Параметры NEF

Цифровые фотоаппараты Nikon при съёмке в RAW (NEF) позволяют фотографу настраивать некоторые параметры сохраняемого файла, а именно разрядность и тип сжатия. Разрядность NEF-файла может составлять 12 или 14 бит. Сжатие же может быть как обычным, т.е. с потерями данных, так и без потерь (lossless). Некоторые старшие модели позволяют сохранять снимки и вовсе без сжатия (uncompressed), в то время как дешёвые аппараты напротив, ограничивают выбор пользователя единственной доступной ему комбинацией: 12 бит с обычным сжатием в камерах трёхтысячной серии и 14 бит с обычным сжатием в пятитысячной серии. Тем не менее, для большинства фотоаппаратов среднего уровня доступны четыре комбинации: 14 бит, сжатие без потерь; 14 бит, сжатие с потерями; 12 бит, сжатие без потерь и 12 бит, сжатие с потерями. Их мы и рассмотрим.

Следует помнить, что полный объём данных, получаемых с матрицы фотоаппарата, содержится лишь в файлах, имеющих разрядность 14 бит и либо не сжатых вовсе, либо сжатых без потерь. Отсюда первый вывод, что съёмка в RAW без сжатия лишена практического смысла, поскольку файлы, сжатые по алгоритму Хаффмана, не теряют ни бита полезной информации, но при этом занимают примерно на треть меньше места на карте памяти или жёстком диске. Очевидно, что использование более низкой разрядности, а также дополнительное сжатие с потерями данных применяется для ещё большей экономии памяти ценой незначительного ухудшения качества изображения.

Здесь напрашиваются два тесно связанных друг с другом вопроса: «Так ли велика экономия, чтобы ради неё стоило терять часть данных?» и «Так ли заметна разница в качестве, чтобы ради неё стоило тратить дисковое пространство?».

Размер файлов

С размером NEF-файлов всё очень просто. Во-первых, усреднённые размеры файлов для каждой комбинации настроек всегда указаны в инструкции к конкретной модели фотоаппарата. Во-вторых, если вы не доверяете инструкции, эти данные можно без большого труда получить опытным путём. В-третьих, можно послушать меня, тем более что тут интересны не конкретные цифры, а скорее сама концепция.

Если за эталон мы примем размер 14-битного файла, сжатого без потерь (о бессмысленности полного отказа от сжатия я уже говорил), то использование обычного сжатия (с потерями) позволит уменьшить его размер на 10-15 %, в зависимости от фотоаппарата и от характера снимаемой сцены. 12 бит в сочетании со сжатием без потерь сэкономят около 20 % относительно эталона, а комбинация 12 бит и обычного сжатия даст 25-30 %. Таким образом, минимальный размер NEF-файла отличается от оптимального почти на треть. На практике разница составляет что-то в районе 5-15 Мбайт в зависимости от разрешения камеры. Не так уж много для одного файла, но достаточно ощутимо, когда речь идёт о сотнях и тысячах фотографий.

К слову, съёмка в JPEG с максимальным качеством уменьшает объём снимков более чем в два раза. Своё мнение о sRAW я высказывал в отдельной статье.

Ну а теперь начинается самое интересное. Попробуем выяснить: каким образом настройки RAW влияют на качество изображения?

Эксперимент

Чтобы мои рассуждения не выглядели пустым теоретизированием (к теории мы вернёмся позже), я пошёл в лес, нашёл там старую берёзу с живописным замшелым стволом, поставил камеру на штатив и принялся фотографировать небольшой участок берёзовой коры, варьируя параметры RAW-файлов и экспозиции. Переменными для NEF были разрядность (12 или 14 бит) и тип сжатия (с потерями или без). Для каждой из четырёх возможных комбинаций было сделано по три снимка: с нормальной экспозицией (N), с недодержкой в четыре ступени (–4 EV) и с передержкой в две ступени (+2 EV). Итого получилось двенадцать фотографий.

Если кому-то интересно, то в эксперименте использовалась фотокамера Nikon D7200 и объектив AF-S DX NIKKOR 35mm f/1.8G, однако это могла быть любая другая камера, позволяющая управлять параметрами съёмки в RAW, а выбор объектива здесь и вовсе ни на что не влияет.

Почему именно такие рамки экспозиции? Во-первых, потому что цифровой фотоаппарат в принципе гораздо охотнее прощает недодержку, нежели передержку, а значит недодерживать можно куда более смело, а во-вторых, я на основании собственного опыта знал, что именно такие значения экспозиции являются пограничными и хорошо выявляют разные проблемы. Возьми я меньший диапазон выдержек, все снимки получились бы приемлемого качества, и разница межу ними была бы малозаметна, увеличь разбежку – и деградация была бы столь сильной, что скрыла бы от глаза тонкие различия, обусловленные настройками RAW. Кроме того –4 EV и +2 EV – величины довольно реалистичные и, я бы сказал, жизненные. Если и не для всего кадра, то для отдельных его участков подобные отклонения экспозиции не редкость. А проверять, как поведут себя при конвертации RAW-файлы, недодержанные, скажем, на десять ступеней, – занятие бессмысленное, поскольку никто в здравом уме так не снимает, нас же интересуют настройки для повседневного использования.

По возвращению домой я загрузил все снимки в Nikon ViewNX-i и выровнял экспозицию всех снимков, осветлив недодержанные и притенив передержанные так, чтобы все они приобрели примерно одинаковую яркость. Затем снимки были конвертированы в JPEG.

Кроме того, один недодержанный и один передержанный снимок (из серии 14 бит, сжатие без потерь) были конвертированы в JPEG «как есть», т.е. без исправления экспозиции, и только затем их яркость была откорректирована в Фотошопе с помощью кривых, как если бы у меня в руках оказались кадры, изначально снятые в JPEG. Это будет своего рода контроль и одновременно иллюстрация на тему «Стоит ли вообще снимать в RAW?».

Предвижу также вопрос: почему я воспользовался Nikon ViewNX-i? Разве обычно я работаю не с Adobe Camera Raw? Это так. ACR имеет более гибкий интерфейс и, на мой взгляд, позволяет получить на выходе фотографии лучшего качества, однако это требует времени и определённого напряжения мысли. Для быстрой конвертации с большинством параметров «по умолчанию» ViewNX-i подходит лучше.

Анализ результатов

Пришло время сравнить полученные картинки. Разобьём их на три группы: с нормальной экспозицией, недодержанные и передержанные. В каждой группе на первое место я буду ставить кадр, снятый с разрядностью 14 бит и сжатый без потерь, который мы условимся считать эталоном.

Возьмём из каждого изображения один и тот же небольшой фрагмент и увеличим до 100 %. Фрагмент содержит и тени, и света, и мелкие детали, т.е. всё, что нужно, чтобы оценить, как RAW-файлы перенесли конвертацию. Какой-то хищный клоп любезно согласился попозировать для меня и в течение всей фотосессии почти не шевелился.

Начнём с нормально проэкспонированных кадров.

На мой взгляд, все они выглядят одинаково (если не обращать внимания на клопа, который имел неосторожность шевельнуть передней лапой на последнем снимке). Предсказуемый результат. Вывод? Если снимок не будет подвергаться серьёзному редактированию, то даже минимальные настройки обеспечат вполне достойное качество изображения.

Перейдём к снимкам, которые были недодержаны на четыре ступени, а затем осветлены до нормальной яркости.

Закономерное следствие недодержки – увеличение количества шума и ухудшение общей детализации. RAW-конвертер достаточно аккуратно подавляет шумы, но при этом страдают мелкие детали изображения. Особенно это заметно в тенях.

Различаются ли снимки между собой? Да, теперь различия заметны, хоть они и не так драматичны, как можно было бы ожидать.

Бросается в глаза, что цветовой баланс в 14-битных снимках немного сместился в сторону пурпурного цвета, а в 12-битных – в сторону зелёного. Впрочем, ни то ни другое нельзя назвать дефектом, поскольку обычно исправление цветового баланса – дело пары кликов.

Гораздо важнее другое. 12-битные снимки выглядят более шумными, нежели 14-битные. Я бы не назвал разницу существенной, но она есть. Очевидно, сказывается уменьшение количества цветовых градаций в тенях вследствие снижения разрядности.

Что касается типа сжатия, то объективных различий между файлами, сжатыми с потерями и без потерь, я не вижу. Иногда мне хочется сказать, что последний снимок выглядит немного хуже предпоследнего, но я затрудняюсь сформулировать, в чём именно заключается разница, а потому склонен её проигнорировать.

Вывод? Если предвидится интенсивное осветление теней, лучше снимать в 14 бит, однако и 12 бит смотрятся не намного хуже. Тип сжатия значения не имеет.

А что с JPEG?

Деградация изображения видна невооружённым глазом: шум, смазанные детали, падение контраста, цветовые искажения. При сохранении исходного разрешения я считаю подобное качество неприемлемым. Однако если бы фотография предназначалась для публикации в интернете и мне было бы позволено уменьшить её как минимум в четыре раза, я смог бы привести её в чувство, хоть это и потребовало бы некоторых усилий.

Теперь нас ждут снимки, передержанные на две ступени.

Тени и даже средние тона везде выглядят отлично, что не удивительно: чем больше экспозиции, тем лучше для снимка, коль скоро нам удаётся избежать клиппинга. В тех же местах, где фотодиоды оказались перенасыщенными, видны уродливые белесые артефакты. Они хорошо заметны на листьях мха вверху справа, а также на выпуклостях коры в левой части кадра.

Видны ли различия между снимками? Мне – нет. Признаться, я и не ожидал, что разрядность файлов как-то повлияет на картинку (даже 12-битный RAW-файл содержит избыточное количество значений яркости в светах), но я думал, что увижу разницу между типами сжатия, и немного удивлён тому, что она практически незаметна. Похоже, что при обработке переэкспонированных светов более высокие настройки RAW не дают никаких осязаемых преимуществ.

Интереса ради взглянем на JPEG.

И снова JPEG не на высоте. Как и в случае с недодержанным снимком можно попытаться замаскировать грубоватую обрисовку деталей в средних тонах, но с областями, выжженными клиппингом, уже ничего не сделаешь. Если эти области достаточно обширны, то на полноразмерном снимке они будут резать глаз.

Теория

Мы уже говорили о том, что применение обычного сжатия, а также снижение разрядности с 14 до 12 бит позволяет уменьшить размер RAW-файлов ценой безвозвратной потери некоторого количества данных. О каких данных идёт речь? Речь идёт о количестве уровней яркости, т.е. дискретных значений, описывающих тональный диапазон снимка.

14 бит позволяют сохранить 16384 (2¹⁴) дискретных значения для каждого пикселя, а 12 бит – 4096 (2¹²) значений, т.е. понижение разрядности на 2 бита влечёт за собой четырёхкратное уменьшение количества уровней квантования, причём, это уменьшение происходит пропорционально во всех ступенях или зонах динамического диапазона. Это означает, что и в 14-битном, и 12-битном RAW-файлах самая верхняя ступень экспозиции будет описываться половиной от числа всех доступных значений, вторая сверху ступень – 1/4 значений, следующая – 1/8 значений и т.д., но поскольку общее число значений для 14-битного и для 12-битного файла различается вчетверо, то и число значений, приходящихся на каждую зону экспозиции, также будет различаться в четыре раза.

При использовании обычного сжатия большая часть данных тоже теряется. Как и в случае со снижением разрядности на 2 бита общее количество дискретных значений уменьшается вчетверо, но происходит это неравномерно. Тени и нижне-средние тона остаются без изменений, в то время как число уровней в светлых зонах уменьшается, причём степень редукции нелинейно возрастает по мере приближения к верхней границе тонального диапазона.

Для наглядности прибегнем к таблице. Строки таблицы представляют собой зоны экспозиции. Самую верхнюю ступень для большинства цифровых камер я условно принимаю за зону VIII (это не совсем точно, но мне так удобнее). Соответственно, зона V, т.е. нейтрально серый тон начинается на три ступени ниже порога насыщения. Всего в таблице 15 зон, что немного превышает эффективный динамический диапазон D7200, который, согласно данным DxOMark, составляет 14,6 EV. Разумеется, полезный динамический диапазон камеры значительно меньше и достигает в лучшем случае 11 ступеней (грубо говоря, ниже зоны –II нет практически ничего, кроме шума), но сейчас это не имеет большого значения.

Наиболее интересны две колонки: «14 бит, обычное сжатие» и «12 бит, сжатие без потерь». И там и там количество дискретных значений одинаково и составляет 4096, но распределены они по-разному. Если в первом случае редукции подверглись лишь верхние зоны (начиная с пятой), то во втором случае пострадали все зоны, в том числе и нижние.

Мне больше нравится первый подход, и вот почему: во-первых, даже после сжатия верхние зоны содержат избыточное количество уровней, и их не жалко, в то время как в тенях всегда наблюдается дефицит значений, усугублять который крайне нежелательно; во-вторых, при конвертации RAW-файла к нему всегда автоматически применяется гамма-кривая, сжимающая светлые тона и растягивающая тёмные, что делает шум и артефакты в тенях ещё более заметными; в-третьих, осветлять тени мне приходится значительно чаще и сильнее, нежели притемнять света.

Внимательный читатель мог заметить, что никоновский алгоритм компрессии очень деликатно обходится с зоной V: в ней остаётся больше значений, чем в зонах VI и даже VII. Рискну предположить, что это сделано в расчёте на более-менее стандартное редактирование. В самом деле, пятая зона – это обычно средний тон, на который ложится тяжесть изрядной части манипуляций. Например, контраст большинства фотографий приходится в той или иной степени повышать с помощью S-образной кривой, которая растягивает именно средние тона, сжимая при этом света и тени.

Как бы то ни было, проведённые мною опыты (я публикую здесь только один из них, как наиболее типичный) показали, что использование обычного сжатия при съёмке в NEF не влияет на качество изображения сколько-нибудь заметным образом даже при чрезмерно агрессивном редактировании.

В интернете хватает заявлений о том, что сжатие с потерями может привести к постеризации в светах, но мне не доводилось видеть ни одного убедительного примера.

Заключение

Напоследок я ещё раз пройдусь по всем возможным комбинациям параметров NEF и попробую дать рекомендации по их использованию.

Начнём с типа сжатия.

Без сжатия

Абсолютно бесполезная опция, к счастью, недоступная в большинстве камер. Снимая без сжатия, вы впустую тратите место на карте, ничего при этом не выигрывая. Возможность записи NEF без сжатия осталась в топовых Никонах как рудимент с тех времён, когда процессоры в цифровых фотоаппаратах были медленными и сжатие файлов ощутимо замедляло работу камеры. Сегодня это уже не актуально.

Сжатие без потерь

Вариант для перфекционистов, которые не готовы пожертвовать ни битом информации. Впрочем, вам придётся очень постараться, что найти ситуацию, в которой сжатие без потерь будет иметь практическое преимущество перед обычным сжатием. Мне такие ситуации не встречались.

Обычное сжатие

Самый разумный выбор. Качество изображения визуально не уступает таковому при сжатии без потерь, а размер файлов немного уменьшается.

Перейдём к разрядности.

14 бит

Снимать в 14 битах стоит, когда предполагается довольно интенсивное редактирование фотографий (особенно это касается осветления теней). В основном я использую именно 14 бит, поскольку снимаю преимущественно пейзажи и часто сталкиваюсь со сложным, высококонтрастным освещением.

12 бит

12-битные RAW-файлы чуть хуже переносят осветление теней по сравнению с 14-битными файлами, но разница будет заметна лишь при безжалостной обработке. При умеренном редактировании 12 бит вполне достаточно для обеспечения достойного качества, но даже в тех случаях, когда недостаток уровней в тенях всё-таки проявляется, он никогда не бывает катастрофичным. Да, я предпочитаю 14 бит, но я не могу себе представить снимок, который бы я забраковал только потому, что он снят в 12 битах, а не в 14. И если единственный вариант RAW, который доступен в вашем фотоаппарате это 12 бит, сжатых с потерями, не стоит по этому поводу переживать.

Благодарю за внимание.

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью (хотя и с меньшим удовольствием).

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы в некоммерческих целях при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Вернуться к разделу "Матчасть"