・RAWだとなぜ白飛びが(ある程度)救えるのか=RAWからjpegまでの流れ

花火の写真を撮ったときなど、
カメラから出力されるjpegだと白飛びしてても、
RAW現像だと救えることがあります。
それがなぜなのか、
RAW現像の仕組みから説明していきます。

RAW現像の結果

まずこのような画像のRAWデータを見てみます。

これのRAWデータを無理やりビットマップに変換して
画像的に見えるようにしたもの。

全体的に緑っぽく、明るさも暗いですが、
これがカメラが見てる何も処理してない状態の世界です。

拡大するとこんな感じになってます。

ここから以下の図のような処理をかけていき
最終的に人間が見たのと同じような画像にします。

撮像素子は緑の画素の感度が高いので、
RとBの画素にゲインをかけて(増感して)RGBのバランスを整えます。
これがホワイトバランスゲインです。
光源にもよりますがRがx1.7でBがx1.5とかの値をかけたりします。

ホワイトバランスゲインをかけた状態の画像

白飛びしてるところがまだ緑に見えますが、それは緑の画素が多いため。

白飛び領域を拡大するとこんな感じ

RGBそれぞれの画素の値が255になっており飽和しています。

暗い場所で高感度画像だとノイズの色が赤や青、それの混ざったマゼンタだったりするのは
ホワイトバランスゲインはRとBに大きくかけるのが原因です。

じゃあ、Gの画素にx0.6などかけることでRGBのバランスをとればいい
という考えもありますが、これはよくありません。

無理やり緑の画素を暗くしてホワイトバランスをとった画像。
この暗くする方法はマイナスゲインとか言われたりします。
白飛びしてる領域を拡大してみるとこうなっている。

数値が255ではなくなり、白飛び領域が飽和しなくなってしまいます。
(とりえる値が0-255の範囲ではなく0-180などになってしまう)
これを飽和が保障されないとか言ったりします。
なので、一般的にはマイナスゲインをかけることはしません。

このホワイトバランスゲインもjpegだと白飛び(色飽和)してるけど
RAWだと白飛びしにくい原因の一つです。

デモザイクは白飛びにはあまり影響がないので飛ばします。
以前の記事

ガンマは影響があります。
ホワイトバランスゲインとデモザイクを行った状態の画像が以下です。

全体的に暗く見えますが、これはガンマがかかっていないためです。
人間の目は光の量が2倍になっても
感じられる明るさは2倍にはならないという特性があります。
人間の目の特性に近い
y=2.2^x　という関数をかける。

最終の画像に近い明るさになりました。

メーカーや機種や画像仕上げ設定によって、
このガンマがどのようなカーブになるか異なります。
そしてそのガンマカーブによって
白飛びしてなかった領域が白飛びしてしまうこともあります。

最後にノイズリダクションやコントラストや彩度コントロールなど
メーカーの絵作りが本格的に入ります。
この際にもコントラストをあげるなどして、
ハイライト部分が白飛びしてしまうこともあります。

このように、RAWで白飛びするかしないかぎりぎりの領域は
現像の過程で白飛びしてしまうことがあります。
RAW現像でその画像に最適な処理をしてあげることで
jpegで白飛びしていた領域を救うことができることもあります。