2015-02-08

Kuinka raakoja raw-kuvat oikeasti ovat?

Nikonhackerin foorumilla julkaistiin hiljattain pieni apuohjelma - Dark Current Enable Tool, jolla useimmista moderneista Nikon-kameroista saa irti täysin käsittelemättömiä raakakuvia. Joihinkin kameramalleihin tuo muutos en tehty suoraan firmwareen, mutta useimpien kameroiden tapauksessa apuohjelma pitää ajaa tietokoneelta USB-kaapelin kautta liitettyyn kameraan. Ainakaan toistaiseksi siis tämä ei ole vielä kovin käytännöllinen modaus jos aikoo kuvata muuallakin kuin pöytäkoneen ääressä näppäimistöään.

Raakakuvien raakuusaste riippuu kameramallista ja -merkistä. Sony tuntuu olevan se joka eniten käpälöi raakatiedostoja: kuvat pakataan niin että lopulta niiden bittisyvyys kärsii jonkun verran, ja tämä saattaa näkyä joissain kuvissa. Vanhemmissa Sonyn malleissa mukana oli myös aika rankka kohinanpoisto suurilla ISO-arvoilla, mutta onneksi siitä on pääosin luovuttu. Canon tekee joitain juttuja kennon pimeävirran tasaamiseksi, muttei mitään dramaattista. Pentax taasen siloittelee suurimpien ISO-arvojen kohinoita pois, mutta sekin on aika minimaalista. Useimmat, varmaan kaikki nykyään myydyt kamerat myös suodattavat pois suurimman osan kuumista pikseleistä.

Kolme asiaa kuitenkin tuli selväksi tästä testistä D800:n kanssa.

a) Kamera suodattaa raa'asti pois paljon kuumia pikseleitä. Paljon tarkoittaa että niitä on tuhansia ja taas tuhansia oikeasti raa'assa kuvassa. Ne yksittäiset kuumat pikselit jotka kuvaan jäävät suodattamisen jälkeen rajautuvat maksimiarvoiltaan noin neljään tuhanteen. Modattu kamera antaa pikseleiden paukkua kennon maksimiarvoon asti (2^14 bittiä eli se reilu 16 000). Alla olevassa kuvaparissa ylempi on kamera normaalitilassa, kuumia pikseleitä ei näy kuin ihan muutama. Alemmassa kuvassa sen sijaan niitä on satoja.


(Valotusaika molemmilla kuvilla oli 30 sekuntia, alemman kuvan bias-taso on korjattu Raw Therapeessa.)

Miksi näin tehdään? Nikon D810:n julkaisun aikoihin oli muutaman maisemakuvaajan blogissa hirveä poru kun joissain tilanteissa pitkiin valotuksiin saattoi tulla valkoisia pisteitä eli kuumia pikseleitä. Se, mitä nämä bloggaajat eivät tajunneet on se että tämä kuuluu asiaan eikä se ole oikeastaan kameran rooli ollenkaan mennä niitä poistamaan, raw-kuvista ainakaan - JPEG on eri juttu. Kameran pikkuisella prosessorilla on noin 200 millisekuntia aikaa kaikkinensa käsitellä kuva ja eikä piskuinen akkukaan saisi tyhjentyä yhtään tuossa prosessissa.

Sen sijaan pitäisi kuvankäsittely jättää kokonaan kuvankäsittelyohjelmien harteille. Niillä on käytettävissä melkein rajattomasti prosessoriaikaa tähän prosessiin sekä varmasti paljon hienostuneemmat algoritmit. Tosin, kuten aiemmin testattua, tässä on suuria eroja eri ohjelmistojen välillä. Osa tekee todella hyvää jälkeä, osa taas täysin luokatonta, ja osa ei edes yritä tehdä asialle mitään. Mutta joidenkin *köh* Adobe *köh* ohjelmistotalojen koodarien kädettömyyden ei pitäisi pakottaa kaikkia pilaamaan tiedostojaan, vaikka kuinka Dpreview'n Uncle Bobit olisivat puhkumassa kuumaa ilmaa niskaan.

b) Kameran kennon bias-taso on 600. Bias-tasot ovat niitä juttuja joilla ei ole varmasti ole tavallisessa valokuvauksessa yhtään mitään väliä. Kyseessä on siis pieni, positiivinen numeroarvo joka on annettu jokaisen pikselin lukuarvolle ikään kuin pohjiksi. Normaali D800 tekee niin että raakakuvan mustin kohta on nolla - tai hyvin lähellä nollaa, se siis poistaa bias-tason kuvasta ennen sen tallentamista. Modattu kamera jättää bias-tason korjaamatta, mustin kohta kuvassa saa arvon 600. Yksi mielenkiintoinen sivuoire tästä on se, että kameran esikatselu-JPEGit ovat vaaleanpunaisia koska kameran JPEG-prosessi ei osaa ottaa modausta millään lailla huomioon.

Bias-tasoa poistaessa kamera kuitenkin tulee myös poistaneeksi suuren osan pimeävirrasta. Pimeävirta (engl. dark current) syntyy kennolla lämmön aiheuttamasta kohinasta, pakkasessa pimeävirta on pienempi kuin lämpimässä, ja kameran kennon käyttö aina lämmittää sitä kasvattaen pimeävirtaa kuvasarjan edistyessä. Alla taas kuvapari modaamattoman ja modatun kameran eroista, minuutin mittaisista pimeistä valotuksista laskin keskiarvon Raw Diggerillä kuvaamaan pimeävirtaa. Ilman modia (vase.) mustan taso vaihtelee kuvien välillä melko satunnaisesti, mutta modin kanssa (oik.) arvot kasvavat kameran kennon lämmetessä kuten pitääkin.


(20 kuvan sarja minuutin mittaisia valotuksia, kamera oli kunkin sarjan alussa huoneenlämpöinen.)

Miksi näin tehdään? Veikkaisin syyksi pitkien valotusten värejä. Pimeävirran kasvaessa kuvat nimittäin muuttuvat vähän punertavammiksi, efekti on sama kuin edellä kameran esikatselu-JPEGien kanssa, vaikkei lähellekään yhtä voimakas. Muitahan tämä filtteröinti ei kiusaa kuin tähtikuvaajia, koska kalibrointiruutujen käyttö menee arpomiseksi kun kamera tekee omia juttujaan ensin kuville.

Periaatteessa kuvankäsittelyohjelma voisi lukea oikean mustan pisteen raakakuvan varsinaisen kuva-alueen ulkopuolelle tallennetuista mustista pikseleistä. Kennon varsinaisen kuva-alueen ulkopuolella kun on joukko pikseleitä jotka eivät ole aktiivisia, ne eivät siis näe valoa kuvausprosessin aikana. Niiden tehtävänä on vain tallentaa tuo pimeävirran arvo kuvaan mukaan. Ohjelmallisesti sen vähentäminen kuvasta olisi melkolailla triviaalia ja ne muutamat järkkärillä astrokuvausta harrastavat saisivat repiä hiuksia päästään vähemmän.

c) Kameran suurin ISO-arvo on oikeasti 1600, siitä suuremmilla ISO-arvoilla kuvattut kuvat olivat aina alivalottuneita asetetun herkkyyden ja 1600 ISO:n erotuksen verran. Kaikki ISO-arvot tämän jälkeen on tehty digitaalisesti eli kertomalla jokaisen pikselin numeroarvo kahdella (ISO 3200), neljällä (ISO 6400), ja niin edes päin. Tämä tarkoittaa vain sitä että kennon signaalin analoginen vahvistus ei tuottaisi mitään etua digitaaliseen vahvistukseen. Useimmissa kameroissa tämä raja on luokkaa 1000-3200.

Edellä mainitusta seuraa se että kuvaus tuota suuremmilla ISO-arvoilla ei tee muuta kuin kaventaa tiedostojen dynamiikkaa huippuvalojen suhteen. Kun luen netistä ETTR-valotuksista neli- tai jopa viisinumeroisilla herkkyyksillä, niin tekee mieli käydä vetämässä huonojen neuvojen jakajaa lättyyn.

0 comments:

Lähetä kommentti