La tecnica raw (IPA: , in inglese "crudo", "grezzo") consiste in un particolare metodo di memorizzazione dei dati descrittori di un'immagine. Viene usata per non avere perdite di qualità della registrazione su un qualsiasi supporto di memoria, rispetto ai segnali catturati dal sensore e successivamente composti per interpolazione dal processore d'immagine della fotocamera nelle sue tre componenti fondamentali RGB (Red, Green, Blue).
Basandosi su questa tecnica, le diverse case produttrici di fotocamere digitali formattano i dati dei file Raw secondo formati proprietari. Questi possono essere diversi anche fra modelli diversi della stessa casa produttrice. Tale accorgimento, permettendo l'identificazione del formato specifico, oltre al fattore commerciale di dare una riconoscibilità al marchio, consente ai programmi di elaborazione dei file Raw di attivare i processi di demosaicizzazione più adeguati per quel formato in fase di caricamento dei file.
La risoluzione massima reale dell'immagine rimane quella determinata dalle caratteristiche del sensore installato nella fotocamera digitale. La metodica Raw è per lo più utilizzata nelle macchine fotografiche Reflex digitali, ma anche nelle mirrorless, in quelle compatte di fascia alta, le cosiddette Formato bridge o Prosumer (contrazione dei due termini professional e consumer), o ancora, chiamate SLR-like ("simile a una Single Lens Reflex").
Raw è un termine inglese che assume diversi significati. Qui interessano quelli che rimandano al concetto di "non elaborato", "non raffinato", "grezzo". La denominazione Raw in questo ambito sta ad indicare che l'immagine catturata dal sensore CCD o CMOS della macchina fotografica viene registrata nella sua forma originaria, numerica, cioè dopo essere stata solo convertita da analogico a digitale, senza ulteriore elaborazione da parte della fotocamera. Nei formati Raw vengono registrati, quindi, i dati monocromatici grezzi indicanti l'informazione di intensità luminosa incidente sui singoli photodetector R, G e B. Questa descrizione è valida nel caso di un sensore con CFA (Color Filter Array) di tipo bayer RGB, mentre nel caso il CFA sia di tipo diverso, ad esempio RGB-E (Red, Green, Blue, Emerald) quadricromatico, l'eventuale file Raw che si forma conterrà le quattro informazioni monocromatiche separate, derivanti dai photodetector che registrano i quattro colori.
Per questo la registrazione in Raw dà la possibilità di catturare le immagini con una regolazione anche non ottimale di alcune impostazioni (esposizione, bilanciamento del bianco, ecc), in quanto la successiva elaborazione in studio (il cosiddetto sviluppo in camera chiara) consente di regolare questi parametri di ripresa mantenendo la qualità ai livelli più alti possibile. Bisogna porre attenzione al fatto che profondità di campo e messa a fuoco devono essere ottimali in fase di ripresa perché la metodica Raw di registrazione non consente di ricostruire dettagli di immagine persi dall'ottica della fotocamera a causa, ad esempio, della mancata messa a fuoco della scena ripresa o di suoi singoli elementi. Anche se la foto è mossa non vi è modo di rimediare in fase di conversione del Raw.
Formazione del file immagine Per una comprensione ottimale delle descrizioni che seguono è utile fare una distinzione concettuale fra pixel, photodetector (da intendere come "elemento unitario fotosensibile") e photosite. Per questo si rimanda alla voce correlata Fotografia digitale nella sezione Numero di Pixel e qualità delle immagini.
Fotocamere con sensori dotati di Color Filter Array Il sistema ottico della fotocamera focalizza l'immagine da riprendere sulla superficie del sensore. Questo è formato da milioni di elementi a semiconduttore sensibili alla luce, chiamati photodetector. Ognuno di questi è collocato in un photosite (luogo fisico del sensore dove si catturano i dettagli elementari dell'immagine) ed è la base da cui successivamente si formerà il pixel. La superficie è ricoperta dal Color Filter Array il quale ha il compito di separare e distribuire le tre componenti cromatiche su photosite (pixel) diversi del sensore. Nel 50% dei photosite arriva la componente verde (G), nel 25% arriva la componente blu (B) e nella stessa quantità del 25% la componente rossa (R). Ad esempio, in un ipotetico sensore di 256 photosite, 128 photosite saranno investiti dalla componente verde della luce della scena ripresa, mentre 64 photosite saranno investiti dalla componente blu e i rimanenti i 64 photosite dalla componente rossa. I filtri sui singoli photosite sono distribuiti in modo omogeneo e geometricamente regolare.
In questo modo, ogni photodetector registra il segnale relativo ad una sola componente delle tre RGB che compongono l'immagine. In uscita dal sensore devono confluire i segnali analogici o "R", o "G", o "B" di ogni photodetector che portano le relative informazioni. Precisamente un sensore per immagini da 9 Mpx nominali, la massima risoluzione possibile è data da × photodetector (che forniscono le informazioni per poi formare altrettanti pixel) per un totale di photodetector. Vi saranno dunque segnali analogici "R" che riguarderanno le informazioni di photodetector, segnali analogici "B" che riguarderanno, anch'essi, le informazioni di 2.281.152 photodetector e segnali analogici "G" che riguarderanno le informazioni di photodetector del sensore.
Il segnale analogico di ogni photodetector viene campionato a 10, 12, 14 o anche 16 bit così che il segnale che descrive l'intera sua scala di luminosità dal nero al massimo consentito "R", "G" o "B" viene trasformato in un'informazione binaria appunto a 10, 12, 14 o 16 bit. Questo significa che, per ogni photodetector, il numero binario, ad esempio a 16 bit, generato dalla conversione A/D indica un livello di intensità individuato fra possibilità, all'interno dell'intera gradazione di luminosità (dal nero al valore massimo luminosità di ogni specifico colore primario "R" o "G" o "B") di quel particolare photodetector.
I segnali analogici in uscita dai photodetector del sensore, dopo la loro conversione in digitale, possono andare in due direzioni diverse a seconda della impostazione della fotocamera: o verso il processore d'immagine interno che, attraverso l'algoritmo di interpolazione (demosaicizzazione), ricostruisce le due componenti mancanti su ogni photosite, oppure questi dati "grezzi" possono venire registrati appunto nel file Raw. Usando ancora come esempio un sensore formato da 3 488 × 2 616 photodetector (per immagini da 9 MP nominali), la dimensione minima del file Raw sarà di byte (8 bit= 1 byte; 1 pixel campionato a 16 bit= 2 byte). Normalmente il file Raw relativo è leggermente più ampio perché esso, oltre alle informazioni digitali e ai dati sui pixel, contiene anche i codici di formato del file, dati cioè che permettono l'identificazione del file (header) e dunque la sua leggibilità.
Altre tecniche Alcuni produttori oltre al Color Filter Array a tre colori (RGB) adottano Color Filter Array, che fa uso anche di altri colori (vedi la Sony con il modello DSC-F828 che usava un Filter Array a quattro colori: RGB+E (Rosso-Verde-Blu + SmeraldoVedi il comunicato stampa della Sony del 16 luglio 2003).
Vi sono poi sensori come i Foveon che non hanno alcun Color Filter Array, ma adottano una tecnica in grado di recepire le tre componenti RGB necessarie per formare l'immagine direttamente su ogni photosite. Questo particolare sensore è formato da tre elementi fotosensibili a semiconduttore (photodetectors), distribuiti in ogni photosite su tre livelli diversi, ognuno di essi è attivato da una componente R, G o B diversa. Dato che ogni photosite ha tutte e tre le componenti, non c'è necessità di ricavare per ogni photosite le due componenti mancanti perché sono tutte registrate.
Algoritmo di demosaicizzazione L'algoritmo di interpolazione più usato consente la demosaicizzazione dell'immagine originaria calcolando i dati dei due colori mancanti a partire dal colore e intensità dei photosites adiacenti aventi lo stesso colore di quello da calcolare. Ad esempio in un photosite blu si deve calcolare la componente verde e rossa. Per il calcolo della componente mancante verde, il processore d'immagine calcola, per quel photosite, la media fra i valori di intensità del verde di due o più photosite adiacenti che hanno registrato il verde: il valore ottenuto sarà la componente verde di quel photosite. Allo stesso modo farà per la componente rossa: il valore ottenuto sarà la componente rossa di quel photosite.
A questo punto per quel photosite si hanno a disposizione i dati numerici delle tre componenti RGB, dati che, uniti in una stringa numerica, prendono il nome di pixel e descrivono contemporaneamente cromaticità e luminosità di quel punto dell'immagineIl paragrafo, della voce "Fotografia digitale", collegato a questa nota, mostra il contenuto informativo del pixel..
Il risultato finale è che solo una componente del pixel è letta dal sensore (singolo photodetector), mentre le due rimanenti sono solo stimate.
Nei software applicativi di elaborazione delle immagini digitali, i valori numerici relativi alla componente rossa di ogni pixel dell'immagine, prende il nome di "Canale del rosso"; così i valori numerici della componente verde di ogni pixel dell'immagine prendono il nome di "Canale del verde" e lo stesso si dice per tutti valori numerici relativi alla componente blu dei pixel che vengono chiamati "Canale del blu".
Registrazione dell'immagine in formato JPEG nella fotocamera Per una registrazione in JPEG il campionamento base è a 8 bit per ognuno dei canali RGB, fatto, questo, che comporta un numero binario di 24 bit per ogni pixel (8 bit × 3 canali su ogni pixel). Il valore di 24 bit rappresenta - come vedremo nel paragrafo successivo - la profondità colore.
Le fotocamere che registrano le immagini in formato JPEG operano una compressione delle immagini al fine di: velocizzare la memorizzazione sul supporto di registrazione; includere molte immagini sulla stessa scheda di memoria.
La tecnica di compressione JPEG è una tecnica di compressione di tipo Lossy (dall'inglese loss, "perdita") cioè con perdita di informazione rispetto all'immagine originaria di partenza. L'immagine registrata con questo sistema perde dei dati che corrispondono normalmente a dettagli dell'immagine poco significativi. La quantità e la tipologia dei dati che vengono persi, tuttavia, è determinata in modo tale che essi riguardano parti che normalmente non sono facilmente percettibili da un osservatore. Nella quasi totalità dei casi di foto compresse dalla fotocamera in JPEG, la qualità di stampa rimane comunque buona. In generale, adottando uno stesso procedimento di stampa fotografica, la qualità delle stampe è tanto migliore quanto più piccola è la dimensione della stampa. Per stampe professionali di elevata qualità e/o di grandi dimensioni, infatti, si preferisce la gestione dei file grafici in formati non compressi o compressi con tecnica Lossless (senza perdita di dati).
Il formato JPEG inoltre non consente, fra l'altro, troppe elaborazioni successive delle immagini, a meno di accettare perdite di informazioni che di volta in volta si sommano nei salvataggi successivi. Se una fotocamera registra direttamente in JPEG e l'immagine deve subire delle elaborazioni è bene salvarla immediatamente in un formato lossless come può essere il TIFF, il BMP, ecc. e solo quando il processo di elaborazione è terminato si può fare un salvataggio in JPEG per l'archiviazione o, se il caso lo richiede, l'eventuale stampa.
Conversione analogico/digitale e profondità colore Se si adotta la modalità RGB e si campiona a 8 bit il segnale in uscita da ogni photodetector, la profondità colore del file grafico che si andrà a formare sarà di 24 bit, così come se il campionamento è avvenuto a 12 bit, il file grafico avrà una profondità colore di 36 bit.