Dasar Foto Digital: Memahami BIT pada Foto Format Raw & JPG

Saya mengenal Kamera digital sejak angka pikselnya masih rendah pada sekitaran tahun 1995. Kamera itu masih sekitar 250 ribuan pixel (250 Kilopixel). Artinya belum mencapai satuan Megapixel seperti saat ini.

Foto milik pribadi

Di zaman itu merek Casio yang merajalela, walaupun paten pencitraan digital dimiliki oleh petemu pertama yaitu perusahaan Kodak.

Camera digital yang pernah sukses sekali dijaman nya. Sumber: www.infobae.com

Kamera Casio yang saya miliki itu belum layak untuk dicetak pada kertas film dan belum layak untuk mengantikan kualitas film berbasis negatif (seluloid). Karena itu pula perusahaan kodak tidak tertarik bisnis kamera digital. Dianggapnya kamera digital tidak akan mampu menandingi kualitas film berbasis bahan kimia (negatif pada bahan seluloid). 

Perlu diketahui bahwa perusahaan merek Kodak adalah perusahaan yang pernah menempati rangking satu dunia. Sistem dan ilmu marketing pun bercikal bakal dari perusahaan Kodak. Tetapi akhirnya teknologi kamera berubah saat perusahaan Sony mempelopori bisnis kelas dunia dalam bidang kamera digital.

Sayangnya saat ini banyak sekali penggemar kamera digital menjadi salah paham dan menjadikan kamera digital suatu life style tersendiri tanpa memahaminya dengan baik. Dan banyak pula yang hanya gaya gayaan saja tanpa mikir mahalnya kamera itu.

Camera digital modern saat ini. Sumber: https://hadidankertas101.blogspot.com

Dalam kehidupan sehari hari, banyak juga yang hanya sombongan saja mengunakan kamera digital. Contoh sehari hari yang mudah kita alami, bahwa orang awam sangat mudah menjadi “dokter” atau menjadi “ahli ilmu digital”.

Contoh orang awan yang mendadak menjadi “dokter”:

Bila ada orang sesak napas, maka “dokter dadakan” itu mendiagnosa dengan cepat bahwa orang sesak napas adalah penderita asma. Bila ada orang nyeri lambung, maka “dokter dadakan” itu mendiagnosa dengan cepat bahwa orang nyeri lambung adalah penderita sakit maag. Padahal “dokter dadakan” itu tidak paham sama sekali ilmu kesehatan.

Saya hanya prihatin dan kasihan melihat orang orang yang “dadakan pinter”. Dikasih penjelasan, akhirnya orang itu jadi sok tau dan sok yakin. Alias sok tahu dan sok paham, tapi akhirnya salah ngak karuan.

Demikian juga dalam hal kamera digital, banyak yang sedikit paham tapi gayanya luar biasa profesional. Banyak pula orang orang menjadikan kamera digital menjadi life style, beli yang paling mahal dan paling mutahir tanpa paham ilmunya dan tanpa paham manfaatnya.

Dalam situasi gaptek dan dijadikan life style, maka terbuka pula kesempatan mencari uang dalam bentuk bisnis “ilmu kamera digital”. Sehingga banyak pula “dosen dadakan” yang mengajarkan ilmu foto digital melalui pengunaan aneka software.

Apakah benar ada ilmu kamera digital ?
Apakah benar ada ilmu foto digital ?
Jawabannya adalah tidak ada. 

Yang ada adalah ilmu dasar komputasi tentang memahami satuan digital yang paling kecil, yaitu “yes or no” (Ya / Tidak). Selebihnya adalah ilmu elektronika dan algoritma. Dalam ilmu dasar komputasi dikenal dengan satuan yang paling kecil, yaitu BIT. Satu Bit adalah satu angka yang terdiri dari informasi Yes or No (Ya / No ).

Angka dalam sistem Biner (Binary) adalah 0 atau 1
Dalam sistem desimal digunakan angka 0 sampai 9
Dalam sistem heximal digunakan alfanumerik 0 sampai F
(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A=10, B=11, C=12,D=13,E=14,F=15)

Bila kita berkecimpung di dunia kamera digital, maka kita mengunakan satuan Biner. Dalam satu BIT hanya ada dua kemungkinan informasi, yaitu yes or no (Ya / Tidak). Artinya dengan 1 BIT hanya ada 2 kemungkinan yaitu angka 1 atau 0 (Ya / Tidak).

Contoh sistem Biner adalah:
1 Bit = 1 atau 0
2 Bit = 00 atau 01 atau 10 atau 11
3 Bit = 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111
terus berlanjutnya.

Dengan 2 BIT hanya ada 4 kemungkinan, yaitu, 2 x 2 = 2 pangkat 2 = 4.
Dengan 3 BIT hanya ada 8 kemungkinan, yaitu, yaitu 2 x 2 x 2 = 2 pangkat 3 = 8
Dengan 8 Bit hanya ada 256 kemungkinan , yaitu 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 2 pangkat 8 = 256

Lalu apa hubungannya angka angka biner itu dengan gambar di foto digital.
Belum juga paham ?
Ngampang....
Sabar saja dahulu....

Kita mulai memahami warna dengan kode digital yang diciptakan oleh sensor digital. Dengan kata lain adalah sinar dikonversi menjadi angka. Dan angka itu adalah kode digital. Untuk mudah memahami, kita mulai dengan warna tunggal saja (Monochrom). Saya katakan monochrom, artinya satu warna saja. Bisa warna merah, hijau, biru.

Dalam kasus contoh pertama ini, kita belajar warna hitam putih (Black and White). Mengapa hitam putih? Karena putih adalah campuran semua warna dari spektrum gelombang sinar yang bisa dideteksi oleh retina mata. Arti pada warna putih adalah semua spektrum warna terdeteksi oleh retina dan saraf mata mengolahnya dan dipahami sebagai warna putih. Arti pada warna hitam adalah semua spektrum warna di serap oleh benda dan tidak terdeteksi oleh retina dan saraf mata mengolahnya sebagai warna hitam.

Bila kita mendeteksi hitam dan putih, maka informasinya hanya dua saja, yaitu antara warna hitam dan warna putih. Maka informasinya terdiri dari dua informasi ( Hitam dan Putih). Bila informasi hanya dua kemungkinan, maka kita hanya butuh 1 digit saja, yaitu satu BIT
1 Bit = Hitam atau Putih

Simbol Yin Yang, Simbol Wanita Pria atau Siang Malam atau Hitam Putih. Terdiri dari 1 BIT informasi. Foto dari www.clipartbro.com

Jelas? Sekarang sudah mulai jelas?
Artinya kita sudah paham bahwa warna itu didalam pengelolahan foto digital dibuat atau di konversi menjadi bentuk kode. Dan kode itu yang menyatakan suatu kondisi warna. Bila kita benar benar sudah paham warna dalam kode, maka kita lanjut. Tapi bila kita belum paham maka kita balik lagi keatas dan mulai lagi memahami.

Apa yang terjadi bila ada informasi sebanyak 4 kemungkinan, yaitu hitam, putih dan abu-abu? Maka untuk 4 informasi itu, kita butuh 2 digit kode digital, yaitu 2 BIT. Dengan 2 BIT bisa terbentuk kombinasi ini:
PUTIH-PUTIH (jadinya putih)
PUTIH-HITAM (jadinya abu abu terang)
HITAM-PUTIH (Jadinya abu abu gelap)
HITAM-HITAM (Jadinya hitam)

Foto handphone dengan penampilan layar 1 BIT, yaitu HITAM Putih. Foto dari www.blogmu.org

Sekarang kita balik, Bila kita gunakan 3 Bit kode digital, berapa kombinasi gradasi warna hitam putih yang bisa kita olah? Jawabnya: Jumlah kombinasi warna hitam putih pada 3 BIT hanya bisa mengolah 2 x 2 x 2 = 2 pangkat 3 = 8 tahapan gradasi warna hitam putih.

Bagaimana corak warna gradasinya ?
Jawabnya :
111 ( Putih - Putih - Putih ) = 100 % warna putih, 0 % warna hitam (angka  desimal 7)
110 ( Putih - Putih - Hitam ) =  87,5 % putih,  12,5 % hitam (angka desimal 6 )
101 ( Putih - Hitam- Putih ) = 75 % putih, 25 % hitam (angka desimal 5 )
100 ( Putih - Hitam - Hitam ) = 50 % putih, 50 % hitam, abu abu terang (angka desimal 4)
011 (Hitam - Putih - Putih ) = 50 % hitam, 50 % putih, abu abu gelap (angka desimal 3)
010 ( Hitam - Putih - hitam ) = 75 % hitam, 25 % putih (angka desimal 2)
001 ( Hitam - Hitam - Putih ) = 87,5 % hitam, 12,5 % putih (angka desimal 1)
000 ( Hitam - Hitam - Hitam ) = 100 % hitam, 0 % putih (angka desimal 0 )

Supaya jangan tambah pusing, begitulah kode digital yang tercipta dari 3 digit warna ( 3 Bit )

Keterangan gambar : Gradasi warna Hitam Putih berdasarkan BIT. Gambar dari Askme

Kita balik ke inti pelajaran foto digital. Tergantung kamera digitalnya, mau membuat kode warna berapa bit?

Penampilan layar handphone mungkin 4 BIT. Foto dari https://www.tabloidpulsa.co.id

Makin besar BIT maka makin besar pula data yang harus disimpan.
Bila satu pixel (satu titik sensor) mampu mempunyai 3 bit digital, maka data yang disimpan dalam memori atau media simpan adalah 8 gradasi warna.
Bila satu pixel (satu titik sensor) mampu mempunyai 8 bit digital, maka data yang disimpan dalam memori atau media simpan adalah 256 gradasi warna.

Penampilan Layar handphone, mungkin sudah 8 BIT. Foto dari cwotekno.blogspot.com

Anggap saja kita mengunakan kamera digital canggih fullframe yang terdiri dari 6000 pixel (panjang) dan 4000 pixel (lebar). Maka kita mempunyai data 24.000.000 ( 24 juta pixel ). Bila saya terjemahkan kedalam banyaknya memori untuk menyimpan gambar itu, adalah 24 juta address (alamat di memori). Seperti alamat rumah, rumah pertama saya masukkan paket. Alamat kedua rumah itu saya masukkan juga paket, terus sampai 24 juta paket saya masukkan kedalam tiap tiap rumah.

Setiap paket di tiap rumah berisi informasi 3 digit atau 8 digit atau 12 digit. Maunya kita simpan berapa digit informasi? Demikian juga pabrik kamera digital itu menyimpan warnanya dengan berapa digit?

Di kamera canggih saat ini bisa beberapa teknik penyimpanan untuk selanjutnya diproses. Ada kepentingan dari insinyur pembuat camera dan kepentingan penguna kamera. Minimal dua kepentingan yang akan membuat biaya produksi mahal dan kebutuhan sang pengguna.

Keterangan gambar tentang kepentingan para insinyur elektronika. Foto: https://pti2016genap.wordpress.com/

Mereka tentu saja selalu meneliti hal hal baru dan menciptakan yang lebih canggih terus. Tetapi tentu saja sesuatu yang canggih butuh teknologi modern dan pasti perlu biaya besar untuk produksinya. Lagipula tidak semua orang butuh kecanggihan itu. Hanya beberapa profesional yang sangat butuh kualitas gambar digital. Dengan demikian para insinyur menyiapkan data format Raw supaya para profesional bisa mengolah lebih lanjut.

Keterangan gambar tentang kepentingan para fotografer amatir. Foto milik pribadi.

Sangat banyak sekali dan pastilah mayoritas penguna kamera digital tidak mau repot dengan setting kamera dan lebih utamakan hasil yang "bagus dan memuaskan" secara instan. Karena itu para insinyur menambahkan "assisten" dalam bentuk software yang mempunya ALGORITMA rumit. Dengan bantuan ALGORITMA tersebut, warna "mentah" hasil konversi sinar di sensor, diolah menjadi gambar siap saji. Formatnya yang umum digunakan adalah JPG. Hasilnya sudah sangat memuaskan bagi mayortas fotografer amatir.

Perbandingan besarnya file antara Format Raw dan Fornat JPG. Gambar milik pribadi

Dari kemampuan teknologi bisa saja simpan dalam bentuk Raw, walaupun raw tidak selalu lebih bagus dari JPG. Bila di simpan dalam Raw, maka informasi yang jelek maupun bagus dari sensor, semua disimpan apa adanya. Bila dilihat langsung oleh mata, biasanya warna tidak bagus.  Jadi janganlah sombong mengatalkan Raw lebih bagus dari JPG. Demikian juga bila tidak bisa mengolah data raw menjadi jpeg, maka belajar dahulu tentang raw, baru kemudian menciptalkan Jpgnya.

Sekali lagi ya, bila tidak paham ilmu digital dan seni warna, janganlah sok sok-an mengunakan raw dan berkeyakinan bahwa raw lebih bagus dari JPG. Salah pemahaman itu.

Apa yang di simpan dalam memori jika formatnya RAW 8 Bit dan bila semua warna adalah hitam 100 persen ?
Alamat pertama dari rumah akan diisi paket 0000 0000
Alamat kedua dari rumah akan diisi paket 0000 0000
Alamat ketiga dari rumah akan diisi paket 0000 0000
Alamat keempat dari rumah akan diisi paket 0000 0000
Terus..... terus isi sampai 24 juta alamat...
Penuhlah semua memori kita dengan angka yang sama itu

Lalu bila format RAW 12 Bit ?
Pada 12 BIT yang disimpan adalah 24 Juta paket informasi dengan isi 12 BIT (“0000 0000 0000”), dan hanya bedanya dengan 8 BIT di informasinya saja (“0000 0000”).

Lalu bagaimana bila di simpan dalam bentuk JPG? JPG adalah format yang bisa langsung di lihat di banyak gadget atau aplikasi. Format ini sudah standar dunia untuk banyak alat alat digital langsung bisa baca. Paketnya juga lebih kecil dari Raw.

Contohnya.
Bila di raw harus di simpan sebanyak 24 Juta paket, maka di JPG kita perjanjian. Paket pertama berisi 0000 000 dan disimpan dialamat pertama. Paket kedua berisi informasi bahwa 24 juta alamat harus sama informasinya dengan alamat pertama. Maka informasi pertama memang tentang data warna hitam. 

Tetapi beberapa alamat berikutnya adalah penjelasan bahwa isi paket berikutnya harus berulang sampai 24 juta kali. Artinya dalam bentuk JPG tidak harus menulis 24 juta paket, tapi di “perjanjikan”. Yang alamat ini sama isinya dengan alamat itu. Sehingga kita mengenal nya dengan istilah di Kompres. Sehingga data JPG lebih sedikit bahkan jauh lebih sedikit bila kode gradasinya banyak yang sama.

Bentuk data informasi digital. Harus punya algoritha tersendiri supaya bisa menampilkannya sebagai bentuk gambar. Foto dari vendettaid30.blogspot.com

Perbandingan antara RAW dan JPG pada camera 24 Megapixel adalah:
Dari sisi besarnya peyimpanan data:
Raw disimpan seluruh informasi dari semua jumlah pixel sensor, datanya bisa sekitar 24 MB – 35 MB sedangkan Raw yang sudah dengan sistem perjanjian, menyimpan data lebih kecil, bisa jadi hanya sekitar 4 MB sampai 6 MB.

Dari sisi kualitas gambar:
Lepas dari kebutuhan proses selanjutnya oleh para profesional yang paham software digital tentang pengelolaan gambar digital, bisa jadi JPG sudah lebih bagus daripada RAW. Bila kita melihat gambar RAW dan langsung di Bandingkan dengan gambar JPG, bisa jadi gambar JPG memang lebih bagus. Kenapa lebih bagus? Karena gambar raw biasanya belum sempurna warnanya. Alias warna asli yang di konversi oleh mesin komputer di dalam kamera menjadi kode kode digital yang seperti kita pelajari di atas. Mungkin saja kita mengatakan gambar RAW pucat.

Sedangkan warna JPG memang lebih bagus dari RAW karena di dalam kamera ada komputer yang menjadi asisten utk mengkoreksi warna warna seindah mungkin. Tentu saja warna itu mengikuti standart warna perusahaan camera.

Jadi jangan heran bila foto dari beberapa merek camera dibandingkan dengan motif yang sama, tapi ada beda warnanya. Yaitu, karena sistem software dalam kamera itu yang mengkoreksi data mentah RAW menjadi data siap pandang JPG.

Sebagai contoh:
Produsen sensor terbesar dunia saat ini adalah Sony. Dan Sony selain mengunakan sensornya untuk produk merek Sony sendiri, juga menjualnya kepada pabrik kamera digital lainnya. Artinya ada beberapa kamera beda merek yang mempunyai warna yang berbeda di layar tampilan.

Kenapa bisa beda tampilan warna nya? Karena sinar yang diterima oleh sensor digital dan kemudian diolah oleh software yang berbeda. Sensor boleh saja dari pabrik yang sama, tetapi ALGORITMA yang diterapkan oleh masing masing pabrik kamera digital memang beda.

Tak terasa bahwa artikel ini sudah panjang.
Sebagai kesimpulan dar artikel ini adalah :
 - Belajar sinar yang diterima oleh sensor digital dan di konversi ke kode digital.
 - Memahami kode digital dalam satuan biner (Binary)
 - Mampu menghitung kombinasi kemungkinan dari kode biner.
 - Memahami kombinasi warna (Gray Level) sesuai BIT yang digunakan oleh camera digital.
 - Memahami panjang BIT dengan banyaknya Gray Level secara kwadrat.
 - Dalam bahasa asingnya kita sudah belajar “Bit Depth and Gray Level in Digital Images”

Sebagai penutup, kita akan lanjutkan di artikel berikutnya untuk melanjutkan artikel ini. Pada tahap berikutnya kita akan belajar Dinamic Range (Rentang Dinamis) dan belajar "Perlukah mengunakan Raw?" Tetapi bila ingin paham foto digital, haruslah kita memahami thema diatas ini sebagai dasar pemahaman foto digital.

Catatan:
Melalui artikel ini dan berbekal pengalaman saya sebagai programmer komputer sejak tahun 1979, saya ingin berbagi ilmu kepada teman teman saya di Gunung Bromo. Mereka; Luluk Irmahati dan Soe Herry adalah kakak beradik yang sudah seperti saudara saya.  Saya bahagia melihat mereka sudah mulai bisa membuat foto yang bagus. Tentu saja mereka dan sayapun masih harus terus belajar. Menurut saya, sekarang saatnya mereka harus memahami tentang terciptanya gambar digital dan memahami karakter warna yang tercipta secara digital.