Rohdatenformat (RAW)

Von Agon S. Buchholz für Nexus Fotografie und Wikipedia, August 2004

Als Rohdatenformat oder RAW (zu engl. 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; die Spezifikationen der Datenformate sind i.d.R. nicht offengelegt und Teile der Datenstrukturen sind sogar verschlüsselt (Nikon NEF). Derzeit gibt es über hundert solcher Rohdatenformate (Stand: August 2005).

Funktionsweise

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. 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.

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 Fehleinschätzung des Kamera-internen Automatik-Modus und damit die nachträgliche Korrektur vermeiden.

RAW-Unterstützung bei Kompaktkameras

Erst mit der Einführung des Rohdatenformats ist es dem Fotografen möglich, diese Parameter im Prozess der Nachbearbeitung festzustellen. RAW gibt daher nicht nur dem Profi die Möglichkeit, ein falsch eingestelltes Foto zu retten, sondern hat auch dem ambitionierten Amateur den Weg abseits des Automatik-Modus geebnet. Von den Kameraherstellern wird das Rohdatenformat trotzdem oft als Profi-Feature betrachtet, das in handlichen Hemdtaschen-Kameras nichts verloren hat.

Waren die Jahre 2001 bis 2005 davon geprägt, dass neben den Profikameras immer mehr Amateur- und Semiprofi-Kameramodelle mit Rohdatenunterstützung ausgestattet wurden, lässt sich auch eine Gegenbewegung beobachten. So wird beispielsweise die Amateur-Modellreihe "Powershot-S" von Canon seit der Powershot S30 aus dem Jahr 2001 konsequent mit RAW-Unterstützung ausgestattet, das Modell Powershot S80 aus dem Jahr 2005 bietet dieses Feature aber nicht mehr. Selbst in die Low-End-Modellreihe "Powershot-A" wurde das Rohdatenformat integriert, blieb aber hier auf die Modelle Powershot A50 (1998) und Powershot A5 (1999) beschränkt. In seinen Anfängen wurde das Rohdatenformat offenbar noch nicht als strategisches Verkaufsargument integriert; so findet es sich bei Canon bereits in der 1996 vorgestellten Powershot 600. Erst in späteren Jahren wird dieses Feature gezielt als Unterscheidungskriterium eingesetzt, als neben Canon auch andere Hersteller eine Rohdatenformat-Unterstützung außerhalb der Profi-Modelle anbieten.

Oft steht das Rohdatenformat nur für mehr oder weniger manuelle Belichtungsprogramme zur Verfügung. Kameras von Canon können beispielsweise im Vollautomatik-Modus sowie in speziellen Belichtungsprogrammen wie etwa Porträt, Blitz oder Panorama nicht zur Aufnahme in RAW überredet werden.

Digitales Negativ

In Anlehnung an den Filmstreifen in der Analog-Fotografie spricht man bei RAW-Fotos auch vom digitalen Negativ.

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 seines Programmcodes. Sigma legt alle Daten zum RAW-Format offen, während Olympus sich ausschweigt. Das macht es für Softwareentwickler schwer, in Bildbarbeitungsprogramme entsprechende Konvertierungstools zu integrieren, RAW also direkt nutzbar zu machen. Meist ist der Kamerabesitzer dann angewiesen auf Umwandlungssoftware der Kamerahersteller, um die Bilder in Bildbearbeitungsprogrammen bearbeiten zu können.

Im Allgemeinen erfordern nicht nur Programmfehler, sondern auch Betriebssystem-Änderungen eine regelmäßige Wartung durch den Software-Hersteller. Doch mit der Einführung neuer Kameramodelle und funktionsreicherer Rohdaten-Konverterprogramme lässt sich beobachten, dass das Interesse einiger Hersteller schwindet, Besitzer älterer RAW-Dateien und RAW-fähiger Kameras in neueren Software-Produkten und Betriebssystem-Versionen zu unterstützen. 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.

Rohdatenbearbeitung

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

  • Anzeige der EXIF-Informationen;
  • Eine Belichtungskorrektur im Bereich von zwei Blendenstufen ist problemlos möglich;
  • Scharfzeichnung und Nachschärfen;
  • mit der Tonwertkorrektur kann der Kontrast ohne Informationsverlust verringert oder gesteigert werden;
  • mit der Sättigungskorrektur kann die Farbsättigung optimiert werden;
  • der Weißabgleich kann korrigiert werden;
  • die Gradationskorrektur passt die Gradationskurve an.

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-Formate und Dateierweiterungen

Alphabetische Sortierung; die einzelnen Datenformate mit derselben Dateierweiterung müssen nicht notwendigerweise zu sich selbst kompatibel sein; fast alle Hersteller modifizieren ihr proprietäres Rohdatenformat mit jeder neuen Kamerageneration.

Software

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

Ein freies Kommandozeilentool zur Konvertierung von Rohdaten sowie eine Basisbibliothek für viele freie und kommerzielle Produkte bietet DCRAW: www.cybercom.net/~dcoffin/dcraw.

Bildbetrachter

Literatur

Andrea Trinkwalder: Raw-Masse. Höhere Farbtiefe, weniger Fehler: Bessere Bilder dank Rohdaten. In: c't 16/04, S. 152 (atr).

Netmarks

Liste aller Raw-fähigen Kameras,

www.raw-converter.com/index.php?id=83.

Digitalkamera.de: Digitalbilder nicht JPEG-gegart, sondern RAW-roh (Fototipp vom 04.05.2004),

www.digitalkamera.de/Tip/21/81.htm.

Digitalkamera.de: Bildqualität sinnvoll einstellen (Fototipp),

www.digitalkamera.de/Tip/19/11.htm.

Openraw.org,

openraw.org (Englisch)