4 Eyl 2011

Nikon renkleri, RAW ve JPEG uzerine 1

TAŞINDIK: http://halkboyleistiyor.com

...
Not1: Bu yazı bilimsel bir makale değildir, yani okul ödeviniz veya projeniz için kullanıp rezil olma riskini almayın bence :). Teknik hata görüyorsanız uyarın, arada gözümden kaçmış olabilir.
Not2: Şekilleri/Yazının kısımlarını kullanacaksanız en azından bana haber verin (Bilgisayar dergileri dahil, anlayan anladı).


Midas'ın Kulakları


"Midas'ın kulakları eşek kulaklarııııı"... Bunu hatırlayan var mı? Hani tanrı Apollon "güzel müziği ayırt edemeyen, insan kulaklı olamaz" diye Kral Midas'ın kulaklarını eşeğe çevirmişti, bunu gören berber kimseye söyleyemediği için bir kuyuya (veya açtığı bir çukura) bağırarak "Midas'ın kulakları eşek kulakları" diye bağırmıştı da etraftaki sazlıklardan bu ses etrafa yayılmıştı, falan da falan... Ben küçükken böyle güzel hikayeler anlatılırdı, artık anlatılıyor mu bilmiyorum. Eğitici hikayeler ve masallar çocuklar için müthiş yararlı, okullarda gösterilmiyorsa çocuklarınıza masal kitapları alın ve okuyun veya okutun.


Başka güzel söz ve hikayeler de var: "Kral çıplak!" var, "Mağrur olma padişahım senden büyük Allah var!" var, "Cok mal haramsiz, cok soz yalansiz olmaz" var, "Nice insanlar gordum, uzerinde elbisesi yok. Nice elbiseler gordum icinde insan yok" var, "Ananı da al git!" var, "Sayın Öcalan aldığı kellelerin hesabını veriyor" var...


Ek olarak "Nikon'un renkleri" var.


- Abi Nikon'un renkleri daha gerçekçi
- Olum Nikon daha canlı ve gerçek renkler veriyormuş
- Canon'un renkleri mat ve cansız, ayrıca gerçek hayat gibi değil
- Fotoğraf Nikon'la çekilir
- Bizim fotoğrafçı bir abimiz var, Nikon'un renkleri daha iyiymiş ve fotoğraf Nikon'la çekilir dedi. Adam yılların fotoğrafçısı abi, daha mı iyi bilecen?
- Dün ilk makinemi aldım, Nikon D90, gerçekten Nikon'un renklerine hayran kaldım. Canon'unkiler çok sönük, böyle bir donuk yani...


Hmmmm... Burada bu efsaneyi anlatmaya çalışmıştım ama son Prag gezisinin fotoğraflarını karıştırırken "Nikon'un renkleri" gene aklıma geldi.


Renk


Renk ne ki? Türk Dil Kurumu'na göre Renk: Cisimler tarafindan yansilanan isigin gozde olusturdugu duyum. Ikinci tanimi da soyle: Duyulanmanin niteliginde, isigin tayfsal bilesim ayrimlarinin dogurabilecekleriyle ayni cinsten olan ayrimlari gozlemeyi ve ayirt etmeyi saglayan, gorsel bir duyulanmanin belirtisi, iralayici niteligi.


Bu ikinci "renk" taniminin Turkce cevirisine ulasamadim :)


Cok kisaca, beyaz isin demeti prizma adi verilen saydam cisimlerden gecerken gok kusaginin renklerine ayrilir. Gok kusaginin renklerini iceren, farkli renkleren olusan bu kusaga "tayf" ya da "spektrum" adi verilir.


"Gorulebilen renkler aslinda daha genis bir elektromagnetik tayfin alt kumesi:








Yani neymiş? İnsanlar kocaman bir dalgaboyu kümesinin yalnızca bit kadar bir kısmını görebiliyormuş.


İyi hoş da, bunlar gerçek hayatta ne işimize yarayacak?


Anlayana yarar, hadi devam...


Peki fotoğraf algılayıcıları rengi nasıl algılıyor? Şu anda "renk algılama yöntemine" göre en yaygın iki tip filtre var: Bayer ve Foveon.


Kabaca, Bayer sisteminde her pikselde 1 kırmızı, 1 mavi, 2 yeşil ışık filtresi var. Kırmızı filtreden yalnız kırmızı, mavi filtreden yalnız mavi, yeşil filtreden yalnız yeşil renk geçebiliyor. Foveon X3'te ise üstüste üç filtre var, bu sayede aynı piksel içinde hem mavi hem kırmızı hem yeşil yakalanabiliyor.


Şekil buradan.
Yıllardır süren bir tartışma var: Foveon mu döver Bayer mi döver?

Hemen tartışmayı açayım:  Bayer tip algılayıcıdaki "demosaicing", "AA filtresi", "renk hataları" gibi sorunlara rağmen Foveon X3 kullanan tek firma olan Sigma'nın market payı %0.1'in altında.

Tartışma kapanmıştır.

Hangisinin daha iyi olduğunun pek önemi yok, bu satırları okuyan 1000 kişiden 1 kişi Sigma alacak, o kişi de gidip tartışmaları-karşılaştırmaları kendi okusun :) 


Not: Dikkat ettiyseniz, Bayer filtresinde %50 yeşil, %25 mavi, %25 kırmızı var. Bu demektir ki, yeşil renk daha iyi algılanıyor çünkü 2 birim yeşile karşılık 1 birim kırmızı 1 birim mavi var. İşte bu yüzden yeşillerdeki detayları yakalamak (Bayer filtreli algılayıcılar için) kırmızı ve maviye göre daha kolay, ve yüksek ISO'da yeşil kanalı "genelde" daha az gürültü verir. Belki işinize yarar diye söyledim...


Kardeş Nikon falan diyordun, olay nerelere gitti?


Gelicem o konuya, ama önce:


Her markanın artistik bir işlemci ismi var. Canon'da Digic, Nikon'da Expeed, Sony'de Bionz, Pentax'ta Prime, Olympus'ta TruPic vs.. İntel Pentium, AMD Athlon gibi. Bir keresinde bir forumda biri "En iyisi Pentax, çünkü Prime işlemcisi var" demişti :) Eh yani...

Bir gövdede hemen herşeyi bu işlemci yapıyor. Renkleri algılamaktan otomatik netlemeye, beyaz ayarından fotoğrafları işlemeye ve karta yazmaya kadar hemen herşeyden bu işlemciler sorumlu.

"Renkleri yukarıda algıladık ya, işlemciye ne gerek var?" diye sorabilirsiniz. Sorun sorun, çekinmeyin. "Kullanmayı bilmiyorsan neden DSLR aldın" diyenlerden değilim :)


Şimdi kısaca bir fotoğraf oluşturalım:

1- Yukarıda gördüğünüz gibi ışık algılayıcının üzerine geldi, filtreden geçti. Bakın hala renk yok, yeşil filtreden geçebilen ışık "yeşil" diye kabul ediliyor, mavi filtresinden geçen "mavi" ışık diye kabul ediliyor. Burada ışık fotonları piksellerde elektrik yükü oluşturur. Elektrik yükleri gerilime dönüşür ve bu gerilim arttırılarak (amplification) ADC'ye (Analog-to-Digital converter: Örnekselden sayısala dönüştürücü) gönderir.
2- ADC bu analog bilgiyi sayısal bilgiye dönüştürür. Yani "voltaj" değeri "rakam"lara dönüşür. Bu dönüşüm nasıl oluyor bilmiyorum, bilsem kitap yazar satardım, burada neden uğraşayım?
3- Şimdi ADC sayısal bilgiyi RAW dosyasına kaydeder. RAW dosyası, sizin makineden alabileceğiniz maksimum bilgiyi içerir. Bunu bir daha yazayım: "RAW dosyası, sizin makineden alabileceğiniz maksimum bilgiyi içerir." Yani ADC'de sonsuz bilgi olsa bile, siz RAW'da ne varsa onu görürsünüz. Bunu hatırlayın, ileride gene dönecem.
4- Elimizde hala "görebileceğiniz" bir fotoğraf yok. RAW dosyası sadece bir bilgi deposu. JPEG fotoğraf çekiyorsanız bu 4. aşama gerekli. Bu işlemciler renk körü, yani renkleri göremiyorlar. Makinede ölçülebilen tek şey ışığın şiddeti (intensity). Yukarıda bahsettiğim "filtreler"den geçen ışığın şiddeti ölçüldü, şimdi işlemci içindeki yazılım bu "ışık şiddeti"ni renge çevirir. Bu çevirme esnasında bir pikselin yan piksellerindeki renge de bakılır ve piksel içindeki renk buna göre karar verilir. Daha açıklıyım: Burada A, B ve C diye komşu pikseller düşünün. B ortada, A ve C kenar komşuları olsun. İşlemci B'deki ışık şiddetine bakıyor, sonra gidip A ve C'deki ışık şiddetlerine de bakıp B'deki renge karar veriyor. Aynı işlemi A ve C için de yapıyor, ama bu durumda A ortadaki piksel, B komşu piksel oluyor. Yani yazılımın aslında hem A'yı B'ye göre, hem B'yi A ve C'ye göre, hem de C'yi B'ye göre hesaplaması lazım. İşte bu hesaplar silsilesine "Bayer interpolasyonu" deniyor. 
5- Daha bitmedi! Şimdi bir "beyaz ayarı" düzeltmesi gerekli. Beyaz ayarı yapmak, kısaca, çektiğiniz ortamdaki ışığın kelvin değerine göre renkleri düzeltme anlamına geliyor.
6- Beyaz ayarı da yaptık, şimdi elimizde artık karanlık bir imaj var. Bu aşamada işlemci bu karanlık yaratığa "ton eğrisi" ve "gama düzeltmesi" uyguluyor .
7- İsterseniz değişik keskinlik, doygunluk, parlaklık vs... değerleri de JPEG'e uygulanıyor. Canon'da bu "Picture Style", Nikon'da "Picture Controls" diye geçiyor. Diğer markalarda da benzer ayarlar var.

RAW-JPEG dönüşüm algoritmasını merak eden varsa anlatayım. JPEG çevriminde fotoğraf önce 8x8'lik piksellere bölünüyor ve bu gruplara "Ayrık kosinüs dönüşümü" (discrete cosine transformation) uygulanıyor, bu basit formül aşağıda:




Hala "JPEG nasıl oluyor acaba?" diye merak eden var mı? Ben de öyle düşünmüştüm :)


Artık elimizde nur topu gibi bir JPEG var. Özetle: Işık piksellere geldi, ADC bunu sayısal bilgiye dönüştürdü ve RAW olarak sakladı, sonra makine bu ışık bilgisini ve sizin seçtiğiniz ayarları (keskinlik, doygunluk vs..) kullanıp JPEG bir fotoğraf oluşturdu.

Nikon'un renkleri nerede?


Geliyorum geliyorum.


Peki sadece 3 renk var, diğerleri nasıl ortaya çıkıyor? Bayer algılayıcısında aynı anda hem kırmızı hem yeşil kutucuk dolarsa makine bunun "sarı" olduğunu, hem mavi hem yeşil kutucuk dolarsa makine bunun "turkuaz" olduğunu, hem kırmızı hem mavi dolarsa makine bunun "mor" olduğunu, tüm kutucuklar dolarsa "beyaz", hiçbir kutucuk dolmazsa "siyah" olduğunu anlıyor. Peki ara renkler nasıl çıkıyor?


Standart JPEG algoritmasında "ışığın şiddetinin" (yukarıda bahsettiğim) 256 (2 üzeri 8, çünkü JPEG 8 bit) tonu var olduğu kabul edilir. Her 3 renkte de (mavi-yeşil-kırmızı) 256 ton olduğunu düşünürseniz, aslında 256x256x256 = 16.7 milyon renk elde edebiliriz. Örneğin 128 mavi+128 yeşil+128 kırmızı bize griyi verir. Bu 3 değer değiştikçe elde ettiğimiz renk de değişir. Her 3 değerin eşit olduğu renklere "nötr renkler" denir. Photoshop'un renk seçme ekranında bunu göstereyim:


Photoshop'taki tüm "pikseller" işte bu değerler değiştirilerek oluşturuluyor.
Yukarıdaki resimde karenin içinde sağa gittikçe doygunluk, yukarı gittikçe parlaklık artar. Dikkat ederseniz karenin en altı tamamen karanlık.


Şimdi RAW'a dönelim. RAW dosyaları zamanımızda 12-14-16 bit olabiliyor. 12 bitlik bir RAW dosyasında 2 üzeri 12 = 4,096 ışık tonu, 14 bitlik bir RAW dosyasında 2 üzeri 14 = 16,384 ışık tonu saklanabiliyor. Yani 14 bitlik RAW dosyası 12 bitlik bir RAW dosyasından 4 kat daha fazla sayıda ton saklayabiliyor.


Sizin algılayıcınız ve ADC'niz alem-i cihan olsa, en fazla RAW'daki ton sayısı kadar ışık tonu görebiliyorsunuz. Örneğin ADC biriminiz 14 bit, RAW dosyanız 14 bit. Kayıp var mı? Yok. ADC biriminiz 22 bit, RAW dosyanız 12 bit. Kayıp var mı? Var, hem de 1024 kat, yani 4,190,208 adet ışık tonu çevirimde kayboluyor. İyi de ADC 22 bit mükemmel değil mi? Değil, çünkü senin ADC ile ilgin yok, sen sadece RAW ve JPEG'i görebiliyorsun, senin elinde 12bitlik RAW ve 8bitlik JPEG var. İşte bu yüzden Pentax K10D ilk ve tek 22bitlik ADC'ye sahip DSLR oldu. Sonraki Pentaxlar'ın hepsi 14bite döndü.


Bit bit bit, başımızın etini yedin, sonuca gelsen?


Geliyorum güzel kardeşim, birazdan.


Gene özet: Işık geldi, filtrelendi, ADC tarafından sayısal rakamlara çevrildi ve RAW olarak saklandı, JPEG oldu.


Işık demeti var, filtreleniyor, RAW denen bir depo var, sonra JPEG diye bir fotoğraf dosyası var, "bit" denen birşey var, var da var. Kafalar karıştı mı? Biraz daha detaya girelim.


JPEG en fazla 8 bitlik "ışık tonu" saklayabilir. Yani bir sahneyi 2 üzeri 8 = 256 kademede ışık ile anlatabilir. 14bitlik bir RAW dosyası aynı sahneyi 2 üzeri 14 = 16,384 ışık tonuyla anlatabilir. Zaten JPEG'in çıkış amacı renkleri sıkıştırarak dosya boyutunu insani boyutlara getirmek. İnsan gözü maksimum 16 milyon renk görebiliyor, ve JPEG de 16 milyon renk verebiliyor (256x256x256). İyi de neden hala RAW var, TIFF var? Acaba ton sayısıyla mı ilgili? Peki bu "ton"lar nereye dağılıyor? Bunları cevaplayabilmek için şimdi mecburen hep beraber "dinamik aralık" denen dalgaya giriyoruz :)


Dinamik olarak kaçmak istiyorum hocam


Biraz daha sabır...


"Dinamik aralık", çok basitçe, bir sahnedeki en parlak nokta ile en karanlık nokta arasındaki parlaklık değerleri arasındaki oran. İnternette envai çeşit site var bu mereti anlatan, hatta adına yazılmış kitaplar bile var. Yani benim burada uzuun uzun anlatmam mümkün değil, bu yüzden gene 3 yaşında biri anlayacakmış gibi anlatmaya çalışacağım.


İnsan gözü yaklaşık 24 stopluk (24 EV diyelim) bir dinamik aralığı ayırt edebiliyor(muş). Gözünüzü kapatınca gördüğümüz (veya göremediğimiz) karanlıktan çok parlak bir el fenerinin içindeki ampulu görebildiğimiz değere kadar insan gözü inanılmaz bir aralıkta "görebiliyor". Aslında bu inanılmaz 24 EV'lik dinamik aralığa "alışarak" ulaşabiliyoruz. Yani direkt karanlığa bakarsak gözümüz karanlığa alışıyor ve bir süre sonra etrafı seçebiliyorsunuz. Aynı karanlık odadan çıkıp aydınlık bir odaya girdiğinizde gözünüz yeni ortama alışana kadar etrafı seçemezsiniz, ama bir süre sonra gözünüz oraya da alışır. Aslında gözümüz hile yapıyor :)


"Aynı anda" seçebildiğimiz dinamik aralığın 10-14 stop olduğu söylenir. Gözümüz bu aralığı 24 stopluk bir aralıkta "gezdirerek" ortama uyum sağlamamızı sağlıyor. Aşağıda anlatmaya çalıştım:


Çok beğendim bu şekli, ne güzel anlatmışım di mi?
Yukarıdaki şekilde gözümüzün yaptığı numarayı görüyoruz. Ortamın ışığı değiştiğinde görebildiği aralığı (12 stop kabul ettim) sağa-sola kaydırarak uyum sağlıyor. Muhteşem bir özellik! Artık evrim midir yaratılış mıdır bilmiyorum (şimdi ben burada "evrim" sözcüğünü kullandım diye Blogspot Türkiye'de yasaklanır mı ki?).


"Stop" (EV) sözcüğünü, gene detaya girmeden, şöyle açıklamak gerek: Perde hızı (S) 1/250, diyafram f8 (A) , ISO100 üçlüsünü 0 EV kabul edelim. A ve S sabit kalmak şartıyla ISO'yu 200 yapmak size 1 EV (stop) kazandırır, +1 EV'ye ulaşırsınız. ISO400 gene aynı şekilde bir stop daha kazandırır ve +2EV'ye ulaşırsınız. ISO ve A'yı sabit tutarak S değerini 1/125'e çekerek de +1EV'ye ulaşabilirsiniz, ISO ve S değerlerini sabit tutarak A değerini f5.6'ya çekerek de +1EV'ye gidersiniz. Yani A, S ve ISO'nun bileşimi size EV değerlerini verir.


1/250 + f8 + ISO100 = 0EV ise
1/250 + f8 + ISO200 = 1/250 + f5.6 + ISO100 = +1EV
1/250 + f8 + ISO400 = +2EV
1/250 + f11 + ISO100 = 1/500 + f8 + ISO100 = -1EV
1/125 + f4 + ISO400 = +5EV


Standart tam stopluk A (diyafram) değerleri şöyle tanımlanmış: f1.0, f1.4, f2.0, f2.8, f4.0, f5.6, f8.0, f11, f16, f22, f32 vs..
Modern makinelerde standart tam stopluk ISO değerleri şöyle: ISO50, ISO100, ISO200, ISO400, ISO800, ISO1600, ISO3200, ISO6400, ISO12.800, ISO25.600, ve geri kalan saçma on-yüz-bin ISO değerleri.


Gözümüz 24 EV içinde 12 EV'lik şeritlerde gezebiliyor. Peki sayısal algılayıcılar nasıl?


Algılayıcılarda "piksel"ler var demiştik. Her pikseli kova olarak düşünün. Bu kovalar boş olunca 0, tam dolu olunca 255 değerlerini veriyor (ADC'nin voltajı sayısal rakamlara dönüştürdüğünü hatırlayın). Neymiş? Hiç foton yoksa (zifiri karanlık) kovada 0 foton var. Ortama ışık doldukça kovamız da dolmaya başlıyor.


Şimdi kovamızın 1 m3 hacme sahip olduğunu düşünelim. Bu durumda kova en fazla 1 m3 ışık alabilir, yani 1m3 = 255 değerini verir. Peki kova 2 m3 ise? Evet, 2m3 = 255 olur. 0,5m3'lük kova? Evet, çok akılıısınız hakkaten, 0,5m3'lük foton tanesi = 255 değerini verir. 2m3'lük kovaya 1m3 ışık gelirse 128 değeri atanır.


Peki kovaya 2 m3'lük ışık geliyorsa? 2m3'lük kova hepsini toplayabilecek, 1m3'lük kova yarısını, 0,5m'lük kova yalnız 1/4'ünü toplayacak, geri kalanlar kovanın dışına dökülecek. Yani kova ne kadar büyükse o kadar çok ışığı toplayıp "255" değerini verebilecek. Küçük kova, dışarı taşan fotonlar olduğu için, kapasitesinin üzerindeki ışığı "göremeyecek".




Yukarıdaki şekilde soldaki piksel (kova) bir-iki foton içeriyor, ama hala oradan 0 değeri okunma olasılığı var. Foton sayısının sayısal rakama dönüştürülmesi esnasında elektronik devrelerde oluşan "gürültü" sebebiyle ADC bazen bu fotonları algılayamaz. Bu yüzden üst sınıf fotoğraf makinelerinde bu devreler en temiz okumayı yapacak şekilde tasarlanır.
Not: SONY, Nikon ve Pentax için algılayıcı üretiyor ama geri kalan tüm devreler diğer firmalar tarafından tasarlandığı için SONY makineler ve diğerleri farklı performansa sahip olabiliyor.


Şimdi soldaki piksele "0" değeri atandı, bu bizim dinamik aralığımızın "alt limit"i oluyor. Gürültü seviyesi ne kadar azsa o kadar az sayıda fotona "0" değeri atanabilir.


Ortadaki piksel tam dolmuş. Yani ortamdaki tüm 30 adet ışık fotonunu toplayabilmiş ve RAW dosyasına 255 olarak aktarılan foton sayısı "doğru". En sağdaki "cücük piksel" dediğim piksel ortamdaki tüm 30 foton yerine 12 foton toplayabilmiş. Bu piksel, yalnız 12 fotona "255" değerini atayabiliyor. Ortadaki 30 fotona 255 demişken sağdaki yalnız 12 fotona "255" değeri verebiliyor. Ortadaki algılayıcının dinamik alanının "üst limit"i 30 iken sağdakinin üst limiti 12'de kalıyor.


Kova boyutunun, yani piksel boyutunun, ne kadar önemli olduğunu gördünüz mü? "Genel-geçer" kural olarak, bir algılayıcının MP/yüzey alanı oranı ne kadar yüksekse dinamik alanı o kadar dar olur. Örneğin zamanımızın 16MP'lik kompakt makinelerinin dinamik alanları "genel olarak" felaket kötü, 4 sene öncesinin 6 MP'lik bazı kompaktları bu konuda daha iyi.


Ama fotoğrafla ilgili her konuda olduğu gibi bu konu da bu kadar basit değil. Teknoloji geliştikçe firmalar bu sorunu farklı yollarla aşmayı deniyorlar. Örneğin, pikseller arasında duvarlar var. Bu duvarları mümkün olduğunda incelterek MP değerini arttırdığınız halde piksel boyutunu aynı tutmak mümkün. Canon 15 ve 18MP'lik algılayıcılarında bunu yaptı. 15MP'lik 50D ve 500D'de pek işe yaramadı ama 18MP'lik algılayıcıları başarılı. Aynı şekilde, 10MP'lik Pentax K10D'nin dinamik aralığı çok darken 16MP'lik Pentax K-5 en iyi dinamik aralığa sahip APS-C DSLRlardan biri. Demek ki neymiş? Teknoloji önemliymiş.


"BİT"E GERİ DÖNELİM


Dinamik alan konusuna "bit"ten girmiştik, aynı kapıdan çıkalım.


JPEG'de 8 bitlik, RAW'da 12 veya 14bitlik ton verisi var. "Ne kadar çok bit o kadar dinamik aralık" inanışı doğru mu? Yukarıda anlattığım gibi, dinamik aralık kabaca daha ADC devreye giremeden belli zaten. Ama belli olan şey bu aralığın üst ve alt limitleri. Arası ne olacak?


İşte 8bit-14bit konusu burada devreye giriyor.


Bir DSLR düşünün. Hatta düşündüğünüz Pentax K10D olsun ki bazı arkadaşlar mutlu olsun :) Bu "mükemmel-muhteşem-inanılmaz" DSLR'ın üst limiti +2.8 EV (highlight range), alt limiti -4.5 EV olsun. Yani bir sahneye tek bakışta bu DSLR 7.3EV'lik bir aralığı seçebiliyor. K10D JPEGlerindeki 8 bitlik ton bilgisi ile bu 7.3EV'yi doldurmak zorunda, yani 7.3EV'yi 256 ton ile geçecek. K10D'nin RAWları 12bit. Aynı 7.3EV'deki ton geçişini 12 bit, yani 4.096 aşamada geçersek nasıl olur? Tabii ki renk-ton geçişleri daha yumuşak olur.
Not 1: RAW'u işlerken sinamik alanı biraz daha arttırabiliyorsunuz, ama konuyu dağıtmayalım.
Not 2: Pentax K10D'nin dinamik aralığı "highlight" tarafında zayıf olduğu için JPEGlerde histogramın soluna kaymaya çalışır (yani sahneyi olduğundan daha fazla karartır). Bunun amacı parlak bölgelerdeki detayları korumak.


Şimdi aynı makine ile 6 stopluk bir dinamik aralığa sahip bir sahne çektiğiniz hayal edin. Yani sahnedeki dinamik aralık 6 stop. JPEG ile RAW'u karşılaştırırsak:


Her bir stopluk azalma, ışık miktarını yarıya indirir. Yani 1 stop yarı miktarda foton demek.


6. stop en aydınlık EV değeri. 5. stop 6EV'nin yarısı kadar fotona sahip olacak ("her stopta yarı ışık" kuralını hatırlayın). 4EV'ye düşerseniz, 5EV'nin gene yarısı kadar ışık olacak. 3EV'nin foton sayısı ne kadar? Evet, 4EV'dekinin de yarısı kadar. Bu böyle devam edecek.


JPEG'de (8 bit) 256 ton var dedik (0-255 arası), 12bit RAW'da 4.096 ton var (0-4.095 arası). Her EV değerinde ton sayısı yarı yarıya azalıyorsa, durum aşağıdaki gibi oluyor:




Teoride JPEG'de en parlak 2 stop tüm tonların %75'ini alıyor, daha karanlık tonlara pek birşey kalmıyor. RAW'da en karanlık bölgelere dağıtılan ton sayısı bile tüm JPEG'tekiler kadar (128+128 = 256). Aslında pratikte durum JPEG için bu kadar kötü değil, çünkü bu ayrımdan sonra işlemci sahneyi analiz edip "quantization" denen bir algoritma sayesinde bu ton değerleri yeniden dağıtır. Örneğin parlak bölgelerden alıp gölgelere 8 yerine 16 ton atayabilir, orta tonları biraz daha zenginleştirebilir (Robin Hood misali). Yalnız bu durumda toplam ton sayısı azalabiliyor (örneğin 256'dan 210'a). Yani parlak-gölge-orta ton dağılımı daha düzenli oluyor ama toplam ton sayınız azalıyor. Sonra yukarıda biryerlerde bahsettiğim "ton eğrisi", "gama düzeltmesi" uygulanıyor, ve yerlerde sürünen gölgeler bir miktar düzeliyor.


Gene teoride, JPEG bir fotoğrafa sonsuz dinamik alan kazandırabilirsiniz, ama o zaman durum daha da vahim olur çünkü kocaman bir aralığa gene 256 tonu (hatta daha az) dağıtmak zorunda alacaksınız.


Gözün ortama uyum sağlamak için 24EV'lik bir aralıkta 12EV'lik bir bandı sağa-sola kaydırdığını hatırladınız mı? Aynı hileyi sayısal makineler de yapıyor. Gökyüzünün parlak ama bulutlu olduğunu ve sizin bir manzara çekeceğinizi düşünün. Makineyi gökyüzüne tutarsanız çimler kapkaranlık olur, makineyi çimlere tutrarsanız bu sefer gökyüzü aşırı parlak çıkar. Burada makine kendi kapasitesine göre sahnenin dinamik aralığının içinde geziyor:


Tam orantılı olmamış ama idare edin.
Gördüğünüz gibi, çimenden okuduğunuzda makine gökyüzünü göremiyor çünkü tüm kovalar (pikseller) zaten dolu.


Bu sorunu aşmak için yıllardır "HDR" (High Dynamic Range) denen bir yöntem uygulanıyor, ama o artık ayrı bir yazının konusu.


Zamanımızda bazı makineler bu sorunu aşmak için çeşitli yöntemler deniyorlar. Nikon'daki D-Lighting bu yöntemlerden biri. Hemen hemen tüm markalar JPEG fotoğrafları için farklı yöntemler kullanıyor. Bu yöntemler kabaca fotoğrafa bütün olarak değil, bölgesel bakıp dinamik alan dışındaki tonları dinamik alan içine çekmeye çalışıyor. Aslında HDR benzeri bir yöntem (local tone mapping). Son iki yıldır bazi makineler HDR bile yapmaya başladı. IPhone4'te de bu özellik var.


Anlattık anlattık, şimdi JPEG-RAW farkını teorik olarak adam gibi gösterelim:





Yukarıdaki şeklin bir kısmı DPReview'dan alınma. Photoshop ve Paint'te aynı dosyayı 50 kere ardarda kaydettiğim için kalitesi bozuldu ama gene de konuyu anlatıyor. 8bit JPEG kısmında dinamik aralık arasındaki kademeli geçişlere dikkat edin. Aynı aralık 12bitlik RAW'da daha yumuşak tonlarla geçilebiliyor.


JPEG fotoğraflarda özellikle gölge kısımlarda "kuşak etkisi" (banding) denen bir görüntü bozulması olur. JPEG oluştuktan sonra pozlamayı değiştirirseniz (örneğin karanlık bir resmi aydınlatırsanız) bu etki daha bariz olur. Tamamen daha az ton sayısından kaynaklanan bir sorun. Düşünün, 0-255 skalasında bir noktada 25, yanında 28 değeri var. 28 değerli yerin ışığını arttırdınız ve 50'ye çektiniz. Şimdi 25-28 arasındaki ton sayısı artık 25-50 arasında dağılmak zorunda. Aynı sayıda ton daha geniş bir aralığa yayılacağından "posterleşme" (posterization) de denen bir efekt oluşuyor. 12 veya 14bitlik RAW'da iki nokta arasında daha fazla sayıda ton olacağı için RAW dosyaları pozlama telafisini daha rahat kaldırır.


Not1: 12-bit JPEG de var, ama çok kullanılan bir uygulama değil.
Not2: Orta format makinelerin bazıları 16bit RAW kullanıyor. Bu makineler genelde çok yüksek MP'ye ve daha geniş dinamik aralığa sahip olsukları için ton geçişleri daha önemli, bu yüzden 16bit RAW neredeyse gerekli.


Anladık Nikon'un renklerine dönüş yok, peki RAW mu JPEG mi?


Haaah geldi işte klasik... "RAW mu JPEG mi?"


Bu sorunun cevabı aşağıdakilere verilecek cevap ile aynı:


- Anneni mi seviyorsun babanı mı?
- Porsche mu Ferrari mi?
- McLaren F1 mi Land Cruiser mi?
- IPad mi dizüstü bilgisayar mı?
- Deniz mi kayak mı?
- Dondurma mı baklava mı?
- 5DMarkII mi 7D mi?
- CCD mi CMOS mu?
- Ukraynalı mı Kolombiyalı mı? (Çok ayıp, cıkcıkcık...)


Nevet, cevap: Duruma göre değişir! (ilk soruya da aynı cevabı veriyorsanız bir sorun var, yani "harçlığın miktarına göre" gibi yanıtlar biraz garip...).


Bu durumları sonraki sayfada gösterdim.


Sonraki sayfa: http://halkboyleistiyor.blogspot.com/2011/09/nikon-renkleri-raw-jpeg-uzerine-2.html



4 yorum:

  1. Eşşsiz bir yazı.Teşekkürler,Emeğine sağlık.
    Dr.MT

    YanıtlaSil
  2. Çok faydalandığım bir yazı.Kafamın içinde dolaşan soruları hissedip yazmışsınız gibi.
    Sizi,bir sakıncası yoksa,ABD li Ken Rockwell'e benzetiyorum.Onun da çok çok geniş bir dosyası var,akıl süzgecinden geçirerek okunursa,oldukça aydınlatıcı.Sanıyorum O daha kıdemli,yaş olarak.
    Samimi bir şekilde,cüzi bir bağış-hediye de talep ediyor.Bence haklı.
    Siz fotoğraf aşkına mı yazıyorsunuz bütün bu aydınlatıcı yazılarınızı?
    Kitabınız var mı?
    Çok teşekkür ediyor,saygı ve selamlarımı sunuyorum.
    Dr.MT Radiolog

    YanıtlaSil
    Yanıtlar
    1. Tesekkurler guzel sozleriniz icin. Fotografla hobi olarak ilgileniyorum. Profesyonellige gecince isin zevki pek kalmiyor, bu sekilde daha verimli oluyor. Ayrica su anki isimde yeteri kadar kazaniyorum ve cok bos zamanim oluyor. Bilgi paylasinca guzel, hem ben de bircok sey ogreniyorum burada yorum yazanlar ya da soru soranlardan. Bu blogda yazanlarin bir kismini kitaplarda bulamazsiniz, cok ciddi soyluyorum. Kimisi asiri yuzeysel gecer, digeri asiri teknik bilgi verir. Ben de ayni yollardan gectigim icin yazarken biraz empatik olmaya ve gunluk dil kullanmaya calisiyorum.
      Aman Ken Rockwell'e benzetmeyin :) Dediginiz "akıl süzgecinden geçirerek okunursa oldukça aydınlatıcı" lafi dogru, Rockwell bilgi olarak da iyi sayilir ama fazla "yankee" bana gore :) Asiri milliyetci, dun Nikon lenslere muthis Canon'a kaka derken bugun Canon lenslerin ne kadar mukemmel oldugunu anlatiyor falan da falan.
      Elimde olsa Thom Hogan - Scott Kelby - Elliott Erwitt arasi birsey olmayi isterdim. Tabi istekler sınırsız, imkanlar sınırlı. Mal bu, ne yapalim :)

      Sil
  3. Valla iyi yazı olmuş.
    Bende fotoğrafçılığı beceremem ama işin tekniğini bildiğimi sanırdım...
    Tebrikler.

    YanıtlaSil