Qué es un fichero RAW (imagen RAW)

Vamos a ver qué información contiene un fichero RAW y qué ventajas tiene sobre otros formatos (como JPEG)

 

Qué es un fichero RAW

A veces se hace la analogía con el mundo de la fotografía analógica y se le llama coloquialmente negativo digital, haciendo referencia al negativo de la película.

No soy muy fan de esta analogía, pero en cierta forma el RAW y el negativo comparten algunas similitudes que veremos más adelante.

 

 

¿Cómo funciona un sensor de imagen digital?

Puedes echar un vistazo al artículo sobre el funcionamiento de un sensor de imagen para tener más información.

A modo de resumen:

  • El sensor está formado por millones de celdas sensibles a la luz
  • Cada celda transforma los fotones de luz que le llegan de la escena en una señal eléctrica (transforma fotones en electrones)
  • Esa señal se mide, se amplifica si es necesario (ISO) y se convierte en un número entero (en el conversor analógico digital)
  • Ese número entero asociado a cada celda es lo que se conoce como valor RAW.

 

Ese valor RAW asociado a cada celda está en una escala que depende del número de bits con el que se codifica la señal analógica.

 

Funcionamiento sensor cámaras digitales

 

Por ejemplo si tenemos un sensor de 8 bits, cada celda puede tomar un valor entre 0 y 255.

El 0 se corresponde con un punto de la escena totalmente negro.

El 255 se corresponde con un punto de la escena totalmente blanco.

En un sensor de 12 bits cada celda puede tomar un valor entre 0 (negro) y 4095 (blanco puro). En un sensor de 14 bits la escala va desde 0 hasta 16383.

 

Una forma muy intuitiva de ver el valor RAW es imaginando que cada una de esas unidades está generada a partir de un número concreto de fotones.

Por ejemplo imagina que la señal correspondiente a 10 fotones se codifica con un valor 1 a ISO base.  Si la celda recibe 1.000 fotones tendríamos un valor RAW 100 para esa celda. Si la celda recibe 10.000 fotones tendríamos un valor 1.000…

Cuando subimos ISO reducimos la escala. En el ejemplo anterior subir un paso de ISO implica que por cada 5 fotones se codifica un valor RAW 1. Con 1000 fotones tendríamos un valor RAW 200… y así sucesivamente.

 

Los sensores ven en blanco y negro

Un sensor CMOS típico de cualquier cámara es sensible a la luz en un rango que va de los 350nm hasta los 1000nm aproximadamente (el ojo humano de 400 a 700nm).

La sensibilidad del sensor no es constante en ese rango, pero va a convertir fotones de todo ese espectro de luz.

Una vez que el fotón genera un electrón, ese electrón no conserva ninguna información sobre el fotón original.

La información del ‘color’ se pierde.

Si tuviéramos un sensor monocrómatico, como los que se usan en astronomía, y quisiéramos una imagen en color, tendríamos que hacer al menos 3 fotos de la misma escena: una poniéndole delante un filtro óptico rojo, otra poniendo un filtro verde, y otra con un filtro azul.

Y en edición podríamos fusionar esos tres ‘canales’ de color para generar la imagen final.

Para conseguir las tres versiones a la vez podríamos tener cámaras con 3 sensores, cada uno de ellos con un filtro óptico de diferente color. Pero esto sería muy caro y poco práctico por tamaño y complejidad.

En las cámaras a las que estamos acostumbrados se utiliza un único sensor, pero cada celda va cubierta con un pequeño filtro de color.

Estos filtros forman un mosaico que cubre todo el sensor:

 

Demosaicing - Interpolación cromática - Filtros de color

 

Ese mosaico se conoce como filtro RGB o patrón RGB.

Puede haber diferentes distribuciones o patrones. Los más utilizados son el patrón de Bayer, utilizado por la mayoría de los sensores,  y el patrón X-Trans, utilizado por algunos sensores de Fujifilm.

En estos patrones se le da más importancia al verde, que suele ser la longitud de onda donde la eficiencia del sensor (su sensibilidad) es más alta. Esa información de los verdes representa mejor la luminosidad de la escena.

 

Cuando hacemos una foto con un sensor de este tipo es como si hubiéramos hecho 3 fotos en blanco y negro, a partir de la luz filtrada por los filtros de color.

 

Demosaicing - El sensor sólo ve intensidad, no colores

 

Por ejemplo si el sensor es de 24Mpx y utiliza un mosaico de Bayer tendremos:

  • Una imagen en blanco y negro de 6 Mpx que corresponde al canal azul
  • Una imagen en blanco y negro de 6 Mpx que corresponde a los tonos rojos
  • Una imagen en blanco y negro de 12 Mpx (2 x 6 Mpx) que corresponde a los verdes

 

Las 3 imágenes están superpuestas sobre la superficie del sensor, pero no se solapan entre sí.

A cada una de esas 3 ‘imágenes’ se las suele llamar canal: canal rojo, canal verde, canal azul.

Pero hay que tener en cuenta el contexto. Estos canales no son exactamente lo mismo que los canales de color de una imagen final (JPEG, TIFF…)

 

 

¿Qué es el fichero RAW?

El fichero RAW contiene una copia exacta de los valores RAW que se han generado en el sensor.

 

Qué contiene un fichero RAW - Valores del sensor

 

Recuerda: la celda convierte fotones en electrones, los electrones acumulados generan un voltaje que se puede medir (señal analógica) y ese nivel de voltaje se convierte a un número entero: valor RAW.

La palabra RAW no son siglas, viene directamente del inglés ‘raw‘, que significa crudo, sin procesar.

Y el fichero RAW contiene eso: una copia exacta, sin procesar, de los valores que ha generado el sensor a la salida del conversor analógico digital.

 

 

¿El fichero RAW es una imagen?

Para las cámaras que tienen sensor con filtro RGB: el fichero RAW contiene la información de una imagen, pero no es una imagen como tal.

La mayoría de dispositivos y programas que trabajan con imágenes digitales se basan en una representación en la que cada punto de la imagen contiene la información de los 3 colores: rojo, verde y azul.

La representación de una imagen es una matriz (x, y) de vectores (r, g ,b)

Por ejemplo, un punto cuyas coordenadas son (12, 20) tiene unas componentes de color (20, 45, 250)

El fichero RAW es una matriz (x, y) de escalares (un valor entero, un número)

Por ejemplo, una celda del sensor cuyas coordenadas son (12, 20) tiene un valor de (250)

 

Fichero RAW - Niveles vs componentes RGB

 

Para convertir la información RAW en una imagen hay que hacer un proceso que se conoce como interpolación de color (interpolación cromática) o por su nombre en inglés: demosaicing.

Además hay que hacer otras correcciones y/o transformaciones para obtener la imagen final en un formato estándar que entiendan los dispositivos (pantallas, monitores…) y los programas de edición.

 

¿Fichero RAW, imagen RAW o formato RAW?

RAW no es un formato como tal.

Cada fabricante empaqueta la información RAW en sus propios formatos, no hay un estándar o un formato único.

El formato RAW más universal sería el DNG de Adobe.

Ya hemos visto que el fichero RAW de la mayoría de nuestras cámaras no contiene una imagen como tal, sino la información necesaria para construirla a posteriori (en el proceso de revelado)

En cualquier caso se suelen utilizar todos esos términos para referirnos al RAW: fichero RAW, imagen RAW o formato RAW serían formas equivalentes.

 

¿Qué información adicional contienen los ficheros RAW?

Como hemos comentado, cada fabricante tiene sus propios formatos RAW. Un mismo fabricante puede tener varios formatos diferentes o versiones de un mismo formato.

Pero en líneas generales, ¿qué suele contener el fichero RAW?

  • La matriz con los datos RAW del sensor
  • Metadatos con la información de la cámara, objetivo y sus parámetros de configuración
  • Metadatos relacionados con el sensor
  • Imagen en formato JPEG incrustada.
    Esta imagen se utiliza para la previsualización del fichero en la cámara o en programas de edición, etc.

 

 

¿En qué consiste revelar un RAW?

El proceso de revelado consiste en convertir la matriz de datos con información del sensor en una imagen con información RGB.

Un revelado básico consistiría en:

  • Interpolación cromática, utilizando el algoritmo más adecuado al tipo de escena o a los resultados que queramos conseguir
  • Balance de blancos inicial, bien a partir de la información que estaba configurada en la cámara en el momento de hacer la foto o bien a partir de un balance de blancos neutro asociado a ese sensor (cada sensor tiene una respuesta diferente y por tanto el balance de blancos neutro es diferente).
  • Aplicar una corrección de gamma (asociada normalmente a un espacio de color) para que podamos ver la imagen correctamente en cuanto a brillo en un monitor o pantalla.

 

Con eso ya tendríamos una imagen ‘estándar’ en la que cada punto de la imagen tiene sus 3 componentes de color.

A partir de aquí podríamos editar la imagen o guardarla en algún formato universal, por ejemplo JPEG o TIFF.

Esa imagen inicial será normalmente muy plana: con poco contraste y poca saturación de color.

La mayoría de los programas de revelado aplican una curva base para dar algo de contraste y que la imagen se parezca más a la que habíamos visualizado en la cámara.

 

Hay que tener en cuenta que el proceso de interpolación de color y el balance de blancos implican una toma de decisiones, una transformación, en la que perdemos en cierta forma una parte de la información original.

Si guardamos la imagen resultante en formato TIFF, por ejemplo TIFF de 16 bits por canal, la pérdida de información es muy pequeña, prácticamente despreciable a nivel práctico.

Si guardamos la imagen en JPEG (8 bits por canal) la pérdida de información es mucho más importante.

El JPEG aplica compresión con pérdida de información. Es un formato final, para consumo.

 

Revelado RAW avanzado

En muchos programas el revelado básico es transparente al usuario. Abrimos el fichero RAW y tachán.. ya estamos visualizando la imagen revelada.

A partir de ese momento lo que hacemos es un procesado de la imagen para hacerla más atractiva o para que case mejor con el recuerdo que teníamos de la escena real.

De todas formas todo este procesado que hacemos dentro de un programa de revelado: Lightroom, Dark Table… se suele conocer como ‘revelado’.

La mayoría de los programas de revelado utilizan un flujo de trabajo no destructivo. Los cambios que hacemos se guardan como una secuencia de órdenes, una especie de receta para ‘cocinar’ los datos RAW y generar la imagen final.

 

 

Disparar en RAW vs disparar en JPEG

Antes de entrar en más detalle, vamos a ver cómo genera una cámara la imagen en JPEG:

  • Todo el proceso es idéntico hasta generar la matriz con los valores RAW
  • El procesador de la cámara realiza la interpolación de color (demosaicing) con el algoritmo que tenga programado internamente
  • El procesador hace el ajuste de blancos en función de la información que haya proporcionado el usuario (si está configurado algún balance de blancos específico) o utilizando algún algoritmo para estimar el balance (cuando está configurada la opción de balance automático)
  • El procesador aplica las curvas de contraste y saturación a partir del perfil de imagen configurado por el usuario (neutral, vivid… a medida)
  • Se aplica la corrección de gamma y se asocia la imagen a un espacio de color, por ejemplo sRGB o Adobe RGB
  • Opcionalmente se puede aplicar algún algoritmo de reducción de ruido en alguna parte del proceso
  • Opcionalmente se puede aplicar algún algoritmo de corrección geométrica
  • Se genera el fichero JPEG con la compresión que corresponda, en muchas cámaras se puede elegir la calidad de los JPEG (low, high, fine, super fine…)
  • Se guarda el fichero JPEG en la tarjeta de memoria
  • Si hemos configurado la cámara para que dispare sólo en JPEG: la información RAW se elimina

 

Como ves, a partir de la información captada por el sensor la cámara toma muchas decisiones sobre las que el usuario sólo tienen un control parcial.

 

Información que contiene JPEG vs RAW

Vamos a hablar un poco de bits y de información.

En la actualidad la mayoría de los sensores son de 12 o de 14 bits.

Por ejemplo, en un sensor de 12 bits cada nivel RAW está en una escala que tiene una resolución tonal de unos 4000 posibles valores.

Cuando hacemos la interpolación cromática de una ‘imagen’ RAW tendremos como resultado una imagen RGB en la que cada color (cada canal) está codificado con el mismo número de bits que el RAW inicial.

Es decir, en cada punto de la imagen tendremos la información de color codificada con 12 o 14 bits por canal:

 

RAW vs JPEG bits

En un sensor de 12 bits cada punto de la imagen RGB estaría codificado con 12 x 3 = 36 bits.

En un sensor de 14 bits cada punto estaría codificado con 14 x 3 = 42 bits.

Esto no quiere decir que todo ese volumen de información se corresponda con información de la escena real.

El proceso de interpolación ‘inventa’ una parte importante del color de cada punto. No podemos generar información de donde no la hay. Pero una vez terminado el proceso de interpolación podríamos decir que tenemos una matriz RGB con una gran resolución tonal.

 

JPEG

El formato JPEG por su parte trabaja con 8 bits por canal (8 x 3 = 24 bits por pixel)

Pasar de la matriz RGB a la matriz JPEG equivale a hacer un muestreo. Perdemos resolución de los tonos de cada punto.

Esto se nota en las imágenes que contienen degradados muy suaves.

El ejemplo más típico es un cielo azul despejado. El ojo humano es capaz de ver el cielo como un degradado continuo y sutil de tonos de color azul.

En una imagen digital no hay un degradado continuo, pero si la resolución tonal (y la resolución espacial) es adecuada el ojo humano no es capaz de distinguir esos ‘saltitos’ entre tonos muy similares.

Cuando la resolución tonal (número de bits) no es lo suficientemente alta llega un momento en que algunos saltos dentro del degradado se dejan de ver como continuos: se produce un efecto conocido como banding (posterización)

 

Efecto de posterización / banding

 

Además, para generar el fichero JPEG final se aplican una serie de algoritmos de compresión con pérdida de información (lossy compression).

 

IMPORTANTE: Los algoritmos de compresión JPEG tienen en cuenta el funcionamiento de la vista humana y de cómo el cerebro procesa esa información. A menos que se comprima mucho la imagen nosotros la vamos a percibir como muy fiel a la escena real que verían nuestros propios ojos.

Aunque podríamos llegar a apreciar algo de banding / posterización en las imágenes JPEG directas de cámara, no es lo habitual.

 

 

TIFF

Es un formato muy utilizado para guardar imágenes preservando toda su información o como formato para intercambio de información entre aplicaciones de tratamiento de imágenes.

Simplemente lo vamos a comentar como un ejemplo de lo que sería almacenar la imagen en un formato RGB sin compresión ni pérdida de información.

Para almacenar una imagen a partir de la matriz RGB de 12 o 14 bits por canal necesitaríamos trabajar con un TIFF de 16 bits por canal  (16 x 3 = 48 bits por pixel)

Fíjate que nos sobran 4 o 2 bits por canal. Esos bits extra del TIFF ocupan espacio pero no incluyen ninguna información de la imagen. Son relleno.

El problema del formato TIFF es que genera unos ficheros enormes.

Haciendo un cálculo rápido de servilleta: 48 bits por pixel son 6 bytes por pixel. Para un sensor de 20Mpx se generaría un fichero de al menos 120MB (megabytes).  Un fichero JPEG con la misma imagen y muy poca compresión podría almacenarse en unos 10MB.

 

 

Volviendo a JPEG vs RAW…

¿Cómo se genera el fichero RAW en la cámara?

  • Para la parte RAW (la matriz con los valores RAW) simplemente se coge esa información y se empaqueta en el fichero.
  • En la mayoría de los formatos RAW se genera un fichero JPEG igualmente, aplicando los procesos que hemos visto en el apartado anterior. Y esa imagen JPEG se incrusta dentro del fichero RAW.
  • Se guardan también todos los metadatos sobre la cámara, objetivo y configuración del sensor
  • Se envía el fichero RAW a la tarjeta de memoria

 

En algunas cámaras el fichero RAW, la matriz de datos, puede llevar algún procesado inicial.

Por ejemplo algunas cámaras pueden hacer correcciones para compensar aberraciones geométricas de un determinado objetivo.

Se dice que se genera un RAW ligeramente ‘cocinado’.

 

 

¿Qué ventajas tiene usar ficheros JPEG directamente de cámara?

  • Nos ahorra mucho tiempo
    Trabajar con RAW implica que hay que hacer al menos un revelado básico antes de tener una imagen usable
  • En muchas situaciones la imagen JPEG tiene ya un procesado final muy bueno que nos costaría trabajo y tiempo replicar en el proceso de revelado y edición.
    Si usamos correctamente los perfiles de imagen y los podemos personalizar a voluntad tendremos imágenes finales a nuestro gusto.
  • Los algoritmos de reducción de ruido internos de las cámaras suelen ser muy eficientes.
    Son algoritmos diseñados específicamente (o adaptados) para trabajar con un determinado sensor.
  • La mayoría de los monitores y dispositivos son de 8 bits por canal
    Por lo tanto, en tu monitor de 8 bits no vas a ser capaz de ver directamente esa resolución tonal que puede generar el sensor de tu cámara. Estás viendo siempre una versión simplificada de 8 bits.

 

Desventajas de los JPEG

  • Nos tenemos que asegurar en el momento del disparo de configurar la exposición lo más exacta posible
  • Tenemos que configurar el balance correcto de color adecuado para cada escena
  • Tenemos que elegir a priori el estilo final de la imagen: contraste, saturación, perfiles especiales…
  • Si vamos a hacer una edición posterior, el JPEG nos va a limitar más, contiene mucha menos información que el RAW original
  • Hay muchas situaciones en las que podemos mejorar mucho la imagen a partir del RAW, por ejemplo con el mapeo tonal (subir sombras, recuperar altas luces…) con respecto a lo que podemos hacer a partir de un JPEG.
    Aunque clavemos la exposición, con JPEG tenemos bastante menos margen para hacer este tipo de ajustes selectivos en edición.
  • La edición sobre el JPEG es siempre destructiva.
    El hecho de modificar una imagen JPEG y guardarla de nuevo implica que se le vuelven a aplicar todos los procesos de compresión con pérdida de información.

 

 

¿Qué ventajas tiene usar RAW?

Están relacionadas con las desventajas de los JPEG

Las principales ventajas desde mi punto de vista:

  • Podemos elegir el algoritmo de interpolación de color que más nos interese (no todos los programas de revelado ofrecen esta opción)
  • Podemos elegir el balance de blancos en el momento de hacer el revelado
  • Trabajamos con toda la información que nos proporcionó el sensor.
    Esto nos da mucho más margen en caso de tener que ajustar la exposición, hacer un mapeo tonal (subir sombras, recuperar luces…), ajustar el color…
  • Podemos ajustar a voluntad el contraste y la saturación a partir de la información inicial (no a partir de una información que ya ha sido alterada al generar el JPEG)
  • Podemos utilizar diferentes algoritmos de reducción de ruido si fuera necesario
  • El revelado es un proceso no destructivo
    A partir de un mismo RAW podemos obtener muchas versiones diferentes de la imagen final una vez revelada y procesada. Siempre tenemos ese RAW original que no se toca ni se modifica internamente.

 

La desventaja más evidente es que para conseguir la imagen final tenemos que hacer el revelado, que lleva tiempo y necesitamos tener ciertos conocimientos básicos.

A veces, sobre todo si no tenemos mucha experiencia, no es fácil mejorar o incluso igualar la versión JPEG que ha generado la propia cámara.

Para un usuario que comienza puede resultar un poco frustrante ver que por ejemplo el JPEG de la cámara o el que genera un móvil parecen visualmente más atractivos que las imágenes que él intenta conseguir a partir de los RAW.

Es decir, trabajar con RAW supone un esfuerzo extra y unos conocimientos.

Pero una vez que se le pilla un poco el truco los resultados pueden llegar a ser espectaculares, y con un poco de experiencia el flujo de trabajo puede ser muy rápido.

 

¿Qué tal RAW + JPEG?

Si vas a editar siempre tus fotos: revelado avanzado + edición de imagen… Entonces elige siempre RAW.

Si no editas casi nunca o haces una edición muy ligera y tienes mucha experiencia con la configuración de tu cámara: los JPEG directos de tu cámara (SOOC – Straight out of camera) puede ser la opción más conveniente para ti.

La mayoría de las cámaras permiten la opción de guardar RAW + JPEG.

Yo suelo utilizar esta configuración.

Muchas de las fotos las puedo usar directamente con muy poca edición posterior.

Y en las situaciones más complicadas o fotos para las que quiero una edición más profunda y más personalizada utilizo el fichero RAW para intentar sacar todo el potencial.

Los ficheros RAW me sirven además como copias de seguridad.

Los programas de revelado utilizan un flujo de trabajo no destructivo. La información RAW siempre está ahí, preservada en el fichero.

 

 

Resumen final: elegir JPEG o RAW

Cuando disparamos en JPEG estamos delegando en la cámara una buena parte de las decisiones. Perdemos control sobre el proceso.

La imagen JPEG contiene bastante menos información de la escena que el fichero RAW: menos bits por canal de color y además la pérdida generada por el proceso de compresión.

Por otra parte las cámaras tienen algoritmos muy avanzados y una ‘ciencia del color’ que ha evolucionado y mejorado muchísimo a lo largo de los últimos años.

Las imágenes JPEG directas de cámara tienen en general una calidad muy buena.

 

Si tienes pensado procesar las imágenes: ajustar contraste, saturación, color, etc. -> Usa RAW

Si estás fotografiando escenas con alto rango dinámico (mucha diferencia de luminosidad entre las zonas más brillantes y las zonas más oscuras), entonces te interesa usar RAW, ya que vas a tener más información para recuperar luces y subir sombras (mapeo tonal).

Si notas que la foto final que genera la cámara (JPEG) no describe exactamente lo que vieron tus ojos en la escena: por ejemplo colores más apagados, no hay contrastes entre colores, falta de sensación de profundidad… Entonces usa RAW e intenta hacer un revelado que consiga reflejar esas sensaciones que te faltan en el JPEG.

A partir del RAW puedes sacar el máximo partido al sensor de tu cámara.

Y el proceso de revelado también te va a ayudar a entender cómo funciona tu cámara, sus limitaciones y cómo mejorar tu técnica a la hora de hacer fotos.

 

Yo recomiendo configurar la cámara en cualquier caso para que grabe JPEG + RAW.

El RAW, aunque no lo uses, te sirve como una copia de seguridad que contiene toda la información posible.

 

Si no vas a procesar la imagen o vas a realizar una edición muy sencilla puedes utilizar directamente el JPEG directo de cámara.

Prueba con los diferentes perfiles de imagen predefinidos de tu cámara: vivid, neutral, standard, landscape… Estos perfiles son los que usa la cámara para ‘cocinar’ el RAW y generar el JPEG: contraste, saturación, etc.

Muchas cámaras permiten personalizar estos perfiles o crear perfiles de cero con los parámetros que queramos.

En muchas situaciones el JPEG directo de cámara es más que suficiente.

 

 

 

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