解析 SRAW 的秘密
文并摄影／兰拓科技
随着数码相机传感器的有效像素越来越高，高像素所带来的一些“负面效应”也越来越被人们所关注，尤其是后期缩图的工作量以及电脑处理压力。于是对于不太重要的图片，使用小尺寸的JPEG格式拍摄便成为一种不得已的选择。
然而对于某些品牌的相机用户来说，我们还有另一个选择，就是小格式的RAW文件。从目前还在产的产品来看，佳能70D以上定位的产品均提供了MRAW（2:1压缩）和SRAW（4:1压缩）格式，尼康D4s/D5/D810提供了SRAW（4:1压缩）格式，索尼方面暂时未提供此功能（这一点甚至成了大家对于索尼不满意的一个点，很多人在当初A7R2的留言中表示希望索尼提供小尺寸RAW的输出功能）。
大家对这个功能呼声很高，其实主要原因不外乎以下几点：很多需求当中不需要高像素输出；M/SRAW格式可以缩小文件体积和减小后期的负载压力；依然保留了RAW文件的调整空间和后期特性……这一切看起来都很美，但实际情况是残酷的：SRAW并不能提高持续连拍的张数和速度，也节省不了多少空间，甚至是连调整的空间都没有想象中那么理想。为什么会这样？
传统的Bayer-Pattern CFA（拜耳阵列色彩滤镜，也有人称之为马赛克阵列）图像传感器示意图，其颜色反映的是其允许透射的光波长。
什么是RAW？
虽然我们天天都在用RAW，大家对RAW文件有一定的了解，但是为了整篇文章的体系严谨，还是把基础知识放在前面，也方便不懂的人来查阅（注：本文讨论均针对Bayer-Pattern的传统图像传感器，至于RGBW、X3、Q67之类的，不在本篇的讨论范围之内）。
对于传感器上的单一像素来说，只能接收到单一色彩的信息（实际上不会是纯的RGB，各个厂商都会对自己的CFA做一些调整，选出最优化的透射波长区间）。如果把图像传感器接收到的信息红色像素标成红色，绿色像素标成绿色，蓝色像素标成蓝色，那么一张照片的“原始信息”应该是这样：
由于在一个2×2的单元当中绿色像素有两个，蓝和红各只有一个，绿色像素的数量占统治地位—所以整张图看起来都是绿色的。实际上这种图像也是“伪彩色”图像—也就是说画面当中的色彩是我们为了直观起见，手动添加上去用以标示各个像素的。
实际上的RAW图像，我们直接用Matlab软件，抽出来存成Tiff，局部截取是这样的：
真正的RAW图像是黑白的，每个像素实际上代表什么色彩需要手动指定。
Matlab解RAW，算法中红色像素位于行1列1。
Matlab解RAW，算法中红色像素位于行1列2。
但是无论反马赛克算法如何进步，有一点结论是永远不变的：BayerPattern当中每一个像素都没有完整的颜色信息，都需要结合周围的像素才能得到准确的色彩值！所以谈论“RAW文件的色彩”是没有意义的！
对于Bayer-Pattern的原始图像进行缩图，同时保留RAW文件的特性，没有我们想的那么简单。因为每个像素的位置信息其实都是有意义的，而且缩图本身也需要引入额外的混叠（需要由几个像素的信息来计算出一个新像素），想利用之前的像素间关系计算出正确的色彩，几乎可以说是难于登天。
将上图的RAW文件抽取原始信息、4:1缩图之后，过一遍反马赛克算法，由于原始的像素空间关系已经在缩图的过程中混乱殆尽，解出的图像与纯噪点没有什么区别。
所以对于SRAW，具体的实现方式，只剩下下面两种可能：
1、Binning（抽行）：对于2合1或者4合1来说，这是最简单的方法。以4合1为例，从4×4的RGGB阵列当中，第一个2×2单元保留R像素，第二个2×2单元保留G1像素……以此类推，空间关系并没有被破坏。但可想而知，这种方式对于画质的影响几乎是毁灭性的，高大上的5000万像素5DsR，瞬间就变成了一台1200万像素的M4/3无反相机。
2、用更高的位深存储RGB：不再保留原始的空间位置信息，而是存储由机内解码之后的数据，本质上还是RGB的图像。但是相对于JPG来说具有更大的后期空间，同时可以实现超采样输出。对于4:1缩图而言，还可以直接用2×2单元加权平均计算RGB的方法来实现类Foveon X3效果。
那么实际操作当中，厂商们究竟采用的又是哪种方式呢？
进行分析的机器是佳能 EOS 5D Mark III， 其 RAW 文 件 存 储 有20.2MP、10MP和5MP三个选项。
判断一：是不是抽行？
从这两点可以基本排除SRAW采用了抽行存储的可能性，因为解析力和边缘锯齿没有本质的差别。结合一般用户的使用体验（SRAW可以提升100%看图时的高感画质，而不是反之），我们可以得到结论一：佳能5D Mark III的SRAW是超采样保存的。
那么具体的存储格式到底是什么呢？我们继续探索,用RAWDigger打开 5D Mark III拍摄的RAW和SRAW，对比其基本数据：
1、RAW文件是R/G1/B/G2四通道，SRAW是R/G/B三通道。从这一点上基本可以判定SRAW丢弃了原本的空间阵列信息，代之以直接用RGB来保存。
2、RAW是14bit位深，SRAW反而采用了更高的16bit。但只是套了个16bit的壳，其中的数据量（Different Values）依然是14bit。
看完了基本信息，我们再来进一步剖析。最简单的方法就是查看它没经过任何解码算法的100%图像，到底是什么组织形式。采用前面的伪彩色图130像生成法，我们可以得到如下的图片：
这种对比佐证了之前的结论，其实SRAW严格来说并不是BayerPattern的那种RAW，而是一张每个像素都有着完整信息的RGB图片。得到这个结论之后我又用Matlab的dcraw插件读了一下SRAW文件，得到的是这么一个提示：
那么就我们关心的画质表现来说，SRAW的这种存储方式究竟影响多大呢？经过对佳能SRAW和RAW文件后期缩图之间的比较发现：二者分辨率方面相当，边缘锯齿方面没有差距；高感信噪比和动态范围方面RAW后期缩图略强，但没有本质差异，可能跟图像算法有关。
那么是不是就意味着二者画质没有区别呢？其实不是的，毕竟原始的RAW图像和RGB文件有个最大的区别—白平衡调整容限。
反马赛克阶段指定白平衡的时候可以任意指定，反正图像的色彩都是计算出来的，调整范围非常之大，也不会损失细节。但如果是成型的RGB图像，那就说不准了。
把白平衡都从原始值拉到50000K色温和+150Tlit的极限值之后，SRAW的输出出现了明显的彩色细节损失和杂色断层，RAW文件输出的图像依然保持了高水准的表现。
对于佳能用户，我们的建议，如果你需要小尺寸的文件，但又需要RAW文件的调整空间，在明度方面SRAW完全可以满足这一需求。但是，如果你所处的环境色彩复杂，需要极好的色彩后期调整空间，那么慎用SRAW。
SRAW的秘密：尼康篇
这次参与测试的尼康机器是D810，采用跟佳能相机相似的分析步骤。
判断一：是不是抽行？用佳能类似的分析方法可以得到结论：尼康D810的SRAW也是超采样保存的。
看完了基本信息，我们再来进一步剖析。最简单的方法就是查看它没经过任何解码算法的100%图像，到底是什么组织形式。采用前面的伪彩色图像生成法，我们可以得到如下的图片：
作为曾经的尼康传统优势项目—欠曝提亮5EV。然而我们发现，由于SRAW 的11bit位深，暗部几乎没有记录什么信息，只此一点几乎可以宣判画质的死刑。
原本是尼康的强项现在变成了短板
作为对比的佳能，虽然信噪比表现不佳，但是暗部的灰阶信息仍然都还在。
白平衡调整容限，除了色彩细节部分损失之外，白线和黑线的细节也有一定的损失，应该与只有11bit的内部文件有一定关系。
综上所述，对于尼康用户，我们的建议是若非万不得已，尽量不要用SRAW。尼康全尺寸的RAW可以输出无损压缩，D810的文件在40MB左右；然而SRAW也要30MB，损失的暗部信息有点多，确实得不偿失。
我们真的需要SRAW吗？
无论是佳能还是尼康，在提供的SRAW功能上都没有全方位复盘RAW文件的所有特性。那么SRAW的实际意义有多少呢？
首先，SRAW并不能提高持续连拍张数和连拍速度，用大格式的RAW能持续连拍多少张，用小格式的RAW也是这些张数。
其次，SRAW也节省不了多少空间。D810 大格式的 RAW 可以实现无损压缩，文件体积40MB多一点。SRAW也要近30MB。佳能方面好一些，5D3的大格式RAW文件大小为24MB28MB，MRAW 文 件 大 小 为 16MB18MB，SRAW文件大小只有10 MB -12MB，如果你确实存储卡告急还是可以用一下的。但是说实话，以现在存储卡和硬盘低廉的价格，这点空间节省究竟有多大意义？退一步说，万一碰到个难得的瞬间，你选择了SRAW而直接卡死了自己的后路，无法做大幅面输出，甚至在未来的显示器上做壁纸都有可能出问题，会不会后悔不迭呢？
相信在阅读完本文之后，面对这样的选择，你的心中应该有了明确的决定。
小贴士
MATLAB 是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
小贴士
时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观察面。时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。一般来说，时域的表示较为形象与直观，频域分析则更为简练，剖析问题更为深刻和方便。
小贴士
RawDigger可以查看和分析RAW图像文件，支持多种文件格式和相机类型，可以使用它查看原始像素值、生成并导出数据直方图或计算每个通道的统计数据。
小贴士
佳能在售支持MRAW/SRAW格式的数码单反相机：
EOS-1D X Mark II 、EOS 5D Mark III、EOS 5DS / EOS 5DS R、EOS 6D、EOS 7D Mark II、EOS 80D、EOS 70D尼康在售支持无损压缩RAW格式的数码单反相机：
D5、D4S、Df、D3X、D810/D810a、D 8 0 0 / D 8 0 0 E、D 7 5 0、D 6 1 0、D 5 0 0、D7200、D7100、D5500、D5300
索尼从2015年10月份发售的A7SII 开始支持无损压缩RAW格式，而A7RII可通过固件升级的方式获得对无损RAW格式的支持。