تنسيق الصورة الخام

في التصوير الرقمي ، يؤدي ملف RAW الدور الذي يؤديه الفيلم الفوتوغرافي في التصوير الفوتوغرافي التقليدي . وبالتالي، تحتوي ملفات RAW على بيانات النطاق الديناميكي الكامل (عادةً 12 أو 14 بت) كما تُقرأ من كل بكسل من بكسلات مستشعر الصورة في الكاميرا .

يتم تغطية مستشعر الكاميرا دائمًا تقريبًا بمصفوفة مرشح الألوان (CFA)، وعادة ما يكون مرشح باير ، ويتكون من فسيفساء من مصفوفة 2x2 من المرشحات الحمراء والخضراء والزرقاء والخضراء (الثانية).

يُعدّ مرشح RGBE في كاميرا سوني سايبر شوت DSC-F828 أحد أنواع مرشح باير ، حيث يستبدل اللون الأخضر في صفوف RG بلون " الزمرد " ^{[ 4 ]} (وهو لون أزرق مخضر ^{[ 5 ]} أو سماوي ^{[ 6 ]} ). تلتقط مستشعرات أخرى، مثل مستشعر Foveon X3 ، المعلومات مباشرةً بصيغة RGB (باستخدام ثلاثة مستشعرات بكسل في كل موقع). لا تزال بيانات RGB الخام هذه بحاجة إلى معالجة لإنشاء ملف صورة، لأن قيم RGB الخام تُطابق استجابات المستشعرات، وليس مساحة لونية قياسية مثل sRGB . وبما أنه لا يوجد مصفوفة مرشح ألوان، فلا حاجة إلى إزالة التداخل اللوني .

تتكون مستشعرات الماسحات الضوئية المسطحة والفيلمية عادةً من شرائط RGB أو RGBI (حيث يشير الحرف "I" إلى قناة الأشعة تحت الحمراء الإضافية لإزالة الغبار تلقائيًا) مستقيمة وضيقة، تُمسح عبر الصورة. يستطيع تنسيق بيانات HDRi الخام تخزين بيانات الأشعة تحت الحمراء الخام، والتي يمكن استخدامها للتنظيف بالأشعة تحت الحمراء ، كقناة إضافية 16 بت. وينطبق ما تبقى من الحديث حول ملفات RAW عليها أيضًا. بعض الماسحات الضوئية لا تسمح لنظام التشغيل بالوصول إلى بيانات RAW نهائيًا، وذلك لتقليل السرعة. تُعالج بيانات RAW بسرعة فائقة داخل الماسح الضوئي لاختيار أفضل جزء من النطاق الديناميكي المتاح، بحيث تُرسل النتيجة فقط إلى الحاسوب للتخزين الدائم، مما يقلل من كمية البيانات المنقولة وبالتالي متطلبات عرض النطاق الترددي لأي سرعة معينة لنقل الصور.

يُصحح مُحوّل ملفات RAW من باناسونيك التشوه الهندسي والانحراف اللوني في كاميرات مثل LX3 ، ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} مع تضمين معلومات التصحيح اللازمة في ملف RAW. ^{[ 10 ]} كما يُوفر مُحوّل ملفات RAW من Phase One ، Capture One ، تصحيحات للتشوه الهندسي والانحراف اللوني والهالات الأرجوانية وتصحيح الانحراف، مُحاكياً إمكانية تغيير زاوية الميل في البرامج والأجهزة المُصممة خصيصاً، وذلك لمعظم ملفات RAW من أكثر من 100 كاميرا مختلفة. ^{[ 11 ] [ 12 ]} وينطبق الأمر نفسه على تطبيق DPP من كانون، على الأقل لجميع الكاميرات باهظة الثمن مثل جميع كاميرات EOS DSLR وسلسلة G من الكاميرات المُدمجة. وللحصول على صورة من ملف RAW، يجب تحويل هذه البيانات المُركبة إلى صيغة RGB القياسية. ويُشار إلى هذه العملية غالباً باسم "معالجة RAW".

عند تحويل البيانات من صيغة مصفوفة باير 2x2 الخامة لأربعة مستشعرات إلى وحدات بكسل RGB، تحتوي كل وحدة بكسل على بيانات لونية جزئية فقط، لذا يتم استكمال البيانات اللونية المتبقية من وحدات البكسل المحيطة. تُستخدم عدة خوارزميات لتحقيق ذلك. وتؤدي الخوارزميات البسيطة، مثل الاستيفاء الخطي، إلى تشوهات لونية وضبابية.

إذا كانت بيانات التنسيق الخام متاحة، فيمكن استخدامها في تحويل التصوير عالي النطاق الديناميكي ، كبديل أبسط لنهج HDI متعدد التعريض لالتقاط ثلاث صور منفصلة، ​​واحدة ناقصة التعريض، وواحدة صحيحة، وواحدة زائدة التعريض، و"تراكب" واحدة فوق الأخرى.

يُعدّ تقديم وصفٍ مُفصّلٍ وموجزٍ لمحتوى ملفات RAW أمرًا بالغ الصعوبة. فلا يوجد تنسيقٌ واحدٌ مُوحّدٌ لملفات RAW؛ إذ قد تتشابه التنسيقات أو تختلف اختلافًا جذريًا. وتستخدم الشركات المُصنّعة المختلفة تنسيقاتها الخاصة، والتي غالبًا ما تكون غير موثقة، وتُعرف مجتمعةً باسم تنسيق RAW. كما أنها تُغيّر التنسيق في كثيرٍ من الأحيان من طراز كاميرا إلى آخر. وتقوم العديد من شركات تصنيع الكاميرات الكبرى، بما في ذلك نيكون وكانون وسوني، بتشفير أجزاءٍ من الملف في محاولةٍ لمنع أدوات الطرف الثالث من الوصول إليها. ^{[ 13 ]}

أثار هذا الوضع المتفشي في صناعة التصوير، والمتمثل في عدم اتساق تنسيقات الصور، قلق العديد من المصورين الذين يخشون أن تصبح صورهم الخام القيّمة غير قابلة للوصول إليها في المستقبل، مع تقادم أنظمة تشغيل الحاسوب وبرامجها، واستبعاد تنسيقات الصور الخام المهجورة من البرامج الجديدة. وقد ساهم توفر برامج مفتوحة المصدر عالية الجودة ، والتي تقوم بفك تشفير تنسيقات الصور الخام، ولا سيما برنامج dcraw ، في تخفيف هذه المخاوف. وقد ذكر مقال لمايكل رايخمان ويورغن سبيشت أن "هناك حلين: إما أن تتبنى صناعة الكاميرات أ: توثيقًا عامًا لتنسيقات الصور الخام؛ الماضي والحاضر والمستقبل، أو، وهو الأرجح ب: اعتماد تنسيق صور خام عالمي". ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} ويشير تقرير "التخطيط لمجموعات مكتبة الكونغرس الأمريكية" إلى أن تنسيقات ملفات الصور الخام العامة "تنسيقات ملفات أقل تفضيلًا"، ويقترح تنسيق DNG كبديل. ^{[ 17 ]}

يُعدّ DNG تنسيق الصور الخام الوحيد الذي يُسعى إلى اعتماده على نطاق واسع في الصناعة. وهو مبنيّ على تنسيق الصور الخام القياسي ISO 12234-2، TIFF/EP ، ومتوافق معه، وتستخدمه ISO في مراجعتها لهذا المعيار. ^{[ 26 ]} غالبًا ما يستخدم مصنّعو الكاميرات المتخصصة، الذين قد يواجهون صعوبة في الحصول على دعم من شركات البرمجيات، تنسيق DNG كتنسيق صور خام أصلي. تستخدم بنتاكس DNG كبديل اختياري لتنسيق الصور الخام الخاص بها. يوجد 15 شركة أو أكثر من هذا النوع، حتى أن بعضها متخصص في كاميرات الفيديو، بما في ذلك لايكا ، وسامسونج ، وريكو ، وبنتاكس ، وهاسلبلاد . ^{[ 26 ] [ 27 ]} بالإضافة إلى ذلك، تدعم معظم كاميرات كانون الرقمية المدمجة تنسيق DNG باستخدام CHDK ، ويمكن لبرنامج Better Light التصدير إلى DNG. ^{[ 27 ]} كما يستخدم مطورو البرامج مفتوحة المصدر تنسيق DNG. ^{[ 13 ]}

تستطيع معظم الكاميرات الرقمية معالجة الصورة من المستشعر إلى صورة TIFF باستخدام إعدادات توازن اللون الأبيض ، وتشبع الألوان ، والتباين ، والحدة ، والتي يتم اختيارها تلقائيًا أو إدخالها يدويًا من قِبل المصور قبل التقاط الصورة. أما الكاميرات التي تُنتج ملفات RAW، فتحفظ هذه الإعدادات في الملف، ولكنها تؤجل المعالجة. ينتج عن ذلك خطوة إضافية للمصور، لذا يُستخدم تنسيق RAW عادةً فقط عند الرغبة في معالجة إضافية على الكمبيوتر. ومع ذلك، يتميز تنسيق RAW بالعديد من المزايا مقارنةً بتنسيق TIFF، مثل:

• عدد أكبر بكثير من درجات الألوان مقارنة بصور TIFF المدعومة عادةً - تحتوي الملفات الخام على 12 أو 14 بت من معلومات الكثافة لكل قناة (4096-16384 درجة لونية)، مقارنة بـ 8 بتات المضغوطة غاما في TIFF (256 درجة لونية).
• جودة صورة أعلى. نظرًا لأن جميع العمليات الحسابية (مثل تطبيق تصحيح جاما ، وإزالة التداخل اللوني ، وتوازن اللون الأبيض، والسطوع ، والتباين، وما إلى ذلك...) المستخدمة لإنشاء قيم البكسل (بتنسيق RGB لمعظم الصور) تتم في خطوة واحدة على البيانات الأساسية، فإن قيم البكسل الناتجة ستكون أكثر دقة وستظهر تشوهًا لونيًا أقل .
• تجاوز الخطوات غير المرغوب فيها في معالجة الكاميرا، بما في ذلك تحسين الحدة وتقليل التشويش
• تُحفظ صور JPEG عادةً باستخدام تنسيق ضغط مع فقدان البيانات (مع أن ضغط JPEG بدون فقدان البيانات متوفر الآن). أما تنسيقات RAW فتستخدم عادةً ضغطًا بدون فقدان البيانات أو ضغطًا عالي الجودة مع فقدان البيانات.
• تحكم أدق. يتيح برنامج تحويل ملفات RAW للمستخدمين تعديل المزيد من المعايير (مثل الإضاءة ، وتوازن اللون الأبيض، والصبغة ، والتشبع، إلخ...) وبمرونة أكبر. على سبيل المثال، يمكن ضبط نقطة اللون الأبيض على أي قيمة، وليس فقط على قيم محددة مسبقًا مثل "ضوء النهار" أو "الإضاءة المتوهجة". علاوة على ذلك، يمكن للمستخدم عادةً معاينة الصورة أثناء تعديل هذه المعايير.
• يمكن ضبط مساحة اللون على أي شيء مرغوب فيه .
• يمكن استخدام خوارزميات مختلفة لإزالة التداخل اللوني ، وليس فقط تلك المبرمجة في الكاميرا.
• تحتوي محتويات الملفات الخام على معلومات أكثر، وربما جودة أعلى، من النتائج المحولة، حيث تكون معلمات العرض ثابتة، ويتم قص نطاق الألوان، وقد تكون هناك آثار تكميم وضغط .
• تؤدي التحويلات الكبيرة للبيانات، مثل زيادة تعريض صورة معتمة بشكل كبير، إلى تقليل التشوهات المرئية عند تطبيقها على البيانات الخام مقارنةً بتطبيقها على ملفات الصور المُعالجة مسبقًا. تتيح البيانات الخام مجالًا أوسع للتصحيحات والتعديلات الفنية، دون أن ينتج عنها صور ذات عيوب واضحة مثل التشويه اللوني .
• جميع التغييرات التي يتم إجراؤها على ملف الصورة الخام غير مدمرة؛ أي أن البيانات الوصفية التي تتحكم في العرض فقط هي التي يتم تغييرها لإنشاء إصدارات إخراج مختلفة، مع ترك البيانات الأصلية دون تغيير.
• إلى حد ما، فإن التصوير الفوتوغرافي بصيغة raw يلغي الحاجة إلى استخدام تقنية HDRI ، مما يسمح بتحكم أفضل بكثير في تعيين نطاق شدة المشهد إلى نطاق النغمات الناتج، مقارنة بعملية التعيين التلقائي لمعظم ملفات TIFF أو غيرها من التمثيلات ذات 8 بت.

• عادةً ما يكون حجم ملف RAW الخاص بالكاميرا أكبر من حجم ملف JPEG بمقدار 2 إلى 6 مرات، ^{[ 38 ]} على الرغم من أن حجم ملف RAW غير المضغوط يبلغ نصف حجم ملف TIFF غير المضغوط ذي 8 بت لكل قناة لونية تقريبًا، وذلك بسبب استقراء جزء كبير من بيانات RGB. ^{[ 39 ]} في حين أن استخدام تنسيقات RAW الأقل ضغطًا يتجنب تشوهات الضغط المتأصلة في JPEG، إلا أن عدد الصور التي يمكن تخزينها على بطاقة ذاكرة معينة يكون أقل . ومع ذلك، فإن الأحجام الكبيرة والأسعار المنخفضة لبطاقات الذاكرة الحديثة تخفف من هذه المشكلة. يميل التصوير المتتابع إلى أن يكون أبطأ وأقصر مدةً نظرًا لكبر حجم الملف.
• تُطبّق معظم صيغ RAW ضغط البيانات بدون فقدان لتقليل حجم الملفات دون التأثير على جودة الصورة. بينما تستخدم بعضها الآخر ضغط البيانات مع فقدان، حيث يتم إجراء التكميم والتصفية على بيانات الصورة. ^{[ 36 ] [ 37 ]} يتسبب ضغط دلتا 11+7 بت من سوني لبيانات RAW مع فقدان البيانات في ظهور تدرجات لونية غير متجانسة في بعض الحالات. ^{[ 40 ]} تتيح العديد من كاميرات نيكون للمصورين الاختيار بين عدم الضغط، أو الضغط بدون فقدان، أو الضغط مع فقدان لصور RAW. قدّمت شركة Red Digital Cinema Camera Company.r3d صيغة Redcode Raw بنسبة ضغط تتراوح من 3:1 إلى 18:1، والتي تعتمد على الدقة ومعدلات الإطارات. ^{[ 41 ]}
• لا يحظى تنسيق الصور الخام القياسي (ISO 12234-2، TIFF/EP ) بقبول واسع. كما أن تنسيق DNG ، المرشح المحتمل ليكون تنسيقًا قياسيًا جديدًا، لم تعتمده العديد من شركات الكاميرات الكبرى. (انظر قسم " التوحيد القياسي "). وتُستخدم حاليًا العديد من تنسيقات الصور الخام المختلفة، وتستمر تنسيقات جديدة في الظهور، بينما يتم التخلي عن تنسيقات أخرى. ^{[ 42 ]}
• نظراً لعدم انتشار استخدام تنسيق RAW القياسي على نطاق واسع، قد يتطلب فتح ملفات RAW برامج أكثر تخصصاً مقارنةً بالتنسيقات القياسية مثل JPEG أو TIFF. يضطر مطورو البرامج إلى تحديث منتجاتهم باستمرار لدعم تنسيقات RAW لأحدث الكاميرات، إلا أن المكتبات مفتوحة المصدر المرتبطة ديناميكياً مثل dcraw تُسهّل هذه العملية.
• يُعدّ الوقت المستغرق في معالجة الصور عاملاً هاماً عند الاختيار بين صيغ الصور الخام والصيغ الجاهزة للاستخدام. مع برامج تحرير الصور الحديثة، انخفض الوقت الإضافي اللازم لمعالجة الصور الخام بشكل كبير، لكنها لا تزال تتطلب خطوة إضافية في سير العمل مقارنةً باستخدام صور JPEG الملتقطة مباشرةً من الكاميرا أو صور TIFF المُعالجة مسبقاً.

• darktable هي أداة لإدارة سير العمل الخام لأنظمة Linux و macOS و Microsoft Windows وغيرها من أنظمة التشغيل المفتوحة الشبيهة بنظام Unix. يتميز البرنامج بمعالجة أصلية للفاصلة العائمة 32 بت وبنية إضافات.
• برنامج dcraw يقرأ معظم تنسيقات الصور الخام، ويمكن تشغيله على أنظمة تشغيل لا تدعمها معظم البرامج التجارية (مثل يونكس ). أما LibRaw ^{[ 56 ]} فهي مكتبة واجهة برمجة تطبيقات (API) مبنية على dcraw، وتوفر واجهة أكثر سهولة لقراءة وتحويل ملفات الصور الخام. ومن التطبيقات التجارية التي تستخدم LibRaw: HDR PhotoStudio وAZImage ^{[ 57 ]} . Jrawio هي مكتبة واجهة برمجة تطبيقات أخرى ، مكتوبة بلغة جافا خالصة ، ومتوافقة مع معيار جافا لواجهة برمجة تطبيقات إدخال/إخراج الصور.
• digiKam هو تطبيق متقدم لإدارة الصور الرقمية لأنظمة Linux و Microsoft Windows و Mac OS X يدعم معالجة الصور الخام.
• يدعم برنامج ExifTool قراءة وكتابة وتعديل البيانات الوصفية في ملفات الصور الخام. كما يدعم أنواعًا عديدة من البيانات الوصفية، بما في ذلك Exif وGPS و IPTC و XMP و JFIF و GeoTIFF و ICC Profile وPhotoshop IRB و FlashPix وAFCP وID3، بالإضافة إلى ملاحظات الشركة المصنعة للعديد من الكاميرات الرقمية.
• برنامج ImageMagick ، وهو مجموعة برامج لمعالجة الصور وتحويلها، يدعم قراءة العديد من تنسيقات ملفات RAW المختلفة. ^{[ 58 ]} يتوفر برنامج ImageMagick لأنظمة Linux/Unix وMac OS وMicrosoft Windows وغيرها من المنصات.
• لايت زون هو برنامج لتحرير الصور يتيح إمكانية تحرير العديد من صيغ RAW مباشرةً. معظم الأدوات الأخرى هي برامج لتحويل ملفات RAW، لكن لايت زون يسمح للمستخدم بتحرير ملف RAW كما لو كان TIFF أو JPEG. توقف تطوير المشروع في سبتمبر 2011 ^{[ 59 ]} ، ثم أُعيد إطلاقه كمشروع مفتوح المصدر في ديسمبر 2012.
• Rawstudio هو مطور تنسيقات خام.
• RawTherapee هو برنامج تطوير يدعم أنظمة التشغيل Linux و OS X و Microsoft Windows. ويتميز بمعالجة أصلية للنقاط العائمة 32 بت.
• Shotwell هو برنامج لتنظيم الصور متاح لجميع أنظمة التشغيل الرئيسية مع القدرة على عرض وتحرير الصور الخام، كما أنه يحتوي على إمكانية تحميل الصور إلى الشبكات الاجتماعية المدمجة.
• UFRaw هي واجهة أمامية تستخدم dcraw كخادم خلفي . يمكن استخدامها كإضافة لبرنامج GIMP وهي متوفرة لمعظم أنظمة التشغيل.

بالإضافة إلى تلك المدرجة تحت دعم نظام التشغيل أعلاه، فإن البرامج التجارية الموضحة أدناه تدعم التنسيقات الخام.