RAWファイルには1ピクセルあたり3色が保存されますか、それとも1色のみですか?


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Ken Rockwellによれば、カメラメーカーはメガピクセルについて話すとき、個々のR / G / Bセンサーを考慮すると述べています。したがって、下の画像は、想像していた3x3ではなく、6x6ピクセルのカメラになります。

ここに画像の説明を入力してください

それが当てはまる場合、RAWファイルには、ピクセルごとに1つの色情報(R、G、またはB)が10、12、または14ビット数として含まれます。

私の混乱は、次のようなものをいくつかの場所で読んだときに起こります

  • RAWファイルには、ピクセルごとに2つの緑のセンサーの平均が保存されます。
  • RAWファイルはピクセルあたり12ビットを使用しますが、3つの色があるため、実際にはピクセルあたり36ビットです。

ケンの主張が正しい場合、これは明らかに間違っているでしょう。

それでは、真実は何ですか?

回答:


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RAWファイルは実際に格納しない任意のピクセルごとに色を。ピクセルごとに単一の輝度値のみを保存します。

各ピクセルにベイヤーマスクを使用すると、各ピクセルのウェルに赤、緑、または青のフィルター¹を使用して光がフィルター処理されることは事実です。しかし、緑色の光のみが緑色のフィルターされたピクセルに到達する、または赤色の光のみが赤色のフィルターされたピクセルに到達するハードカットオフはありません。多くの重複があります。多くの赤色光と青色光が緑色フィルターを通過します。たくさんの緑色の光と少しの青色の光でさえ、赤のフィルターを通過し、一部の赤と緑の光は青でフィルター処理されたピクセルによって記録されます。

色反応

生ファイルはセンサー上の各ピクセルの単一の輝度値のセットであるため、生ファイルに対する実際のピクセルごとの色情報はありません。色は、3つの色のいずれかでフィルター処理された隣接するピクセルをベイヤーマスクと比較することで得られます。しかし、単に黒と白のフィルムを撮影したときにレンズの前に赤いフィルターを置くように単色の赤の写真(またはB&Wの写真をもたらさなかっただけ赤いオブジェクトには明るさがまったくありません)、単色ピクセルの前にあるBayerマスクも色を作成しません。さまざまな色の色調値(特定の色の輝度値が記録される明るさまたは暗さ)を量を変えて変更します。Bayerマスクで使用される3つの異なる色でフィルター処理された隣接ピクセルの色調値(グレー強度)を比較すると、その情報から色が補間されます。これがデモザイキングと呼ばれるプロセスです。

ピクセルにR、G、およびBの値を割り当てるために、多くの計算が行われます。この補間を行うための多くの異なるモデルがあります。デモザイク処理で赤、緑、青にどの程度のバイアスが与えられるかが、ホワイト/カラーバランスを設定します。ガンマ補正と光応答曲線の追加のシェーピングがコントラストを設定します。ただし、最終的には、R、G、およびBの値がすべてのピクセルに割り当てられます。質問の6x6ピクセルの例では、デモザイキングの結果は、それぞれ赤、緑、青の値を持つ36ピクセルの36ピクセル画像になります。

翻訳では少しの解像度が失われます。RGGB Bayerマスクを備えたセンサーで解決できるインチまたはmmあたりの交互の黒線と白線の数の観点から、Bayerセンサーの絶対解像度制限を十分にデモザイクすると、約1 /√2であることがわかりますバイエルマスクを持たず、したがってデモザイキングを必要としないモノクロセンサーと比較して(ただし、白黒でのみ見ることができます)。

カメラが生ファイルを保存するように設定されている場合でも、写真を撮った直後にカメラのLCD画面の背面に表示される画像は、未処理の生データではありません。これは、カメラの設定を生データに適用することによりカメラによって生成されたプレビュー画像であり、LCDで表示するjpegプレビュー画像になります。このプレビュー画像は、センサーからのデータおよび写真が撮影されたときのカメラ内設定を含むEXIF情報とともに生ファイルに追加されます。

ホワイトバランス、コントラスト、シャドウ、ハイライトなどのカメラ開発設定は、生ファイルに記録されているセンサーからの実際のデータには影響しません。むしろ、これらの設定はすべて生ファイルの別の部分にリストされています。

コンピューター上で「生」ファイルを開くと、次の2つのいずれかが表示されます。

  • 写真を撮影したときにカメラによって作成されたプレビューjpeg画像。カメラは、写真を撮影して.cr2ファイルの生データに追加したときに有効な設定を使用しました。カメラの背面の画像を見ている場合、それはあなたが見ているjpegプレビューです。

  • 「生」ファイルを開くために使用したアプリケーションによる生データの変換。コンピューター上の写真アプリケーションで12ビットまたは14ビットの「生」ファイルを開くと、画面に表示されるのは、JPEGではなく、JPEGによく似たデモザイキングされた生ファイルの8ビットレンダリングです実際の単色のバイエルフィルター処理された14ビットファイル。設定とスライダーを変更すると、「生」データが再マッピングされ、カラーチャンネルごとに8ビットで再度レンダリングされます。

表示される内容は、未加工ファイルを開くアプリケーションで選択した設定によって異なります。

写真を撮るときに生の形式で写真を保存している場合、後処理を行うと、撮影時にカメラで選択された現像設定に関係なく、まったく同じ情報が機能します。一部のアプリケーションでは、最初にjpegプレビューを使用するか、画像が生データに撮影された時点でアクティブなカメラ内設定を適用することでファイルを開くことができますが、破壊的なデータ損失なしに、これらの設定を自由に変更できますポストにしたい。

キヤノンのDigital Photo Professionalは、撮影時にカメラで選択されたのと同じピクチャースタイルで.cr2生ファイルを開きます。変更する必要があるのは、ドロップダウンメニューを使用して、別のピクチャスタイルを選択することだけです。1つの画像の「レシピ」を作成し、それをすべての画像にバッチで適用してから、それらの画像を操作することもできます。他のメーカーの生の処理ソフトウェアも同様であり、通常、カメラの開発設定が適用された状態でアプリケーションに画像を開かせるオプションがあります。

AdobeのLightroomCamera Raw、AppleのApertureまたはPhotos、PhaseOneのCapture One Pro、DxO LabのOpticsProなどのサードパーティのRaw処理アプリケーションでは、カメラの設定に従って画像を表示するのは少し面倒です。たとえば、アドビ製品は、多くのメーカーがカメラ設定に関する情報の少なくとも一部を含む生ファイルのEXIFデータのメーカーノートセクションのほとんどを無視します。

¹ほとんどのカラーデジタルカメラのセンサーの前にあるバイエルマスクの実際の色は次のとおりです。黄色のわずかにオレンジ色のバージョン。私たちが「赤」と呼んでいるのは、波長が約640ナノメートルの光に対して知覚する色です。ほとんどのBayerアレイの「赤」フィルターは、約590-600ナノメートルのどこかで最も多くの光を通過させます。人間の網膜の「緑」と「赤」の円錐の重なりはそれよりもさらに近く、「赤」の中心は約565ナノメートルで、これが黄緑と認識されています。


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これは根本的に間違っています。あなたは、色情報隣人に漏れるので、これが機能すると言う(または少なくとも非常に強く暗示する)。それは必要ありません。フィルターが完全に完璧であれば、Rawは問題なく機能します。さまざまなデモザイキングアルゴリズムは「多くの数学を必要とします」が、最も簡単な方法は近くのピクセル平均することであり、これは驚くほどうまく機能します。技術的には「多くの」数学であるマルチメガピクセルの画像で数百万回実行されたと思いますが、複雑な数学ではなく、3年生レベルのものです。
mattdm

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それは一般的に良好だからバイエルは動作推測例えばにおける画素は青色濾過位置が(赤と同じ)横に緑色画素と緑色の同量を有していること。この推測がオフの場合、アーティファクトが発生します。これは、より複雑なアルゴリズムが解決しようとするものです。それらは、フィルターの周波数応答に関する特別な知識を仮定しても機能しません。
mattdm

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あなたは頻繁にこれを持ち出すので、私はあなたがずっとずっと言ってきたことを誤解していたかもしれません。:)特に答えを開いてから、それをより明確にする方法で説明するために編集できますか?特に、重複するフィルターは、処理が何であっても根本的に不正確であることを意味し、私たちはそれと一緒に生きていますか、デモザイクの何らかの変換によって正確にすることができますか、それによってより正確にすることができますか? RAWファイルのレンダリングに必要な別の手順(ただし、デモザイキングの一部ではありません)
mattdm

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私はあまりにも多くの人々のように誤っマスクバイエルを記述することを意味だけで、緑色のフィルターを通して緑色の光を許可するだけで赤フィルターを通して赤色光が可能、そして唯一の青フィルターを通して青色光が可能。これは、B&Wフィルムで緑色のフィルターを使用すると、シーン内の緑色の光のみをキャプチャできると言うことに他なりません。緑色のフィルターを使用するということは、緑色の光が赤色または青色の光よりも高い透過率で通過できることを意味しますが、3つすべての通過が可能です。それは...光だけの違いを比較することによって、だ
マイケル・C

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@mattdmで近くのピクセルを平均化すると、非常にぼやけた写真が生成されます。そのような方法で市場に出回っているカメラはありません。デモザイクアルゴリズムは、RGBピクセル間の相関を利用して、時折のアーティファクトを犠牲にして解像度を大幅に向上させます。そして、間違いなく重い数学が関係しています。
マークランサム

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それはすべて真実ですが、解釈は拡大することができます。

その特定の生のカラーパターンは、ベイヤーパターンと呼ばれます。

はい、rawはピクセルごとに1色であり、その1ピクセルは(通常)12ビットです。そのため、生のピクセルには3つの色があり、一部は青、一部は赤、2xは緑です。

その後、生の処理ソフトウェア(RGB JPGを作成するために、すぐにカメラに入れることも、後で外部に置くこともできます)は、生データをRGB画像に変換して使用できるようにします。これは補間であり、他の2色の隣接ピクセルはこれらのRGBピクセルのそれぞれに結合されますが、すべてRGBピクセルになります。その時点では、それは36ビットRGBピクセルですが、空間解像度はわずかに損なわれ、さまざまなピクセルデータが近隣と共有されています。(たとえば)センサー幅が6000 RGBピクセルになる可能性がありますが、これは2000個のブルーセンサーや2000個のレッドセンサーなどからのものです(また、データは垂直に共有され、3ピクセル以上からのものです)。これはデモザイキングと呼ばれ、オンラインで見つけることができます。


私見は通常14ビットです。古いカメラ(Canon S120など)のみがピクセルあたり12ビットを保存します
ロミオニノフ

@RomeoNinov、それは古いもの対新しいものほど単純ではありません。たとえば、一部のニコンでは12ビットまたは14ビットを選択できるため、画像深度と連続撮影レートおよび画像サイズのトレードオフを行うことができます。
ピーターテイラー

@PeterTaylor、これを決して知らない、私はキヤノンのシューティングゲームです。しかし、これはルール(12ビット)ではなく、例外を好むはずです。そして私が覚えている限りでは、いくつかのカメラはピクセルあたり16ビットで保存します
ロミオニノフ

ほとんどのキヤノン製カメラが14ビットであることの証拠を提供した場合、より強力な議論になるでしょう。 キヤノンはそう言っています: cpn.canon-europe.com/content/education/infobank/… 「ほとんどのEOSデジタルカメラは12ビットモードで画像をキャプチャします」
-WayneF

@WayneF当時のキヤノンのベストカメラ(1D Mark II)に基づいて、その記事は2004年4月(1D IIが1Dに置き換わったとき)から2005年6月(1D Mark IINが1D IIに取って代わりました)の間に書かれました。
マイケルC

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ケンは、あなたが引用する主張にぴったりです。現在のデジタルカメラ(シグマのFoveonセンサーを除く)は、ベイヤーマトリックスを使用して動作し、センサーの解像度はマトリックスのサイズとして示されているのは正しいことです。サンプル画像は「36ピクセル」センサーを表しています。ただし、カメラがこれを実際のピクセル指定されたフルサイズのフルカラー画像変換し、これがケンのように悪くないことを認識することが重要です。

彼がその記事で言っているいくつかのことは、次のようにまったく間違っています。

2006年の時点で、これらの巧妙なアルゴリズムにより、データの3分の1から始めて、クレームされたピクセル数の半分のデータと同等の外観にすることができます。

これは2006年にはナンセンスでしたが、今日ではナンセンスです。このプロセスは、いくつかの単純な仮定に基づいて機能します。詳細はここで説明しますが、基本的なことは、「欠落した」情報が異なる色の隣接ピクセルをどのように見ているかを予測できることです。これは、ほとんどの場合、適切な仮定であることが判明し、他の場合は非常に間違っています。色間の非常に詳細な遷移があまりない場合、結果は各感覚器がフルカラーを記録したのと同じくらい良いです。仮定が間違っている場合、それははるかに悪いです。現実の世界では、前者は実際には非常に一般的であり、「半分」よりもはるかにうまく機能しますが、重要なことは、コンテキスト依存であることです。

RAWには、1つのギャンブルの可能性を除いて、利点はありません。Bayer補間は、生データを開くソフトウェアで行われます。あなたのカメラメーカーが明日のソフトウェアで昨日のカメラをサポートし続けている場合に限り、バイエル補間アルゴリズムの将来の進歩を将来の生のソフトウェアに組み込むことができます。同様に、カメラメーカーは、明日の生ソフトウェアで古いカメラをサポートしなくなる可能性があります!

彼はRAWを撮影しても基本は変わらないという点で正しいが、古いファイルが機能しなくなるという考えは基本的にナンセンスだ。古いカメラは同じ基本原理と基本的に同様のファイル形式を使用しているため、古いモデルを無期限にサポートするのに費用はかかりません。また、ベンダーはそうするインセンティブをたくさん持っています。オープンソースデコーダ。

そしてもちろん、RAWファイルを保持することは、デモザイキングに関連しない他の利点を提供します。

しかし、将来の改善の可能性が唯一の利点であると言っても愚かです。私が言ったように、画像のコンテンツについてはさまざまな仮定があり、さまざまなアルゴリズム(またはそれらのアルゴリズムの調整)はさまざまな現実世界の状況により適しているため、モアレまたは他のアーティファクト、あなたはそれに対処することができるかもしれません。(ただし、これは非常に面倒なレベルであると付け加える必要があります。これをじっと覗くだけの価値がある状況はめったにありません。)

この記事は10年前のものであるため、Kenが言い訳される要因もあります。2006年には、ほとんどのカメラは5〜8メガピクセルの範囲でしたが、ハイエンドDSLRモデルは12に拡大しました。現時点では、ピクセルの覗き見レベルで色の詳細をいじるのは本当にアカデミックです現実の世界では、照明、レンズ、安定性、その他すべてがうまく並んでいることが非常にまれであり、これが制限要因です。

一般的に、Ken Rockwellのサイトの多くはこのようなものです。(詳細はこの回答を参照してください。)これは不幸なことです。彼は実際に多くの興味深いことや良いアドバイスを持っていますが、ナンセンスもたくさんあります。ダウンし、サイト全体が風刺だと主張します。

ああ、おまけに、カメラの背面のLCDスクリーンとEVFも3つのサブピクセルを使用して1つのデジタルピクセルを表します。これらのスクリーンは通常、サブピクセルの数で販売されます。コンピューターの画面解像度が与えられる方法から。

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