Der Rohdatenstandard TIFF/EP

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1 Der Rohdatenstandard TIFF/EP Prof. Dr.-Ing. Gregor Fischer FH Köln

2 Ziele des Vortrags Offene Fragen: Was soll TIFF/EP leisten? Warum dauert der Prozess der Standardisierung von Rohdaten so lange? Aktueller Stand der Standardisierung

3 Überblick Einführung Aktuelle Situation, Raw Problematik Historische Entwicklung Ziele von TIFF/EP Bildentstehung Optik und Sensorik Eigenschaften und Artefakte Bildverarbeitung im Raw Konverter Bildverarbeitungskette Beispiel: Farbverarbeitung Adobe Camera Raw Herausforderung / Dilemma einer Standardisierung

4 Überblick TIFF / EP Strategie der Standardisierung Features und Anwendungen Zusammenfassende Statements

5 Photographischer Workflow Digitale Kamera Beleuchtung opt. Abbildung Bildaufzeichnung interne Bildverarbeitung JPG Motiv RAW Raw Konverter JPG Verständnis Raw Format entspricht digitalem Negativ JPG Format entspricht digitalem Dia Bildverarbeitung funktioniert wie elektronische Diaentwicklung Raw Konverter hat Funktion wie die kamerainterne Bildverarbeitung

6 Raw Daten: Dynamikumfang Quelle: 1 Raw Bild (Fuji S3)

7 Einführung in TIFF/EP Raw Problematik Semi- und professionelle Kameras bieten Raw Format Raw Konverter von Herstellern und Fremdanbietern verfügbar Problem: Dateiformat ist herstellereigen und nicht zugänglich Konsequenzen Fremdanbietern stehen nicht uneingeschränkt alle Bild- und Kamerainformationen zur Verfügung Inkompatibilitäten: 1. Zukünftige Lesbarkeit älterer Raw Formate ist nicht gesichert 2. Neue Kameras werden von älteren Konvertern nicht unterstützt

8 Einführung in TIFF/EP Standardisierung von Rohdaten: ISO TIFF/EP image data format ISO TC42: 2. Ausgabe in Überarbeitung Was bedeutet TIFF/EP? TIFF: Tag Image File Format EP: Electronic Photography Was sind Rohdaten? Bilddaten in einer digitalen Kamera, wie sie vom Sensor geliefert werden unverarbeitet (raw) (?) höchst kameraspezifisch intensitätslinear

9 Einführung in TIFF/EP DNG Bildformat (Digital Negative): Historische Entwicklung

10 Standardisierung TIFF/EP 2.0

11 Einführung in TIFF/EP Was will TIFF/EP 2.0 leisten? Standardformat für die digitale Photographie

12 Einführung in TIFF/EP Was will TIFF/EP 2.0 leisten? Standardformat für die digitale Photographie

13 Einführung in TIFF/EP Was will TIFF/EP 2.0 leisten? Standardformat für die digitale Photographie

14 Einführung in TIFF/EP Interoperability Profile 1 Kompatibilität zu TIFF/EP 1.0, Endung *.TIF Interoperability Profile 2 (Raw) Basiert auf Kamera-Rohdaten Endung *.DNG

15 Einführung in TIFF/EP Interoperability Profile 1 Kompatibilität zu TIFF/EP 1.0, Endung *.TIF Interoperability Profile 2 (Raw) Basiert auf Kamera-Rohdaten Endung *.DNG

16 Einführung in TIFF/EP Interoperability Profile 1 Kompatibilität zu TIFF/EP 1.0, Endung *.TIF Interoperability Profile 2 (Raw) Basiert auf Kamera-Rohdaten Endung *.DNG Notwendige Bildinformationen Rohbilddaten Spezifische Kamera-Eigenschaften (Kameratyp, Individuum) Einstellungen von Kamera und Optik Eigenschaften der Szene (Beleuchtung, Helligkeit )

17 Von der Szene zum Rohbild Objektiv Sensor digitale Bilddaten A/D Rohdatenaufbereitung Raw Data

18 Von der Szene zum Rohbild Artefakte der Optik Unschärfe Chromatische Aberrationen Streulicht Vignettierung Verzeichnung

19 Von der Szene zum Rohbild Artefakte der Optik Unschärfe Chromatische Aberrationen Streulicht Vignettierung Verzeichnung

20 Von der Szene zum Rohbild Artefakte der Optik Unschärfe Chromatische Aberrationen Streulicht Vignettierung Verzeichnung

21 Von der Szene zum Rohbild Artefakte der Optik f/1.4 f/5.6 Unschärfe Chromatische Aberrationen Streulicht Vignettierung Verzeichnung

22 Von der Szene zum Rohbild Aufbau eines Farbsensors Quelle: Fuji

23 Von der Szene zum Rohbild Artefakte der Sensorik Dunkelstrom Rauschen Defektpixel Aliasing (Moiré) Farbmosaik Farbfehlsichtigkeit

24 Von der Szene zum Rohbild Artefakte der Sensorik Dunkelstrom Dunkelbild T=8s Rauschen Defektpixel Aliasing (Moiré) Farbmosaik Farbfehlsichtigkeit

25 Von der Szene zum Rohbild Artefakte der Sensorik Dunkelstrom Farbmosaik Fuji S5 Rauschen Demosaicking dcraw Defektpixel Aliasing (Moiré) Farbmosaik Farbfehlsichtigkeit

26 Von der Szene zum Rohbild Artefakte der Sensorik Sensorfarben Dunkelstrom Rauschen Defektpixel Aliasing (Moiré) Weißabgleich + Farbkorrektur Farbmosaik Farbfehlsichtigkeit

27 Vom Rohbild zum fertigen Bild

28 Farbverarbeitung Adobe ACR (vgl. DNG Spec.)

29 Farbverarbeitung Adobe ACR (vgl. DNG Spec.) Cam Weißpunkt Belichtungskorrektur Farbkorrekturdaten Konverter XYZ_W Cam RGBLinear Farbkorrektur Matrix XYZ Weißabgleich (CAT) Matrix XYZ D50 Farbtrafo Matrix Prophoto RGBLinear scene referred Schwarzwert + x - Prophoto RGBLinear Gradation 1D-LUT Prophoto RGBLinear ICC Trafo srgb, AdobeRGB Farbtemperatur Kennzeichen: Auf Temperaturstrahler optimiert Arbeitsfarbraum Prophoto RGB Reproduktionsstrategie gem. CIECAM

30 Dilemma der Standardisierung Frage: Welche Metadaten werden gebraucht? Lösung 1: Genau die Steuerdaten für den speziellen Algorithmus (Korrekturmatrix, ) Nachteile: Steuerdaten sind Algo-spezifisch, repräsentieren nur indirekt die Kamera- oder Bildeigenschaft

31 Dilemma der Standardisierung Frage: Welche Metadaten werden gebraucht? Lösung 2: Kamera-Eigenschaft (-> spektrale Empfindlichkeiten) Nachteile: Zusätzlicher Steuerdatenkonverter erforderlich Schlecht zu optimieren

32 Standardisierung TIFF/EP 2.0 Strategie Alle bestehenden DNG-Tags werden in das Interoperability Profile 2 übernommen -> Kompatibilität mit DNG-Dateiformat Unzureichende, oft algorithmenbezogene Parameter (z.b. BaselineNoise ) werden durch genauere Modelle (z.b. NoiseProfile ) ergänzt Neue Features: Defekt-Pixel Raw Kompression Opcode Listen

33 Standardisierung TIFF/EP 2.0 Mögliche Anwendungen HDR Imaging (DNG 24/32 Bit) Multispectral Imaging Multi Shot Imaging (SubIFDs)

34 Fragen und Statements Legen Sie besonderen Wert auf die Bildqualitätsaussagen von Kameratests, bevor Sie sich für eine Kamera entscheiden?? Der Raw Konverter beeinflußt die Bildqualität zu mehr als 50 %. Wie wichtig sind Ihnen Datenhandling und Workflow beim Umgang mit Raw Daten? Das Kaufverhalten wird einen entscheidenden Einfluß auf die Unterstützung eines Raw Standards seitens der Hersteller haben. Standard Raw garantiert Datensicherheit, einfachen Workflow und automatisch beste Bildqualität. Fühlen Sie bei den proprietären Raw Formaten Ihre Rechte am eigenen Bild verletzt? Sie haben die Rechte am eigenen Bild, aber nicht an den Algorithmen der Hersteller.

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