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Rohdatenformat

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

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

Funktionsweise

Datei:Dimage Viewer 2.11 Import.jpg
Importdialog der Software Dimage Viewer 2.11 (2004) von Minolta

Die digitalen Rohdaten liegen nach dem Aufnehmen und Speichern in einem proprietären Format vor, das nur mit der Software des jeweiligen Herstellers oder einigen speziellen Anwendungen von Drittanbietern verarbeitet werden kann. Auch in eine Bildbearbeitungssoftware wie Adobe Photoshop müssen Rohdaten erst importiert werden. Raw-Bilddateien enthalten bei manchen Herstellern ein Vorschau-Bild im JPEG-Kompressionsformat mit reduzierter Auflösung, um eine Darstellung ohne zeitraubenden Import zu ermöglichen.

RAW-Dateien wirken vor der Nachbearbeitung "flau, düster und kontrastarm", dafür bieten sie "CCD-Daten pur – mit voller 12-Bit-Farbtiefe, ungefiltert, ungeschärft, höchstens verlustfrei komprimiert" (Trinkwalder).

Bei der Verarbeitung eröffnet sich dem Digitalfotografen jedoch eine ganz neue Qualitätsdimension der digitalen Bilder, die kaum vergleichbar ist mit dem "Datensalat", den die Automatikfunktionen der Kamera liefern. Beispielsweise haben Bilder im Rohdatenformat erheblich feinere Abstufungen der Helligkeits- und Farbwerte; JPEG bietet 8 Bit pro Farbkanal (256 Helligkeitsabstufungen, 16.8 Mio. Farben) für jeden Bildpunkt, demgegenüber speichern Rohdatenformate meist 10, 12 oder 14 Bit (1.024 bis 16.384 Stufen, im Profi-Sektor mitunter auch mehr), aufgrund der Charakteristik des üblicherweise eingesetzten Bayer-Sensors allerdings nur für jeweils einen der drei Farbkanäle. Die durch die Verwendung des Bayer-Sensors notwendige Farbinterpolation findet außerdem erst bei der weiteren Bearbeitung statt, so dass hier noch nachträglich eingegriffen werden kann.

Dieser Detailreichtum hat seinen Preis: Während JPEG-komprimierte Bilder einer 5-Megapixel-Digitalkamera, je nach Kompressionsgrad, etwa 2,5 bis 3 Megabyte groß sind, bedarf ein entsprechendes Rohdatenbild je nach Kameramodell bis zu zehn Megabyte. Manche Hersteller setzen bei der Speicherung von Rohdaten einen verlustfreien Kompressionsalgorithmus ein, der bei nicht allzu komplexen Bildinhalten die aufgezeichnete Datenmenge halbieren kann. Im schlimmsten Fall werden 16 Bit pro Element des Bayer-Sensors abgespeichert. In diesem Beispiel passen auf ein Speichermedium mit einer Kapazität von 128 MB je nach Bit-Tiefe und Kompression 12-25 Raw-Bilder anstelle von rund 50 JPEG-komprimierten Bilddateien. Durch die größeren Dateien wird auch vor allem die Speicherzeit erhöht. Wie bei JPEG-komprimierten Bildern ist der Speicherbedarf eines Raw-Bildes von der eingestellten Lichtempfindlichkeit abhängig. Das bei höheren Lichtempfindlichkeiten stärker auftretende Bildrauschen lässt sich schlechter komprimieren.

Die in Digitalkameras enthaltenen Bildprozessoren sind auf ihren Haupteinsatz optimiert: Das Umwandeln der Bildsensor-Rohdaten in das abzuspeichernde JPEG-Format. Während diese Bildprozessoren bestenfalls einige Zehntelsekunden für diesen Vorgang benötigen, dauert eine Rohdatenkonvertierung auf dem Computer, je nach dessen Ausstattung, zwischen 3 und 20 Sekunden. Dieser Zeitaufwand schreckt viele Anfänger von der Verwendung des Rohdatenformats ab. Ausserdem steht der Zeitaufwand, den der Kameraprozessor zur Konvertierung in das JPEG-Format braucht, in keinem Verhältnis zu dem erheblich höheren Zeitaufwand bei dem Schreiben der Rohdaten auf das Speichermedium.


Vorläufer-Format TIFF

Bevor sich RAW als verlustfreies, proprietäres Speicherformat für größtmöglichen Nachbearbeitungskomfort etablieren konnte, boten einige Hersteller zur Speicherung auch TIFF als Alternative zum JPEG-Format an. Mit RAW hat TIFF gemeinsam, die bei der JPEG-Kompression entstehenden Qualitätsverluste (Artefakte) zu vermeiden. Im Vergleich spricht für TIFF die breitere Unterstützung in Bildverarbeitungsprogrammen und das Wegfallen einer Zeit raubenden Konvertierung vor der Nachbearbeitung. Nachteilig wirkt sich bei TIFF die große Datenmenge aus, da hier für jedes Pixel 24 oder 48 Bit abgespeichert werden, was 15 bzw. 30 Megabyte bei einem 5-Megapixel-Bild bedeutet.

Doch trotz dieses beeindruckenden Datenmengen-Vorsprungs gegenüber RAW (10 bis 16 Bit pro Pixel) ist es in der Nachbearbeitung deutlich eingeschränkt, da hier die Datenvorverarbeitung inklusive Bayer-Sensor-Interpolation, Tonwertkorrektur, Schärfung, Rauschfilterung und Weißabgleich zum Zeitpunkt der Bildspeicherung unkorrigierbar abgeschlossen ist. Eine nachträgliche Korrektur geht wie auch bei JPEG-komprimierten Bildern mit einem Qualitätsverlust einher. Bei Verwendung von JPEG oder TIFF muss der Fotograf deshalb zum Erzielen eines optimalen Ergebnisses sämtliche Vorverarbeitungsparameter (Schärfungsgrad, Weißpunkt, Tonwertkorrektur) vor der Aufnahme korrekt einstellen, will er eine mögliche Fehleinschätzung des Kamera-internen Automatik-Modus und damit die nachträgliche Korrektur vermeiden.

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 semiprofessionellem Bereich sind die Marken Samsung (Pro 815) und Ricoh (GR Digital) die ersten, die kameraintern Adobe DNG Formate generieren können. Im professionellem Segment sind es Leica (Digital-Modul-R), sowie Hasselblad/Imacon (H2D).

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 anderen herstellerspezifischen RAW-Formaten Vorteile bei der flexiblen Verarbeitung sowie sicheren Archivierung (keine Bindung an proprietäre Software mehr). Für 2006 wird erwartet, dass noch mehr Hersteller Adobe DNG bei ihren Kameras implementieren, wodurch der RAW-Workflow für den Fotografen weiter vereinfacht und sicherer wird.

Vorteile von RAW

Erst durch die Einführung von RAW-Dateiformaten ist die digitale Fotografie für viele Anwender interessant und durchschaubar geworden. Die wesentlichen kameraseitigen Gestaltungsparameter bei Verwendung von RAW sind Belichtungszeit und Blende sowie ISO. Alle anderen Parameter wie Weißabgleich, Farbsättigung, Kontrast, Schärfung usw. fallen bei RAW weg, weil diese Einstellungen erst später bei der Konvertierung vorgenommen werden.

Neben der leichteren Überschaubarkeit beim Fotografieren und höheren Bildqualität der Endergebnisse sind die wesentlichen Vorteile von RAW die Flexibilität bei der Nachbearbeitung und ein pragmatischer Zugang zum Fotografieren. Es ist unmöglich, für JPEG universelle Parameter zu finden, die allen Motiven entsprechen; deshalb muß die Kamera für eine optimale JPEG-Aufnahme öfters verstellt werden (z.B. auch bei der gleichen Lichtsituation, vom Wechsel innerhalb der Totale zum Portrait), das ist zeitraubend und eine potentielle Fehlerquelle.

Bei JPEG werden sämtliche bildrelevanten Parameter fix im Voraus vorgenommen, bei RAW dagegen flexibel und erst nachdem die Aufnahme gemacht worden ist. Im Vergleich zur analogen Filmkamera ist das ungefähr so, als ob man erst nach der Aufnahme entscheiden kann, welchen Film man eigentlich einlegen will. Die Verarbeitung von RAW-Daten ist außerdem intuitiv und relativ schnell erlernbar (vorausgesetzt die richtigen Softwaretools, wie z.B. Adobe Photoshop CS2). Die RAW-Konvertierung wird oft mit der Negativentwicklung im Labor verglichen.

Durch den RAW-Aufnahmemodus hat die Fotoindustrie das kreative Potential der digitalen Fotografie wieder zurück in die Hände des Fotografen gegeben.

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 Olympus sich ausschweigt. Nikon hat bei seinen Profikameras den extremsten Weg gewählt und verwendet (teilweise) verschlüsselte Informationen innerhalb der proprietären RAW-Datei. Nach der hitzig geführten öffentlichen Debatte initiiert von Adobe Entwickler Thomas Knoll hat Nikon Ende 2005 die verschlüsselten Weißabgleich-Informationen offengelegt.

Mit der Einführung neuer Kameramodelle entstehen auch innerhalb der selben Kamerareihe eines Herstellers (z.B. Canon CRW...CR2) immer neue proprietäre RAW-Formate. Die aktuellste RAW-Konvertierungssoftware der Kamerahersteller ist nicht garantiert abwärtskompatibel, so finden sich Benutzer älterer Kameras in einer Sackgasse. Die archivierten Rohdaten können also unter Umständen mit der neuesten Software nicht mehr konvertiert werden!

Unter Openraw.org hat sich aus diesem Grund eine Interessensgruppe 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 das offene DNG-Standard unterstützte.

Dateierweiterungen

Rohdatenbearbeitung

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

Manche Anwender verzichten auch auf die Verwendung kamera-abhängiger Software zur Bildkorrektur und exportieren die RAW-Daten ohne Veränderung in 48-bit TIFF-Dateien (16 Bit pro Farbe pro Bildpunkt). Die Korrekturen werden dann in handelsüblichen Bildbearbeitungsprogrammen mit zum Teil selbst optimierten Filtern durchgeführt. Erst nach Abschluss sämtlicher Arbeitsschritte, beim abschließenden Export in das Zielformat, wird jeder Bildpunkt auf 24 Bit (8 Bit pro Farbe) reduziert.

RAW-Unterstützung im Amateurbereich

Erst mit der Einführung des Rohdatenformats ist es dem Fotografen möglich geworden, Einfluß auf grundlegende Parameter des Bildes festzulegen. RAW gibt daher nicht nur dem Profifotografen die Möglichkeit, seine Arbeit in bester Qualität fein zu justieren, sondern hat auch dem ambitionierten Amateur den Weg der kreativen Selbstgestaltung geebnet. 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. Ab Mitte 2004 lässt sich eine Gegenbewegung beobachten. So hatte beispielsweise die Amateur-Modellreihe "Powershot-S" von Canon aus dem Jahr 2001 RAW-Unterstützung implementiert, aber das aktuelle Spitzenmodell aus dem Jahr 2005 bietet dieses Feature nicht mehr. 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.

Software

Folgende Fremdhersteller bieten Produkte zum Import und zur Bearbeitung von Rohdaten an:

Freies Kommandozeilentool zur Konvertierung von Rohdaten und Basisbibliothek für viele freie und kommerzielle Produkte:

Bildbetrachter (Hardware)

Diese mobilen Festplattengeräte können RAW-Files dekodieren und auf dem eingebautem Display anzeigen. Somit ist Sortieren und Organisieren auch ohne PC möglich.

Siehe auch

Literatur

  • Die Kunst der RAW-Konvertierung von Uwe Steinmüller, Jürgen Gulbins (Dpunkt Verlag, August 2005, ISBN 3898643514)
  • Adobe Camera RAW - Für Photoshop CS/CS2 und Elements von Mike Schelhorn (Addison-Wesley, Sept. 2005, ISBN 3827322758)
  • 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)
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