I formati RAW, JPEG, TIFF e proprietari

Ultimo aggiornamento: 26/05/2008
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Introduzione

In questo articolo si descrivono i vari formati grafici utilizzati nella fotografia digitale: il famoso e tanto nominato RAW, il diffuso JPEG, il vecchio TIFF e i formati proprietari. Capire quali siano i pregi e difetti di ognuno, per utilizzarli consapevolmente, al meglio.

Come sempre, buona lettura.

Indice

I formati grafici

Se state utilizzando un PC sapete che tutte le informazioni memorizzate su un disco rigido, CD-ROM, chiavetta USB o quant'altro sono organizzate in files. Orbene, una foto digitale non è altro che una serie di byte, come lo è un documento Word o una pagina HTML, e quindi anch'essa deve essere contenuta in un file. E' possibile creare un file di una foto digitale in vari modi, corrispondenti ai vari formati grafici: il file risultante avrà un'estensione indicante il formato. Un esempio un file di tipo JPEG avrà estensione ".jpg", un file di tipo TIFF avrà estensione ".tif" e così via. Molto semplice, fin qui.

Quello che crea un po' di confusione è che esistono svariati formati grafici per le foto digitali, e un utente inesperto potrebbe trovarsi spaesato. Perché ne esistono così tanti? E tra l'altro con tante varianti ciascuno?

Prima di cominciare, meglio riflettere su quali siano le caratteristiche ideali di un formato grafico.

Si vedrà che ognuno dei formati qui descritti non è il candidato perfetto, ma fallisce in uno o più dei requisiti di cui sopra.

Il formato RAW

Orbene, qui ci addentriamo in uno dei temi più trattati della fotografia digitale: il formato RAW. Non passa settimana che non ci sia almeno un intervento in ogni newsgroup in cui non si chieda: "conviene scattare in RAW o in JPEG?".

Il formato RAW registrata l'immagine così come proviene dal sensore della fotocamera, senza nessuna elaborazione da parte del microprocessore della fotocamera digitale. E' una sorta di "negativo digitale", è l'immagine nella sua forma più pura e incontaminata, al suo stato primordiale. Quando indichiamo alla fotocamera digitale di volere l'immagine nel comune Il formato JPEG, il microprocessore parte proprio da questi dati e attraverso successive elaborazioni produce l'immagine finale. Il fatto che alcune fotocamere (in pratica da un certo livello in su) ci diano la possibilità di salvare l'immagine in formato RAW è un'opportunità che non dobbiamo farci scappare. O possiamo non sfruttare ma ben coscienti delle motivazioni.

Ogni costruttore ha il suo proprio formato RAW, quindi Minolta ha i files .MRW, Nikon ha i .NEF, Canon ha i .CRW e così via. Quindi anche se tutti questi sono files di tipo RAW, ognuno ha un suo standard ed ognuno è incompatibile con tutti gli altri. Tutti portano con se, oltre all'immagine vera e propria così come la vede il sensore, anche i tutti i dati dello scatto (tempo di esposizione, diaframma, sensibilità ISO, distanza di focus...). Lo stesso fa anche il formato JPEG, incapsulando i dati in formato EXIF.

I file RAW contengono i dati così come escono dal sensore della fotocamera digitale e quindi la loro struttura e organizzazione è quella del sensore. Mi spiego: i sensori delle fotocamere digitali non possono restituire un'immagine divisa nei pixels che conosciamo, ognuno con i tre valori RGB (così come la vediamo nel monitor), semplicemente perché la tecnologia attuale non è ancora riuscita a creare dei fotorecettori (ognuno dei piccolissimi elementi sensibili del sensore) che possano misurare le componenti R, G e B della luce (che ricordiamo in generale è composta da tante frequenze). Gli unici fotorecettori che esistono sono in grado di leggere la luce così come gli arriva, senza scomporla. Il signor Bayer ha quindi inventato un sistema di fotorecettori con dei filtri colorati in modo da misurare le componenti R, G e B, ma con piazzamento un po' particolare (Bayer pattern):

Prima

Come si vede, ci sono molti più verdi (il 50%) che rossi e blu (25% ciascuno). Questo perché l'occhio umano è più sensibile al verde (alberi, prati, fogliame, ...) che agli altri colori. Quindi, se la nostra fotocamera ha 6MP (megapixels, cioè milioni di pixels), ci saranno 1.5MP di rossi, 1.5MP di blu e 3MP di verde. Se ci pensate, non è come avere una fotografia da 6MP "reali", con 6MP di rossi, 6MP di blu e 6MP di verdi come qualsiasi foto o immagine che normalmente visualizziamo su PC. Orbene, se vogliamo ottenere un'immagine composta da pixels con colori RGB dobbiamo compiere delle operazioni di calcolo e stima, partendo dalle informazioni del Bayer pattern. Ho detto stima perché non sappiamo i valori RGB di ogni fotorecettore, ma sappiamo il valore di un solo colore (R oppure G oppure B) di quel recettore e i valori degli altri due colori dei recettori attorno. Ad esempio, se consideriamo il recettore R, in una data posizione del sensore, per ottenere l'immagine finale dobbiamo "inventarci" gli altri valori G e B.

Prima
Prima

Alla fine, visto che viviamo di rappresentazione RGB di ogni pixel, si utilizzano complicati algoritmi (di varia complessità ed efficacia) per convertire le informazioni del Bayer pattern in immagini RGB: è il processo di demosaicizzazione. In pratica, da una serie di dati 1.5MP + 1.5MP + 3MP =6MP dobbiamo inventarci l'immagine finale con 6MP + 6MP + 6MP. In pratica ci mancano ben 12MP di dati! Gli algoritmi di cui sono eseguiti dalla fotocamera digitale, se da questa desideriamo ottenere un file JPEG o TIFF pronto all'uso. Oppure sono eseguiti in un PC, se utilizziamo i file in formato RAW e li diamo in pasto ad un RAW converter, l'importantissimo programma che esegue la conversione da rappresentazione Bayer pattern a RGB (e che fa anche altre cosette).

Il lavoro principale del RAW converter è "stimare" le informazioni di colore mancante per completare il pixel basandosi sui valori del pixel considerato e dei pixel nelle immediate vicinanze. Visto che parliamo di "stima" e non di "calcolo", vuol dire che il RAW converter ci mette del suo, ha una caratteristica abilità nel compiere il suo lavoro, e quindi RAW converter diversi possono produrre immagini diverse, anche partendo dallo stesso file RAW. Ed è proprio quello che succede nella realtà, dove i vari programmi rivaleggiano per produrre le immagini migliori (in termini di dettaglio, tonalità di colore, gestione delle highlights e delle ombre, ...).

Ultima osservazione: il formato RAW è producibile solo da una fotocamera digitale e non da un programma di fotoritocco, quindi non è possibile aprire Photoshop, creare uno sghiribizzo e salvarlo in RAW. Quindi, il formato RAW non è utilizzabile per "trasportare" foto ritoccate! Eventualmente, meglio fornire la foto ritoccata (in JPEG, in PSD, ..) e il file RAW originale a parte.

Il formato JPEG

Il formato JPEG è nato vari anni fa come risultato di una serie di studi di un consorzio, il cui scopo era quello appunto di trovare un metodo di compressione delle immagini più efficace dei soliti metodi "matematici" (tipo zip, rle e compagnia), che oramai avevano raggiunto il massimo della loro potenzialità. L'algoritmo di compressione del formato JPEG è nato dallo studio della visione umana: le immagini in questo formato hanno effettivamente una dimensione molto inferiore all'immagine originale non compressa (si arriva a fattori di 1 a 100) ma al costo di un degrado stessa. Infatti, quando produciamo un'immagine in formato JPEG dobbiamo specificare sempre la qualità dell'immagine finale, che è inversamente proporzionale al fattore di compressione: più un'immagine è compressa, più viene deteriorata.

Poco compressa Molto compressa

Immagine JPEG poco compressa dimensione originale: 160KB dimensione file: 64KB compressione: 1 a 2.5

Immagine JPEG mooolto compressa dimensione originale: 160KB dimensione file: 4KB compressione: 1 a 40

La qualità del file JPEG è impostabile ogni qualvolta ne viene prodotto uno: nella fotocamera digitale quando impostiamo "JPEG FINE", JPEG LOW" et similia, oppure nel programma di fotoritocco quando ci viene chiesto nella finestra di salvataggio dell'immagine (qualche volta è un'opzione nascosta dietro ad un pulsante). Sia per le fotocamere sia nei programmi di fotoritocco non esiste uno standard, una convenzione, un'unità di misura della compressione: consiglio di provare e fare esperienza con i vari livelli di compressione. Ad esempio, nella mia A1 il "JPEG FINE" da 1.5MB è praticamente indistinguibile dal "JPEG XFINE" da 2.5MB, quindi se devo scattare in JPEG meglio scegliere il primo!

RAW contro JPEG

Ora che abbiamo descritto un po' come funzionano i formati RAW e JPEG, vediamo i vantaggi e gli svantaggi di ognuno.

Vantaggi del formato JPEG

Vantaggi del formato RAW

Conclusione personale?

Se avete una fotocamera che produce ottimi JPEG, siete sicuri di esposizione e bilanciamento del bianco e non avete troppo tempo o voglia di convertire e ritoccare foto per foto, scattate in JPEG. Se avete tempo e voglia, volete lasciarvi aperta la possibilità di correggere efficacemente bilanciamento del bianco ed esposizione in un secondo tempo e soprattutto volete raggiungere il massimo della qualità, allora scattate in RAW.

E il TIFF?

Il formato TIFF di solito (e a ragione) viene snobbato come formato di salvataggio delle foto nella fotocamera, ma è indispensabile in fase di fotoritocco. Il TIFF infatti ha una compressione "lossyless" cioè senza degrado dell'immagine, basata sui metodi "matematici": se apro, salvo e riapro un'immagine 100 volte in un programma di fotoritocco, l'immagine non si deteriora ma rimane sempre la stessa. Cosa che non succede con un JPEG: ad ogni salvataggio viene riapplicato l'algoritmo distruttivo di compressione che degrada l'immagine!

A dire la verità dalle mie prove, se si salva il JPEG con una buona qualità, il degrado è minimo, però c'è. Per provare velocemente, ho costruito un'immagine con tre rettangoli colorati e l'ho aperta e salvata una decina di volte con una buona qualità. Non è un test troppo scientifico ma i risultati sono questi:

Dopo varie compressioni Particolare Particolare Particolare

Dopo varie compressioni successive in JPEG

Particolari ingranditi

Scommetto che se non attiravo la vostra attenzione sui particolari non vi sareste accorti degli artefatti... A dir la verità esistono immagini più antipatiche alla compressione JPEG di quella che ho creato, ma non è il mio scopo portare alla frusta questo formato: fate voi le vostre prove con foto reali.

Se avessi utilizzato il formato TIFF quindi i quadrati sarebbero rimasti perfetti dal primo all'ultimo salvataggio. Appunto per questa sua caratteristica di salvare in modo fedele e preciso l'immagine, e per varie altre caratteristiche (supporto a vari spazi colori, supporto dei layers) il TIFF è stato utilizzato ovunque la qualità delle immagini fosse importante, quindi è supportato da tutti i programmi di fotoritocco, impaginazione, stampa di livello professionale. La scelta del TIFF come tipo di file a bordo di una fotocamera secondo me non ha molto senso: le fotocamere serie producono ottimi JPEG, e se si punta al massimo ci sono i RAW. Per le fotocamere meno serie, hanno ben altri problemi che spiluccare quella lieve differenza di qualità tra JPEG e TIFF.

Di seguito, i vantaggi e svantaggi del TIFF sul JPEG.

Vantaggi del formato TIFF

Svantaggi:

Come formato per scambio di immagini? Va molto bene, anche perchè è il formato grafico più utilizzato quando si ha a che fare con professionisti del settore della grafica (tipografie, ...). I motivi sono la qualità del file: la compressione è senza perdita di dati, sono supportati i 16bit/canale e vari profili ICC. L'unica cosa è che bisogna stare attenti alle sue molteplici opzioni: il TIFF infatti può salvare I layers (anche gli adjustment layers di Photoshop!), canali, trasparenze, supporta vari tipi di compressioni. Se il vostro scopo è quello di fornire una foto alla massima qualità, vi conviene eliminare tutte queste informazioni accessorie (ad esempio, fondendo i layers).

Come formato per salvare i files ritoccati in Photoshop (o GIMP o qualsiasi altro programma di fotoritocco)? Il TIFF potrebbe andare bene per salvare i vostri "master" digitali, ma non ha vantaggi rispetto ai formati proprietari (vedi paragrafo successivo).

I formati proprietari

Per formati proprietari si intendono i formati creati dai produttori dei programmi di fotoritocco allo scopo di permettere al programma di salvare un'immagine con tutte le eventuali altre informazioni accessorie (layers, tipi di pennelli, font, testi vari, ...). In pratica, questo permette all'utilizzatore di interrompere il fotoritocco e di ricominciare in un secondo momento senza perdere alcuna informazione, cosa che potrebbe non avvenire se si utilizza un formato "standard" tipo il TIFF o il JPEG. Per esempio, in Photoshop esistono gli adjustment layers che sono dei livelli particolari utilizzati per operazioni tipo curve, livelli, saturazione, .. e che non sono salvabili in altro che su un file ".psd", il formato proprietario di Photoshop appunto.

GIMP ha anch'esso il suo formato, con estensione ".xcf". Sia il formato PSD che il formato XCF sono compressi in modo non distruttivo. In un certo senso, questi due formati sono dei "TIFF" modificati alla bisogna.

Come in altri casi nel mondo dell'informatica, Photoshop è diventato lo standard de facto del fotoritocco, e quindi il suo formato PSD è diventato una specie di standard, nel senso che tutti i programmi di grafica devono avere qualche capacità di importazione di questo formato (anche GIMP!).

I metadata EXIF e IPTC

Benedetto chi ha inventato i metadata EXIF. Cosa sono? Si tratta di "metadata", cioè di "informazioni sulle informazioni". In pratica sono una serie di dati contenuti all'interno di molti formati grafici che hanno a che fare con la fotografia digitale (tra cui tutti quelli citati in questo articolo: RAW, JPEG, TIFF, PSD, XCF) che riportano le interessantissime informazioni al momento dello scatto:

Questi dati sono scritti dalla fotocamera digitale assieme nel file al momento del salvataggio della foto nella carta di memoria, e sono visualizzabili da tutti i programmi di visualizzazione e fotoritocco (magari alcuni ne danno solo una visione parziale, limitata ai parametri dell'esposizione). Ai vecchi tempi della pellicola l'unica possibilità era di segnarsi tutto a mano, su un foglio di carta... L'estrema utilità di queste informazioni è ovvia: è possibile visualizzare una foto digitale avendo le informazioni di cui sopra, permettendone una valutazione "tecnica" immediata. Qualcosa come "Accidenti, ho fotografato un'auto da rally a 1/60s ed è venuta mossa, dovevo aumentare la sensibilità ISO e scattare ad almeno 1/500s!".

Grazie ai metadata EXIF (acronimo di Exchangeable Image File Format) l'apprendimento delle basi della tecnica digitale diventa molto più veloce, visto che subito si famigliarizza con tempi e diaframmi e se ne vedono gli effetti in modo immediato!

I metadata IPTC (acronimo di International Press and Telecommunications Council, l'ente che li ha standardizzati) assolvono ad un altro problema: permettono al fotografo, mediante appositi programmi, di scrivere all'interno del file della foto alcune informazioni tipo titolo della foto, autore, copyright, parole chiave, etc. Si tratta quindi di informazioni di "gestione" della foto, ma sono importanti sia per i professionisti, per scambiare in modo ordinato e preciso le foto con gli editori, sia per tutti gli appassionati per tenere ordinati i propri archivi, permettendo anche le ricerche secondo i campi di cui sopra.

I metadata EXIF e IPTC sono utilizzati da tutti i programmi di creazione automatica delle gallerie fotografiche per il web (JAlbum per esempio) per visualizzare i dati di scatto e le informazioni come titolo e autore delle foto, in modo automatico.

Uno dei problemi che possono sorgere nella gestione dei metadata è la loro improvvisa... sparizione quando si salva la foto (in un altro formato, certe volte anche lo stesso!), se si utilizza un programma non molto serio da questo punto di vista: magari fate alcune prove, prima di trovarvi decine di foto senza metadata...

Per saperne di più, scaricatevi "EXIF and IPTC" dal sito della Canon CPS, oppure andate direttamente ai siti www.exif.org e www.iptc.org.

Alcuni consigli finali

Eccovi alcuni consigli finali.

Links utili

Ci sono tantissimi articoli in rete sui formati grafici, in particolare sul RAW.

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Last modified: 25.02.2011 08:56:53