image numériques ont une réponse (approximativement) linéaire jusqu'à leur point de saturation, puis une coupure nette:

Capteur numérique vs courbes de réponse du film
(En fait, la courbe de réponse du film dessinée ci-dessus est quelque peu trompeuse, en ce sens que le fait de transformer le film négatif en une image positive réelle introduit une autre couche de non-linéarité à l'extrémité inférieure de la courbe de réponse, résultant généralement en une courbe de réponse combinée quelque peu sigmoïde . au moins à la fin de la plage dynamique, les courbes ci-dessus ressemblent aux réponses lumineuses réelles des pellicules et des appareils photo numériques de manière générale.)

En particulier, en photographie couleur, chaque canal de couleur (rouge, vert et bleu) a sa propre courbe de réponse. Avec un capteur numérique, cela signifie que, lorsque la luminosité de la lumière entrante augmente, l'un des canaux R / G / B se coupe généralement avant les autres, déformant la couleur de ces pixels partiellement écrêtés.

De plus, la planéité de la courbe de réponse numérique au-dessus du point de saturation signifie que, alors que la surexposition du film comprime simplement les hautes lumières, tous les hautes lumières écrêtées dans une photo numérique (qu'elles soient RAW ou JPEG) ont tout simplement disparu, et aucun détail ne peut en être récupéré. Ainsi, la règle générale pour la photographie numérique est que, si vous n'êtes pas sûr de ce que sera l'exposition optimale (ou si vous savez que la scène que vous photographiez comprend des hautes lumières que vous ne voulez pas couper), il est toujours plus sûr se tromper sur le côté bas. Bien sûr, augmenter la luminosité d'une photo sous-exposée dans le post-traitement amplifiera également le bruit dans l'image - mais la sous-exposition un peu et la perte de certains détails d'ombre par rapport au bruit sont généralement meilleures que la surexposition et la perte complète des hautes lumières.

Bien sûr, rien de ce qui précède ne vous oblige à prendre des photos RAW - vous pouvez augmenter la luminosité des images JPEG, par exemple dans Photoshop tout aussi facilement. Mais par rapport à RAW, le format JPEG a deux problèmes ici:

  • JPEG utilise uniquement des couleurs 8 bits; c'est-à-dire que la plus petite différence entre deux niveaux de luminosité qu'il peut stocker est d'environ 1/256 de la différence entre le noir pur et le blanc pur. JPEG utilise en fait un codage couleur non linéaire, ce qui aide quelque peu, mais la plage dynamique efficace d'une image JPEG n'est toujours que d'environ 11 arrêts (contrairement aux 8 arrêts que l'on obtiendrait avec un codage linéaire). C'est suffisant pour afficher des images à l'écran, mais c'est encore moins que la plage dynamique effective des capteurs de caméra même bas de gamme, et cela ne laisse pas beaucoup de place pour régler l'exposition pour récupérer les détails des ombres.

  • En outre, JPEG utilise un schéma de compression avec perte conçu pour réduire la taille du fichier image en éliminant les détails que l'œil humain ne peut pas facilement voir. Hélas, cette compression a également tendance à éliminer les détails des ombres de manière assez agressive - augmentez trop la luminosité d'une image JPEG, et vous vous retrouverez probablement avec une image pleine de distorsions de couleurs et d'artefacts de compression en blocs.

Un fichier RAW, en comparaison, préserve la plage dynamique complète du capteur de votre appareil photo sans compression avec perte, vous permettant de post-traiter l'image dans toute la mesure du possible (dans ce cas, principalement limité par le bruit de fond du capteur).


Sensationnel. Cheers mate. ;-)
Martin

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En bref, un fichier RAW stocke chaque pixel en utilisant plus de bits que le JPEG correspondant.

Pour comprendre comment cela aide, considérons un seul pixel (nous ignorerons la couleur, la même logique tient mais cela complique tout). Si vous disposez de 8 bits pour enregistrer l'amplitude (quantité de lumière qui atteint ce pixel), vous disposez de 256 niveaux, dont "pas de lumière du tout" (0).

Vous devez définir un niveau maximum, qui correspond à la valeur 255. La plage entre 0 et ce maximum est la plage dynamique qui peut être représentée dans l'image. Tout pixel qui reçoit plus de lumière que ce niveau est saturé et la valeur maximale de 255 est enregistrée. Cela provoque l'effet d'écrêtage, où les zones surexposées sont complètement blanches.

Si vous avez des bits supplémentaires, vous pouvez représenter plusieurs niveaux. Avec la même plage dynamique, vous obtiendrez des étapes plus fines entre elles, ou vous pouvez étendre la plage et permettre aux pixels avec une exposition supérieure (ou inférieure) d'être représentés quelque part dans la plage.

Un fichier RAW contient plus de bits par pixel que le JPEG correspondant (par exemple 14 pour Canon 5D, contre 8 pour JPEG). Cela lui permet de capturer plus de niveaux d'exposition. Les pixels qui seraient saturés dans une représentation 8 bits peuvent ne pas saturer une représentation 14 bits. Cela transforme les zones surexposées entièrement blanches en nuances de gris et permet de capturer certains détails.

Bien sûr, il est toujours possible de saturer une représentation à plus grande profondeur de bits, mais plus vous avez de bits, plus vous avez d'informations à travailler.


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Raw est idéal pour plusieurs autres raisons, mais bien sûr, Raw ne peut pas empêcher l'écrêtage des zones surexposées. Une fois que les données numériques dépassent 255, elles sont écrêtées, ce qui signifie qu'elles restent à 255, ne représentant plus la vraie couleur. Le numérique n'a tout simplement aucun moyen de conserver de plus grands nombres, la plus grande capacité est mise à l'échelle à 255. Il n'y a aucun moyen de récupérer les données écrêtées, à part un autre essai avec moins d'exposition.

L'exemple que vous montrez est une couleur blanche de lumière. Le blanc est spécial, ayant trois composants RVB presque égaux. Mais imaginez que la couleur (surexposée) était comme Red 500, Green 250, Blue 250, qui est une couleur rouge. Mais lorsqu'il est ramené à 255, il en ressort 255, 250, 250, une couleur entièrement différente, à propos du blanc maintenant. Le recul du post-traitement à environ la moitié est toujours 128, 125, 125, toujours PAS rouge.

Votre exemple lié n'était peut-être PAS blanc en premier lieu, mais il est sorti surexposé et écrêté à 255, 255, 255, qui est blanc. Il n'y a pas de récupération pour l'écrêtage.


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Cela dépend de la façon dont l'appareil photo a mappé l'image brute à l'image 8 bits. De nombreuses caméras auront des options HDR à image unique où vous pouvez modifier ce mappage, le paramètre standard aura une plage dynamique inférieure à celle des autres paramètres. Ainsi, généralement, une image 8 bits avec des parties écrêtées n'aura pas les mêmes zones écrêtées dans l'image brute. Pour toujours tonifier la carte, toute la plage dynamique enregistrée a un coût; en laissant simplement les petites zones surexposées, vous avez la plage jusqu'à 255 disponible pour le reste de l'image, ce qui peut conduire à un meilleur résultat global.
Comte Iblis

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Attends quoi? Les RAW typiques ont 14 bits d'informations de luminance par pixel. Il existe d'innombrables nuances de presque blanc qui peuvent être récupérées à partir d'un RAW, même si par défaut, elles correspondraient toutes à 255 255 255 dans un JPEG.
JohannesD

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Si votre réponse était une réponse à "TIFF 16 bits vs JPEG", ce serait correct, car avec un TIFF, les points noirs et blancs sont déjà intégrés et les données brutes traduites en 16 bits sur la base des points noirs et blancs sélectionnés dans la conversion. Mais un vrai fichier brut inclut les données des pixels masqués et ne contient pas les points noirs et blancs. C'est le plus gros problème que j'ai avec la conversion des fichiers Canon .cr2 en .dng: les pixels masqués sont ignorés et le noir / blanc les points sont incrustés. Un DNG ressemble plus à un TIFF qu'à un vrai fichier brut.
Michael C

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Vous pouvez récupérer des détails très lumineux, mais vous ne pouvez pas récupérer les valeurs écrêtées. C'est pourquoi la plage dynamique est si importante. De plus, vous mélangez la plage dynamique avec la profondeur de bits de l'ADC. Ce ne sont pas du tout les mêmes, voir: peachpit.com/articles/article.aspx?p=1709190&seqNum=2
Grebu

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Voici à quoi ressemble une image lorsqu'elle est rendue comme vous le décrivez dans votre réponse: la première est rendue linéairement, la seconde a une correction gamma appliquée et 0-2047 dans le fichier 14 bits sont mappés comme 0 dans le fichier 8 bits et 14383 -16383 dans le fichier 14 bits sont mappés comme 255 dans le fichier 8 bits. La dernière image a le point noir (0 dans le fichier 8 bits) réglé sur la valeur approximative des parties les plus sombres de la scène qui sont bien au-dessus de 2047, et le point blanc (255 dans le fichier 8 bits) réglé sur le parties les plus brillantes de la scène qui sont bien en dessous de 14383. photo.stackexchange.com/a/39478/15871
Michael C
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