В эпоху смартфонов искусство фотографии почти утеряно. Фотография стала массовым явлением, а большинство современных фотографов-любителей даже не слышали о таких понятиях, как выдержка или баланс белого. И не знают, какие манипуляции цифровая камера в смартфоне выполняет, чтобы сгенерировать картинку. Да, именно сгенерировать, потому что итоговый результат на экране кардинально отличается от того, что «видит» светочувствительный сенсор.
В более профессиональных цифровых камерах и некоторых топовых смартфонах информация сохраняется в формате RAW — в виде значений яркости, снятых с матрицы. Это «цифровой негатив», который мы можем конвертировать в RGB и отредактировать как угодно, сохранив исходник. Вот где начинается искусство современного цифрового фотографа — в обработке RAW.
Светочувствительная матрица
Основной элемент цифровой камеры — светочувствительная матрица. Это микросхема ПЗС или КМОП, которая регистрирует энергию фотонов, попадающих на неё через объектив.
В матрице несколько миллионов элементов — пикселей. Количество элементов называют разрешением матрицы. Например, если в ней 100 млн элементов, это матрица на 100 МП (мегапикселей).
Формат RAW: цифровой негатив
Формат изображения RAW содержит необработанные данные об электрических сигналах с матрицы. В таких файлах содержится информация, полученная непосредственно с АЦП, не имеющая какой-либо общепринятой спецификации (стандарта). Из-за технических особенностей матриц и АЦП разных производителей всеобщего стандарта RAW не существует, и файлы с разных устройств отличаются друг от друга. Поэтому их чтение и конвертация требуют специальных приложений, часто непригодных для работы с файлами RAW других производителей, и даже моделей камер тех же брендов. По этой же причине расширение файла RAW может быть разным у разных типов фото- и видеоаппаратуры.
Задача формата RAW — сохранить максимум информации с сенсора (включая максимальный динамический диапазон 12 или 14 бит) с минимальными потерями. Большинство форматов RAW хранят информацию в соответствии с геометрией отдельных фоточувствительных элементов сенсора (пикселей). Например, сенсоры с гексагональными пикселями записывают информацию для каждой из ячеек, которую декодер затем преобразует в прямоугольную геометрию.
Формат RAW хранит информацию в полном динамическом диапазоне и цветовой гамме, на который способен сенсор
В 2004 году Apple представила открытый формат контейнера Digital Negative (DNG) для записи данных RAW.
Хотя многие мелкие производители перешли на DNG, но крупные вендоры Nikon, Canon, Olympus и Sony остались на своих проприетарных форматах.
В 2005 году была сформирована международная инициатива OpenRAW, чтобы привлечь внимание к зоопарку проприетарных недокументированных RAW-форматов. В своё время она действительно привлекла внимание к проблеме, но сейчас сайт OpenRAW доступен только в Архиве Интернета.
В общем, зоопарк проприетарных форматов RAW сохраняется до сих пор.
Какие камеры поддерживают RAW
У каждого крупного вендора собственный формат, со своим фирменным расширением файлов. Вот некоторые из них:
.3fr(Hasselblad).arw.srf.sr2(Sony).bay(Casio).crw.cr2.cr3(Canon).dcs.dcr.drf.k25.kdc(Kodak).dng(Adobe).erf(Epson).fff(Imacon/Hasselblad raw).gpr(GoPro).jxs(JPEG XS RAW Bayer Profiles).mdc(Minolta, Agfa).mos(Leaf).mrw(Minolta, Konica Minolta).nef.nrw (Nikon).orf(Olympus).pef.ptx(Pentax).pxn(Logitech).R3D(RED Digital Cinema).raf(Fuji).raw.rw2(Panasonic).raw.rwl.dng(Leica).rwz(Rawzor).srw(Samsung).x3f(Sigma)
См. список камер с поддержкой RAW.
Многие из этих форматов основаны на TIFF, в том числе и DNG является расширением TIFF 6.0.
Редакторы и конвертеры RAW
Для обработки RAW есть много конверторов. Любая камера с поддержкой проприетарного формата всегда идёт в комплекте с проприетарным конвертером RAW в RGB. Конвертацию в RGB можно сравнить с проявкой плёнки, это такая же необратимая единовременная операция.
Для macOS есть конвертер Adobe DNG, а под Windows — Raw Image Extension.
Кроме того, есть опенсорсные и сторонние редакторы, которые поддерживают DNG, а также лицензировали или взломали проприетарные форматы. Из опенсорсных редакторов самые известные — ImageMagick, ExifTool, Darktable, digiKam и Shotwell.
В 2020 году компания Apple выпустила iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max с поддержкой проприетарного формата Apple ProRAW На самом деле доступны два варианта: традиционный Bayer RAW и Apple ProRAW, оба сохраняются в 12-битный файл DNG. Опция включается в настройках камеры:
Формат Apple ProRAW можно использовать с HDR, Deep Fusion или ночным режимом, есть и другие отличия от Bayer RAW.
Как выглядит RAW без обработки
На Хабре в прошлом году публиковали замечательный пример, как выглядит фото без обработки, это перевод из блога фотолюбителя и разработчика Maurycy Z, вот оригинал. Автор показывает изображение новогодней ёлки в исходном формате RAW, в том виде, в каком сигнал снимается с сенсора:
Светочувствительный сенсор камеры на самом деле не различает цвета, а регистрирует только яркость каждого пикселя.
Чтобы синтезировать цветное изображение, перед пикселями матрицы ПЗС установлены цветовые фильтры RGB:
Таким образом, пиксели сенсора регистрируют значение яркости в каналах RGB. А уже из них реконструируется цветное изображение, привычное человеческому глазу:
Если камера выполняет автоматическую коррекцию изображения, то она подкручивает параметры, чтобы адаптировать картинку к человеческому зрению. Взяв «цифровой негатив», мы можем сделать это самостоятельно в редакторе. Сначала увеличиваем яркость:
Потом корректирует баланс белого, чтобы убрать перекос зелёного канала:
И в конце снова нормализуем яркость, растянув значения яркости на весь диапазон значений по каждому цветовому каналу:
Современный смартфон выполняет это самостоятельно, автоматически. Пользователь просто получает итоговый результат как данность.
Конвейер автоматической обработки изображений от сигнала с сенсора до рендеринга на дисплее включает более десятка шагов:
В том числе дополнительные методы для улучшения качества изображения:
удаление дефектных пикселей — замена данных в плохих местах интерполяциями из соседних;
баланс белого — учёт цветовой температуры света в сцене;
Применение автоматического баланса белого, алгоритм AWB воспроизведение тонов — преобразование сцены с широким динамическим диапазоном 10 и более бит для отображения на мониторах с низким динамическим диапазоном или в печати; обработка включает отдельные этапы тонового картирования и гамма-компрессии;
оптическая коррекция — устранение искажений объектива, виньетирования, хроматических аберраций;
улучшение контраста;
улучшение чёткости;
сжатие динамического диапазона — осветление теней без пересвета светлых областей.
В результате таких автоматической обработки типичное изображение RAW выглядит гораздо лучше, но всё равно зачастую нуждается в дополнительной обработке. Поэтому очень важно сохранять исходные файлы RAW, чтобы в редакторе исправить возможные дефекты, не повредив оригинал:
Вычислительная фотография
Есть ещё продвинутая магия вычислительной фотографии, когда смартфон применяет более продвинутые фильтры и «улучшатели» Эти алгоритмы выходят за рамки стандартной обработки и приближаются к функциям машинного обучения, компьютерного зрения и Искусственного Интеллекта.
Например, расширение динамического диапазона на фотографиях за пределы человеческого зрения, эффект HDR. Это делается путём склеивания участков кадра, снятых с короткой и длинной выдержкой. Слияние множества кадров в один не только расширяет динамический диапазон, но уменьшает количество шумов и устраняет прочие дефекты.
Это действительно уникальные вещи, которые очень сложно повторить вручную из единичных цифровых негативов RAW. Так что у смартфонов действительно есть определённые преимущества перед DSLR:
Например, использование электронного затвора в прерывистом режиме (fluttered shutter) делает фантастически чёткие кадры движущихся объектов, что принципиально невозможно с обычной DSLR:
И таких «фокусов» в вычислительной фотографии целая куча. Хотя не обходится без багов:
Неудивительно, что сейчас даже некоторые кинофильмы снимают на камеры iPhone, и получается очень неплохо. Вообще, мобильные телефоны кардинально изменили ландшафт цифровой фотографии, поведение людей и человеческую культуру:
Хотя смартфоны серьёзно уступают профессиональным камерам по качеству оптики (разные объективы и фильтры) и размеру фотосенсора, но выигрывают за счёт уникальных приёмов вычислительной фотографии, поднявших фотоискусство на новый уровень.
Любая фотография — это обработка оригинала
Любая фотография — это результат манипуляций и сложных расчётов над исходным цифровыми данными RAW, чтобы сгенерировать картинку, наиболее приятную для человеческого глаза. Из одного оригинала RAW можно создать сотни разных картинок. Нельзя говорить, что это какие-то «подделки», скорее просто разные представления исходных данных — разный взгляд на реальность. В конце концов, даже учёные НАСА раскрашивают в «Фотошопе» звёздные туманности в привычные цвета.
Это похоже на подделку, но не совсем — скорее творческая художественная адаптация под наше зрение. Ведь оригинальный ИК-диапазон вообще за пределами человеческого восприятия:
Также и с цифровой фотографией. Исходный сигнал в формате RAW — просто база, строительный материал, из которого мы создаём, генерируем финальный кадр, приятный глазу и понятный мозгу. В будущем его всегда можно подкрутить, что-то исправить, если «негатив» сохранился.
Формат RAW (DNG) подходит для долговременного архивного хранения фотографий, потому что все остальные форматы изображений, претендующие на статус архивных, включая TIFF или JPEG XL без сжатия — все они производные от RAW.
Ну а по сути, любая фотография на экране — это субъективная картинка, которая отражает взгляд автора или дефолтные настройки камеры. Это лишь один из миллионов вариантов интерпретации исходных данных RAW. В общем, любая фотография — это по сути фантазия примерно на уровне художественного искусства. Никакой абсолютной «истины» нет. Даже фокусное расстояние кардинально искажает объекты, не говоря уже об освещении и других параметрах съёмки:
И кто скажет, на каких параметрах съёмки лицо «настоящее»? К сожалению, ничего «настоящего» в принципе не существует, всё это проекции.
Если брать шире, то и человеческое зрение вообще не объективно. Оно не отражает реальность, а предсказывает её на несколько сотен миллисекунд, поэтому по определению не может совпадать с реальностью на 100%. Интересно, что эта предсказательная особенность человеческого зрения позволяет игрокам в спорте реагировать на мяч до удара, что хорошо видно на замедленных повторах. Но такой же механизм работает у всех остальных людей, не только вратарей. Все мы на самом деле видим будущее, в прямом смысле. Точнее, субъективные проекции этого будущего.
В терминах фотографии видимые субъективные проекции в зрительной коре человеческого мозга можно сравнить с различными вариантами обработки RAW — единственного негатива и истинного образца «настоящей реальности». Каждый мозг обрабатывает «исходники реальности» как хочет и генерирует свою картинку, которая ему нравится.
© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»
