RAW (Rohdatenformat) [Fotografie]

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  • Als Rohdatenformat oder Raw-Daten (engl. raw „roh“) bezeichnet man eine Familie von Dateiformaten bei Digitalkameras und digitalen Kinokameras, bei denen die Kamera die Daten nach der Digitalisierung weitgehend ohne Bearbeitung auf das Speichermedium schreibt.

    Rohdatenformat (Fotografie)


    Als Rohdatenformat oder Raw-Daten (engl. raw „roh“) bezeichnet man eine Familie von Dateiformaten bei Digitalkameras und digitalen Kinokameras, bei denen die Kamera die Daten nach der Digitalisierung weitgehend ohne Bearbeitung auf das Speichermedium schreibt. Die „Rohdaten“ werden gelegentlich als „digitales Negativ“ bezeichnet, da sie die originären Daten des Fotos sind. Obwohl sich die grundlegenden Funktionsweisen der digitalen Bildsensoren verschiedener Hersteller und Modelle nicht wesentlich voneinander unterscheiden, hat sich bisher kein Standard etabliert, daher existieren unterschiedliche, herstellerspezifische Varianten.


    Verwendung


    Die digitalen Rohdaten liegen nach dem Aufnehmen und Speichern in einem proprietären Format vor. Aufbau und Inhalt der Dateien werden von den Kameraherstellern in der Regel nicht offengelegt und können daher prinzipiell nur mit der Software des jeweiligen Herstellers verarbeitet werden. Es existieren jedoch auch Programme von Drittanbietern, die teilweise die Herstellerformate durch Reverse-Engineering entschlüsselten oder entsprechende Verträge mit den Kameraherstellern haben. Aktuelle professionelle Bildbearbeitungssoftware besitzen integrierte Raw-Konverter für das Einlesen von Rohbildern. Adobe bemüht sich, durch das eigene Format DNG einen herstellerübergreifenden Standard zu etablieren.
    Die Rohdaten werden in aller Regel von der Firmware der Kamera um weitere Daten ergänzt, wie z. B. Exif-Daten oder ein Vorschaubild im JPEG-Format, das kameraintern oder am Computer für die Bildkontrolle benutzt werden kann.
    Andere gebräuchliche Formate zur Bildspeicherung erlauben es häufig nicht, alle Informationen, die der Sensor der Kamera liefert, zu speichern, daher werden andere Formate benötigt. JPEG-Varianten erlauben z. B. pro Farbkanal nur 256 Helligkeitsabstufungen (8 Bit), demgegenüber enthalten Rohdatenformate meist 10, 12 oder 14 Bit an Helligkeitsinformation, was 1.024 bis 16.384 Helligkeitsabstufungen ermöglicht. Aufgrund der Charakteristik des üblicherweise eingesetzten Bayer-Sensors, bei dem vor jedem Bildpunkt ein Filter für eine der drei Grundfarben liegt, ist erst eine aufwendige Interpolation (sogenanntes Demosaicing) notwendig, um bei voller Auflösung die resultierenden Farben zu errechnen.


    Gegenüberstellung


    Rohdaten
    Von der Kamera entwickeltes Bild (z.B. JPG)

    FlexibilitätDie rein kameraseitig zu beachtenden Bildparameter sind lediglich Fokus, Blende, Belichtungszeit sowie Lichtempfindlichkeit.
    Alle anderen Parameter können später im Zug der Raw-Konvertierung beliebig gewählt werden, darunter auch der verwendete Interpolations-Algorithmus.
    Zusätzlich sind vom Fotografen technische Aspekte und Vorverarbeitungsschritte zu berücksichtigen, wie z. B. Weißabgleich, Farbsättigung bzw. angewandter Farbfilter (für Schwarz-Weiß-Fotografie), Farbraum, Kontrast, Schärfe, Rauschunterdrückung, gewählte Sensorauflösung und JPEG-Kompressionsrate sowie individuelle Korrekturen (z. B. von Hauttönen).
    Eine nachträgliche Korrektur mit Bildbearbeitungsprogrammen ist auch an vorverarbeiteten JPEG-Bildern möglich, jedoch Grenzen unterworfen und stets mit Verlusten an Bildinformation und -details verbunden. Die von einer Bayer-Kamera verwendete Interpolation ist nachträglich nicht mehr änderbar.
    BildqualitätDurch Speicherung der (uninterpolierten) Sensordaten mit 10, 12, 14 oder 16 Bit pro Pixel ist eine genauere Helligkeitsauflösung gegeben. Sämtliche vom Bildsensor erfassten Details bleiben vollständig erhalten.8 Bit Farbtiefe bedeuten nur maximal 256 Abstufungen pro Farbkanal. Nachträgliche Tonwertkorrekturen erzeugen „Lücken“ im Histogramm, also Informationsverluste. Zusätzlich erzeugt die stets verlustbehaftete Kompression, neben dem Verlust an Bilddetails, besonders in kontrastschwachen Arealen typische DCT-Artefakte, deren Verstärkung (z. B. durch Curves oder Unscharfmaskieren) bei folgenden Nachbearbeitungsschritten berücksichtigt und vermieden werden muss.
    DateigrößeDie Dateien sind trotz angewandter Kompressionsverfahren oft sehr viel größer als ihre JPEG-Äquivalente, zumal sie bei den meisten Herstellern neben den Rohdaten noch zusätzlich das von der Kamera generierte JPEG-Bild als Vorschau enthalten. Das Schreiben der Dateien dauert folglich länger, weswegen ein großer kamerainterner Puffer sowie eine hohe Schreibgeschwindigkeit notwendig sind, um im Raw-Modus eine akzeptable Serienbildgeschwindigkeit zu erreichen und über längere Zeit aufrechtzuerhalten.Je nach Einstellung der JPEG-Kompression können die Bilddateien erheblich kleiner sein und z. B. bei entsprechender Konfiguration problemlos per Mail oder MMS verschickt werden.
    Auch bei bester eingestellter JPG-Qualität fassen Speicherkarten (motivabhängig) meist mindestens dreimal so viele Bilder wie im Raw-Format, bei reduzierter Qualität ein Vielfaches davon. Wegen der geringeren Datenmenge und des sehr viel länger reichenden Kamerapuffers spielt die Schreibgeschwindigkeit keine so herausragende Rolle, und auch langsamere Karten können im Serienbildmodus länger mit der Kamera „mithalten“. Entscheidend ist hier die Geschwindigkeit des kamerainternen Prozessors.
    KompatibilitätDie Rohformate der einzelnen Hersteller unterscheiden sich voneinander und sind nicht kompatibel. Auch bei Modellen desselben Herstellers gibt es Unterschiede und Abweichungen. Daher ist spezielle Raw-Konverter-Software, entweder einzeln oder als Plugin in ein anderes Programm integriert, für die Verwendung notwendig. Auch wenn derzeit (Stand Oktober 2013) die meisten dieser Programme mit fast allen am Markt befindlichen Rohdatenformaten umgehen können, gibt es keine Garantie, dass dies jederzeit so bleiben wird. Ein möglicher Ausweg wäre die Verwendung eines dokumentierten, einheitlichen und herstellerunabhängigen Speicherformates (z. B. Adobes Digital Negative), ein anderer die vollständige und frei zugängliche Dokumentation der Rohdatenformate durch die jeweiligen Hersteller.Praktisch alle vorhandenen Bildbearbeitungs- und Bildverarbeitungs-Programme unterstützen den offenen JPEG-Standard und können die Dateien sowohl lesen als auch schreiben, unabhängig von ihrer Herkunft. Es kann jedoch Einschränkungen bei der Auswertung, der Verarbeitung oder beim Schreiben von eingebetteten Exif-Informationen, wie beispielsweise herstellerspezifischen Maker Notes, Geo-Tags oder Vorschaubildern geben.
    NachbearbeitungDie Rohdaten müssen stets nachverarbeitet werden, um angezeigt oder bearbeitet zu werden. Der Hauptschritt (bei Bayer-Daten), die Interpolation bzw. das Auflösen des Mosaik-Musters (Demosaicing), sowie die Rauschunterdrückung kann dabei bedeutend mehr Zeit in Anspruch nehmen, als die darauf optimierten kamerainternen Bildsignalprozessoren für den gleichen Schritt brauchen.
    Ausgefeilte Software-Interpolationsalgorithmen sowie eine oft mehrstufige Wavelet- oder motivbasierte Rauschunterdrückung bedingen durch die in 16-Bit-Ganzzahlen oder Fließkomma durchgeführten Berechnungen eine hohe Systemlast und einen beträchtlichen Speicherbedarf.
    Bedingt durch den Kompromiss, den die Hersteller eingehen müssen, um die Interpolation schnell genug und doch mit akzeptabler Qualität durchzuführen, kommt es an den Rändern zu Problemen bzw. Abschneideeffekten, weswegen nachträglich konvertierte Rohbilder unter Umständen etwas größer sind als die kameraintern berechneten JPG-Dateien.
    Eine verlustfreie Nachbearbeitung ist möglich, jedoch auf bestimmte Vorgänge begrenzt (Rotieren um ein Vielfaches von 90° sowie Zuschneiden um ein Vielfaches von 16 Pixeln). Bei allen anderen Veränderungen tritt ein Generationenschwund auf, da JPEG eine verlustbehaftete Kompression verwendet. Als Speicherformat ist es daher während der Nachbearbeitung nachteilig, und es sollte auf ein verlustfreies Format (z. B. TIFF oder PNG) zurückgegriffen werden.





    Dateiendungen für RAW


    • Adobe Systems Digital Negative: .dng
    • Canon: .tif, .crw, .cr2
    • Contax: .raw
    • Epson: .erf
    • Fujifilm: .raf
    • Hasselblad: .3fr, .fff
    • Kodak: .dcr, .dcs, .kdc (für EasyShare P850, Z990), .raw
    • Leica Camera: .raw, .dng, .rwl
    • Mamiya: .mef, .mfw, .iiq
    • Minolta Raw: .mrw, .mdc
    • Nikon: .nef, .nrw
    • Olympus: .orf
    • Panasonic: .raw, .rw2
    • Pentax: .pef, .dng
    • Phase One: .tif
    • Ricoh: .dng
    • Samsung: .srw, .dng
    • Sigma: .x3f
    • Sinar CaptureShop für Macintosh: .cs1, .cs4, .cs16
    • Sony: .srf, .sr2, .arw (für Sony-DSLR/DSLT/NEX-α-Kameras)

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