RAW dosyası neden daha fazla renk taşır?

Kısa cevap

RAW dosyası, sensörün ölçtüğü ışığı kamera içinde renk kararları verilmeden, genellikle 8 bitten daha fazla basamakla saklar; beyaz dengesi ve renk profili, verinin üzerine uygulanmış değil, yanına not edilmiş bilgilerdir. JPEG ise kamera içinde beyaz dengesi uygulanmış, parlaklık eğrisinden geçirilmiş, sRGB gibi dar bir renk uzayına sığdırılmış, her kanalda 256 basamağa indirilmiş ve sıkıştırılmış bir sonuçtur. Bu yüzden bir JPEG'in rengini çekimden sonra düzeltmeye çalışmak, kırpılmış ve kaba basamaklara bölünmüş değerleri yeniden germek demektir; RAW'da ise düzeltme, ölçümün kendisi üzerinde, hiçbir bilgi atılmadan yapılır.

Aynı çekim, iki dosya

FS-02, sensörün her noktada tek bir rengi ölçtüğünü ve öbür ikisinin komşulardan hesaplandığını gösterdi. Ölçüm ile son görüntü arasında daha uzun bir yol vardır: demozaikleme, beyaz dengesi, kameranın renklerinden standart bir renk uzayına dönüşüm, bir parlaklık eğrisi, keskinleştirme, gürültü azaltma ve sıkıştırma. Bu adımların kamerada mı yoksa sonradan mı atıldığı, dosyada hangi seçeneklerin açık kaldığını belirler.

JPEG kaydeden bir kamera bu adımların hepsini çekim anında yapar ve sonucu kaydeder. RAW kaydeden bir kamera ise bu adımların çoğunu yapmadan, sensörün ölçümlerini ve onları yorumlamak için gereken bilgileri saklar.

Beyaz dengesi: işlenmiş mi, not edilmiş mi?

FS-01'de tanımlanan beyaz dengesi, bir JPEG'de piksellerin kendisine uygulanmıştır. Kamera kırmızı, yeşil ve mavi kanalları belirli katsayılarla çarpmış ve sonucu kaydetmiştir; özgün ölçümler artık dosyada yoktur.

Bir RAW dosyasında ise beyaz dengesi yalnız bir nottur. Adobe'nin açık RAW biçimi olan DNG'nin spesifikasyonu bunu açıkça tanımlar: "AsShotNeutral" adlı etiket, çekim anında seçilen beyaz dengesini, doğrusal değerler cinsinden kusursuz nötr bir rengin koordinatları olarak kaydeder. Spesifikasyon ayrıca, belirli bir profil yapısı kullanıldığında beyaz dengesi ayarının kameranın kendi renk koordinatlarının ölçeklenmesiyle yapıldığını ve bunun uç durumlarda daha iyi çalıştığını belirtir. Yani RAW'da beyaz dengesini değiştirmek, bu notu değiştirip görüntüyü aynı ölçümden yeniden hesaplamaktır.

Bit derinliği ve kırpma

İkinci fark, değerlerin kaç basamakla saklandığıdır. EK-02'de tanımlanan bit derinliği, bir kanalın kaç ayrı değer alabileceğini belirler. JPEG standardının temel süreci, her bileşende 8 bitlik örneklerle, yani 256 basamakla çalışır; standart 12 bitlik örneklere de izin veren genişletilmiş süreçler tanımlar, ama temel süreç yalnız 8 bit kullanır. DNG ise örnek başına 8 ile 32 bit arasında saklamaya izin verir.

Nicemlemeden daha sert bir kayıp kırpmadır.

Bir JPEG'de kırpma iki yerde olur. Bir kanal, parlaklık eğrisinden geçtikten sonra 255'i aşarsa 255'e eşitlenir. Bir renk, EK-04'te anlatıldığı gibi sRGB gamının dışındaysa, sRGB'ye çevrilirken bir kanalı sıfırın altına düşer ve sıfıra eşitlenir. İki durumda da renk, hangi değerden kırpıldığı bilinmeden kaydedilir. DNG spesifikasyonu da kamera modellerinin normal bir pozlamada vurgular için farklı ölçüde pay bıraktığını, bu payın RAW dönüştürmede eksi yönde pozlama düzeltmesine olanak verdiğini not eder.

Adım adım: renk bilgisini korumak

1. Rengin önemli olduğu çekimlerde kamerayı RAW ya da RAW ile JPEG'i birlikte kaydedecek biçimde ayarlayın.
2. Beyaz dengesini sahnenin ışığına göre ayarlayın ya da çekimin başında bir gri kart fotoğraflayın; RAW'da bu yalnız bir not olsa da doğru bir başlangıç, izlerken ve sonradan işlerken zaman kazandırır.
3. Pozlamayı kanal kanal kontrol edin: kameranın histogramı birleşik gösteriyorsa, renkli ışıkta tek bir kanalın kırpılabileceğini hatırlayın.
4. RAW dosyasını bir dönüştürücüde açtığınızda önce beyaz dengesini ve pozlamayı, sonra kamera profilini ayarlayın.
5. Çıkış renk uzayını ve bit derinliğini işin gideceği yere göre seçin; düzenlemeye devam edecekseniz 8 bit yerine 16 bitlik bir ara dosya kullanın.

Örnek — tungsten ışıkta dört ten

Kartın sorusuna bir simülasyonla bakalım. Dört ten örneği, 2.856 K'lik bir akkor ışıkla aydınlatılmış olsun. Kamera, sahneye konmuş orta gri bir kartı doğru pozlasın, ama beyaz dengesi yanlışlıkla gün ışığında bırakılsın. Tenlerin tayfsal yansıtmasını, onaltılık değerlerinden yola çıkan bir geri kazanım yöntemiyle kuruyor, kameranın kendi renk ölçümlerini ise geniş bir renk uzayıyla, ACES'in AP1 birincilleriyle temsil ediyoruz; JPEG yolunda kamera bu ölçümleri sRGB'ye çevirip kırpıyor ve 8 bite indiriyor, sonra kullanıcı JPEG'de gri kartı nötrleyen katsayılarla beyaz dengesini düzeltiyor. RAW yolunda ise aynı düzeltme, 14 bitlik ölçümlere doğrudan uygulanıyor ve ancak sonra sRGB'ye ve 8 bite geçiliyor. Tablo, iki yolun sonucu arasındaki farkı ΔE00 cinsinden gösterir; ayrıca JPEG'in düzeltmeden önceki kırmızı, yeşil ve mavi kodlarını verir.

İki farklı sorun görülür ve ikisi de farklı tenlerde yoğunlaşır. En açık iki tende, akkor ışığın kırmızısı JPEG'de kırmızı kanalı 255'te kırpmıştır. Kırpılan kanal düzeltmede aşağı çekilince, kırmızının gerçekte ne kadar yüksek olduğu bilinmediği için yüzün tonu yanlış kurulur; en açık tende fark yirmi iki birimi aşar. Orta-koyu tende başka bir şey olur: tenin sıcak rengi, akkor ışık altında sRGB gamının dışına düşer, mavi kanal sıfırın altına iner ve sıfıra kırpılır; düzeltme sıfırı büyütemez. En koyu tende ise mavi kanal yalnız 5 kodluk bir değer taşır; düzeltme bu değeri üç kattan fazla büyüttüğünde, 8 bitin kaba basamakları da büyür ve tonun doğruluğu azalır.

RAW yolunda bu üç sorun da yaşanmaz: kırmızı kırpılmadan önce aşağı çekilir, gam dışı değer negatif olarak hesapta kalır ve ancak doğru beyaz dengesiyle sRGB'ye çevrilirken gama girer, mavi ise 14 bitlik basamaklarla büyütülür. Bu, kartın sorusunun cevabıdır: JPEG'de düzeltme, çekim anında atılmış bilgiyi geri getiremez. Tenler açısından da önemli bir sonuç vardır: yanlış beyaz dengesinin bedelini açık tenler vurgu kırpmasıyla, koyu tenler ise zayıf ve kaba nicemlenmiş kanallarla öder; bir düzeltme iş akışını tek bir ten grubuyla sınamak, öbür gruptaki sorunu göstermez.

Sık yapılan yanlış

Özet

1. RAW dosyası sensör ölçümlerini ve beyaz dengesi gibi kararları ayrı notlar olarak saklar; JPEG'de bu kararlar kamera içinde uygulanmış ve kaydedilmiştir.
2. Temel JPEG her kanalda 8 bit kullanır; RAW daha fazla basamak saklayabilir ve JPEG'deki kırpma hem vurgularda hem sRGB gamının dışındaki renklerde bilgiyi kalıcı olarak atar.
3. JPEG'de beyaz dengesini sonradan düzeltmek kırpılmış ve kaba nicemlenmiş değerleri geri getiremez; simülasyonda açık tenler vurgu kırpması, koyu tenler zayıf mavi kanal yüzünden farklı sorunlar yaşar.

Kendini sına

1. (Kolay) DNG'de çekim anındaki beyaz dengesi hangi etiketle ve nasıl kaydedilir?
2. (Kolay) JPEG standardının temel süreci her bileşende kaç bitlik örneklerle çalışır?
3. (Orta) JPEG'de beyaz dengesini sonradan düzeltmek neden daha sınırlıdır?
4. (Orta) Kırpma ile nicemleme arasındaki fark nedir?
5. (Zor) Simülasyonda orta-koyu ten için JPEG'de mavi kanalın sıfır olması neden düzeltilemez ve RAW'da neden sorun olmaz?
6. (Zor) Yanlış beyaz dengesinin bedelini açık ve koyu tenler neden farklı biçimlerde öder ve bir düzeltme iş akışı bu yüzden nasıl denenmelidir?

Cevaplar

1. AsShotNeutral etiketiyle; çekim anında seçilen beyaz dengesi, doğrusal değerlerde kusursuz nötr bir rengin koordinatları olarak kaydedilir («Beyaz dengesi: işlenmiş mi, not edilmiş mi?»).
2. 8 bitlik örneklerle; 12 bitlik hassasiyet yalnız genişletilmiş süreçlerde vardır («Bit derinliği ve kırpma»).
3. Çünkü JPEG'de beyaz dengesi, parlaklık eğrisi ve sRGB dönüşümü piksellere kalıcı olarak uygulanmış, değerler 8 bite indirilmiş ve sınırları aşanlar kırpılmıştır. Düzeltme, kırpılmış kanalların gerçek değerini ve kaba basamakların arasındaki ayrıntıyı geri getiremez; RAW'da ise düzeltme, bu işlemlerden önceki ölçümler üzerinde yapılır («Bit derinliği ve kırpma», «Örnek — tungsten ışıkta dört ten»).
4. Nicemleme, değerleri sınırlı sayıda basamağa yuvarlar ve yakın değerleri birleştirir; kırpma ise sınırı aşan değerleri o sınıra eşitler ve kanallar arasındaki gerçek oranı tümüyle kaybettirir («Bit derinliği ve kırpma»).
5. Tenin sıcak rengi akkor ışık altında sRGB gamının dışına düşer ve mavi kanal sıfırın altına iner; JPEG bu değeri sıfıra kırpar ve düzeltme sıfırı büyütemez. RAW'da negatif değer hesapta kalır ve doğru beyaz dengesiyle sRGB'ye çevrilirken gam içine girer («Örnek — tungsten ışıkta dört ten»).
6. Açık tenlerde akkor ışığın kırmızısı kırmızı kanalı kırpar; koyu tenlerde ise mavi kanal ya gam dışında kırpılır ya da çok az kodla nicemlenir ve düzeltme bu kaba basamakları büyütür. Farklı mekanizmalar farklı tenlerde ortaya çıktığı için bir iş akışı yalnız tek bir ten grubuyla sınanırsa öbür gruptaki sorun görünmez («Örnek — tungsten ışıkta dört ten»).

Kaynaklar

• Adobe, «Digital Negative (DNG) Specification», sürüm 1.7.1.0, Eylül 2023.
• ITU-T (CCITT), «Recommendation T.81: Information technology — Digital compression and coding of continuous-tone still images — Requirements and guidelines», Eylül 1992.
• IEC 61966-2-1:1999, «Multimedia systems and equipment — Colour measurement and management — Part 2-1: Default RGB colour space — sRGB».
• Mallett, I. ve Yuksel, C., «Spectral Primary Decomposition for Rendering with sRGB Reflectance», Eurographics Symposium on Rendering, 2019, doi:10.2312/SR.20191216 (simülasyondaki ten yansıtmalarının geri kazanımı).

Sonraki adım

RAW dosyası renk kararlarını sonraya bıraktığında, o kararları kimin ve hangi sırayla vereceği sorusu doğar. FS-04 bu sırayı ele alır: teknik renk düzeltmeyle pozlamayı ve beyaz dengesini sahneler arasında eşlemenin, yaratıcı renk derecelendirmeyle bir "görünüm" oluşturmanın ne olduğunu, vektörskop ve dalga biçimi okumayı ve yaratıcı renk vermeden önce sahnelerin neden eşlenmesi gerektiğini anlatır. Gamın, yani bir renk uzayının gösterebildiği renklerin sınırı EK-04'te anlatılıyor.