Blog di Giuseppe Andretta

Descrizione del formato raw

In fotografia digitale il formato raw ha un’importanza decisiva. Con questo termine, che in inglese significa ‘grezzo’, si intende non uno specifico formato, come il Tiff o il Jpeg, ma una famiglia di formati diversi. Ogni marca e modello di fotocamera ha, infatti, il proprio formato grezzo che deriva, fondamentalmente, dal tipo di sensore in uso. I singoli formati raw hanno un’estensione che contraddistingue, spesso, la marca della fotocamera.

Premesso che le fotocamere rivolte ad un pubblico ‘amatoriale’ non offrono la possibilità di salvare il formato grezzo perché si presume che l’utente non sia in grado, o non voglia, gestirlo; vediamo perché il formato raw ha un’importanza decisiva in fotografia digitale.

Un fotografo che utilizza una fotocamera digitale professionale o semi-professionale ha la possibilità, attualmente, di salvare la propria fotografia nella scheda di memoria principalmente in due formati: Jpeg o raw. La scelta tra questi due formati è sostanziale perché implica processi di lavorazione dei dati totalmente diversi.

La prima scelta, il formato Jpeg, non comporta addirittura alcuna elaborazione dell’immagine; infatti è già costruita secondo i parametri impostati nella fotocamera stessa tra cui, per esempio, quelli relativi a contrasto, nitidezza, spazio di colore, livello di compressione. Dunque è già visualizzabile in tutte le applicazioni di grafica comuni, è già corretta e già stampabile. Tecnicamente la si definisce una immagine riferita all’output.

La seconda, invece, permette di salvare i dati grezzi registrati dal sensore senza alcun intervento, da parte del software della fotocamera, relativo ai parametri sopra menzionati. L’immagine, in pratica viene ricostruita, da un altro software, a partire da questi dati non più nella fotocamera stessa ma in un computer con l’utilizzo, appunto, di un programma chiamato convertitore di dati raw. Tecnicamente il file raw può essere definito come una immagine riferita alla scena e non all’output, come il Jpeg.

Come già detto il formato raw è diverso da marca e modello di fotocamera. Alcune fotocamere registrano i dati grezzi dei loro sensori, assieme a dei ‘ metadati’, in modo criptato e/o compresso. Oppure possono permettere il salvataggio nell’unico standard del settore, cioè il formato DNG proposto da Adobe. L’estensione diversa del file denota il fatto che i documenti, da un punto di vista informatico, sono accessibili in maniera diversa.

Fig. 1: i principali formati raw

MARCA ESTENSIONE FILE RAW

La cosa che accomuna i file raw, però, è che essi sono la registrazione dei dati senza alcuna manipolazione. Da questi dati grezzi si possono ricavare tutte le immagini che si desiderano e fare tutte le correzioni volute in modo non distruttivo. Questi dati grezzi rappresentano quanto di meglio possa dare la tecnologia della fotocamera usata unita alla consapevolezza da parte del fotografo nell’elaborazione e gestione dei dati grezzi.

Le uniche tre cose che influiscono sull’acquisizione di entrambe i tipi di file, raw o Jpeg, sono: tempo di esposizione, apertura del diaframma e sensibilità ISO impostata. Successivamente, i dati che devono essere salvati in Jpeg (originariamente sono sempre dati grezzi) vengono elaborati attraverso un software che applica i vari parametri impostati dall’utente più alcune regolazioni di base come la riduzione del rumore, rimozione degli artefatti, la maschera di nitidezza e altro. Infine i dati vengono compressi secondo l’algoritmo Jpeg e salvati in questo formato standard nella scheda di memoria. In pratica i dati grezzi vengono preparati per un output standard. La compressione Jpeg, però, limita l’immagine a 8 bit di profondità colore ed è un tipo di compressione con perdita di dati. Tutto questo è un motivo sufficiente, almeno al professionista, per evitare di usare solo questo formato.

Il file raw è definito ‘grezzo’ in quanto consiste nella registrazione della luminosità della scena punto per punto attraverso un dispositivo (CCD o CMOS) che si comporta in maniera lineare, cioè diversamente dalla nostra visione umana e dalla pellicola analogica. In pratica il sensore è composto di milioni di fotorecettori i quali catturano una serie limitata di fotoni: in funzione di questa ‘cattura’ della luce ognuno di essi la trasforma, linearmente, in una carica elettrica che viene convertita digitalmente in un numero ad una ben determinata profondità di bit (generalmente 12, 14 o 16 bit). A 12 bit di profondità, per esempio, il numero registrato può variare da un minimo, ovviamente, di 0 ad un massimo di 4.095.

Questa registrazione della luminanza suggerisce che, in pratica, ogni fotorecettore del sensore è cieco al colore e vede solo la ‘luminosità’ di un punto della scena attraverso un particolare filtro colorato. La colorazione di questo filtro segue principalmente l’alternanza del mosaico di Bayer cioè GRBG (Green-Red-Blu-Green) ma alcune fotocamere, non molte per la precisione, possono fare eccezione ed usare anche altri colori o combinazioni diverse di filtri. Il colore del filtro posto sopra ad ogni fotorecetterore, che diventerà un pixel dell’immagine, è necessario, appunto, perché il fotorecettore possa fornire, a livello di dati grezzi, almeno una delle tre informazioni necessarie a costruire un’immagine a colori. È noto infatti che un’immagine digitale a colori è composta da tre ‘livelli’ di colore, chiamati in Photoshop canali: uno per il rosso, uno per il verde e uno per il blu

Si comprende chiaramente a questo punto che i dati raw non sono propriamente un’immagine composta e finita ne tanto meno…a colori, ma rappresentano le informazioni necessarie per costruirla. L’immagine grezza è un’immagine riferita alla scena e non all’output come il Jpeg. La ricostruzione dell’immagine per l’output può essere fatta con un convertitore di dati raw, cioè un software fornito con la fotocamera oppure uno universale come Apple Aperture, in grado cioè di interpretare numerosi formati di varie marche e modelli di fotocamere. Le immagini che verranno ricostruite, a partire dagli stessi dati grezzi, usando un software piuttosto che un altro saranno diverse.

Il motivo sta nel fatto che ogni software quando converte ed elabora i dati grezzi di una fotocamera esegue una routine di operazioni ma con algoritmi, parametri e strumenti diversi che lo contraddistinguono dagli altri. Di conseguenza i risultati cambiano a partire da uno stesso originale, questo però non deve spaventare in quanto il processo di creazione di un’immagine a partire dal file raw è in larga parte un processo personale.

Queste operazioni definite di routine sono: la demosaicizzazione dell’immagine, il bilanciamento del bianco, la mappatura in uno spazio di colore RGB e la contemporanea correzione dei dati lineari con un valore di gamma. Si possono vedere, simulate nelle successive quattro immagini gli stadi di sviluppo di un file raw, anche se non in ordine, durante il processo di costruzione dell’immagine: prima i dati sono lineari e di luminanza, poi vengono adattati alla nostra visione con una correzione di gamma, la terza figura simula la visione della scena attraverso i filtri colorati e, infine vediamo l’immagine demosaicizzata a colori.

Possiamo, in altre parole, dire che l’acquisizione dei documenti raw sia la registrazione, pixel per pixel, di un’immagine attraverso un valore numerico indicante la luminanza di una scena vista attraverso un filtro di uno specifico colore.

Vantaggi, e svantaggi, del formato raw e Jpeg

Uno dei principali vantaggi dei dati raw consiste nel fatto che essi sono ad alta profondità di bit, in bianco e nero e comprimibili senza perdita di dati, e sono lineari di conseguenza le operazioni di elaborazione successive sono più precise.

Inoltre sono dei dati di sola lettura dunque è impossibile modificarli, sono una specie di negativo digitale. Da ciò si deduce che da un file raw si possono ricavare infinite immagini diverse, più adatte allo scopo per cui le abbiamo acquisite senza, appunto, mai danneggiare o ridurre i dati originali acquisiti.

Infine queste regolazioni per costruire una bella immagine sono regolate dal fotografo e non ‘automaticamente’ dalla fotocamera.

Dunque, come abbiamo visto, il fotografo ha due scelte: salvare i dati registrati già nel formato Jpeg o registrare i dati grezzi ed elaborarli successivamente a suo piacimento.

Se si sceglie la prima strada (file Jpeg) si ottiene un’immagine che, seguendo tutte le regolazioni indicate nella fotocamera – e la compressione Jpeg – è pronta per l’uso finale. Questa scelta è obbligata nelle fotocamere amatoriali dove si pensa che l’utente non voglia preoccuparsi di personalizzare un’immagine col computer ma ne voglia, per esempio, stampare una copia già ‘corretta’. Il file Jpeg nasconde, sotto il vantaggio dell’immediatezza d’uso e dello scarso peso in MB, dei grossi limiti rispetto ai dati grezzi.

Innanzitutto l’esposizione, ma soprattutto il bilanciamento del bianco, devono essere regolati alla perfezione. È praticamente impossibile regolare bene il bilanciamento del bianco di un Jpeg. Se si sotto espone o sovraespone il Jpeg non consente molto spazio per regolazioni successive: i suoi dati sono compressi e salvati a soli 8 bit di profondità colore. È anche utile sottolineare che una volta compresso in Jpeg se l’immagine viene ricompressa con un altro salvataggio in Jpeg subisce una doppia compressione, operazione da evitare in fotografia digitale. Se si dispone solo di un Jpeg e si è costretti a modificarlo è utile scegliere, per il salvataggio, un formato non compresso o compresso ma senza perdita di dati. Il file Jpeg prodotto dalla fotocamera, inoltre, può avere solo due spazio di colore: Adobe RGB 1998 e sRGB entrambi questi spazi di colore non sono adatti per l’archiviazione delle immagini in quanto troppo limitati. Di conseguenza il formato Jpeg non è adatto per essere l’unico originale da tenere, non fosse altro che per il fatto di essere un documento aperto sia in lettura che in scrittura, dunque facilmente riscrivibile.

Il Jpeg è un formato con grandi limiti, soprattutto di qualità e possibilità di modifica, ma ha anche dei vantaggi che consistono soprattutto nel fatto che occupa poco spazio in memoria ed è compatibile con tutte le applicazioni e le piattaforme. Perciò è ideale quando si scatta con tutte le precauzioni necessarie e si desidera un’immagine da utilizzare immediatamente senza bisogno di correzioni.

Se si sceglie di salvare i dati grezzi, cioè i file raw, i vantaggi sono enormi in confronto allo svantaggio di doverli correggere ‘manualmente’. In pratica abbiamo sempre una base di dati, non modificabile, dalla quale ottenere un’immagine qualitativamente superiore al Jpeg della stessa scena che potremmo ricavare dalla fotocamera. Ma soprattutto possiamo, dalla stessa immagine, ricavarne diverse versioni senza timore di rovinare alcunché.

Innanzitutto i file grezzi rappresentano il massimo della qualità che poteva acquisire la fotocamera essendo sempre alla massima profondità di bit possibile. Essendo dati lineari di luminanza consentono correzioni dell’esposizione e del bilanciamento del bianco, nonché dei controlli tonali come il recupero delle alte luci, che non sono ripetibili in un file Jpeg. In altre parole possono essere usati come ‘negativo’ per una infinita varietà di immagini aumentando notevolmente le possibilità di intervento sull’immagine finale. Hanno anche il vantaggio di limitare a necessità di un corretto profilo di colore della fotocamera e permettono maggiore precisione nella rimozione di difetti tipici, come il rumore o l’aberrazione cromatica.

È giusto anche segnalare gli svantaggi del formato raw che sostanzialmente si riducono ad una dimensione del file superiore al Jpeg e ad un maggior tempo per l’elaborazione dei documenti. Il tutto, però, al fine di ottenere un’immagine qualitativamente superiore al Jpeg salvato direttamente dalla fotocamera.

In altre parole si può affermare che il file Jpeg è sconsigliato come unico originale, mentre il file raw è il massimo di quanto si può acquisire dalla fotocamera. Dato che da un file raw si può ottenere un Jpeg e non viceversa è preferibile avere, come unico originale, solo il raw…eventualmente entrambe, questa possibilità viene offerta da quasi tutte le fotocamere digitali.

Per concludere osserviamo, dopo l’analisi dei due formati, che il fle grezzo permette prima l’elaborazione dei dati e successivamente la conversione in qualsiasi altro formato, comresso o no. Il file Jpeg, invece, è il frutto del procedimento inverso: prima i dati vengono elaborati dalla fotocamera e convertiti in un formato compresso, poi al fotografo non resta che lavorare, se necessario, su questi dati ridotti a 8 bit e compressi con perdita.

Il motivo per cui è nato un software come Apple Aperture è dovuto proprio a questo fatto: è risaputo che il secondo metodo di lavoro non è adatto alla fotografia digitale ma è più semplice ed immediato. Dunque era necessario creare un software che rendesse semplici e veloci le operazioni di elaborazione dei dati grezzi, nonché la gestione di un consistente archivio di immagini digitali