INTRODUCCIÓN

Me encontraba estos días montando el Belén con lo que tenía a mano por casa:


Fig. 1 Nacimiento improvisado.

Y me preguntaba qué rango dinámico podía tener la llama de una vela, es decir, qué diferencia de luminosidad existiría entre la zona más brillante y la menos luminosa de la misma.

Para averiguarlo con una alta precisión, tanto en el cálculo numérico como al dibujar la distribución espacial de la luminosidad, podemos valernos de la linealidad del RAW. Es similar a lo que ya hiciéramos en el artículo Rango dinámico del monitor y el papel, pero en este caso para medir el rango dinámico de una fuente de luz en lugar del de un dispositivo de salida.

ESCENA CON VELA

Para hacer el cálculo disponemos un bodegón compuesto exclusivamente por una vela encendida situada en una habitación amplia que minimice las reflexiones:


Fig. 2 Bodegón con vela encencida.

Además la vela se aisló de cualquier posible fuente de luz externa para que no se produjese una reducción artificial del contraste de la misma, lo que arrojaría un cálculo de rango dinámico inferior al real. Es el efecto que se produce en cualquier tipo de proyección (cine, proyector de cine en casa, presentaciones de empresa,...) cuando hay alguna luz ambiente parásita que se suma a la propia del dispositivo proyector:


Fig. 3 Pérdida de contraste por luz parásita.

Lo que el observador percibía como una diferencia de luminosidad entre el cielo y el embarcadero de un paso, queda reducida a 2/3 de paso al encenderse una bombilla. Cuando una fuente de luz externa se suma a la proyectada, al observador le llegará una mayor cantidad total de luz reflejada pero también se reduce el contraste percibido en la imagen.

Esta reducción será mayor cuanto más potente sea la luz adicional en relación a la proyectada, llegando en el caso límite de una fuente parásita mucho más potente que la proyección a anularse por completo el contraste.

Por eso cuando se hacen proyecciones suelen apagarse las luces e incluso correrse las cortinas. Y lo mismo ocurre, aunque en menor medida al no ser dispositivos que funcionen por luz reflejada, al ver la televisión o un monitor si queremos disfrutar de negros lo más profundos posible. Ahora que cada uno se pregunte si las pantallas brillantes de los Mac son una buena idea, y que reflexione sobre lo cómodo que resulta el Live View de las réflex a pleno sol comparado con usar un visor electrónico al ojo.

CAPTURA HDR

En previsión de que el gradiente de luz que vamos a medir en la vela sea bastante amplio, y además para obtener una distribución de luminosidades con transiciones de calidad (lo menos afectadas posible por el ruido), he realizado un ahorquillado HDR de la escena con 5 capturas separadas 3 pasos. Es la primera vez que uso el ahorquillado en la E-P5 y, acostumbrado al rígido de 3 capturas separadas 1 ó 2 pasos de mis Canon, me ha parecido tan simple como potente:



Fig. 4 Ahorquillado HDR de la Olympus PEN E-P5.

Con solo 5 configuraciones cubre todas mis posibles necesidades HDR. Siendo una cámara con un sensor de 10 pasos de rango dinámico efectivo, 5 capturas separadas 3 pasos permiten enfrentarse a escenas de hasta 10 + (5-1) * 3 = 22 pasos, algo simplemente inimaginable. Finalmente deseché las dos capturas más expuestas que fueron innecesarias, además de provocar ghosting en la fusión HDR por sus ya largos tiempos de exposición y el movimiento de la llama.

La fusión de las capturas se hizo con Zero Noise obteniendo los siguientes histogramas de exposiciones relativas entre capturas:


Fig. 5 Histogramas de exposición relativa entre capturas.

La separación de 3 pasos entre tomas fue muy precisa, y la buena simetría de las campanas de Gauss indica que el posible movimiento de la llama durante las capturas (del que son claros indicios las colas aparecidas a ambos lados de dichas campanas) no afectó a la exactitud del cálculo de exposiciones relativas.

La fusión se hizo revelando los RAW sin aplicar ningún balance de blancos y sin realizar conversión a ningún perfil de color de salida. Esto tiene como consecuencia que cada canal RGB del TIFF generado refleje fielmente los niveles de cada uno de los canales del RAW:


Fig. 6 Histograma del TIFF resultante de la fusión HDR.

Pero el anterior histograma no sirve para conocer el rango dinámico de la llama ya que en él participa toda la escena, incluyendo el propio cuerpo de la vela, la mecha, el halo creado y todo el fondo. Lo más sencillo será acudir a una distribución espacial de luminosidades que calcularemos en la siguiente sección.

La salida se derecheó de forma automática en Zero Noise, y como el que más exposición obtuvo fue el canal rojo (seguido muy de cerca del verde como se ve en la figura anterior), usaremos este canal para el cálculo de rango dinámico. Elegir cualquiera de los otros dos canales proporciona el mismo resultado.

SISTEMA DE ZONAS DE LA VELA

Ahora viene la parte más vistosa del asunto, en la que con Histogrammar obtenemos el Sistema de Zonas de la escena donde cada tono gris representa un salto de luminosidad de un paso:


Fig. 7 Sistema de Zonas de la escena completa.

Pasando el ratón por la anterior imagen podremos ver la escena original. Para distinguir con plena resolución la llama hacemos zoom en ella y contamos cuántas zonas (pasos) abarca:


Fig. 8 Detalle del Sistema de Zonas de la escena.

A la vista del anterior conteo puede decirse que la llama de mi vela abarcaba 11 pasos de rango dinámico, es decir la parte más brillante emite unas 2000 veces más luz que la que menos brilla. Es un contraste muy respetable, del orden de magnitud del de las escenas cuyo rango dinámico empieza a considerarse territorio HDR.

De nuevo pasando el ratón por la figura podemos ver la escena con la numeración de zonas superpuesta. La imagen de zonas puede verse a plena resolución en este enlace, donde se llega a observar un único píxel saturado fruto del derecheo milimétrico de Zero Noise sobre el canal.


VELAS Y FOTOGRAFÍA HDR REALISTA

A efectos prácticos, el alto rango dinámico de la vela como el de otras tantas fuentes puntuales de luz (el sol, lámparas, reflejos especulares, determinados brillos,...), es irrelevante en fotografía porque se asume que en dichos sujetos no va a preservarse detalle en ningún caso.

Nuestro sistema visual no es capaz de distinguir gradientes de luminosidad tan grandes, por lo que se hace conveniente de cara al realismo de la imagen final obtenida que estos elementos aparezcan como "quemados", ya sea por saturación del sensor en la captura o a través del procesado.

Pueden verse imágenes HDR obtenidas con tal afán de preservar detalle e información de altas luces que estas fuentes luminosas, especialmente las lámparas, adquieren un indeseable aspecto irreal que las hace aparecer casi como "luces oscuras", todo un oxímoron:


Fig. 9 Cómo NO debe aparecer una lámpara en fotografía realista.

CONCLUSIONES

Hemos calculado de manera precisa el rango dinámico de una vela encendida como la relación de luminosidades entre sus zonas más y menos luminosa. La diferencia entre ambas en ausencia de fuentes de luz externas ha resultado de 11 pasos, estando la zona más brillante situada en la mitad superior de la llama, y la menos en la parte inferior de la misma donde la combustión toma un tono azulado.

Con la excusa del experimento de la vela se ha mostrado porqué las fuentes de luz externas dan lugar a una reducción del contraste en sistemas de proyección. También hemos ahondado un poco en las técnicas de fusión HDR lineal para obtener una imagen compuesta a partir de diferentes exposiciones del sensor, con el fin de abarcar el amplio rango dinámico del elemento analizado.

Finalmente se ha comentado la idoneidad de que fuentes puntuales de iluminación aparezcan deliberadamente como elementos sin detalle en las imágenes con fines de fotografía realista seria.


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