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DNG (formats RAW)

Informations générales

Titre Digital Negative
Catégorie Formats graphiques (matriciels)
Abréviation DNG
Extension de fichier

.dng, (arw, .sr2, .srf, .cr2, .raf, .nef, .nrw, .orf, .rw2, .raw)

Mime Type image/dng, image/tiff
Pronom PUID fmt/436 (version 1.0), fmt/152 (version 1.1, extensions .dng, .tif, .tiff), fmt/437 (version 1.2), fmt/438 (version 1.3), fmt/730 (version 1.4), fmt/1842 (version 1.6)
Version

Version actuelle : 1.6 (2021)
Versions précédentes : 1.0 (2004), 1.1 (2005), 1.2 (2008), 1.3 (2009), 1.4 (2012)

   

Description

DNG est un format RAW non propriétaire développé par Adobe. Il est libre de droits et ouvert. Adobe a proposé le DNG comme standard industriel pour le stockage et l'archivage de données brutes (fichiers RAW) provenant d'appareils photo numériques [1]. DNG est basé sur la norme ISO 12234-2 (TIFF/EP) avec laquelle il est compatible.

   

Évaluation

Ouverture du format: 3
La spécification de DNG est ouverte et disponible gratuitement.

Licence libre: 3
Le copyright de DNG appartient à Adobe; l’entreprise a renoncé jusqu’ici à demander des droits de licence pour l’utilisation du format.

Diffusion: 2
Dans l’intervalle, DNG est bien répandu en tant que format standard pour les données brutes d'appareils photo numériques, même si certains grands fabricants ne prennent pas directement en charge ce format.
Les grands fabricants d’appareils photo (plus de 90 % des parts de marché) ne prennent pas en charge DNG, alors que les fabricants de smartphones le font.

Fonctionnalités: 3
DNG est un format de données brutes bien adapté pour les appareils photo numériques. Il est toutefois discutable que des images RVB avec des différences visibles puissent être générées à partir d’un DNG dans plusieurs applications.

Implémentation: 4
Il est possible d'ouvrir les documents DNG avec de nombreux programmes de traitement d'images courants. Il existe de nombreux outils permettant de convertir des formats de données brutes propriétaires en DNG. En revanche, des algorithmes propriétaires sont utilisés pour traiter les DNG, ce qui a pour résultat des images RVB différentes en fonction de l'application utilisée.

Densité de mémorisation: 2
Comme DNG n'enregistre qu'un canal par pixel pour les données brutes de capteurs dotés de filtres mosaïques, sa densité de mémorisation est meilleure que celle d'un TIFF RVB (à l'exception des fichiers multi-shots et DNG linéaire). En comparaison avec un RAW, un DNG non compressé a besoin d’environ 20 % de moins d’espace de stockage. De plus, DNG permet une compression sans perte. La compression est également possible avec certains formats RAW propriétaires, mais pas tous.

Vérifiabilité: 3
Contrairement à d’autres formats RAW, DNG contient une somme de contrôle de validation qui permet de vérifier automatiquement si un bit a été modifié dans les données graphiques du fichier [2]. Dans ce cas, un message indiquant que le fichier a peut-être été endommagé s'affiche dans les produits Adobe qui prennent en charge le format DNG.
Adobe DNG Converter peut aussi être utilisé comme validateur pour les fichiers DNG, en créant des copies des fichiers à vérifier. Nous ne savons en revanche par encore clairement si ce processus de validation est limité uniquement au contrôle de validation mentionné ci-dessus ou s'il vérifie également le reste du fichier. Outre Adobe DNG Converter, il existe également des validateurs DNG d'autres fournisseurs (p. ex. ImageVerifyer de Marc Rochkind). Comme celui-ci utilise cependant un code Adobe faisant partie du SDK, nous ne savons pas clairement non plus si tout est vérifié.

Bonnes pratiques: 2
DNG ne fait pas l'unanimité, car les images générées à partir de ce format peuvent présenter des différences visibles selon le logiciel utilisé [4] La Bibliothèque du Congrès juge DNG « acceptable » [5]. DNG est préféré à d’autres formats RAW vu qu’il n’est pas propriétaire.

Perspectives: 2
On peut se demander si DNG s'imposera dans le domaine de l'archivage en dehors de l'archivage des photos numériques et dans la mesure où l'accès aux données brutes est possible.

Classe de formats: B
Format établi de données brutes. La plupart des modèles de smartphones peuvent désormais créer des DNG.

   

Analyse

En quoi les formats RAW se distinguent-ils des autres formats graphiques ?

Les formats RAW (par ex. .DNG) sont appelés négatifs numériques et leur structure est comparable à celle du format TIFF. Ils enregistrent les valeurs de luminosité des capteurs de surface sensibles à la lumière des appareils photo numériques. Chaque capteur reçoit soit la luminosité du vert, du rouge ou du bleu.

Physiquement, cela est obtenu en plaçant un filtre ou une mosaïque de couleurs sur les capteurs (p. ex., matrice ou filtre de Bayer, illustration 1). La valeur de luminosité enregistrée par pixel correspond donc à la luminosité de la couleur filtrée. Pour pouvoir représenter les données brutes sous forme d'image, les valeurs de luminosité doivent d'abord être converties dans les espaces colorimétriques RVB ou CMJN par un convertisseur RAW. Le résultat de cette conversion est, sous forme non compressée, par exemple un fichier RVB-TIFF dans lequel chaque pixel est associé à une valeur de luminosité verte, rouge et bleue. Ce processus de conversion est appelé dématriçage, démosaïsage ou encore débayérisation. Les données brutes d'un fichier RAW non compressé (1 canal de couleur par pixel) nécessitent ainsi trois fois moins d'espace mémoire que le TIFF RVB non compressé (3 canaux de couleur par pixel) après la conversion. Toutefois, en raison de la présence de plus de métadonnées et de prévisualisations intégrées en option, un fichier RAW ne sera qu'environ 50 % plus petit que sa conversion TIFF.

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Illustration 1 : 1. filtre de Bayer via les capteurs de l’appareil photo 2. Sortie des capteurs 3. Résultat avec la mosaïque de Bayer placée (avant le dématriçage). 3 4

Les particularités du capteur utilisé sont décrites dans les métadonnées du fichier RAW à l’aide de balises, ce qui constitue une extension essentielle de la norme ISO 12234-2 (TIFF/EP).
Il est typique pour tous les formats de données brutes d'appareils photo que de nombreux paramètres soient appliqués aux données brutes fournies par le capteur pour produire l'image RVB finale. Ces paramètres sont des facteurs « souples » qui peuvent être adaptés à chaque type d'utilisation de l'image si nécessaire. Ainsi, si un RAW est traité dans la zone d'édition d'un convertisseur RAW, seules les métadonnées sont modifiées dans les balises. Les données brutes du capteur enregistrées restent inchangées. En revanche, dans des formats tels que JPEG ou PNG, les valeurs dans les canaux de couleur des pixels eux-mêmes sont modifiées.

Fichiers RAW avec plusieurs canaux de couleur
Multi-shot et fichiers RAW

Comme mentionné, les formats RAW enregistrent généralement un canal de couleur par pixel. Les images multi-shots constituent une exception à cette règle : elles contiennent jusqu'à 16 images individuelles décalées de (sous-) pixels, qui sont superposées lors du traitement et combinées en une image RVB. Les RAW multi-shots contiennent jusqu'à quatre canaux par pixel couleur résultant. Par conséquent, la densité de mémorisation de ces RAW multi-shots est encore plus défavorable que celle d'un TIFF RVB.

DNG linéaire

Ce format dispose de trois canaux de couleur par pixel. Lorsqu'un DNG RAW est converti en DNG linéaire, seul le dématriçage linéaire (réversible) est effectué. Le DNG linéaire ne subit donc pas de dématriçage linéaire lors d'une nouvelle ouverture par un convertisseur DNG.

Les trois canaux d’un DNG linéaire permettent également de stocker des données brutes RVB, comme elles sont fournies par des capteurs à plusieurs canaux (p. ex. Foveon ou lignes de numérisation RVB) ou produites à partir de photos multi-shots déjà dématricées en images RVB ; de telles données sont appelées « DNG linéaire ». La densité de mémorisation des DNG linéaires est semblable à celle des TIFF RVB.

En quoi consiste le DNG ?

DNG est un format RAW non propriétaire. Il a été développé par Adobe, il est libre de droits et ouvert. DNG est un standard industriel proposé par Adobe pour enregistrer et archiver des données brutes (fichiers RAW) provenant d'appareils photo numériques [1] ; DNG est fondé sur la norme ISO 12234-2 (TIFF/EP) avec laquelle il est compatible. Les autres formats RAW, propriétaires, reposent également sur la norme TIFF/EP, mais disposent entre autres de balises supplémentaires, privées et en partie cryptées, qui sont utilisées par exemple pour la correction des images. Le DNG en tant que standard industriel n'a pas été adopté par les grands fabricants d'appareils photo numériques (plus de 90 % des parts du marché, à l'exception des smartphones) jusqu'à présent (2023).

En quoi DNG se distingue-t-il des autres formats RAW ?

Les formats RAW des grands fabricants d'appareils photo numériques sont propriétaires, contrairement au DNG. Cela signifie que les spécifications du format (balises), de l'appareil photo (Camera Matching Profile, type de filtre) et du convertisseur RAW correspondant (p. ex. algorithmes de dématriçage, algorithmes de débruitage) ne sont pas publiques ou seulement partiellement.

Balises publiques et privées

Le DNG se distingue des formats RAW propriétaires par le nombre et l'encodage des balises TIFF. Les convertisseurs qui ne sont pas mis à disposition par l'éditeur d'un format RAW propriétaire ne peuvent donc pas traiter toutes les méta-informations de manière optimale. Par conséquent, les conversions (TIFF, PNG, JPG, etc.) réalisées avec ces outils sont souvent de moins bonne qualité que celles réalisées avec le convertisseur de l'éditeur.

DNG définit une collection de balises (tags) publiques (voir TIFF), décrivant les caractéristiques d’une image. Celles-ci comprennent notamment les dimensions, les espaces de couleurs utilisés, la balance des neutres ainsi que la luminosité, le contraste et la compensation de l'exposition, mais également les données de l'objectif qui peuvent être utilisées par exemple pour corriger les défauts de l'objectif comme la distorsion, la perte de luminosité dans les angles et les franges colorées. Les producteurs peuvent en outre utiliser leurs propres balises (privées) ; elles leur permettent d'inclure des fonctionnalités ou des algorithmes propriétaires. L'ensemble des options proposées par les balises publiques ne sont pas implémentées dans tous les lecteurs. On peut partir du principe que les balises privées propriétaires sont utilisées uniquement par leur fabricant. Lors de la conversion de formats RAW propriétaires en DNG, les balises propriétaires peuvent être perdues. Adobe permet donc d'inclure le fichier original dans le DNG afin de conserver les métadonnées originales. Cela double toutefois approximativement la taille du fichier.

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Illustration 2 : Extrait des balises et de l'encodage dans DNG d'Adobe

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Illustration 3 : Extrait des balises et de l'encodage dans DNG de Canon

Édition

Dans les RAW propriétaires, les métadonnées modifiées sont souvent stockées dans un fichier sidecar à part. C'est le cas lorsque le convertisseur d'origine n'est pas utilisé, par exemple lorsqu'un fichier .NEF d'un appareil photo Nikon est édité avec Adobe Camera Raw au lieu de Nikon Capture NX. Dans le cas du DNG, les métadonnées modifiées peuvent soit être stockées dans un fichier sidecar, soit elles écrasent les métadonnées du DNG. Les fichiers sidecar doivent également être migrés lors d'une éventuelle migration des données si les métadonnées modifiées, respectivement la variante d'image qui peut en être déduite, présentent un intérêt.

Compression

Si les implémentations DNG ne contiennent pas de balises propriétaires ni d'aperçus JPEG, elles peuvent être environ 20 % plus petites, sans compression, que les formats RAW propriétaires.

Pour le DNG comme pour le RAW, on peut utiliser une compression sans perte (norme JPEG-LS). Les données brutes sont alors modifiées sans qu'il y ait de perte de qualité d'image. Dans les données brutes, le nombre de bits pour les valeurs de luminosité est réduit autant que possible. La taille du fichier en DNG est ainsi réduite d'environ 50-60 % [6]. Pour certains autres formats RAW, la compression est plus faible (20-40 %) [7]. Cependant, les données brutes sont généralement encodées avec 12 à 16 bits. Par conséquent, l'économie de mémoire par rapport à un TIFF RVB 8 bits est inférieure à 2/3. La réduction des données brutes est réversible en cas de compression sans perte. Pour les formats DNG et RAW, une compression avec perte (lossy) est également possible (60-70 % pour DNG). Dans ce cas, les données brutes sont modifiées de manière irréversible.

Diffusion

Dans l’intervalle, de nombreux petits fabricants d'appareils photo numériques (moins de 10 %) et pratiquement tous les fabricants d’appareils photo sur les smartphones prennent en charge DNG (état 2023), qui est contenu parfois directement dans l'appareil ou dans le logiciel livré avec celui-ci [8]. Il existe aussi des outils de conversion permettant de transformer les données brutes propriétaires en DNG.
Un problème non résolu demeure toutefois à ce jour : les algorithmes pour la reconstruction d'une image en couleur RVB à partir des valeurs de pixel des données brutes (appelée dématriçage ou interpolation des couleurs) ainsi que d'autres algorithmes permettant d'optimiser une image (p. ex. suppression du moiré de couleur ou du bruit de l'image) sont tous propriété des fabricants. Cela vaut également pour les DNG où cela se remarque particulièrement : selon le logiciel utilisé, les différents algorithmes peuvent produire des images RVB assez différentes à partir d’un DNG.

Aptitude pour l'archivage

En ce qui concerne l’aptitude à l’archivage, seul le DNG est pris en considération, car, contrairement aux autres formats RAW, il n'est pas propriétaire. De plus, le DNG a été explicitement développé par Adobe pour être un format d'archivage. Comme tous les formats de données brutes, DNG est un produit intermédiaire à partir duquel est produite l'image RVB « finale ». La question est cependant de savoir si de telles données brutes doivent, en tant que produits intermédiaires, être considérées comme dignes d’être archivées ; il faut de toute évidence répondre à cette question par l'affirmative comme pour le négatif photographique analogique. Ces données brutes permettent de restituer les effets de la scène et de produire une image RVB optimale pour chaque type d'utilisation. De plus, grâce au développement permanent de nouveaux algorithmes, la qualité des DNG produits en termes de fidélité des couleurs et des détails ne cesse de s'améliorer.
La meilleure densité de mémorisation des DNG par rapport au TIFF est un atout pour l'archivage (à part les exceptions mentionnées) ; en matière de densité de mémorisation, il peut être tout à fait intéressant d'archiver un DNG plutôt qu'un TIFF et une catégorie avec perte (p. ex. JPEG2000). Cela correspond à la conservation des négatifs de photos analogiques comme original et à l'image au format papier comme résultat concret.

  

Conclusion

DNG ne fait pas entièrement l'unanimité pour la sauvegarde de données brutes d'appareils photo numériques, mais il est de plus en plus répandu et accepté dans le monde des archives. Lorsque de telles données brutes doivent être archivées, DNG doit être considéré comme alternative judicieuse aux formats de données brutes propriétaires. Les spécifications de format DNG sont ouvertes et disponibles gratuitement. Il existe actuellement un projet de norme ISO/AWI 12234-4 [14] dans lequel les spécifications DNG seront fixées à l'avenir. Il existe actuellement un projet de norme ISO/AWI 12234-4 [14] dans lequel les spécifications DNG seront définies à l'avenir.

   

Références

DNG 1.3 Specifications, Adobe Systems, Inc., 2009-06-19.
http://www.adobe.com/products/dng/pdfs/dng_spec_1_3_0_0.pdf

TIFF 6.0 Specification, Adobe Systems, Inc., 1992-06-03.
http://www.itu.int/itudoc/itu-t/com16/tiff-fx/docs/tiff6.pdf

ISO 12234-2:2001, Electronic still-picture imaging — Removable memory — Part 2: TIFF/EP image data format
https://www.iso.org/standard/29377.html
(payant)

ISO/AWI 12234-4 Electronic still-picture imaging — Removable memory — Part 4: Digital negative format
https://www.iso.org/standard/86123.html

   

Bibliographie

[1]      Wikipedia, „Digital Negative“ 2023
https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Negative

[2]      Adobe, „Digital Negative (DNG): The public archival format for digital camera raw data“
https://helpx.adobe.com/camera-raw/digital-negative.html

[3]      P. Krogh, „DNG Validation“ American Society of Media Photographers, 2015
https://www.dpbestflow.org/data-validation/dng-validation

[4]      DT Heritage, „File Formats“
https://heritage-digitaltransitions.com/file-fidelity

[5]      Library of Congress, „Recommended Formats Statement: Still Image Works“
https://www.loc.gov/preservation/resources/rfs/stillimg.html

[6]      RawTherapee, „Demosaicing“ 2019
https://rawpedia.rawtherapee.com/Demosaicing

[7]      Wikipedia, „Bayerfilter“ 2023
https://en.wikipedia.org/wiki/Bayer_filter

[8]      Wikipedia, „Demosaicing“ 2023
https://en.wikipedia.org/wiki/Demosaicing

[9]      B. Hrastnik, „Writting metadata: To raw or not to raw?“ 2011
https://exiftool.org/gui/articles/tiff_raw.html

[10]    Rawsie; Dotphoton SA, „How Adobe DNG Converter works“ 2023
https://rawsie.co/adobe-dng-converter-compression#compressionindngconverter

[11]     NIKON, „NEF (RAW) Compression“ 2016 
https://www.nikonimgsupport.com/eu/BV_article?articleNo=000045781&amp ;lang=en_GB

[12]    Adobe, « Découvrez si Adobe Camera Raw prend en charge votre modèle d’appareil photo », 2023
https://helpx.adobe.com/ch_fr/camera-raw/kb/camera-raw-plug-supported-cameras.html

[13]    I. O. f. S. (ISO), „ISO/AWI 12234-4 Electronic still-picture imaging — Removable memory — Part 4: Digital negative format“
https://www.iso.org/standard/86123.html

[14]    Library of Congress, „Camera Raw Formats (Group Description)“ 2023
https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000241.shtml

[15]    Library of Congress, „Adobe Digital Negative (DNG), Version 1.1“ 2022
https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000188.shtml

     

Catalogue des formats de fichiers pour l'archivage version 7.0, juin 2024