RAW

RAW格式的全称是RAW Image Format，中文名为原始数据图像文件。它记录了由相机拍摄所产生的元数据，如ISO的设置、快门速度、光圈值、白平衡等信息。^[2][3]

RAW的原意是指“原材料”或“未经处理的东西”。^[2]由于色域空间大、层次丰富，RAW格式在没有经过处理时，画面看上去饱和度、反差都比较小。^[4]但同时也便于进行灵活多样的后期制作，使照片更具专业性。^[5]也正因为RAW格式的文件保留了图像最原始、最丰富的信息，所以它的文件量很大。^[6]

RAW是相机内最原始的、未经处理的数据，可以被理解为CMOS或者CCD图像感应器将捕捉到的光源信号转化为数字信号的原始数据。RAW格式并非一种图像格式，而是一种原始图像数据存储格式，它是CCD或CMOS将光信号转換huàn为电信号时的电平高低的原始记录，单纯地将进行数字化处理而得到的，是一种无损压缩格式。^[7][8]

当数码相机进行曝光时，光线通过镜头汇聚到CCD/CMOS感光元件上，感光元件上分布着许多微型透镜，每个微型透镜下面有一个分色滤色片和一个感光单元，光线经过微型透镜汇聚到分色滤色片上，然后照射到感光单元上，感光元件将单色光线转换为电信号，以电信号的强弱表示光线的强弱。最后感光元件通过一个A/D（模拟数字）转换器对信号进行计算处理，从而将光信号转变为数字信号，并将这些数字信号送交处理器。处理器将所有信号处理完毕，并进行适当的色彩、亮度等方面的调整，就获得了一幅完整的彩色图像。然后相机然后将处理得到的数字信息储存在储存卡中（如常见的micro SD(TF)卡、SD卡、CFexpress卡、XQD卡等^[9]）。如果在这个过程中，将感光元件生成的信号不经过处理器处理而直接存储起来，便得到了RAW文件。因此不同的数码相机，由于感光单元排列方式、信号转换方式不同，不同型号的相机所生成的RAW文件是不一样的。^[7][8]

一个RAW文件包含来自数码相机图像传感器未经处理、压缩的灰度图片数据和有关如何捕捉图像的信息（元数据）。^[10]

数码相机的核心部件CCD/CMOS上的光敏感应元件成格栅状（或蜂窝状）排列组成，每个感应元件产生一个像素点，每个像素点以原始数据记录。^[11]RAW数据文件中包含的像素值，也就是灰度原始数据，描述了与被拍摄场景对应位置的颜色和层次，或者提供对于被拍摄场景各成像位置颜色和层次的直接描述。^[12]另外，为了让操作者能有效并合理地使用照相机原始数据图像，文件内还包含重要的指示性数据，称为图像元数据(Metadata)，如拍摄光圈、快门、ISO、镜头焦距和拍摄时间等。这类数据由相机在每一次捕获场景信号时产生。^[12]JPEG/TIFF格式的元数据包含在EXIF(Exchangeable Image File)信息中，放在图像头部位置。^[13][14]而RAW文件本身就是一种记录数码相机传感器原始信息，即相机拍摄产生一系列元数据的文件^[14]，而不是真正意义上的图像文件格式，并没有文件头信息。^[6]

由于RAW格式记录的是没有进行任何进一步处理的原始数据，所以在后续处理中可以在多个方面对图像进行调整，为图像处理留下了很大的空间。^[7]在得到满意的处理结果后，可根据实际用途将其转换为适当品质的JPEG格式；在处理过程中如果想保留中间结果，可以暂存为TIFF格式。^[6]

白平衡：拍摄RAW时，白平衡设置对照相机捕获的像素没有影响，仅在原始数据文件内简单地记录为元数据标签。^[15]在后期处理时调节白平衡，其实就是调整图像的整体色彩来校正在不同色温环境下所产生的色偏^[16]，RAW格式的图像底层数据中保留了完整的色温信息，手动调整后能够使画面色彩更加统一。^[17]

影调：对于照片影调的调整，需要对对比度、平滑度、高光、阴影、曝光和亮度等进行调节^[18]。由于RAW文件包含的亮度阶数量非常多，即使在处理过曝或者暗光拍摄的图像时，RAW文件仍能够很好的处理高感光或者暗光拍摄的图像，甚至可以对RAW文件的“高光”和“阴影”分离开来进行调整。^[19]

色调：色调定义了在照片中表示颜色的方法和颜色的范围^[20]。如果我们进行大幅度的色彩改变和亮度调整JPEG格式时，照片会产生噪点，画质受损，而同样的调整RAW格式在噪点、画质方面几乎不受影响。^[21]

降噪、抗锯齿和锐化：由于相机的处理器要将多个感光单元产生的信号合并才能得到一个彩色像素，因此图像细节会有所丢失，为了减少这种损失，需要对图像进行降噪、抗锯齿和锐化等处理。当用RAW格式保存信息时，可以后期在计算机中而不是在相机中进行这些处理，能够把负面影响降到最低。^[20]

镜头畸变和暗角处理：许多变焦镜头都会出现桶型畸变或枕型畸变，可在RAW拍摄的文件里处理矫正。另外，现在的许多镜头都会出现四角失光现象，也称为暗角。通过RAW转换器处理，可以加深也可以完全消除暗角^[22]。

存储颜色更丰富：RAW格式照片作为独立于相机外的数据文件，不受影像生成器色域空间的限制^[4]，具备有更大的信息量和更多的色彩，在色域、锐度、清晰度上都具有很大的调整空间。^[23]

图像质量更好：RAW文件记录的相当于图像的原始数据，有更宽广的动态范围，细节保留得更多，颜色的饱和度以及色彩过渡都更好，多表现在暗部及亮部等极限部位。^[24]

保障图片真实性：由数码照相机拍摄的数字文件会包含EXIF(Exchangeable Image File)信息，内容包括一系列元数据，这些信息被镶嵌在JPEG/TIFF格式内，形成对数码照片真实性的证明。但随着技术的发展，一些软件可做到对数码相片中EXIF的信息的更改。RAW格式数码照片作为未经压缩的“原始数据包”，并不需要在格式的头部插入EXIF信息以保证照片的真实性。^[14]

后期处理图像无损失：用RAW文件保存的图像，后期处理存在可逆性，以后还能把照片还原成原始的状态。^[25]随着处理软件的进步和不断更新，重新处理有可能得到质量更高更完美的图像。^[26]

更方便还原真实场景：RAW作为原生的“数字底片”，只反映照射到感光单元上光线的强度，运用图像软件对原始数据进行微调，可以解决由于拍摄者错误观察而造成拍摄参数偏差和天气因素所造成的成像质量问题，更加真实还原客观环境。^[25]

文件体积大：以尼康D850为例，使用一张64GB的XQD储存卡，能够拍摄589张14-bit的RAW格式文件（每张大小约51.6MB）或是1900张高质量JPEG图片（每张大小约22MB），但是二者分辨率差别不大。除此之外还要考虑储存卡的读写速率。^[26][27]以尼康Z8为例，高速连拍的情况下，对比拍摄JPEG格式图片，相机拍摄RAW格式照片会出现降速现象，并且一次连拍张数也相对减少。^[28]使用JPEG格式能让相机维持更长的连拍时间，对于机身缓存的压力较小。^[27]

有使用门槛：因为RAW格式照片只是一个原始压缩数据包而不是真正的照片，电脑系统不能直接读取（Windows 10系统已经加入了能够直接浏览RAW格式文件的功能），需要用相关软件对其进行解压转换成JPEG或TIFF格式的照片。RAW格式的后期处理需要一定技巧，考验操作人员对色彩、层次的整体把握能力。^[4][29]

格式多、标准不好统一：RAW格式文件没有统一的标准，且不含文件头信息。这就使得每个相机厂家出产的相机所输出的RAW格式文件各不相同，这给后期处理带来了一些问题。^[30]

时效性差：当新机型上市后，后期软件需要一定的时间才可以更新出适应新的RAW格式的解码^[31]。例如，Adobe通常每个季度或者每隔90天发布一次Adobe Camera Raw增效工具和Lightroom更新，以提供新的相机支持。若用户的相机是最新推出的机型，则可能需要等待一段时间才能兼容。^[32]

一般有两种方法可以处理RAW格式文件：机内处理（根据相机机型不同有所不同）或在后期软件中进行处理。相机厂商通常会推岀chū适配旗下产品的后期软件，比如佳能的Digital Photo Professional、尼康的专业RAW处理软件Capture、飞思公司的Capture One Pro等^[33]，不过像Lightroom、Affinity Photo以及Adobe camera raw（Photoshop以及Photoshop Elements的内部处理软件）同样拥有非常强大的编辑能力。^[27]

在Windows 7操作系统或者更老系统中，RAW文件是不可以预览的。^[34]而微软为Windows 7和Windows 8提供了免费的编解码器包，以支持查看RAW图像。^[35]而Windows 10系统包含常用图片文件的预览功能，除了常见的JPG、PNG、BMP图片外，所有单反相机的RAW文件也可以直接预览。打开图片目录，在资源管理器中切换到“查看”功能选项卡；接下来在功能面板“窗格”一组下单击“预览窗格”，即可在右侧窗格预览图片。^[36]

在iOS 10更新后，苹果iPhone7支持拍摄RAW照片。^[37]在装有“照片”“预览”和某些第三方应用的macOS上，以及使用支持RAW的第三方应用的iOS上，用户可以使用RAW格式的图像。iOS 10和macOS Sierra为主流相机的RAW图像提供系统级支持。^[38]从装有iOS 14.3或更高版本的iPhone 12 Pro和更新的Pro机型开始，苹果支持拍摄Apple ProRAW格式的照片。Apple ProRAW将RAW格式与iPhone图像处理技术结合，采用DNG文件格式，用户能够在“照片”App和其他兼容DNG文件的第三方照片App中打开ProRAW照片，编辑图片的曝光度、色彩和白平衡。^[39]iOS 15、iPadOS 15 和macOS Monterey为处理数码相机 RAW格式增强了支持，可以提供更好的细节并优化了降噪效果。^[40]

Camera Raw软件是作为一个增效工具随Adobe After Effects和Adobe Photoshop一起提供的，同时也为Adobe Bridge增添了功能。Camera Raw为其中的每个应用程序提供了导入和处理相机原始数据文件的功能。在Camera Raw中用户可以对RAW文件进行调整白平衡、色调以及饱和度，也可以对图像进行锐化处理、减少杂色、纠正镜头问题以及重新修饰。使用Camera Raw对相机原始图像进行调整时，会保留图像原来的相机原始数据。如果在Photoshop Camera Raw中打开相机原始数据文件，则可以使用其它图像格式如DNG、JPEG、TIFF或PSD格式来存储处理的文件。^[10]

Lightroom类似于工作流程改进之后的Adobe Camera Raw，易于上手。^[41]Lightroom可以读取大多数相机的RAW文件，用户可以对照片标记分类，进行批量处理，并将这些数据处理成全彩色照片。用户也可以使用“修改照片”模块中的控件来处理和解析照片的原始图像数据。^[42][43]

XMP文件在Adobe产品中被称为“sidecar file”，即“附属文件”。它记录的是对原图像文件元数据的调整信息。例如我们用camera raw对相机输出的RAW文件进行了调整后，存储器中原始RAW文件旁会产生一个与其文件主名相同的.xmp文件，这个文件就是RAW文件的附属文件，大小通常都很小，只有10K左右，其记录的是在camera raw中对RAW文件的调整。采用这种附属文件的方式进行RAW格式文件的编辑是为了实现“无损编辑”，即对原始的RAW格式文件不做任何破坏性编辑，保留RAW格式文件数据的原始性。^[44]

JPEG文件实际上是相机对拍摄得到的RAW格式文件进行压缩之后的产物^[45]，相比RAW而言，文件小，兼容性高，可以使用很多软件预览和编辑。^[46]数码相机上常用的JPEG图像格式只能保存8位的信息，因此JPEG格式的图片对光线强弱只能有256个等级的描述，而大多数的RAW文件是12位或者14位的，因此每个感光点接收到的光线的强弱可以表示为4096级（12位）或者16384级（14位），而且RAW文件中包含的是感光元件采集下来的原始信息，因此对RAW文件可以进行的后期处理的余地要大得多，也更加精细^[20]。

TIFF格式最初是由Aldus公司与微软公司为PostScrip开发，是一种主要用来存储包括照片和艺术图在内的图像文件格式，这种图像的文件格式可以实现图像原始数据的无损压缩。一些数码相机会根据将RAW转换为TIFF格式，这种转换可以实现原始数据的无损失转换，也可以在后期通过软件将RAW格式文件转换为TIFF格式。^[47]但由于TIFF文件可以保留图像在后期处理中的图层、通道、路径等信息^[47]，文件量比RAW大许多^[48]，且经过相机本身大量的处理，已经被很多专业的数码相机所弃用，只有很少的相机能够直接记录这种格式的文件。^[27][49]

由于各厂家CCD/CMOS的排列、转换方式和图像处理器的运输方法不同，RAW格式数据记录的方式也不同，因此各相机厂商会采用不同的编码方式来记录RAW格式数据，不同型号的相机所产生的RAW文件扩展名也是不一样的。^[50]例如用索尼的单反/单电/微单以RAW格式拍摄的文件后缀名为.ARW，卡片机以RAW格式拍摄的文件后缀名为.SRF/SR2。^[46]

虽然RAW文件格式能够为专业人士提供了更大的创意空间，但各种相机可能使用多种不同的原始数据格式，而这些格式的规范不能公开获取，这意味着并不是每一种原始数据文件都能被众多软件应用程序读取。因此，采用这些专用的原始数据文件作为长期存档的操作，存在着一定风险。^[52]2005年2月，Adobe公司推出一个称为“数字负片(Digital Negative)”的公共平台，称为DNG，以求今后的各厂家开发的RAW格式能有一个通用的编码方式和解码规范。Adobe公司在网站上提供免费的DNG格式转换器，即DNG Converter，下载的文件是Camera RAW与DNG Converter捆绑的插件。^[26]数字负片DNG格式作为一种用于数码相机生成原始数据文件的公共存档格式，解决了不同型号相机的原始数据文件之间缺乏开放式标准的问题，从而有助于确保摄影师们能够访问RAW格式的文件。数百家软件制造商（如Apple和Google）已经开发了对DNG的支持。Leica、Casio、Ricoh、Samsung和Pentax等知名相机制造商也纷纷推出直接支持DNG的相机。^[52]