RAWは「醜いデジタルクリッピング」をどのように防止しますか？

別の回答で、ユーザーイルマリは、露出過多を防止するという文脈でこう書いています：

一般に、カメラのダイナミックレンジ全体をより適切にキャプチャするため、および露出オーバー領域の醜いデジタルクリッピングを回避するために、常にRAWを撮影することもお勧めします。後者の場合、ショットを少しアンダー露出にして（たとえば...）、コンピューターの露出を引き上げると、...

RAWは露出オーバー領域のクリッピングをどのように防止しますか？

一般に、カメラのダイナミックレンジ全体をより適切にキャプチャするため、および露出オーバー領域の醜いデジタルクリッピングを回避するために、常にRAWを撮影することもお勧めします。後者の場合は、ショットを少し露出不足にして[...]、コンピュータの露出を引き上げます。

ええ、そうです、それを書いたとき、私は少し簡潔でした。少し開梱してみます。

もちろん、JPEGからRAWに切り替えただけでは、クリッピングを修正することはできません。上記の段落を書いたときに私が提案しようとしていたことは、次のとおりです。

1. ハイライトがクリップしないように、写真を意図的に露出不足にしてください。

2. 次のステップのシャドウのディテールを保持するために、JPEGよりもダイナミックレンジが高いRAWで撮影します。

3. ハードデジタルクリッピングの代わりに、ソフトな「フィルムのような」ハイライトをシミュレートするアルゴリズムを使用して、後処理で露出不足を修正します。（まともなRAWプロセッサには、この機能が組み込まれている必要があります。UFRawには組み込まれています。これはフリーソフトウェアです。）

デフォルトの露出で直接JPEGを撮影するのではなく、なぜそのすべての問題に行くのですか？まあ、基本的に（RAWを撮影する他のすべての理由に加えて）、これを得ることができます：

これの代わりに：

^{（画像をクリックすると拡大します。）}

もちろん、同じRAWファイルからこれらの両方のサンプル画像ペアを作成することで少し騙しました—唯一の違いは、最初のペアに「ソフトフィルムのようなハイライト」モードを使用し、 2番目のペアは、より長い露出で直接JPEGで撮影した場合に得られるものをシミュレートします。

特に、最初の画像のクリップされたバージョンの右上にある特徴的なシアンの空、クリップされたハイライトの不自然な平坦度、およびそれらの周りの一般的な色の歪みに注意してください。（雪や雲などの明るい白い背景要素のある画像は、この効果を特に際立たせる傾向がありますが、このラップトップで良い例を見つけることはできませんでした。後で、より良い図を探すこともできます。）

この平坦性と色の歪みの理由は、フィルムの滑らかに飽和する光応答曲線とは異なり、デジタルイメージセンサーは飽和点まで（ほぼ）線形応答を示し、その後に鋭いカットオフを行うためです。

_{（実際、上に描かれたフィルムの応答曲線は、フィルムのネガを実際のポジの画像に変えると、応答曲線の下端に非線形性の別の層を導入し、通常はややシグモイド状の複合応答曲線をもたらすため、やや誤解を招きます。少なくともダイナミックレンジのハイライト端では、上の曲線は一般的な方法でフィルムおよびデジタルカメラの実際の光応答に似ています。}

特に、カラー写真では、各カラーチャネル（赤、緑、青）に独自の応答曲線があります。これは、デジタルセンサーの場合、入射光の輝度が上がると、R / G / Bチャネルの1つが他のチャネルよりも先にクリップするのが一般的で、部分的にクリップされたピクセルの色が歪むことを意味します。

また、飽和点を超えるデジタル応答曲線の平坦性は、露出オーバーのフィルムがハイライトを圧縮するだけであるのに対し、デジタル写真のクリップされたハイライト（RAWまたはJPEG）が失われ、ディテールを回復できないことを意味します。したがって、デジタル写真の経験則では、最適な露出がわからない場合（または、撮影しているシーンに、クリップしたくないハイライトが含まれていることがわかっている場合）は、常に安全です。低い側で誤る。もちろん、後処理で露出不足の写真の明るさを上げると、画像のノイズも増幅されます。ただし、露出不足で、シャドウのディテールがノイズで失われる場合は、通常、露出オーバーを超えてハイライトを完全に失うよりはましです。

もちろん、上記のいずれもRAWを撮影する必要はありません。PhotoshopなどでJPEG画像の明るさを上げるのと同じくらい簡単です。ただし、RAWと比較すると、JPEG形式には次の2つの問題があります。

• JPEGは8ビットカラーのみを使用します。つまり、保存できる2つの輝度レベルの最小の差は、純粋な黒と純粋な白の差の約1/256です。JPEGは実際には非線形カラーエンコーディングを使用しますが、これは多少役立ちますが、JPEG画像の有効ダイナミックレンジは、約11ストップにすぎません（線形エンコーディングで得られる8ストップとは対照的です）。これは画面に画像を表示するのに十分ですが、それでもローエンドのカメラセンサーの有効なダイナミックレンジよりも小さく、シャドウからディテールを回復するために露出を調整する余地はほとんどありません。

• また、JPEGは、人間の目では簡単に見ることができない詳細を破棄することで画像ファイルのサイズを小さくするように設計された非可逆圧縮方式を使用しています。悲しいかな、この圧縮は影の細部をかなり積極的に捨てる傾向があります。JPEG画像の輝度を上げすぎると、色の歪みとブロック状の圧縮アーティファクトでいっぱいの画像になってしまうでしょう。

これに対してRAWファイルは、損失のない圧縮なしでカメラのセンサーのダイナミックレンジ全体を保持するため、可能な限り画像を後処理できます（この場合、主にセンサーのノイズフロアによって制限されます）。

つまり、RAWファイルは、対応するJPEGよりも多くのビットを使用して各ピクセルを格納します。

これがどのように役立つかを理解するには、単一のピクセルを検討してください（色は無視します。同じロジックが適用されますが、すべてが複雑になります）。振幅（そのピクセルに当たる光の量）を記録するために使用できる8ビットがある場合、「まったく光がない」（0）を含む256レベルがあります。

値255に対応する最大レベルを設定する必要があります。0とこの最大値の間の範囲は、イメージで表すことができるダイナミックレンジです。このレベルより多くの光を受け取るピクセルはすべて飽和し、最大値の255が記録されます。これにより、露出オーバーの領域が完全に白く見えるクリッピング効果が発生します。

追加のビットがある場合、より多くのレベルを表すことができます。同じダイナミックレンジを使用すると、それらの間のステップがより細かくなります。または、範囲を拡張して、露出が高い（または低い）ピクセルを範囲内のどこかに表現することができます。

RAWファイルには、対応するJPEGよりもピクセルあたりのビット数が多くなっています（たとえば、Canon 5Dでは14、JPEGでは8）。これにより、より多くの露出レベルをキャプチャできます。8ビット表現で飽和するピクセルは、14ビット表現を飽和させない場合があります。これにより、完全に白い露出オーバーの領域がグレーのシェードに変わり、細部をキャプチャすることができます。

もちろん、より高いビット深度表現を飽和させることも可能ですが、ビット数が多いほど、処理する情報が多くなります。

Rawは他のいくつかの理由で素晴らしいですが、もちろんRawは露出過度の領域のクリッピングを防ぐことはできません。デジタルデータが255を超えると、クリップされます。つまり、デジタルデータは255のままで、本来の色を表しなくなります。デジタルは単に大きな数値を保持する方法がなく、最大の機能は255にスケーリングされます。露出の少ない別の試み以外に、クリップされたデータを回復する方法はありません。

あなたが示す例は、光の白い色です。白は特別で、3つのRGBコンポーネントがほぼ同じです。しかし、（露出オーバーの）色が赤である赤500、緑250、青250のようなものであったとしましょう。しかし、255にクリップすると、255、250、250と完全に異なる色になりますが、今は白です。後処理で約半分にバックオフすることはまだ128、125、125であり、まだ赤ではありません。

リンクされた例は、最初はおそらく白ではなかったかもしれませんが、露出オーバーになり、255、255、255、つまり白です。クリッピングの回復はありません。