RAW (format d'image)

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Fonctionnement de la matrice de Bayer

RAW est un format de fichier pour les images numériques. Ce n'est pas un format standard, mais plutôt la désignation d'un certain type de fichier créé par des dispositifs tels que les appareils photo numériques ou les scanneurs et caractérisé par le fait de n'avoir subi que peu de traitement informatique.

Étymologie et caractéristiques des fichiers

Ce terme provient de l'anglais raw qui signifie brut. Le fichier contient toutes les données enregistrées par le capteur et est souvent assimilé à un négatif. Ces données sont inutilisables directement.

Dans la plupart des appareils photographiques, le fichier est immédiatement « développé » en un format affichable sur l'écran de l'ordinateur ou imprimable, JPEG ou TIFF, au prix d'une perte d'information. Mais certains appareils proposent de conserver en plus le format natif qui contient plus d'information et donne au photographe plus de liberté dans le traitement. En général, le fichier a néanmoins subi une compression sans perte, définie par le constructeur, qui engendre des difficultés.

Par contre, les fichiers RAW des constructeurs d'appareils photo sont des fichiers compressés et organisés dans un format généralement spécifique à chaque constructeur d'appareil, voire à chaque appareil. Chaque type de RAW (plus de 200 actuellement) nécessite un logiciel spécifique pour être visionné et édité.

Le format propriétaire de ces fichiers, et surtout le fait qu'ils soient compressés, rend très difficile (voire impossible) leur décodage par un informaticien qui ne disposerait pas d'informations du constructeur.

Compte tenu de leurs caractéristiques, ces fichiers mériteraient davantage le qualificatif de « raw compressé », soit en anglais compressed raw ou c-raw qui serait moins trompeuse. Par le fait d'être compressés, ils commettent déjà nécessairement une erreur d'interpolation. Il pourraît être opportun que la compression s'effectue dans la carte mémoire elle-même, ainsi chacun serait-il libre de choisir sa carte mémoire issue d'un constructeur, ce qui équivalait précédemmentau choix de sa pellicule, et ce afin de suppléer aux erreurs venues de l'appareil et de sa construction interne, ou bien alors de les révéler... Ce chemin ne semble pas avoir été choisi pour le moment par les constructeurs. Les différents « C Raw » ne peuvent être assimilables à un film argentique traditionnel car ils subissent le traitement d'un logiciel spécifique au constructeur, livré avec l'appareil.

En résumé, un fichier au format c-RAW est un fichier numérique qui, après un traitement de décompression des données restitue les informations brutes enregistrées par le capteur de l'appareil photo. La particularité la plus intéressante est le fait que la pleine dynamique des capteurs est alors conservée, alors que cette dynamique des capteurs est actuellement bien supérieure aux 8 bits/couleur (soit 256 niveaux) du format JPEG qui sera utilisé in fine. Le passage par un logiciel intermédiaire permet de gérer au mieux des caractéristiques de l'image et par exemple de favoriser, au moment de la transformation, tel ou tel intervalle de luminosité.

Le format ouvert Digital Negative (DNG)

Le format ouvert Digital Negative (DNG) a pour but de standardiser et remplacer ces innombrables (et incompatibles) formats RAW. La spécification a été présentée par Adobe Systems le 27 septembre 2004.

Pour le moment^[Quand ?], seuls quelques fabricants de matériel photo comme Hasselblad, Leica, Ricoh, Pentax ou Samsung proposent des appareils compatibles avec ce format de manière native. Autrement, des logiciels permettent de convertir au format DNG des fichiers RAW propriétaires, assurant ainsi la pérennité dans le temps du format de conservation.

Contenu du fichier

Les fichiers raw contiennent obligatoirement l'information nécessaire pour produire une image visible à partir des données du capteur. Bien qu'il n'existe pas de format standard, la structure des fichiers raw correspond souvent au modèle suivant :

• Un court fichier d'en-tête qui définit l'organisation des bits, l'identification du fichier et le positionnement des données.
• Les métadonnées du capteur photographique nécessaires pour interpréter les données image. Elles incluent la taille du capteur, les caractéristiques du filtre de couleur et le profil de couleur utilisé.
• Les métadonnées de l'image nécessaires pour l'inclusion dans un système quelconque de gestion du contenu ou une base de données. Elles contiennent les réglages d'exposition, le modèle d'appareil/scanner/objectif, la date (et, en option, l'endroit) de la prise de vue, les informations sur l'auteur, etc. Certains fichiers raw contiennent une section normalisée de métadonnées au format EXIF.
• Une vignette de l'image.
• En option, une image réduite au format JPEG peut être utilisée pour une prévisualisation rapide peu coûteuse en temps de calcul.
• Des informations spécifiques dans le cas de numérisation de films de cinéma.
• Les données image du capteur.

Avantages du format

Les réglages classiques en JPEG sont différés et leur contenu est enregistré dans le fichier, ce qui donne moins de travail au photographe. Mais le RAW présente de nombreux avantages par rapport à JPEG.

• Meilleure qualité d'image. Tous les calculs utilisés pour créer les valeurs des pixels sont effectués en une seule fois sur les données de base, ce qui a pour conséquence une meilleure précision et moins de postérisation.
• Contournement des pas non désirés comme l'accentuation et la réduction du bruit numérique.
• Fichiers compressés sans pertes (voir Compression d'image).
• Meilleure maîtrise du processus. Le logiciel de conversion RAW permet de manipuler plus de paramètres avec plus de souplesse. Par exemple le point blanc peut être fixé à n'importe quelle valeur et non préréglé à des valeurs discrètes comme «lumière du jour» ou «incandescent».
• Dans les fichiers raw l'information sur la luminosité est codée sur 12 ou 14 bits au lieu des 8 bits avec compression du gamma du JPEG (et généralement aussi du TIFF). Comme les données ne sont pas encore rendues et ajustées sur un gamut, il y a plus de précision disponible dans les hautes lumières, les ombres et les couleurs saturées.
• L'espace colorimétrique peut être choisi arbitrairement.
• Divers algorithmes de dématriçage peuvent être utilisés.
• Les fichiers raw contiennent plus d'information de meilleure qualité que les résultats après conversion où les paramètres de rendu et le gamut sont fixés, ce qui élimine les artefacts de quantification et de compression.
• Des transformations importantes des données, comme l'augmentation de l'exposition d'une photo sous-exposée de manière significative, créent moins d'artefacts tels que la postérisation.

Intérêt de ces fichiers

Pour les photographes

Pour un photographe qui ne se préoccupe pas de ces problèmes informatiques, le fichier est en quelque sorte « en attente de développement » dans la mesure où il n'a subi aucun des traitements d'images nécessaires pour produire une image lisible (dématriçage) ou pour améliorer son rendu visuel : contraste, luminosité, saturation, balance des couleurs, netteté.

C'est le format le plus utilisé par les photographes professionnels, car il leur donne une entière maîtrise sur leurs images en leur permettant d'effectuer ces traitements par eux-mêmes (un peu comme en argentique lorsque l'on développe et tire soi-même depuis ses négatifs).

Pour les sites de scanlation

Les sites de scanlation se servent également de ce format, qui permet d'améliorer aisément la qualité des scans, souvent faible, et produire ainsi un épisode propre. On parle d'ailleurs dans le jargon des adeptes de scanlation de "raw" pour désigner l'épisode scanné en version originale.

Problèmes posés par les logiciels des constructeurs

Le format propriétaire des fichiers cRAW n'est pour l'immédiat pas un gros problème pour l'utilisateur d'un système d'exploitation dominant comme Microsoft Windows ou Mac OS X. Cependant la pérennité de ces logiciels ne peut être garantie. De plus, c'est une barrière à son utilisation avec des systèmes d'exploitation libres comme Linux pour lesquels les constructeurs ne fournissent pas ce genre de logiciel, bienqu'il existe des alternatives comme UFRaw.

Afin de pallier les inconvénients des formats cRAW propriétaires, le DNG a été proposé par Adobe Systems comme un format de fichier RAW ouvert et disponible.

Pour traiter ces fichiers sans le logiciel du constructeur

Apple prend en charge certain format RAW de façon native dans son système d'exploitation Mac OS X avec Aperçu et iPhoto. Microsoft compte également intégrer RAW dans son système Windows Vista. Les logiciels commerciaux Konvertor, LightZone, Adobe Photoshop CS, Apple Aperture et SilverFast lisent les fichiers raw, mais ils ne sont pas les seuls. Aujourd'hui, une multitude de logiciels lisent le format RAW - pour n'en citer que quelques-uns : Adobe Photoshop Lightroom, RawShooter, Picasa, Bibble, PhaseOne, Silkypix, RawTherapee, …

Depuis 1997, le logiciel dcraw écrit en langage C par Dave Coffin permet de lire les fichiers cRAW de plus d'une centaine de modèles d'appareils photo, sans nécessiter l'emploi d'un système d'exploitation particulier. Il s'agit d'un logiciel utilisable en ligne de commande. Ce programme est diffusé comme logiciel libre, la portion de code source destinée au traitement des fichiers X3F (boîtiers Sigma utilisant un capteur tri-couche de marque Foveon) est sous licence GPL.

Le logiciel multiplate-forme UFRaw utilise quant à lui dcraw pour lire les fichiers RAW. Il peut être utilisé comme plugin du logiciel de traitement d'image GIMP ou indépendamment.

Descriptions de formats RAW

• X3F SIGMA Raw format documentation project
• Understanding What is stored in a Canon RAW .CR2 file, How and Why
• The Canon RAW (CRW) File Format

Bibliographie

• Patrick Moll, Le Format RAW : Développement et flux de production, Paris, Dunod, 2011, 280 p. (ISBN 9782100541119) 

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