Форматы изображения (RAW, JPEG, HEIF) и сжатие

На большинстве цифровых камер предусмотрена возможность выбора формата (его также называют типом файлов), в котором будут сохраняться фотографии, — RAW, JPEG, а теперь еще и HEIF (впервые представленный с камерой EOS-1D X Mark III в 2020 г.) Так чем же различаются эти форматы, и какой следует предпочесть?

Файл в формате RAW соответствует своему названию — это файл «сырых», необработанных данных. Он содержит именно те данные изображения, которые захватил датчик камеры. Все настройки баланса белого, стиля изображения и так далее, которые вы применили, присоединяются к файлу изображения. Это означает, что в дальнейшем их можно будет изменить с помощью программного обеспечения для обработки файлов RAW, например Digital Photo Professional (DPP) от Canon или Adobe® Photoshop® (с актуальной версией подключаемого модуля Adobe Camera Raw) и не только.

Файл в формате RAW часто называют «цифровым негативом», так как данные можно обрабатывать и печатать различными способами, добиваясь различных результатов, совсем как негативы на пленочных камерах. Так же, как и пленочный негатив, файл RAW невозможно изменить. Если открыть файл RAW в приложении, обработать и отредактировать его и затем сохранить, на компьютере будет создан новый файл (обычно в формате JPEG или TIFF). Исходный файл в формате RAW останется без изменений, и в любой момент его можно будет снова открыть и использовать для получения совершенно другого результата.

Название формата «RAW» не является аббревиатурой, его написание заглавными буквами сложилось исторически, при этом имена файлов RAW на камерах Canon не заканчиваются на «.RAW». Вместо этого, вплоть до появления камеры EOS M50 с новым процессором DIGIC 8, файлы RAW на камерах Canon сохранялись в формате .CR2. На некоторых камерах также предусматривались альтернативные форматы с более низким разрешением и «средним» (M-RAW) или «малым» (S-RAW) размерами файлов. Файлы этих двух типов обладают большинством преимуществ файлов RAW, но благодаря меньшему разрешению занимают меньше места в хранилище.

Процессор DIGIC 8 позволил использовать формат .CR3 и его подвид, формат C-RAW, который сохраняет то же самое разрешение, при этом сокращая размер файлов на 35–55% и экономя пространство на карте памяти. (Для этого, однако, C-RAW использует сжатие с потерями, то есть удаляет некоторую информацию об изображении. Вскоре мы остановимся на этом аспекте подробнее).

Файлы RAW, созданные камерами разных моделей, не совсем одинаковы, даже если сохраняются в одном и том же формате (CR2 или CR3). Именно поэтому программное обеспечение для обработки файлов RAW, например DPP, регулярно обновляется для поддержки новых моделей камер, и при покупке новой камеры мы настоятельно рекомендуем проверить наличие обновлений DPP и загрузить самую актуальную версию.

Некоторые камеры EOS позволяют обрабатывать изображения в формате RAW, используя саму камеру, что очень удобно для создания файлов JPEG с одинаковыми пользовательскими настройками (например, балансом белого, яркостью и шумоподавлением), а не встроенных параметров JPEG вашей камеры. У обработки файлов RAW на компьютере, а не с помощью камеры, есть свои преимущества — более широкий экран и более мощный процессор.


Преимущества формата RAW

• Максимальная гибкость при редактировании
• Широкий выбор настроек для редактирования после съемки
• 14-битные файлы: запись максимального диапазона цветов и тонов

• Большой размер файла
• Необходимость в обработке (обычно на компьютере)

JPEG означает Joint Photographic Experts Group (Объединенная группа экспертов в области фотографии), и именно эта организация внедрила стандарт JPEG. Все файлы JPEG обладают одинаковым универсальным форматом, вне зависимости от размера и качества.

Если камера настроена на сохранение снимков в формате JPEG, то информация о снятом изображении обрабатывается камерой, после чего сохраняется сжатый файл. Можно сохранить изображения различных размеров (большого, среднего или малого) с различным качеством (уровни сжатия) и получить файлы разного размера: при выборе большого размера изображения и высокого качества будут сохраняться файлы JPEG максимального качества, а при выборе малого размера изображения и нормального качества — файлы минимального размера, то есть на карту памяти можно будет сохранить больше снимков. Однако даже при выборе максимального качества файла JPEG камера по факту удаляет большую часть изначально полученных данных.

При обработке изображения камера также применяет внутренние параметры, стиль изображения и другие настройки. После сохранения файла в формате JPEG эти настройки нельзя будет изменить — их применение необратимо. Разумеется, файл JPEG можно открыть в программном обеспечении для редактирования и скорректировать цвета, экспозицию и так далее, но файлы JPEG 8-битные, то есть содержат меньше информации, чем 10-, 12- или 14-битные файлы, которые можно сохранить на цифровых камерах EOS, и, соответственно, не предполагают такой свободы редактирования. Вскоре мы остановимся на этом подробнее.

Если вы не планируете кардинальных изменений снимков и печатаете их в формате до A4, это может быть несущественным, однако при внесении серьезных изменений и печати в больших форматах это может представлять проблему. Также при каждом редактировании и сохранении файла JPEG выполняется его повторное сжатие, то есть каждый раз происходит потеря данных.


Преимущества формата JPEG

• Меньший размер файлов: на карту памяти можно сохранить больше изображений
• Универсальный формат: для чтения не требуется специальное программное обеспечение
• Простота просмотра, обмена и печати изображений

• 8-битный: пониженные глубина цвета и разрешение
• Меньшая гибкость при постобработке
• Выбор пониженного качества может приводить к ухудшению качества изображения, возникновению артефактов и т. д.

HEIF означает High Efficiency Image File Format (высокоэффективный формат файла изображения). Этот формат впервые был представлен на камере EOS-1D X Mark III в 2020 г., а также поддерживается камерами EOS R5 и EOS R6, выпущенными в том же году. Этот формат позволяет сохранять данные различных типов мультимедиа-материалов, включая изображения. Как и в случае с JPEG, применяемые настройки камеры, например баланс белого и стиль изображения, необратимо интегрированы, но файлы Canon HEIF 10-битные, то есть содержат в четыре раза больше информации о цветах и тонах, чем 8-битные JPEG. Помимо большей свободы при редактировании, за счет высокого разрешения это также дает возможность просматривать изображения HEIF на HDR-мониторах, например на контрольном дисплее 4K. (Вскоре мы подробнее расскажем о глубине цвета).

Хотя файлы HEIF содержат в четыре раза больше цветовых данных, обычно их размер такой же, как и у фалов JPEG, так как сжатие в HEIF на 50% более эффективно, чем в JPEG (вот почему в их названии сказано «высокоэффективные»). Также используются более современные алгоритмы сжатия, чем в JPEG, что предотвращает возникновение артефактов и цветных полос, типичных для JPEG с высокой степенью сжатия.


Преимущества формата HEIF

• 10-битные: больше информации о цвете и тоне, чем в JPEG
• Больше гибкости при постобработке и редактировании
• Меньший размер файлов, несмотря на больший объем информации, чем в JPEG, и более эффективное сохранение качества изображения

• Нет заметной разницы с JPEG высокого качества на большинстве мониторов
• Поддержка пока еще не на всех принтерах — например, не во всех фотокиосках

Глубина цвета — это количество битов (единиц и нулей), выделенных для хранения данных в цифровом файле. Таким образом, 8-битный файл может содержать до 256 (2⁸) уровней информации для каждого канала цветности (красного, зеленого и синего). Соответственно, каждый пиксель 8-битного файла JPEG может содержать любой из 16,8 миллионов (256x256x256) цветов.

Файлы HEIF — 10-битные, то есть могут содержать до 1024 оттенков в каждом канале цветности, то есть любой цвет из возможного 1,07 миллиарда.

Файлы RAW — 14-битные, то есть могут содержать до 16 385 тонов в каждом канале, или до 4 триллионов цветов.

Очевидно, что чем выше глубина цвета, тем лучше, так как увеличивается количество возможных цветов, и в файл можно записать более тонкие нюансы тонов, более плавные переходы цвета и градиенты, хотя часто разницу трудно уловить, особенно при просмотре изображений на обычных мониторах. По-настоящему преимущества можно оценить при редактировании файлов с незаметными переходами цвета. Чем больше глубина цвета файлов, тем больше корректировок они могут выдержать без нежелательного изменения цвета или образования цветовых полос.

При прочих равных условиях, чем больше глубина цвета файлов, тем больше их размер, и для хранения требуется больше места. В случае с файлами HEIF это правило не действует: обычно их размеры не больше, чем у файлов JPEG, хотя это 10-битные, а не 8-битные файлы, в отличие от JPEG. Это объясняется разными способами сжатия изображения.

Наиболее популярным способом сжатия является JPEG. Простыми словами, алгоритм сжатия ищет области изображения с пикселями похожего цвета и яркости. Он записывает полные данные для первого пикселя, а затем подставляет цифровой эквивалент для подходящих соседних пикселей. При этом расходуется меньше пространства в хранилище, чем при записи всех сведений для каждого пикселя. При открытии файла изображения для просмотра алгоритм использует данные первого пикселя для воссоздания дополнительных пикселей.

В формате JPEG предусматриваются различные степени сжатия. Максимальный уровень сжатия позволяет сократить размер файла в 100 раз по сравнению с исходным. Однако чем выше уровень сжатия, тем более активно алгоритм группирует вместе пиксели, не столь близкие по цвету и яркости. При повторном открытии файла воссозданные пиксели сильнее отличаются от оригинала по яркости и значению цвета. Это приводит к потере детализации и диапазона оттенков, образованию цветовых полос в областях, ранее содержавших плавные переходы цветов или оттенков, а также артефактов сжатия (пятен и распада на квадраты).

Важно понимать, что после сжатия файла этим способом некоторая часть данных изображения будет утрачена безвозвратно. Так же, как и в случае с разрешением, категорически не следует использовать уровень сжатия, при котором качество файла опустится ниже, чем качество необходимого вам итогового изображения.

Также потеря данных происходит при каждом сжатии измененного файла. Если внести изменения в файл формата JPEG, а затем повторно сохранить его как JPEG, произойдет дополнительная потеря данных.

Для файлов HEIF используется более современный и совершенный способ сжатия, чем для JPEG, что позволяет нивелировать ухудшение качества изображения.

Алгоритмы сжатия файлов, удаляющие часть данных исходного изображения, называют «сжатием с потерями». Однако существует также и сжатие без потерь. Такой способ сжатия использует математические алгоритмы для кодирования информации об изображении и более компактного сохранения всех данных. Это полностью обратимый процесс, то есть при открытии файла в нем присутствуют абсолютно все данные. Соответственно, ухудшение качества изображения не происходит.

Сжатие без потерь используется цифровыми камерами Canon, когда изображение с максимальным разрешением сохраняется в формате RAW (кроме случаев, когда выбран формат C-RAW).

Сжатие без потерь не обеспечивает сокращение размеров файла, в отличие от сжатия с потерями в форматах JPEG или HEIF, но размер сохраненных стандартных файлов формата Canon RAW может быть в четыре раза меньше размера файла до сжатия (фактический размер файла зависит от объекта и настроек ISO). Если выбран формат C-RAW, то сжатие происходит с некоторыми потерями для уменьшения размера файлов C-RAW по сравнению со стандартными файлами CR3.

Хотя использование максимального разрешения вкупе с минимальным коэффициентом сжатия позволяет получить изображения максимально высокого качества, размеры таких файлов также будут максимальными, и на их сохранение уйдет не только все место в хранилище, но и больше времени, так как сохранение данных на накопители происходит с определенной скоростью, зависящей от типа накопителя. Иногда более важно уместить в хранилище больше файлов или ускорить сохранение снимков камерой при непрерывной съемке. Именно поэтому на камерах Canon предусмотрено сразу несколько вариантов размера изображения и способов сжатия.

В таблице ниже показаны результаты применения различных настроек, поддерживаемых камерой EOS R5.

Простого ответа на этот вопрос нет. Он зависит от нескольких факторов, и вариант, подходящий в одной ситуации, может оказаться неактуален в другой. Тем не менее, при выборе вы можете учитывать следующие аспекты.

Если необходимо получить изображение максимально высокого качества, снимайте с максимальным разрешением и низким уровнем сжатия JPEG/HEIF (лучшее качество, большие файлы), а лучше всего — в формате RAW. Однако это не только израсходует больше пространства на карте памяти, но и сократит количество снимков, которые можно сделать при серийной съемке до заполнения буфера обмена, а также увеличит время передачи изображений в дальнейшем. Это не всегда важно, но может стать проблемой, когда необходима быстрая серийная съемка спортивных мероприятий или оперативный обмен изображениями.

Также, если планируется существенная постобработка или печать в очень крупном масштабе (размер постера и больше), оптимальной будет съемка файлов максимально высокого качества в формате RAW с минимальным сжатием, так как это сохранит больше данных изображения для дальнейшей работы с ними.

С другой стороны, когда необходим быстрый доступ к изображениям, съемка с использованием сжатых файлов в формате JPEG позволяет считывать файлы непосредственно с карты памяти. Не следует думать, что JPEG означает низкое качество. Если выбрать любое качество, кроме самого низкого, то, по сути, камера просто будет выполнять обработку за вас, используя заранее заданное преобразование RAW с оптимизированными стандартными параметрами. Результаты отлично подойдут для просмотра на экране или печати в формате до A4.

Если необходим не только быстрый обмен файлами JPEG, но и возможность дальнейшего максимально свободного редактирования снимков, при этом скорость и место на карте памяти не играют значения, рекомендуем присмотреться к варианту RAW+JPEG, когда изображение одновременно сохраняется в обоих форматах.

Если камера поддерживает формат HEIF, рекомендуем его опробовать. Он обладает преимуществами двух других форматов и при этом поддерживается большинством приложений для редактирования.

Проще всего понять, какой именно формат подходит вам, вы можете, сняв один и тот же объект в разных форматах файлов, с различными комбинациями разрешения и сжатия и затем проанализировав изображения на экране. Также стоит напечатать изображения из файлов самого большого и самого малого размера и проанализировать разницу между ними, если она вообще будет заметна. Вы удивитесь, но иногда при использовании более низкого разрешения разница в результатах не столь очевидна.