本文为译文。
作者：James Ritson
原文链接：https://affinityspotlight.com/article/raw-actually/
什么是RAW文件中的原始内容，以及如何通过软件将其转换为我们可以查看和编辑的有形内容？让我们来找出答案。
如果你是一名摄影师，毫无疑问你会遇到RAW。我们的一般理解是它的行为有点像“数字负片”，在编辑过程中给予我们更多的图像“信息”和更多的灵活性。但为什么它会为我们带来这些好处呢？什么是实际的RAW数据？为什么你可以如此轻松地改变白平衡，高光和阴影，并执行其他大量的调整，与JPEG相比，RAW更成功？我们来看一下。
RAW的内容
让我们从典型RAW文件中的内容开始。大多数相机制造商使用他们自己的专有RAW格式，他们可以有各种文件扩展名，如.ORF（奥林巴斯），.CR2（佳能），.NEF（尼康）和.RW2（松下），仅举几个例子。尽管存在这种差异，但这些RAW文件都遵循典型的结构：
标题：在大多数文件格式中很常见。包含标识符，字节顺序等信息。虽然有趣，但它现在不是我们主要关注的问题。
元数据：这包括相机元数据，例如ISO，快门速度，光圈和传感器元数据等相机设置，用于辅助软件RAW处理。
传感器图像数据：这是传感器捕获的场景信息，用于生成我们在屏幕上看到的最终图像。
嵌入式JPEG：JPEG通常嵌入到RAW文件中，可以是完整或部分分辨率。它通常用于在相机的LCD屏幕上预览图像，并且可以在RAW处理软件中进行初始预览，同时处理实际的RAW文件并在后台作为缩略图。
现在我们知道RAW文件中的内容，让我们仔细看看传感器图像数据。某些RAW工具允许我们在对其应用任何重要处理之前提取该数据。该处理可包括：
去马赛克
热像素重新映射
镜头校正
转换到色彩空间
伽玛校正
色调映射
让我们去除所有这些并查看未处理的图像。不用多费口舌，这里就是！
它......只是黑色？
乍一看，这有点令人沮丧。不希望变得太复杂，这是由于捕获的传感器信息的位深度。大多数RAW数据是以14位或12位精度捕获的，这决定了图像可以包含的亮度级别。例如，12位包含4,096个级别，而14位包含16,384个级别。出于我们的目的，未处理的图像数据以16位表示，其中包含65,536个级别。我选择的RAW文件是12位的，所以我们需要将其最亮的像素值4095重新映射到16位的等效值，即65535。
注意： 请注意，最大值为65535和4095，而不是65536和4096.这是因为我们也将0计为位范围内的值（绝对黑色）。
虽然是初步的，但为了演示的目的，我们可以通过使用简单的色阶调整来实现这一点，将白点向下重新映射。我们还想做一些伽玛转换。这是因为RAW传感器数据被编码为线性; 然而，我们以非线性的方式感知光线，其中阴影范围被扩展并且高光范围被压缩，因此我们想要考虑到这一点。与白点重新映射类似，我们可以使用曲线调整来近似伽马色调曲线：
使用色阶调整和伽玛校正
好多了 - 我们现在可以看到这个主题了！
去马赛克
会注意到我们正在处理的图像是灰度的，所以颜色在哪里？大多数相机在传感器前面使用所谓的彩色滤光片阵列 - 这通常是拜耳滤光片。光线通过此滤光片进入传感器的光点，但传感器不会捕获“颜色”，而是捕获亮度值。传感器数据采用灰度，马赛克格式。然后由软件使用适当的拜耳矩阵插入这些马赛克图案并产生完整的颜色输出。由于每个像素仅包含一种颜色的亮度信息，因此必须使用来自相邻像素的信息对其他两种颜色进行插值。这称为去马赛克。
相机可以使用各种马赛克图案，但常见的图案是2x2 RGGB（红色，绿色，绿色，蓝色）矩阵。这种模式模仿人眼的特征：我们感知到的亮度高于颜色，与红光或蓝光相比，我们的眼睛对绿光更敏感。RGGB模型通过捕获两倍绿色像素来利用这种灵敏度，从而产生感知上更亮的图像。
没有去马赛克的图像。请注意马赛克图案
不言而喻，因为构建全彩色图像需要让执行去马赛克的软件进行大量“猜测”，最终输出会出现问题：这些问题包括颜色溢出，伪彩色人工绘制和莫尔图案。
马赛克图案后的色噪声
插值颜色信息也会导致色噪声，在大多数情况下，这对于最终用户来说是不希望的。大多数软件在用户看到它之前将其删除。
已处理图像中的热像素。请注意，由于去马赛克，它已扩散到相邻像素
在去马赛克之前，最好采用一些纠正措施。一个很好的例子是热像素重新映射：如果软件将其从马赛克图案中删除，它只需要重新映射一个像素。如果软件在去马赛克之后等待，那么它必须重新映射多个像素，因为其他像素将从其平均值以重建颜色信息。进行大量长时间曝光或高ISO摄影的用户可能更熟悉在他们的图像上看到热像素。
未去马赛克图像中的热像素 - 仅影响一个像素
请注意，虽然大多数相机使用这种拜耳滤镜方法，但有些相机实际上在每个像素位置捕获全彩色信息，因此它们的图像不需要去马赛克。虽然来自这些相机的RAW文件可以跳过去马赛克阶段，但软件仍然需要将相机内部颜色矩阵中的颜色转换为我们可以在屏幕上看到和编辑的内容。
有趣的是，越来越多的相机正在变得具有高分辨率捕捉模式，如奥林巴斯E-M1 mk2，奥林巴斯E-M5 mk2和松下G9。传感器被快速移动并捕获几张曝光并合并在一起，但最有趣的是JPEG和RAW输出之间的区别：例如，E-M1 mk2产生50万像素JPEG和80万像素RAW文件。RAW文件需要像往常一样进行去马赛克，但JPEG的低分辨率表明传感器移位是用于捕获每个像素的全彩色信息的。这里的好处是减少（或完全没有）色彩噪声和更好的色彩精度。尽管是8位，但色调信息似乎也更容易操作而不会引起分色或带状。
标准的20万像素图像。小细节出现锯齿状
高分辨率，50万像素捕捉。请注意增加的颜色准确度。符号中表示的颜色越多，像素越平滑
颜色
与JPEG不同，RAW文件不受标准化颜色空间的约束。您在相机菜单中看到的色彩空间选项（通常提供sRGB或Adobe RGB）不适用于RAW。它只是告诉摄像机在生成相机内JPEG时分配哪个色彩空间。在确定默认输出颜色配置文件时，RAW处理软件有时也可以从此选项中获取提示。
在RAW开发期间，软件为图像分配颜色空间，并将颜色值从相机的颜色矩阵转换为该颜色空间。大多数软件通常会在宽广的色彩空间（例如ProPhoto）中“开发”，这为操作色彩值提供了更大的灵活性，然后在保存时转换为sRGB等标准化色彩空间。Affinity Photo在这方面没有什么不同：在其开发角色中，基于颜色的调整是在ROMM RGB（也称为ProPhoto，一个大色域配置文件）中执行的，它允许颜色值远远超出sRGB的范围。当RAW图像最终开发并传递给照片角色时，默认情况下转换为sRGB。如果您希望继续在不同（通常更宽）的色彩空间中工作，此输出配置文件当然是可配置的。
这对最终用户来说意味着更多的灵活性。JPEG已经映射到颜色空间，并且已经定义了其白点。任何超出颜色空间范围之外的任何颜色值（例如sRGB / Adobe RGB）将剪裁并丢弃。再加上JPEG量化和压缩，这进一步丢弃了细节，很明显，您正在使用非常有限的图像信息子集。到目前为止，您只能推送色调信息，并且很难实现诸如白平衡等重大改变。使用RAW，您可以在剪切之前进一步推动颜色强度值，并且更改白平衡可以产生更自然，准确的结果。
平衡JPEG与RAW文件。左：原始图像，白点不正确。中：JPEG尝试白平衡。右：RAW具有卓越的白平衡
动态范围
拍摄RAW最多产的好处之一是可以从图像的阴影和高光区域获得更多的细节。我们可以将其归结为能够压缩或增强已经存在的信息的RAW软件，而不是建议增加动态范围（从而打开关于位深度与动态范围的争论以及它们是否交织在一起）。
可以这样想：首先，JPEG输出需要进行伽马转换，以使其在感知上看起来正确。最重要的是，应用了额外的色调曲线（否则图像看起来会被褪色），并且在基于图像配置文件设置应用额外处理之前：大多数相机具有对比度，清晰度和饱和度/振动滑块，以及几个预设，以便用户可以选择特定的样式或外观。色调曲线的应用完全有可能将像素剪切为纯白色或纯黑色。此时它们是不可恢复的。此外，我们还有JPEG量化：一个将许多值映射到较小值的过程，以实现有损压缩。这导致精度较低，特别是在图像较暗的区域，
高亮显示恢复。左：具有剪裁高光的原始JPEG。中：高亮显示JPEG的恢复。右图：RAW具有卓越的高光恢复功能，无带状。
使用RAW数据，软件可以“拯救”剪裁的高光和增加阴影细节。关键是RAW数据中已存在所有信息：只需软件（和用户）就可以以一种显示所有像素值的方式对色调进行调整。这可能会太过分，并最终导致难以进一步编辑的不自然的结果。一种常见的技术叫做ETTR-向右曝光。通过向右曝光图像，使直方图的最亮部分仅需裁剪。在编辑期间，然后增加阴影细节以产生经过压缩的图像。原则上这听起来不错，但许多人在具有极高对比度的场景中使用它（例如明亮的天空和昏暗的前景）并最终牺牲阴影色调的精确度，导致前景浑浊，嘈杂。
由于认识到在预览JPEG上出现剪辑的高亮色调可能仍然存在于RAW数据中，因此可能值得尝试避开ETTR而是暴露更平衡的直方图; 你会惊讶的发现，最初应用于原始图像的默认色调曲线后面隐藏了多少高光细节。
左：使用平衡直方图拍摄，初始图像。亮点似乎被削减但实际上并没有。右：相同的图像，但具有自定义色调曲线和高光恢复
上面的图片就是一个很好的例子。如果我使用ETTR曝光了这个，那么阴影细节就会被推到直方图的更远处，这会导致前景信息不太详细。相反，通过曝光具有更均匀分布的直方图，我能够移除默认色调曲线（Affinity Photo允许您在其他软件中执行此操作），将高光回调并使用色调调整来平衡前景和天空。
注意： 某些RAW软件执行“高亮重建”。这背后的原理是高亮信息可能不会在所有三个通道（红色，绿色，蓝色）中被剪切，因此可以从未被剪切的通道重建。例如，如果只有红色通道被烧坏，软件可以从绿色和蓝色通道获取信息并插入缺失的红色通道信息。
RAW。到底有什么好处呢？
现在我们已经探索了RAW文件的内容，我们可以围绕RAW进行拍摄和编辑的优缺点。
好处
精度：如前所述，RAW文件通常为12或14位，而JPEG为8位。8位仅为每个通道提供256个强度值; 正如我们之前观察到的那样，12位提供4,096个值，14位提供16,384个值。一些高端相机会生成完整的16位RAW文件，因此它们将包含65,536个值。具有更多值可转换为更平滑的渐变和颜色变化。你会注意到蓝天的情况，特别是当你尝试按压它们时：8位JPEG'很快就会崩溃'，带状变得很有问题，而16位图像保持细节，可以承受更重的色调工作。
完全控制：如果您想完全控制图像的处理方式，RAW就是您的选择。JPEG非常方便快捷，因为它已经包含了许多相机调整，例如锐化，对比度，降噪，镜头校正和白平衡。使用RAW，这些调整都由软件执行，使您可以更好地控制最终结果，因为您可以自定义参数。
灵活性：RAW增加了完全控制的概念，根据您选择的软件为您提供了很大的灵活性，您可以围绕RAW文件的处理开发自己的工作流程。其中一个例子是使用Affinity Photo的开发角色创建具有最大阴影和高光细节的平面图像，然后以16位精度开发到更宽的色彩空间，如Adobe RGB。然后，这将允许完全非破坏性的工作流程，充分利用Affinity Photo的照片角色中提供的图层和各种调整，滤镜和工具。
存档：基本上就像拥有数字负片一样，拥有RAW文件意味着您将始终拥有保留其全部质量的原始图像版本。RAW文件永远不会被直接覆盖：它们总是被处理并保存为另一种格式，文件的任何开发都会单独存储在“sidecar”文件中。您可以在几年后重新访问RAW文件，与JPEG不同，不存在意外覆盖它们的危险。
噪音：当保存为JPEG时，数码噪音通常会作为相机处理过程的一部分而降低。虽然这确实可以直接从相机中产生更令人愉悦的图像，但它也会消除对噪声处理方式的控制。由于RAW仍然未经处理，因此在决定如何处理噪声时，用户可以获得更大的灵活性。一个这样的例子是去除色度噪声，仅留下亮度噪声以产生具有更粗糙纹理的图像。为了完全消除不需要的噪声，有专门的软件解决方案可以提供比相机处理产生的更好的结果。
缺点
工作流程：拍摄和编辑RAW需要扩展的工作流程。虽然您可以从存储卡中复制JPEG，打开它们并立即进行编辑，但您必须首先开发RAW文件，为流程增加额外的时间。此外，开发RAW文件的结果将在软件之间变化，处理速度也是如此 - 这两个因素都应该被考虑在内。
存储：一个冷酷的事实是RAW文件比JPEG占用更多的驱动器空间。JPEG是8位有损传送格式，而RAW包含更高精度的图像数据，通常是12/14位。大多数RAW格式都是无损的，尽管有些相机型号提供压缩变体，尽管节省了大量文件，但软件支持更复杂。
完整性：最近的一个问题是图像数据的操纵和随后的完整性，这对于新闻摄影尤为重要，因为图像可以讲述一个强大的故事。新闻机构路透社已经发布禁止在RAW处理的图像，因为他们担心新闻的完整性，这显然会对那些可能选择专门拍摄RAW的摄影师产生影响。这种方法的一个特定论点是，采用严格的JPEG拍摄方法可以帮助摄影师更多地关注在镜头前讲述的故事，并减少繁重的后期处理工作或稍后编辑的诱惑。
支持：这与档案的优势相悖。虽然有些不太可能，但我们可以推测，在未来的许多年里，对RAW格式的支持很容易停止。也许软件开发人员不希望将旧的RAW格式保持在某一点之后，并随着时间的推移逐渐停止对旧相机的支持。如果制造商采用开放式DNG格式，这不会是一个巨大的问题，但许多人选择不这样做，而是选择实施他们自己的专有RAW格式。
JPEG和RAW都有其优点和缺点。JPEG提供速度，便利性和可靠性。它是一种久经考验的格式，几乎可以在任何设备或任何软件上读取。作为有损格式，RAW中的拍摄技术质量下降，但是由用户决定这是否是可接受的折衷方案。
结束
RAW通过相机处理提供最大的潜在质量，并在编辑时提供更大的灵活性。您可以选择拍摄RAW只是为了让您高枕无忧，从源头上获得最佳品质。拍摄RAW的一个重要因素是控制。你保留对最终形象的最终控制; 它的色调，颜色，清晰度和噪音。您可以决定图像的冷暖程度，找回和消除阴影细节，使颜色饱和或消失，并在清晰度和噪点之间找到最佳平衡。
许多相机允许您同时拍摄RAW和JPEG的组合，这意味着您可以以更高的存储要求为代价获得两种格式的优势。
希望本文能以一些小的方式突出显示采用RAW传感器数据并创建一个对我们最终用户看起来不错的结果的复杂过程。除了极少数例外，该过程涉及对代表开发RAW图像的软件进行猜测（插值），因此我们或许应该不时退一步，并了解设计软件如何为我们提供最终结果。
Affinity Photo和RAW
最后，看看Affinity Photo。自2015年首次发布以来，它的RAW转换功能已经走过了漫长的道路，并且具有32位无限制处理和工作的能力，再加上去除色调曲线和应用自己的色调曲线，如果你希望对RAW处理进行更多的控制，那么Affinity Photo是一个很不错的选择。