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School - Capture One Tutorial

Il formato RAW in profondità


Libera traduzione del tutorial Phase One pubblicato su The Image Quality Professor's Blog
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Tim Wolcott - Ballet of Light

I file RAW

Detto in poche parole, il file RAW è una mappa delle informazioni che il sensore della fotocamera cattura durante l’esposizione alla luce (come il negativo di una pellicola impressionata ma non ancora sviluppata). Un software di conversione permette all’utente di modificare i file RAW con la massima libertà per dare alle immagini l’aspetto che desidera prima di salvarle in formato JPG o TIF.

Per esempio, un’immagine sottoesposta con un bilanciamento del bianco sbagliato può essere corretta perfettamente. Il solo limite è che, nei casi in cui l’immagine è molto sovraesposta, nelle alte luci il file RAW non contiene informazioni sull’oggetto fotografato.

Che cos’è un file RAW?

Per poter comprendere più a fondo che cos’è un file RAW occorre analizzare il modo in cui una fotocamera digitale cattura un’immagine.

Durante l’esposizione, la luce colpisce il sensore, una superficie sulla quale i pixel sensibili alla luce sono disposti in una griglia. Le tecnologie utilizzate dai sensori sono principalmente due: CCD e CMOS.

Entrambe le tecnologie sono in grado di produrre immagini della massima qualità. Non è il tipo di tecnologia che determina la qualità ma il modo in cui la tecnologia è progettata e realizzata.

Una caratteristica comune ai sensori CCD e CMOS è che, affinché il sensore possa registrare i colori, in esso i pixel sono di tre tipi: verdi rossi e blu. Questo significa che alcuni pixel “vedono” solo la luce verde (pixel G, in inglese green), alcuni solo la luce rossa (pixel R, red) e altri solo la luce blu (pixel B, blue). Lo schema più diffuso per la disposizione dei pixel è la griglia di Bayer. Nel sensore, per ogni 2×2 pixel ci sono 2 sensori G in diagonale oltre a un sensore B e a un sensore R.


Questo schema è noto come Griglia di Bayer

Conversione A/D

L’esposizione alla luce a ogni pixel sollecita un valore elettrico analogico che rappresenta la quantità di luce che ha raggiunto il pixel che si trova in una determinata posizione. I valori analogici devono essere convertiti in valori digitali (numerici) in modo da poter essere utilizzati dall’elaboratore interno alla fotocamera.

Questo processo è detto conversione da Analogico a Digitale (conversione A/D).

Il grado di esattezza della conversione è legato al numero di bit forniti dalla conversione A/D. Agli esordi della fotografia digitale di consumo le fotocamere contenevano soltanto 8 convertitori. Con 8 bit si potevano avere 2 all’ottava = 2x2x2x2x2x2x2x2 = 256 diversi livelli. Oggi le migliori fotocamere hanno una conversione A/D a 16 bit, che significa 2 elevato a 16 = 65536 diversi livelli. Se consideriamo che l’occhio umano ha la capacità di distinguere solo all’incirca 300 livelli di grigio, il numero ricavato potrebbe sembrare eccessivo. Tuttavia se durante l’elaborazione dell’immagine occorre portare in evidenza i dettagli delle ombre più scure, diventa importante avere a disposizione il maggior numero di livelli possibile.

Correggere i difetti del sensore

Ora abbiamo il segnale digitale RAW proveniente dal sensore, ma i sensori composti da milioni di pixel non sono mai perfetti. Saranno presenti molti dei cosiddetti “pixel morti”, cioè pixel che non reagiscono allo stimolo della luce, oltre ad altri difetti di fabbricazione. Per poter ricostruire un’immagine a partire dai dati RAW occorre correggere i pixel morti e tutte le altre imperfezioni. Al momento della fabbricazione di una fotocamera, tutte le imperfezione del sensore sono mappate in un file di calibrazione, così la fotocamera potrà correggere i dati RAW oppure aggiungere una descrizione di quali interventi occorrano per correggerli.

Diversi formati di file RAW

A questo punto abbiamo tutti i dati pronti per creare un file RAW. All’inizio le fotocamere, in questa fase, per il salvataggio dei dati RAW su una scheda di memoria CF o SD avrebbero potuto utilizzare un formato file unificato. Nel corso dell’evoluzione della fotografia digitale, però, i costruttori hanno preferito sviluppare formati di file RAW proprietari, per cui non c’era l’opzione di un formato universale.

Ecco il motivo per cui oggi ciascun costruttore usa il proprio formato di file. Per esempio i file RAW di Canon sono i .cr2. I file RAW di Nikon sono i .nef e quelli di Phase One  sono .iiq o .tif - persino un file tif standard può contenere dei dati di un file RAW. Nei file RAW di Capture One tutte le informazioni sono contenute in uno speciale tag privato che non può essere letto da un normale lettore tif. Solo la miniatura si trova nella parte normale del file tif. In principio Phase One e Canon avevano cominciato a creare file RAW con l’estensione .tif per consentire all’utente di vederne in anteprima il contenuto nel file system del sistema operativo. Per molti altri formati di file RAW, i contenuti possono essere visualizzati solo se si dispone di specifici componenti software (plug in) e una volta che si trasferisce un file su un altro computer occorre assicurarsi di installare anche quel componente software.

Compressione dei file RAW

Considerato che il file RAW rappresenta tutti i dati con una profondità di bit determinata dal sensore, spesso questo file è costituito da una considerevole mole di dati. Per fare un esempio, un file RAW di una Canon 5D MKII è prodotto da un sensore di 5616 x 3744 pixel x 14 / 8 byte = 36MB. Se però consideriamo un vero file RAW di una Canon 5D MKII vediamo che è solo di circa 29 MB. Il trucco sta nella compressione dei dati. La compressione può essere totalmente lossless, cioè senza la perdita di alcuna informazione, analogamente a quanto si fa con il formato musicale MP3. Il segnale può essere modificato ma in modo tale che sia impossibile distinguerlo dall’originale. I costruttori usano diversi metodi di compressione dei loro file RAW, ma è essenziale ottenere una compressione veloce, con un buon rapporto di compressione, preservando al contempo tutti i dati per consentire al fotografo di scattare più velocemente e più a lungo. I formati RAW di Phase One, Leaf, Canon e Nikon hanno tutti questa caratteristica.