认识数码照片：图像文件格式

魅夏

不管是在相机中还是在计算机中保存你的图像文件,你都可以选择各种不同的图像文件格式。这些图像文件格式根据不同的使用目的和照片处理范围拥有不同的 优点和缺点。接下来我们就介绍一下与数码照片相关的几种主要的图像文件格式的概况。

图像文件格式和后缀名
图像文件的格式不同,图像信息存储的方式也各不相同。每种文件格式都有自己的、通过一个圆点跟文件名称隔开的后缀名,这个后缀名可以告诉软件这是哪种类型的文件。

你可以随意更改文件名称,但是删除或者更改文件的后缀名会造成文件无法读 取,尤其是对Windows系统来说。即使文件的后缀名是正确的,也不是每种文件格式都能被所有(照片处理)软件读取。因为除了广泛应用的通用文件格式之外,还有一些专有的文件格式,它们只能被支持这种文件格式的软件读取。即使软件具有向后兼容性也不一定管用。也就是说,有可能一个旧文档在原来的软件的新版本中打不开了。因为文件格式自身也在不断发展更新,新的文件格式通行了,旧的就可能不再被人们所使用,也不再被(照片处理)软件所认可。

鉴于文件格式有很多种类,接下来我们就只讲述在数码摄影中比较重要的三类文件格式。第一类是在相机中直接生成的,第二类是照片处理中特有的或者特别适用于照片处理的,第三类是以某种形式的发布为目的的。



本系列文章的大部分照片——这张也不例外———都是用 RAW 格式拍摄的。为了进行后期处理它会被转换成PSD格式。接着为了打印再被保存为质量较高的JPEG格式。

原始的文件格式
大致上说,除了极个别的例外,用最新的数码相机拍出来的照片只有两种文件格式:RAW 格式和JPEG格式。这两种文件格式颇受相机制造商和摄影者的欢迎, 因为它们要么可以提供最多的图像信息——这种情况下图像的质量也是最上乘的(RAW),要么能以尽可能小的文件提供相对较好的图像质量,而且可以被广泛读取(JPEG)。

这两种文件格式是记录和存储图像信息的基本格式, 并为你后续的照片处理提供最大限度的图像信息。虽然通过图像处理你可以获取图像信息,或者减少图像信息的数量,进而改变图像的质量,但是你不能增加图像信息的数量。因此,你应该谨慎地处理原始照片并将其单独保存起来。



主题越小、色彩越丰富, 或者拍摄时的光线条件越恶劣,就越推荐你选择RAW作为拍摄用的文件格式,因为它能把所有和图像相关的信息都以“未处理”的形式储存下来,并且有利于照片处理者进行个性化的诠释。

适合处理的文件格式
但是对照片处理来说,上述那两种文件格式就不太合适了。因为 RAW 文件是无法更改的,而 JPEG 文件在每次写入操作时都会被压缩,由此就会失去一些比较 宝贵的信息——人们把这种性质的文件格式叫作“非无损的”或者“有损的”文件格式。如果在处理过程中,为了留存之前进行过的处理步骤而频繁地进行中途保存,这两种文件格式就不合适了。

因此,为了进行照片处理,你必须或者应该把你的照片转换成另外一种文件格式。你可以在照片处理软件的保存对话框中选择一个相应的文件格式。如果你打开 一个 RAW 文件,那么一般情况下我们建议你选择一个标准的、通常是软件默认的文件格式。

原则上推荐选择“无损的”文件格式。用这种文件格式保存照片时,不会发生会导致数据丢失的自动压缩。虽然“无损”这个概念很容易让人联想到这个好处,但是它当然并不意味着你在使用这种文件格式时绝不会丢失你的数码照片中的图像信息。实际上,在每次对图像文件进行处理时,你都会减少或者改变图像信息,然后当你把这个图像文件保存起来的时候,那些被去除的信息就无可挽回地丢失了。如果你选择更小的图像区域或者把图像转换成黑白图像,那么即使使用的是“无损 的”文件格式,被裁掉的部分或者色彩信息在保存后也将不复存在。因此,在使用这种文件格式时,你也得小心考虑要保存哪些处理步骤,而不是把图像文件再复制 一份。

比较常用又可以被所有照片处理软件读取的文件格式,首推较老的 TIFF 格式和较新的 PNG 格式。尤其是当你和其他人同时使用不同的图像处理软件对一张照 片进行处理时,这两种文件格式都不失为好的选择。

除此之外,你可以使用你的照片处理软件自身附带的文件格式,这些文件格式 都是软件开发者为自己的软件量身打造的。但是这些照片处理软件通常还会将一些 附加的信息保存到图像文件中去,这样会在不同程度上提高对计算机内存的要求。 一些比较重要的照片处理软件如 Photoshop 和 Photoshop Elements、Gimp 以及 Paint Shop Pro 的文件名的后缀名分别是“.psd”、“.xcf”以及“.psp”。

此外,常用的文件格式都还支持照片处理软件中一个很强大的功能——图层存储。支持图层存储的除了 Photoshop 和 Gimp 的两种文件格式之外, 还有自由的 PNG 格式和广泛使用的 TIFF 格式。其他格式的文件在保存前,其不同的图层会被压缩到同一个图层上面,之后图层与图层之间就不能分离了。

适合发布的文件格式
大多数打印机都能接收所有可能用到的文件格式,因为打印机软件都是专门为显示不同类型的文件格式而设计的。根据打印的程序,图像文件会被转换成特定的格式。图像能够在计算机显示器上显示也是由于计算机中可以读取这个图像文件的软件在这方面不存在根本性的限制。然而,对于在互联网中的使用,各种不同的浏览器才是问题所在。大多数浏览器仅支持 JPEG 格式和 PNG 格式的图像文件,以便展示细节详尽的图像,所以这两种格式已经成为互联网上图像文件的标准格式了。为了使网页可以尽快加载,图像文件必须尽可能小——这正是这两种文件格式的核心特征。





为打印所进行的处理会改变一张照片的效果——尤其是色彩方面的效果:图像会变得更加苍白,并且失去了光泽。这一点对灰度照片的影响当然要比对色彩鲜艳的照片的影响要小得多。

文件大小
每个图像文件都有一个基本属性,那就是它的大小。文件的大小决定了它需要多大的存储空间。文件大小基本上是以字节来衡量的:1000字节为 1 千字(1KB), 1000KB为 1 兆字节(1MB),1000MB为 10 亿字节(1GB)。一个大的 RAW 文件可能有 30MB ~ 80MB 大,而互联网上的图像文件最大应该为20KB ~ 200KB,这 样便于被较快地加载和显示。

文件大小有很多不同的影响因素,其中一个是文件中所含像素的数量,即图像的分辨率。图像文件中所含的像素越多,文件就越大。另外,各个照片处理软件附加给文件的信息也会让文件变大。经过创建了很多图层的复杂处理之后,图像文件甚至会比原来的大好几倍。同样的,压缩的程度也对图像文件的大小有很大的影响。

压缩
拍照时,图像中总有或大或小的区域有着同样的或者至少是相近的颜色。存储照片时,图像文件不是把图像中的每个像素都保存起来,而是将色彩信息相同或相近区域中的单独的像素保存一次,然后统计其重复出现的次数。这样在打开文件时就可以恢复原来的图像信息,同时也节省了存储空间。相应的,相对那些有大量细节以及颜色、明暗变化丰富的照片来说,有着大片颜色过渡平滑的照片可以被更大程度地压缩。

基本上,所有的图像文件格式都会被压缩。无损的文件格式和有损的文件格式的区别在于,哪些像素会被这样组合起来:无损的压缩只会涉及色彩信息完全相同的像素;然而,在有损的压缩中,色彩信息相似的像素也会被这样组合起来。这样,色差的信息——即使有也是很细微的——也就永远地丢失了。

所选的压缩程度越大,不同颜色间的差别就越大。对于很小或者适度的压缩,人的肉眼根本看不出来,但是程度很大的压缩则是一眼就能看出来的,并且会让人感觉很别扭。极端的情况下,图像甚至会产生清晰可见的锯齿以及色块之间反差强烈的过渡。





一张照片(上图)通常会被保存成质量较差的JPEG格式(下图),从而造成图像信息丢失,因为照片在保存时相似的色彩信息被当作相同的了。这种图像信息的丢失在颜色过渡和细节上显得尤其突出:会形成锯齿,丢失微小的细节信息。



如果你只想自然地而非大费周章地捕获一个场景,并把这张有纪念性的照片简单快捷地通过电子邮件或者互联网展示给别人看,那么JPEG就是理想的文件格式,尤其是在无需任何照片处理的情况下。

相机中的设置
在你的相机菜单中,你可以有针对性地对图像文件的一些参数进行设定。你也应该充分利用这种功能,因为图像信息不管怎样都会在相机中根据设定好的参数被 处理,也就是被更改。尤其当你选用JPEG文件格式拍摄时,你根本无法恢复相机所做的这种更改,而且在极端的情况下,你必须放弃拍摄客体原有的很大一部分图 像信息。

你对图像质量的影响开始于对RAW(假如相机提供有 RAW 格式)或 JPEG 格式的选择,接着是对文件大小和压缩率的选择。到底选择 RAW 格式还是 JPEG 格式, 很大程度上取决于你的照片的用途。如果你很看重图像的拍摄质量,而且随后要对照片进行复杂的处理的话,那么你应该选择 RAW 格式。但是为此你就得接受这种格式的图像文件对内存和硬盘的较高需求了,并且在照片处理的过程中要多进行一步,即 RAW 转换。

如果图像的技术质量对你来说不那么重要,你对照片也只是打算稍做处理或者根本不做处理,主要目的是在互联网中展示照片,那么只有选择 JPEG 格式拍摄才 是有意义的。同样的,如果你必须马上把照片发送出去或者受到了相机存储容量的限制,你也应该选择 JPEG 格式。如果同时选择这两种格式,一个前提就是你要立即使用 JPEG 格式的图像文件来做调整和挑选,同时要保存 RAW 格式的图像文件, 以便之后进行复杂的、高质量的照片处理。



很多相机都提供一系列的效果处理功能,可以让拍摄本身变成一件很有意思的事情。但是如这张照片,除了红色, 其他所有的颜色都被去色了。这种处理有它的 局限性,那就是只有在 JPEG 的拍摄格式下才可以进行,之后,被改变的图像信息就无法挽回地丢失了,也根本不可能再进行其他的后期处理了。

一般情况下,你对图像质量的影响有三个固定的质量等级可供选择:小(S)、 中(M)、高(L)。根据相机的特点,你可以单独或同时改变图像文件的压缩率以及分辨率。然后根据你是否想打印照片或者打印多大的照片,你需要这张照片做什么以及你在多大程度上受到了你的照片处理硬件的限制,来选择相应的参数。但是同时你也得考虑,你对图像质量的要求是完全有可能变化的,有可能是几年以后你的照片处理技能掌握得更好了,你想从以前拍摄的照片中获取的东西更多了。图像质量最高——也就是图像信息最多——的照片可以毫无问题地自动生成图像质量没那么高的照片。但是如果你在拍摄时就已经舍弃了大量的图像信息,那么这些被舍弃的信息就永远也找不回来、也无法弥补。

除此之外,你还可以通过颜色设置以及白平衡在相机中就对图像信息产生影响。一些影响较大的处理,如转换成黑白图像、人像 修饰或者其他极端的效果在很多相机中就可以独立进行了。这听起来很吸引人,但是有着极大的弊端:你对结果没有影响力,同时你进行后期处理的原始照片已经被改动过了。JPEG 格式的拍摄就是如此。而用 RAW 格式拍摄时,这类设置仅限于预览图,完整的真实的图像信息则保持不变。在拍摄时,原则上推荐你保存尽可能多的图像信息,然后根据精确的后期处理步骤进行适合主题的处理。

Exif、IPTC 和 XMP 元数据
除了色彩信息之外,每个图像文件还含有另外三种信息。第一种是所谓的 Exif 数据。现在的数码相机在拍摄时都会自动附上这个数据,它会记录下照片拍摄时所使用的相机、镜头、焦距、光圈、快门速度、感光度以及其他一些技术数据,如照片的方向、所使用的曝光程序或者闪光灯等。除此之外,日期以及 GPS 坐标——只要相机许可——也都附在其中。第二种是可以填写的、由所谓的 IPTC 指定的数 据领域,它包括标题、版权信息(如摄影师和某个摄影机构的名字、联系方式以及 版权状态),也包括内容上的附加信息,如拍摄的主题、地点以及国家的关键词。

除此之外还有第三种元数据。它是软件特有的或者以 XMP 标准为基础的嵌入 性数据,尤其常用在便于图像文件管理的图片数据库中。除了传统的五星级评价外, 它可以有可自由设定的颜色编码、关键词以及文本框,这些数据都是为了便于对图像文件进行个性化的结构整理而创建的。

RAW 格式
RAW 格式的特点是,感光元件上所有的信息都会被储存下来,无论是相机内置的处理器还是后期的处理操作都不能改变它的图像信息。这使得 RAW 文件能有一个最大限度的对比度范围和最高的技术质量以及巨大的灵活性,即在后期处理过程中的任何时候都可以重新访问原始数据。

RAW 文件既不能改动,也不能直接处理,因此也不会因失误被覆盖。每张 RAW 照片都得用一个特殊的软件转换一下,然后才能被保存为另一种格式的文件并进行处理。一个 RAW 文件可能被转换成好几种不同的图像,如转换成黑白的、色彩饱和的或者不饱和的。转换时使用的参数被保存在单独的以“.xmp”为后缀名的文件中,因此它们可以被多次使用。

当我们说“RAW 格式”时,其实是带有误导性的,因为这个概念更倾向于表示一个独立的且标准化的文件格式。但是事实正好相反:每个相机制造商都有自己的RAW 格式,甚至同一个品牌但不同型号的相机的 RAW 格式也有一些差异。相应的,各自的文件后缀名也不一样。最常用的 RAW 格式后缀名有:索尼的“ . r a w ”,尼康的“. n e f ”和“. n r w ”,佳能的“. c r 2 ”和 “.crw”,哈苏的“.3fr”,徕卡的“.raw”和“.rwl”,松下的 “.raw”和“.rw2”,适马的“.x3f”,奥林巴斯的“.orf”, 宾得的“ . p e f ”以及美能达的“. m r w ”。

基于此,所有显示 RAW 文件的软件都得为每一款相机的 RAW 文件格式准备一个相应的过滤器。这就意味着,如果你购买了带有另外一种 RAW 格式的新款相机,你就必须对你的照片处理软件进行更新。









RAW 格式的可能性是取之不尽用之不竭的, 而且在色调和色彩的匹配上也提供了多种可能性。比如,这四张不同的照片来自同一个 RAW 文件,其中没有进行什么复杂的操作, 只是分别进行了白平衡、饱和度和亮度分布的调整。

DNG 格式
DNG 格式是 Adobe 开发的一种图像文件格式, 旨在统一各种不同 RAW 文件的开放的 RAW 格式标准。虽然一些相机已经把它作为一种可选的拍摄格式了,但这种文件格式并没有得到广泛的应用。

用相应的转换器就可以把各种 RAW 文件转换为 DNG 文件。这有两种方式:一种是把 RAW 文件囊括到 DNG 文件中,这样可以继续访问原来的 RAW 文件,但是这样文件就明显变大了;另一种是进行完整的、彻底的转换,文件的大小几乎不变。



一些对你来说很珍贵的照片,或是因为你觉得它们拍得很成功,或是因为它们有一些思想价值,或是因为它们记录了某些重要的回忆, 都需要你把它们转换成DNG 格式。这样它们就不会被某一个厂商的产品所限制,而能够被自由地处理。至于它们会不会因此真的变得持久,那只有等着瞧了。

JPEG 格式
JPEG 标准中原本包括多种文件格式,但是实际上只有其中的一种被应用于数码摄影。这种格式的特点是图像文件非常小,压缩比例可供自由选择。因其较小的存储空间占用量,JPEG 格式成了互联网中显示图像的标准格式。

但是如果将文件压缩至原文件大小的 40% 以下的话,被压缩后的图像大多看起来令人非常不舒服。大多数照片处理软件在将图像文件转换成 JPEG 格式以及处 理一张 JPEG 格式的照片时都会对原始图像信息有所损害,只有旋转、镜像和渐进压缩这几项操作(其中几项可单独进行,也可同时进行)不会造成图像信息的丢失。

JPEG 格式只能支持最高为8位的色彩深度,并且不支持透明度,也就是说不支持图层功能。基于它特殊的压缩方法,它不太适合保存图形类的黑白图片,如图标、文字或者点阵图式的报纸印刷图案,因为会显现出碍眼的锯齿。随着 JPEG2000 的出现,JPEG 格式也有了进一步的发展——除了能使图像质量有所改善外,也打破和克服了原来的 JPEG 格式的一些限制和弱点。但是到目前为止,它还没有得到广泛使用,因为它不仅对照片处理软件和硬件提出了更高的要求,而且也不是免费的。

TIFF 格式
TIFF 格式是一种出现比较早的图像文件格式,主要是为扫描图像而开发的。这种格式有各种不同的形式,这些形式都与所谓的基线 TIFF 有着共同的核心。这 种格式的特点是能保证极高的图像质量,因此它也作为照片处理软件间的交换格式而被应用于高质量的打印。但是较高的图像质量是与较大的图像文件相伴而生的,这一点极大地限制了 TIFF 文件在互联网中的应用。

PNG 格式
与其他图像文件格式相比,无须许可的 PNG 是一个很新的图像文件格式,旨在替代非常不适用于保存照片的 GIF 格式,因为使用 GIF 格式会产生许可成本。

在 PNG 格式下对图像的压缩是无损的,因此生成的图像文件要比 JPEG 格式的图像文件大。它最高能支持 48 位的色彩深度,还支持图层功能,并且有确定的机制,使得它在不同系统下可以显示相似的颜色和亮度。但是 PNG 格式不支持打印色彩模式,它的元数据部分既不与 Exif 标准兼容,也不与 IPTC 标准兼容,因此在专业化环境中使用它几乎没有什么意义。

PSD 格式
PSD 格式是照片处理软件 Photoshop 自身的图像文件格式。因为 Photoshop 的广泛应用,PSD 格式也成为数码照片处理的标准文件格式之一。PSD格式可以对图像信息进行无损保存,支持图层功能,还支持所有的色彩模式和色彩深度。在不同的 Photoshop 版本内部,PSD文件可以向后兼容,但是不能向前兼容。也就是说,用新版本的软件建立的文件在旧的软件版本中打不开,更不能进行处理。



以图层为基础的照片处理要求相应的图像文件格式也能把各个图层一起存储起来。这一点对抠图来说尤其必要,因为只有这样才能一直保持被抠出来的图像部分 的独立性。

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