Rohdatenformat (Fotografie)

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Als Rohdatenformat oder RAW (englisch raw = roh) bezeichnet man ein jeweils modellabhängiges Dateiformat bei Digitalkameras, bei dem die Kamera die Daten nach der Digitalisierung weitgehend ohne Bearbeitung auf das Speichermedium schreibt.

Obwohl sich die Funktionsweise der digitalen Bildsensoren verschiedener Hersteller und Modelle im Allgemeinen nicht wesentlich unterscheidet, sind die abgespeicherten RAW-Formate zueinander nicht kompatibel.

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Funktionsweise

Die digitalen Rohdaten liegen nach dem Aufnehmen und Speichern in einem proprietären Format vor, das, wenn es nicht durch Reverse-Engineering entschlüsselt wurde, nur mit der Software des jeweiligen Herstellers oder einigen speziellen Anwendungen von Drittanbietern verarbeitet werden kann. Aktuelle Bildbearbeitungssoftware besitzt jedoch integrierte RAW-Konverter für das Einlesen von Rohbildern, jedoch ist dies und deren Verarbeitung sehr ressourcenintensiv und zeitraubend. Viele Kameras binden ein Vorschaubild als JPEG in die Datei ein, das kameraintern für die Bildkontrolle benutzt wird und auch am Computer eine schnelle Vorschau ermöglicht.

Gebräuchliche JPEG-Varianten erlauben pro Farbkanal nur 256 Helligkeitsabstufungen, demgegenüber enthalten Rohdatenformate meist 10, 12 oder 14 Bit an Helligkeitsinformation, was 1.024 bis 16.384 Helligkeitsabstufungen erlaubt. Aufgrund der Charakteristik des üblicherweise eingesetzten Bayer-Sensors, bei dem vor jedem Bildpunkt ein Filter für eine der drei Grundfarben liegt, ist jedoch erst eine aufwändige Interpolation notwendig, um bei voller Auflösung die resultierenden Farben zu errechnen.

[Bearbeiten] Vorteile

Die wesentlichen kameraseitigen Gestaltungsparameter bei Verwendung von RAW sind Belichtungszeit und Blende sowie ISO. Alle anderen Parameter wie Weißabgleich, Farbsättigung, Kontrast, Schärfung usw. fallen beim Fotografieren mit RAW weg, weil diese Einstellungen erst später bei der Konvertierung vorgenommen werden.

Bei JPEG werden sämtliche bildrelevanten Parameter hingegen bereits im Moment der Aufnahme vorgenommen. Diese können jedoch auch bei JPEG sehr flexibel nachkorrigiert werden, jedoch tritt bereits durch die Bayer-Interpolation, die Farbumwandlung in den RGB-Farbraum mit Weißabgleich und Kontrast- und Tonwertkorrektur, das Entrauschen sowie die Umwandlung in die 8-Bit-Helligkeitswerte für die JPEG-Komprimierung ein Verlust an Bildinformation ein, der den Umfang bzw. die Qualität der Nachbearbeitung einschränkt.

In der Praxis drückt sich das vor allem in sehr hellen und sehr dunklen Bildbereichen wie Himmel und Wolken sowie dunklen Schatten aus. Diese Helligkeitsextreme sind in RAW-Dateien oft noch vollständig vorhanden, während sie je nach Kamera im JPEG oft im Extrem eines farblich übersteuerten oder gar weißen Himmels verloren sein können.

Vorteile des Rohformats im Vergleich zu JPEG zusammengefasst:

  • Leichtere Überschaubarkeit beim Fotografieren (weniger Parameter zu beachten)
  • Höhere erreichbare Bildqualität und mehr Flexibilität in der Nachbearbeitung
  • Größerer Dynamikbereich der gespeicherten Bildinformation

[Bearbeiten] nachträglicher Weißabgleich

Das folgende Beispiel zeigt, dass man beim Rohdatenbild den Weißabgleich nachträglich anpassen kann.

kamerainterner Weißabgleich
kamerainterner Weißabgleich
manuell 6000K
manuell 6000K
manuell 3500K
manuell 3500K

Beispiele für die Auswirkung eines Weißabgleichs:

  • Links: Kamerainterner Weißabgleich
  • Mitte: Weißabgleich manuell auf 6000K gestellt, kommt dem Vorschlag der Kamera recht nah.
  • Rechts: Durch Änderung des Weißabgleichs kann die Bildstimmung verändert werden, ohne (wie z.B. bei JPEG) Bildinformationen zu verlieren.

[Bearbeiten] Nachteile

Der Informationsgehalt eines RAW-Bildes hat jedoch auch Nachteile:

  • Bildgröße: Während JPEG-komprimierte Bilder je nach Größe und Qualitätseinstellung, nur wenige Megabyte groß sind, benötigt ein Rohdatenbild je nach Kameramodell ein Vielfaches an Speicherplatz. Manche Hersteller setzen zwar bei der Speicherung von Rohdaten einen verlustfreien Kompressionsalgorithmus ein, der bei nicht allzu komplexen Bildinhalten die aufgezeichnete Datenmenge halbieren kann, jedoch liegt der Speicherplatzbedarf deutlich über dem eines JPG-Bildes. Dadurch multipliziert sich der Speicherverbrauch in allen Belangen: Auf der Speicherkarte, auf der Festplatte und im Hauptspeicher.
  • Rechenzeit: Die in Digitalkameras enthaltenen Bildprozessoren sind auf ihren Haupteinsatz optimiert: Die Komprimierung der Bildsensor-Rohdaten mittels JPEG. Während diese Bildprozessoren dafür speziell gebaut sind, dauert eine Rohdatenkonvertierung auf dem Computer deutlich länger und um die feineren Helligkeitsabstufungen verarbeiten zu können, müssen die Bilddaten mit 48 Bit pro Pixel verarbeitet werden, was nicht nur die Hauptspeicheranforderungen, sondern auch die Rechenzeiten nachteilig beeinflusst. Bildbearbeitungsprogramme mit integrierten RAW-Konverter wie Picasa benötigen oft bis zu einem Gigabyte an Hauptspeicher während der Verarbeitung von Rohbildern. Adobe Lightroom benötigt dafür sogar 2 GB RAM und schnelle High-End Prozessoren.
  • Rauschunterdrückung: Zusätzlich muss beachtet werden, dass in die Bildprozessoren moderner Kameras eine Rauschunterdrückung integriert ist, die bei der Speicherung im Rohformat ebenfalls nicht durchlaufen wird. Das bedeutet einerseits, dass dadurch keine Detailinformation verloren geht, aber auch andererseits, dass je nach verwendetem ISO-Wert und verwendeter Belichtungszeit nachträglich per spezieller Software unterdrückt werden muss. Nicht alle Bildbearbeitungsprogramme integrieren einen solchen Filter, so fehlt er z.B. bei Picasa. Rauschunterdrückung benötigt auch wesentlich mehr Rechenzeit als die pure Umwandlung der RAW-Daten.
  • Geschwindigkeit: Auch das Speichern von RAW-Bildern in der Kamera ist wesentlich langsamer, da der Bildprozessor die JPEG-Kompression und die Speicherung infolge der deutlich reduzierten Dateigrößen wesentlich schneller erledigen kann, als das Speichern der Rohdaten auf aktuelle Speichermedien benötigt. Derzeit ist das langsamste Glied in der Verarbeitung noch immer das Schreiben auf ein Speichermedium (Stand: August 2006).

[Bearbeiten] Eigenheiten der Hersteller

So wie die Daten der verschiedenen Hersteller in unterschiedlichen RAW-Formaten gespeichert werden, so unterschiedlich ist auch der Umgang der Hersteller mit der Offenlegung ihrer Programmcodes. Sigma legt alle Daten zum RAW-Format offen, während die meisten anderen wie Olympus und Canon ihre Rohformate nicht oder nicht vollständig dokumentieren. Nikon hat bei seinen Kameras den extremen Weg gewählt und verwendet (teilweise) verschlüsselte Informationen innerhalb der proprietären RAW-Datei, welche jedoch mit dem kostenlos erhältlichem SDK automatisch entschlüsselt werden können. Nikon hat Ende 2005 jedoch die verschlüsselten Weißabgleich-Informationen offengelegt, so dass auch von Nikon unabhängige Software in der Lage ist die Daten zu entschlüsseln. Nikons NEF-Format wird ebenfalls für Filmscanner und Bildbearbeitungssoftware aus dem Hause Nikon verwendet, da es neben den eigentlichen Bilddaten auch Bearbeitungsschritte und andere Einstellungen enthalten kann.

Mit der Einführung neuer Kameramodelle entstehen auch innerhalb derselben Kamerareihe eines Herstellers (z. B. Canon CRW…CR2) immer neue proprietäre RAW-Formate. Es gibt jedoch keine Garantie für die Verfügbarkeit von Konvertersoftware, d.h. archivierte Rohdaten könnten mit zukünftigen Programmen irgendwann eventuell nicht mehr gelesen werden.

Unter Openraw.org hat sich aus diesem Grund eine Interessengruppe gebildet, die die Kamerahersteller auffordert, die Rohdatenformate uneingeschränkt offen zu legen, was dem Anwender auch noch in vielen Jahren ermöglicht, seine RAW-Dateien verarbeiten und nötigenfalls selbst ein Programm zur Unterstützung seines mittlerweile veralteten Formats schreiben zu können. Auch der Softwarehersteller Adobe verfolgt dieses Ziel mit der Einführung des DNG. Leica war 2005 der erste Hersteller, der den offenen DNG-Standard unterstützte.

[Bearbeiten] Vorläufer-Format TIFF

Vor RAW boten einige Hersteller zur Speicherung auch verlustlose TIFF als Alternative zum JPEG-Format an. Die Interpolation der Bayer-Matrix auf Pixel passiert bei TIFF jedoch bereits im Bildprozessor der Kamera, wodurch zur Darstellung zwar keine aufwändige Interpolation mehr notwendig ist, jedoch stehen die Rohdaten nicht zur Verfügung und der Speicherplatzverbrauch ist pro Bild, da hier für jedes Pixel 24 oder 48 Bit abgespeichert werden, bei gleicher Auflösung sogar etwas größer, was Dateigrößen von 15 bzw. 30 Megabyte bei einem 5-Megapixel-Bild bedeutet, wenn die TIFF-Daten nicht komprimiert werden.

[Bearbeiten] Digitales Negativ

In Anlehnung an den Filmstreifen in der Analog-Fotografie spricht man bei RAW-Fotos manchmal auch vom digitalen Negativ.

Adobe Systems Inc. bemüht sich um die Einführung eines offenen RAW-Formates. Zu diesem Zweck wurde das Adobe-DNG-Format (Digital Negative) entwickelt. Bereits heute lassen sich proprietäre RAW-Formate verlustfrei in DNG umwandeln. (Stand Ende August 2005)

Ende 2005 etabliert sich das öffentliche RAW-Format Adobe DNG immer stärker in der Fotoindustrie auch bei Kameraherstellern. Im semiprofessionellen Bereich sind die Marken Samsung (Pro 815) und Ricoh (GR Digital) die ersten, die kameraintern Adobe-DNG-Formate generieren können. Im professionellen Segment sind es Leica (Digital-Modul-R), sowie Hasselblad/Imacon (H2D). Zur Photokina 2006 stellt Pentax die neue K10D vor, die neben der Leica M8 das DNG-Format unterstützen wird.

Die Vorteile von DNG sind neben dem offenen öffentlichen Standard auch die verhältnismäßig geringe Datenmenge durch effektive verlustfreie Komprimierung von RAW-Daten. Die DNG-Daten haben im Gegensatz zu den herstellerspezifischen RAW-Formaten Vorteile bei der flexiblen Verarbeitung sowie sicheren Archivierung (keine Bindung an proprietäre Software oder Abhängigkeit von Reverse-Engineering). Für die Zukunft wird erwartet, dass noch mehr Hersteller Adobe DNG bei ihren Kameras implementieren, wodurch der RAW-Workflow für den Fotografen weiter vereinfacht und sicherer wird.

[Bearbeiten] Dateierweiterungen

  • Adobe Digital Negative: *.DNG
  • Canon RAW: *.CRW, *.CR2
  • Contax RAW: *.RAW
  • Epson RAW: *.ERF
  • Fuji RAW: *.RAF
  • Hasselblad RAW (3F RAW): *.3FR
  • Kodak RAW: *.DCR, *.DCS *.KDC (für EasyShare P850)
  • Leica-RAW: *.RAW, *.DNG
  • Mamiya RAW: *.MEF
  • Minolta RAW: *.MRW, *.MDC
  • Nikon RAW: *.NEF
  • Olympus RAW: *.ORF
  • Panasonic RAW: *.RAW
  • Pentax RAW: *.PEF, *.DNG
  • Phase One RAW: *.Tif
  • Sigma RAW: *.X3F
  • Sinar CaptureShop RAW für Macintosh: *.CS1, *.CS4, *.CS16
  • Sony RAW: *.SRF, *.SR2, *.ARW (für Sony DSLR-A100)

[Bearbeiten] RAW-Unterstützung im Amateurbereich

Von den Kameraherstellern wird das Rohdatenformat als professionelle Funktion betrachtet, es ist Standard bei den digitalen Spiegelreflexkameras, sowie bei manchen semiprofessionellen kompakten Digitalkameras. Oft wird bei den günstigeren Kameramodellen nur eine eingeschränkte Software für die einfache RAW-Konvertierung angeboten.

Die Jahre 2001 bis 2004 waren davon geprägt, dass neben den digitalen Spiegelreflexkameras immer mehr kompakte und semiprofessionelle Digitalkameras mit RAW-Unterstützung ausgestattet wurden. In seinen Anfängen wurde das Rohdatenformat offenbar noch nicht als strategischer Mehrwert gesehen. Erst in späteren Jahren wird dieses Feature gezielt als Unterscheidungskriterium eingesetzt, als bereits viele Hersteller eine Rohdatenformat-Unterstützung außerhalb der Profi-Modelle anbieten.

Die Tatsache, dass Canon seine RAW-fähigen DIGIC-II- und DIGIC-III-Bildprozessoren gleichermaßen im semiprofessionellen wie im Einsteiger-Bereich verbaut, machen sich seit 2007 einige Hacker zunutze. Mit der gepatchten Firmware CHDK schalten sie neben erweiterten Aufnahme-Modi die Funktionen zur RAW-Speicherung in ihren Kompaktkameras frei[1]. Da in der Original-Firmware eine Backdoor zum Nachladen eines Programms von der Speicherkarte enthalten ist, muss der Kamera-interne Flash-Speicher für diesen Patch nicht geändert werden. Somit bleiben auch bei Verwendung von CHDK Gewährleistung und Garantie des Gerätes erhalten.

[Bearbeiten] Rohdatenbearbeitung

Eine typische Software zur Rohdatenkonvertierung stellt u. a. folgende Funktionen zur Verfügung:

Rohdatenkonvertierungsprogramme können die Daten nach der Bayer-Interpolation, und der Umwandlung in den RGB-Farbraum unter Annahme eines vorläufigen Weißabgleichs auch ohne umfangreiche weitere Korrekturen in 48-bit TIFF-Dateien (16 Bit pro Farbe pro Bildpunkt) speichern. Die Korrekturen können dann in anderen Bildbearbeitungsprogrammen durchgeführt werden.

[Bearbeiten] Software

Zahlreiche Bildbearbeitungsprogramme und Konvertierungsprogramme bieten auch den Import und die Bearbeitung von Rohdaten an. Die bekannteren sind:

Üblicherweise wird aber immer von den Kameraherstellern ein eigenes Programm für RAW-Daten ausgeliefert. Mit diesen kann man normalerweise die Bilder mit einfachsten Funktionen bearbeiten und als JPG-Datei abspeichern.

[Bearbeiten] Hardware

Es existieren auch wenige mobile Bildspeicher auf Festplattenbasis, die RAW-Files dekodieren und auf dem eingebautem Display anzeigen können. Somit ist Sortieren und Organisieren auch ohne PC oder Kamera möglich.

[Bearbeiten] Literatur

  • Adobe Camera RAW - Für Photoshop CS/CS2 und Elements von Mike Schelhorn (Addison-Wesley, 2. Aufl. August 2006, ISBN 3827324505)
  • Die Kunst der RAW-Konvertierung von Uwe Steinmüller, Jürgen Gulbins (Dpunkt Verlag, August 2005, ISBN 3898643514)
  • Digitale Negative: Camera RAW von Christoph Künne (Addison-Wesley, Oktober 2005, ISBN 3827323142)
  • RAW-Masse. Höhere Farbtiefe, weniger Fehler: Bessere Bilder dank Rohdaten. von Andrea Trinkwalder In: c't 16/04, S. 152 (atr)

[Bearbeiten] Referenzen

  1. ↑ CHDK-Wiki Inoffizieller Firmware-Hack für DIGIC-II- und DIGIC-III-Prozessoren

[Bearbeiten] Weblinks

Von „http://de.wikipedia.org/wiki/Rohdatenformat_%28Fotografie%29“
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