INTRODUCCIÓN

El presente artículo es un simple ejemplo sin muchas pretensiones de la aplicación extrema del derecheo del histograma.

La razón de escoger como motivo un paisaje es precisamente porque es un tipo de fotografía en el que es fácil, si se ponen los medios para ello, encontrar escenas de bajo contraste. En ellas es donde con más facilidad puede llevarse a cabo un fuerte derecheo del histograma sin perder información.

Hacerlo redundará en una mayor calidad tonal de la imagen capturada, así como un menor ruido caso de que la escena tuviera una baja luminosidad, aunque éste no será el caso del ejemplo escogido.

De hecho la escena elegida no requería ningún derecheo para ser capturada con calidad, me he valido de su bajo rango dinámico para sacar conclusiones sobre los efectos del derecheo extremo así como sobre la relación entre la información que nos presenta la cámara y la que contiene el archivo RAW.

No importa que no haya excesiva luz ya que la idea no es tener una mayor o menor luminosidad absoluta de la escena sino una menor diferencia relativa de luminosidades entre las partes más y menos iluminadas de la escena, conceptos que son independientes.

Para que un paisaje sea de bajo contraste es conveniente escoger una hora adecuada del día, cercana al amanecer o al atardecer si es posible para no endurecer las sombras. Por supuesto habrá que evitar incluir en la escena el sol o de lo contrario tendremos un contraluz que sí exigirá un gran rango dinámico. Lo ideal es dejar el sol lateral o a nuestras espaldas.

PAISAJE DE BAJO CONTRASTE: DESIERTO DEL NAMIB

En un reciente viaje a África pude disfrutar de preciosas vistas sobre el Desierto del Namib. La imagen en particular que vamos a analizar se trata de un atardecer en la carretera C14 que discurre por áreas predesérticas, en concreto en el tramo entre el cañón del Gaub Pass y la población de Solitaire, que hace honor a su nombre pues no es más que una gasolinera en una encrucijada de caminos.


INFORMACIÓN EN LA CÁMARA

Tras realizar un par de tomas en este lugar pensé que algo iba mal en mi cámara: el histograma era sumamente estrecho y su lado derecho tan abrupto como no lo había visto nunca. Pero no había nada erróneo, el bajísimo contraste de la escena había provocado tal histograma. Tanto el cielo como el suelo poseían prácticamente la misma luminosidad, factor al que ayudó el uso del polarizador.

Ésta es la escena tal y como se mostraba en el display de la cámara:


Fig. 1 Imagen mostrada en el display de la cámara tras hacer la foto.

Como puede verse la imagen presenta aparentemente una fuerte sobreexposición pero veremos como no solo no es así, sino que ésta fue la mejor de las posibles formas de exponer esta escena.

Si le pedimos a nuestra 350D que nos muestre el histograma de dicha imagen y las áreas quemadas obtendremos la siguiente información:


Fig. 2 Display de la Canon 350D tras hacer la foto.

Agradezco a Juan M. Sánchez (jmsg48 en el foro Ojo Digital), que se haya prestado a realizar esta captura. Como puede verse hay una amplia área del cielo en la que la cámara muestra saturación. Igualmente parpadea la zona del vehículo. Esto puede constatarse fácilmente calculando el histograma del JPEG incrustado en el RAW, que es el JPEG que la cámara generó a efectos de presentación y cálculo de su propio histograma:


Fig. 3 Histograma del JPEG generado por la cámara.

Puede deducirse del pico rojo a la derecha del histograma que el canal R se haya quemado en una zona considerable, precisamente la porción de cielo que aparece parpadeando en el display lo que quiere decir que, al menos esta cámara, muestra parpadeando una zona en cuanto uno cualquiera de los canales se ha quemado en ella. Sin embargo como veremos esta información es pesimista y ningún píxel de esa zona del cielo está realmente quemado en ningún canal.

Por desgracia el histograma de mi cámara es en luminosidad y por lo tanto no muestra como un pico acumulado a la derecha estas saturaciones parciales de canales, lo cual sería verdaderamente útil. El histograma de esta cámara por tanto solo mostrará saturación cuando los tres canales se quemen simultáneamente lo cual es bastante peligroso y hace que sea bueno prestarle atención a las áreas que se muestran con parpadeo para tratar de prever las posibles saturaciones parciales.


ANÁLISIS DEL ARCHIVO RAW

Como es habitual para saber exactamente con qué información real contábamos en nuestro archivo RAW, vamos a acudir al revelado lineal sin balance de blancos del mismo para constatar qué áreas si las hubiera estaban realmente quemadas.

Con el histograma lineal (aunque se muestran las divisiones de los distintos diafragmas) podemos ver que existe una pequeñísima cantidad de píxels quemados en el canal verde, quedando todos los demás muy bien repartidos en todo el rango del sensor.

Para darse cuenta de esto hay que ser conscientes de que se trata de un histograma lineal el cual suele estar fuertemente concentrado en el lado izquierdo incluso cuando se realiza derecheo, en escenas de más alto contraste. El aspecto aquí mostrado solo puede lograrse cuando el contraste de la escena es verdaderamente bajo:


Fig. 4 Histograma lineal de revelado lineal sin balance de blancos.

En concreto el número relativo de píxels quemados por canal fue de: R=0,00%, G=0,10%, B=0,00%, teniendo en concreto el canal G un total de 5137 píxels quemados lo cual es muy poco significativo.

Hay que saber que es prácticamente imposible obtener una imagen donde ni uno solo de sus píxels se encuentre quemado en ningún canal, tanto si se derechea como si no. De hecho el número de píxels quemados en esta escena habría sido prácticamente el mismo en caso de no haber derecheado pues corresponden a reflejos quasi especulares imposibles de evitar como veremos.

Si nos empecináramos en lograr no quemar ningún píxel a base de subeexponer una imagen, cualquier escena por bajo que fuera su contraste acabaría con facilidad tan sumamente subexpuesta que resultaría inutilizable.

La regla de oro es no quemar en ningún canal áreas grandes de la escena. Y qué podemos considerar un área grande de la escena? como criterio podría tomarse que se está quemando un área importante de la escena cuando el número de píxels quemados en uno o más canales supera el 1% del total de píxels, lo que normalmente da lugar a zonas quemadas de amplitud considerable que conducen a casos de textura irrecuperable.

Por desgracia como hemos visto la información que nos suministra la cámara con su histograma y sus píxels parpadeantes está muy lejos, al menos a día de hoy, de permitir este grado de detalle. Pero es que daría lo mismo tenerlo porque ya hemos dicho que la visión que nos muestra la cámara en su aviso de píxels quemados e histograma es pesimista respecto a la realidad del archivo RAW.

Eso quiere decir que cuando nuestra cámara nos indique que ninguna parte de la imagen está quemada, será así con toda seguridad, pero también será más que probable que teníamos un margen de sobreexposición que hemos desaprovechado. En cambio cuando la cámara muestra áreas saturadas, es cuando tendremos ciertas dudas sobre si realmente lo estarán en el RAW y será nuestra experiencia y sentido común los que determinarán si damos por válida la toma.

Así lo que habrá que hacer irremediablemente es tender a ser un poco conservadores para asegurar que no superamos los límites admisibles, y aprender a establecer o más bien, intuir, la relación entre aquello que nos muestra la cámara y lo que nuestra experiencia nos dice que debe contener el archivo RAW subyacente. Cuando la cámara me mostró esa amplia zona de cielo parpadeando, yo estaba tranquilo de saber que poco o nada de él estaba realmente quemado.

Identifiquemos ahora cuáles son esos píxels en que el canal G aparece realmente quemado:


Fig. 5 Áreas con el canal G quemado en el archivo RAW.

Como puede verse corresponden casi todos ellos al portón blanco del 4x4 que está reflejando quasi especularmente el sol. Es el único elemento artificial del paisaje, cualquier otra textura encontrada en él no alcanzaría nunca ese grado de reflectividad. Veamos en cuántos de ellos están también saturados los canales R y B lo que nos dará una idea de las áreas del vehículo en que no seremos capaces de recuperar textura alguna tras el revelado:


Fig. 6 Áreas con los tres canales quemados en el archivo RAW.

Como puede verse son prácticamente inexistentes, lo que dará lugar a poder recuperar con nuestro revelador la textura en toda el área. Para comprobarlo puede verse aquí un recorte al 200% del vehículo tras el revelado, presentando perfectamente toda su textura:


Fig. 7 Recorte al 200% mostrando la zona con reflejos especulares.

Tan solo una minúscula zona encima del piloto trasero derecho resultó en un blanco puro que no pudo recuperarse, y con toda probabilidad no se habría podido recuperar pese a no haber derecheado pues se trata de un brillo situado varios pasos de luminosidad por encima del resto de la escena.


ANÁLISIS DEL RANGO DINÁMICO

Midamos ahora de manera cuantitativa el contraste de la escena y de la imagen captada. Para ello calculamos el histograma logarítmico del revelado lineal:


Fig. 8 Histograma logarítmico de revelado lineal sin balance de blancos.

La no aplicación del balance de blancos provoca que los canales aparezcan notoriamente desalineados, exigiendo del sensor un rango dinámico total superior al que cada uno de ellos ocupa por separado, y por lo tanto en general superior al rango de luminosidades de la escena. Observando ese histograma aceptaríamos que el rango dinámico total a lo largo del que se han extendido los canales ha sido de cerca de 4 diafragmas.

Para conocer el rango dinámico que tenía en realidad nuestra escena hemos de aplicar el balance de blancos y volver a calcular el histograma logarítmico:


Fig. 9 Histograma logarítmico de revelado lineal con balance de blancos.

El balance de blancos pivota en este caso sobre el canal R que no varía, reduciendo la exposición de los canales G y B. Así los canales se alinean obteniendo un rango total de luminosidades de unos 3 diafragmas para la escena. Una cifra verdaderamente bajísima pues lo habitual es encontrarse con rangos de 5 o más diafragmas, que en los casos de escenas de alto contraste suben fácilmente a más de 8 que ya resultan imposibles de captar para la cámara en una sola toma.


EL DERECHEO EXTREMO ES PERJUDICIAL?

Ya hemos visto que el derecheo guiándonos por el criterio de no quemar grandes áreas de la imagen en ningún canal permite recuperar sin problema la información en toda ella.

Sin embargo cabe preguntarse qué pasa con la calidad de la señal captada cuando al derechear, aún sin quemar la información en ningún momento, nos acercamos a la saturación del sensor. Hay usuarios que afirman que las imágenes derecheadas al límite plantean problemas de revelado, de tono, de contraste o de calidad de niveles en general.

Bien, esto es categóricamente falso. El sensor, como puede verse en la Fig. 3 del artículo Fotografía analógica vs digital, presenta en cada canal un comportamiento impecablemente lineal por el lado de las luces hasta prácticamente su punto de saturación, por lo tanto cualquier problema derivado de derechear una imagen estará seguramente ocasionado por una falta de destreza en el procesado del RAW derecheado, o en el peor de los casos por haber sobrepasado los límites admisibles de exposición, llevando a la imagen a presentar áreas importantes con uno o más canales saturados, es decir saturación parcial de canales.

No se podrá hablar por lo tanto de un fallo del derecheo como técnica o concepto, sino simplemente de un incorrecto uso del mismo.

Por desgracia a día de hoy nuestras cámaras no permiten hacer una medida precisa del grado de derecheo que hemos aplicado en cada canal pues los datos que muestran no se corresponden con la realidad del RAW, y ello puede dar lugar a que confiemos en haber captado correctamente toda la información que requeríamos cuando esto no era así.

Lo único que podemos hacer hasta que los fabricantes se decidan a incorporar en sus cámaras los medios para poder conocer mejor el estado del RAW es tratar de ser ligeramente conservadores y aprender a interpretar la información que nos suministra la máquina lo mejor posible.


PROCESADO FINAL DE LA IMAGEN

Al haber derecheado correctamente la imagen sabemos que disponemos de toda la información que necesitamos para editarla, y además con la máxima calidad posible, pero su exposición ha de corregirse a la baja para obtener la imagen final.

Esta corrección de exposición puede hacerse tanto en el propio revelado, como revelando sin corrección de exposición pero realizando un ajuste de niveles posterior para establecer el brillo y contraste finales de la imagen.

Optando por esta segunda posibilidad, he revelado la imagen con DCRAW y redistribuido los niveles de la imagen con una única curva obteniendo el siguiente resultado final:


Fig. 10 Imagen final resultante.

Los pasos exactos para llegar a la imagen final por si a alguien le fuera de interés reproducirlos han sido:

1. Revelar en lineal con DCRAW el archivo Namibia.cr2 usando las opciones: dcraw -v -w -H 2 -4 -T namibia.cr2
2. Abrir el archivo namibia.tiff resultante en PS asignando el perfil incrustado. Si PS no lo detectara se trata de una versión lineal de sRGB llamada 'DCRAW Gamma1 sRGB.icc' que puede encontrarse en este enlace
3. Convertir a sRGB. La imagen ya estaba en sRGB, pero lineal. Esto la deslinealiza aplicando la gamma=2,2 propia de sRGB
4. Aplicar en PS la curva Namibia.acv

Un revelado en ACR con todos los parámetros a neutro y un ajuste de exposición para dar un resultado de brillo equivalente, proporciona una imagen prácticamente indistinguible de la de DCRAW justo antes de aplicar la curva. El viñeteo y tono profundo del cielo se deben al uso del polarizador.

El histograma de esta imagen final tiene el siguiente aspecto, donde puede verse cómo se han redistribuido los niveles en todo el rango teniendo ya poco que ver con el de la Fig. 3:


Fig. 11 Histograma del JPEG final tras la edición.

CONSIDERACIONES SOBRE LA INFORMACIÓN EN LA CÁMARA

HISTOGRAMA DE LA CÁMARA

Una consecuencia inmediata que se deduce de comparar los histogramas logarítmicos de las Fig. 8 y 9 con el de la Fig. 2, es que las líneas verticales que muestra el histograma de la cámara no representan diafragmas de luminosidad. De acuerdo a dicho histograma la escena no tendría ni 2 diafragmas de rango dinámico cosa totalmente incierta.

Para intentar entender qué demonios de histograma nos está mostrando la cámara he recurrido a calcular el histograma de luminosidad del JPEG que generó la cámara tomando como criterio de luminosidad el nivel medio de cada canal, es decir (R+G+B)/3, obteniendo algo muy parecido en amplitud y distribución al histograma de la cámara:




Fig. 12 Histograma de luminosidad del JPEG generado
por la cámara vs histograma mostrado por la cámara.

Por lo que concluyo que el histograma mostrado por la cámara, sin ser exactamente igual, vendría a ser bastante parecido al habitual histograma de luminosidad del JPEG generado por la misma. Por lo tanto no tiene nada de logarítmico y sus divisones verticales no representan diafragmas de exposición.

Es más bien un histograma clásico de imagen con la compensación gamma aplicada, por lo que ni es lineal ni es logarítmico y las divisiones del mismo por tanto no representan más que una guía orientativa sin interpretación fotográfica.


ACERCAR LA INFORMACIÓN DE LA CÁMARA AL CONTENIDO DEL RAW

Como último comentario y en relación a lo que se ha dicho sobre la discrepancia entre la información suministrada por la cámara (histograma y parpadeo de áreas quemadas) y la verdaderamente contenida en el RAW, es de lógica pensar que cuanto más neutros sean los ajustes de la cámara en cuanto a contraste, saturación, nitidez,... más uniforme será la realación existente ambos.

Por este motivo yo tengo en mi cámara el ajuste de contraste al mínimo, así como el de saturación y de nitidez. De ese modo las imágenes que la cámara muestra en el display resultan verdaderamente planas y sosas, pero el histograma y el cálculo de áreas quemadas, sin dejar de ser pesimistas, lo son un poco menos acercándose algo a lo que tendría el RAW. Por supuesto éste no se verá alterado lo más mínimo por el ajuste de estos parámetros.

En el artículo UniWB. Display de la cámara fiel al RAW planteo no obstante una manera más sofisticada pero bastante más eficaz de asemejar la información reflejada por la cámara a la del archivo RAW basada en un balance de blancos específico. Al que esté interesado en estos temas le recomiendo su lectura.


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