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Fotografía Digital de Amplia Gama Dinámica (HDR) con Gimp y UFRaw
tomas.senabre:
Hace ya tiempo que llevo leyendo sobre la técnica de fotografía digital de amplio rango dinámico HDR (High Dynamic Range), HDRR (High Dynamic Range Rendering) y HDRI (High Dynamic Range Image) todos ellos sinónimos. Además, creo que hay algo de confusión a la hora de entender estos términos.
INTRODUCCIÓN
El Rango o Gama Dinámico(a), es un parámetro muy frecuente utilizado para describir las características técnicas de ciertos aparatos electrónicos y su unidad suele ser el decibelio dB. Por ejemplo, es muy usado en los equipos de sonido para los micrófonos, amplificadores, altavoces; en radioafición se usa para los receptores y transmisores de radio, y así un largo etcétera. Básicamente, se emplea para determinar el intervalo de valores de lo que sea, utilizables por el aparato descrito, debido a sus características técnicas. Un ejemplo que creo todos comprenderéis: El micrófono de un viejo teléfono tiene un rango dinámico pequeño (estrecho) porque se queda con una estrecha banda del total de tonos (frecuencia) de la voz; sin embargo un micrófono de los que se usan para cantar tienen un gran rango dinámico, justo por lo contrario, porque es capaz de captar un amplio rango de diferentes tonos (frecuencias) de voz, por eso la voz se deforma mucho más por teléfono y la de los equipos de sonido profesional se les llama de alta fidelidad (HI-FI), muy próxima a la realidad.
En el caso de la fotografía digital, el rango dinámico se usa para definir las características técnicas del sensor de la cámara, o sea, la cantidad de valores de luminosidad que es capaz de captar del total de valores disponibles en una escena determinada; en la fotografía clásica se correspondía con la latitud de exposición de la película. Como los fotógrafos(as) medimos la intensidad de luz en valores de exposición (stops, punto de exposición o zonas), expresamos los valores del rango dinámico en esta medida tan nuestra.
¿Y que tiene que ver todo este rollo con esta técnica fotográfica de HDR?.
Pues existen muchísimas situaciones en las que una escena tiene valores de luminosidad que sobrepasan la capacidad de captación del sensor de nuestra cámara, o sea, superan el rango dinámico del sensor. Los valores que excedan por arriba quedarán todos como blancos y los que queden por debajo del umbral de nuestro sensor serán negros. Nos ha pasado como con el micrófono del teléfono, nuestra escena se ha plasmado parcialmente sobre el sensor, hemos perdido valores de luminosidad por arriba y por debajo. Con la técnica de amplio rango dinámico variamos la exposición de muestra cámara, precisamente para captar estos valores perdidos y después utilizamos la edición digital para superponer estas imágenes y obtener como resultado final la escena con todos los valores de iluminación que tenía.
Hasta aquí todo muy bonito, seguro que se nos ocurre salir al campo y hacer 10 fotos de una misma escena con diferentes exposiciones para que no se nos escape ni un sólo valor de luminosidad: ¡los quiero todos!. Pero que mala es la avaricia, y lo digo con conocimiento de causa. Lo primero que necesitamos para realizar una fotografía de amplia gama dinámica, es precisamente una escena que supere los valores de luminancia que nuestra cámara pueda captar, que supere el rango dinámico de nuestra cámara. No tiene sentido hacer varias fotos si tenemos recogidos todos los valores dentro del rango dinámico de la cámara, estamos repitiendo la información.
¿Y qué rango dinámico tiene mi cámara?
Pues así entre tu y yo: 6 ó 7 valores de exposición o IL las réflex y 4 ó 5 las compactas; este dato es muy variable y cambia inversamente proporcional con el ajuste del ISO, balance de blancos, pretratamientos de la cámara (nitidez, saturación, contraste, etc.) Este es un valor que los fabricantes se guardan, en realidad es un valor más importante que el número de píxeles de nuestra cámara, pero es más difícil de explicar al gran público; vende mucho más hablar del fotón (de tamaño) que puedes obtener de 10Mpx que el tratamiento digital que le permite hacer un sensor de rango dinámico de 8IL (Índice de Luminancia o zona). Lo normal es 6 o 7 para las reflex de aficionado, por ejemplo mi Olympus E1 tiene 7,1 IL (43dB) a 100ISO, esto quiere decir que si calculo la exposición de una escena con la tarjeta gris (18%), se me escaparán (aproximadamente) las luces y las sombras que estén 3,5 valores de exposición por arriba y por debajo (para que nos entendamos +-3,5 valores de diafragma, o +-3,5 valores de velocidad). Si la escena no supera estos valores no vale la pena emplear la técnica de HDR con varias fotografías. Podemos saber si estamos ante una situación de estas haciendo un barrido rápido sobre las zonas de mayor y menor luminosidad y comprobando la diferencia en el medidor de la cámara, o también haciendo una primera fotografía y comprobando el histograma de la imagen: si el histograma cabe dentro de la escala de representación, o sea, no se amontonan los valores en ambos lados de la gráfica la escena nos cabe dentro de la foto, luminosamente hablando.
En el caso de que estemos ante una escena muy contrastada que supere por mucho el rango dinámico de nuestra cámara, podemos emplear una serie de exposiciones consecutivas, separadas por dos valores de exposición y de forma incremental. Esto es:
1.- Seleccionamos modo de prioridad de apertura y seleccionamos el valor que deseemos para la profundidad de campo deseada.
2.- Medimos la zona de mayor luminosidad en la que queremos tener detalle
3.- Hacemos la primera foto (saldrá toda oscura menos el motivo luminoso)
4.- Incrementamos dos pasos de exposición con el selector de velocidad de disparo y hacemos la segunda (la zona luminosa aparece reventada y aparece detalle en las sombras).
5.- Volvemos a incrementar dos pasos de exposición con el selector de velocidad de disparo y hacemos la tercera (aparecen mas zonas luminosas reventadas y más información en las sombras)
6.- Repetimos....
¿cuantas fotos tengo que hacer para llevarme todos estos valores de luminoisidad a casa?. Pues en mi modesta opinión con dos o tres fotos es suficiciente, si nuestra cámara es una compacta mejor tres, si es una réflex de aficionado dos, y si es un equipo profesional necesitarás dos fotos pero distanciadas tres valores de exposición en vez de dos.
Pero esto todavía se puede complicar un poquillo más... El hecho de que la escena que queremos captar tenga un rango de luminosidades que no excede al rango dinámico de nuestra cámara, no quiere decir que vayamos a obtener una imagen donde queden representados todos estos valores. Es que además del rango dinámico, la respuesta del sensor a la luz no es lineal, lo que quiere decir que capta mejor las altas luces que las sombras. Este efecto hace que al representar una imagen captada por un sensor digital, las sombras se pierden con facilidad. Empleando la técnica HDR, podemos incrementar la información en las sombras de manera que no aparezcan empastadas y faltas de información; igualmente sucede con las luces cuando se revientan; y esta recuperación de información se puede hacer a partir de un único archivo RAW,en lo que se puede llamar la técnica de amplia gama dinámica a partir de un archivo RAW. En algunos libros lo llaman recuperación de la HDR oculta.
Con esta técnica ha surgido un fenómeno de "Moda" que todos persiguen, "El efecto HDR" que no es más que obtener imágenes alejadas de la realidad en las cuales se puede observar contrastes más fuertes de los que el ojo humano es capaz de manejar: imágenes en las que aparece el sol a contraluz y se observa detalles en las sombras; sombras en las que parece que exista una fuente luminosa independiente de la principal de la escena; retratos en con ojos que tienen luz propia; cielos y nubes "negros" llueva o no llueva; etc... El exceso de información, para crear este tipo de imágenes hace que todas ellas tengan una estética característica, que en ocasiones puede ser interesante y complementar el significado final de la imagen. Pero que también puede cansar como todas las modas y llegar a producir rechazo.
En esta primera entrega de Fotografía Digital de Amplia Gama Dinámica (HDR), describiré como incremento la gama dinámica de una escena a partir de un sólo archivo RAW, con Gimp y UFRaw. Tratando de forma selectiva (por zonas) las diferentes partes de una imagen al estilo del artículo anterior: (10/07/2006) Cuarto Oscuro Digital II. Tratamiento por Zonas a 16 Bits con Gimp y Ufraw.
tomas.senabre:
En este primer ejemplo, voy a tratar una imagen a partir de un sólo archivo RAW, para incrementar el rango dinámico de forma sutil, sin tratar de conseguir un efecto extremo. En el segundo ejemplo apretaremos todavía más el ajuste para conseguir un efecto con mucho más contraste, mucho más impactante, y en tercer ejemplo emplearemos varios archivos para conseguir una imagen irreal de muy alto rango dinámico.
Esta fotografía está hecha en Gredos, después de dos días de nevada apareció el sol y la nieve empezó a desaparecer, como podéis observar no es que sea una maravilla de fotografía pero intentaré darle un efecto para que gane algo.
Esta es la imagen, tal cual sale de UFRaw con un primer revelado simple. Si os fijáis el histograma entra perfectamente dentro del rango dinámico de nuestra cámara, por tanto esta sería una imagen candidata a una sola toma. Os he puesto la captura de pantalla para que veáis el ajuste tan sutil que necesita esta imagen, porque el histograma es prácticamente perfecto. Si queréis aprender más sobre como revelar un RAW con UFRaw podéis leer (30/08/2006) Cuarto Oscuro Digital I. Flujo de Trabajo con UFRAW.. Las zonas que aparecen resaltadas en blanco son las sombras que perderemos; y las que están marcadas en negro son las altas luces que reventaremos, en ambos casos no estamos perdiendo información en lugares de interés.
tomas.senabre:
Una vez que tenemos la imagen en Gimp, y después de analizarla cuidadosamente para decidir los pasos que debo dar para incrementar el rango de luminosidades en esta imagen, me he dado cuenta que el cielo ha quedado muy clarucho y la zona de más sombra el río ha quedado oscura, este efecto es provocado por la no linealidad en la respuesta del sensor de nuestra cámara, capta mejor las luces que las sombras y por tanto es necesario compensarlo.
Para hacerlo
tomas.senabre:
Para este primer ajuste emplearemos un script que he creado para poder cargar consecutivamente la imagen RAW, añadiendo la máscara de nuestra selección a la nueva capa que se creará. Esto es, seleccionamos la zona que queremos ajustar, ejecutamos el script, revelamos nuevamente la imagen RAW, pero esta vez prestando atención a la zona que estamos ajustando. Como cuando le coges el gustillo al script se usa con mucha frecuencia, yo le he asignado una tecla rápida (Alt+Z).
El script es este:
--- Código: ---; zona_ajuste_ufraw.scm version 1.00 10 abril de 2007
;
; TRATAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES POR ZONAS CON UFRAW:
;
; 1.- Seleccionar la zona que queremos ajustar, por ejemplo con la herramienta de selección a mano alzada.
; 1.1.- Si necesitas rectificar la selección. Máscara rápida Sift+Q y pintas en negro o blanco para
; añadir o quitar.
; 1.2.- Quitar Máscara rápida. Sift+Q
;
; 2.- Abrir como capa la misma imágen (u otra con bracketing) (Ctrl+Alt+O). Volvemos a revelar la imagen,
; pero esta vez prestando atención a la zona que tenemos seleccionada.
;
; 3.- Añadir máscara de capa a partir de la selección.
;
; 4.- Cambiar el modo de fusión de la capa dependiendo del ajuste que queremos hacer:
; 4.1.- Ajuste con herramientas de Niveles o Curvas
; - Modo de fusión NORMAL si es una foto en escala de grises.
; - Modo de fusión VALOR si se trata de una foto RGB.
;
; 5.- Cambiamos la opacidad de la capa al 50%.
;
; 6.- Para suavizar la transición entre la zona ajustada y la imagen puedes desenfocar la máscara con
; Desenfoque gaussiano, hasta que dejes de notar la transición.
;
; 7.- Volvemos al paso 1 para la siguiente zona
;
; Cambiamos la opacidad de la capa al 50% porque nos permitirá hacer ajustes "a posteriori" cuando
; tengamos ya hecho el trabajo podemos cambiar la opacidad de las capas para un ajuste más fino.
;
; EL SIGUIENTE SCRIPT AUTOMATIZA LOS PASOS 2, 3, 4 Y 5, DE ESTA MANERA SE QUEDA EL PROCESO EN 3 PASOS
;
; Este Plugin está hecho para Gimp-2.0.
;
; Log de cambios:
; 1.00 - Script inicial
;
;##############################################################################
;
; LICENCIA
;
; Copyright (C) 2007 www.tomassenabre.es
;
; Zona de ajuste con UFRaw es software libre; puedes copiarlo, distribuirlo y/o
; modificarlo dentro de los términos considerados en la Licencia Pública General
; de GNU publicada por la Fundación de Software Libre.
;
; Zona de Ajuste con UFRaw se distribuye con la esperanza de de que será de
; utilidad, pero NO SIN NINGUNA GARANTÍAS; tampoco tiene garantías de
; MERCHANDISE o APTITUD PARA UN PROPÓSITO PARTICULAR.
;
;##############################################################################
;
; LICENSE
;
; Copyright (C) 2007 www.tomassenabre.es
;
; Adjust Zone with UFRaw is free software; you can redistribute it and/or
; modify it under the terms of the GNU General Public License as
; published by the Free Software Foundation.
;
; Adjust Zone with UFRaw is distributed in the hope that it will be useful,
; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
; General Public License for more details.
;
;##############################################################################
;
(define (script-fu-zona-ajuste-ufraw aimg drawable)
(let* (
(filename (car (gimp-image-get-filename aimg)))
(img-ufraw (car (gimp-file-load RUN-INTERACTIVE filename filename)))
(layer (aref (cadr (gimp-image-get-layers aimg)) 0))
(layer-ufraw (car (gimp-layer-new-from-drawable
(aref
(cadr (gimp-image-get-layers img-ufraw)) 0)
aimg)))
(image-type (car (gimp-image-base-type aimg)))
(layer-mask (car (gimp-layer-create-mask layer-ufraw ADD-SELECTION-MASK)))
)
(gimp-undo-push-group-start aimg)
(gimp-image-add-layer aimg layer-ufraw -1)
(gimp-layer-create-mask layer-ufraw ADD-SELECTION-MASK)
(gimp-layer-add-mask layer-ufraw layer-mask)
(gimp-layer-add-alpha layer-ufraw)
(gimp-layer-set-name layer-ufraw "Zona ufraw ")
(if (= image-type 0) (gimp-layer-set-mode layer-ufraw VALUE))
(gimp-layer-set-opacity layer-ufraw 50)
(gimp-layer-set-edit-mask layer-ufraw FALSE)
(gimp-image-delete img-ufraw)
)
(gimp-undo-push-group-end aimg)
(gimp-displays-flush))
(script-fu-register "script-fu-zona-ajuste-ufraw"
"<Image>/Script-Fu/_Zona de ajuste con ufraw"
"Crea una capa con máscara a partir de una zona seleccionada ajustando con UFRaw."
"Tomas Senabre <tomassenabre.es@gmail.com>"
"www.tomassenabre.es"
"Apr 10, 2007"
"RGB*, GRAY*"
SF-IMAGE "Input Image" 1
SF-DRAWABLE "Input Drawable" 0)
; Copyright 2006 Tomás Senabre www.tomassenabre.es <tomassenabre.es@gmail.com>
--- Fin del código ---
También puedes descargarlo de AQUÍ
Podéis ver la selección a mano alzada de la zona oscura del río (ZONA I)
tomas.senabre:
Después de ejecutar el script UFRaw se vuelve a ejecutar con nuestra imagen, y esta vez, como ya había comentado, revelaré la imagen prestando atención a la zona seleccionada (ZONA I), no me preocupa perder la información en la luces o en las sombras del resto de la imagen, ajustaré los puntos blanco (exposición) y negro (base de la curva), brillo y contraste atendiendo exclusivamente a la ZONA I.
Como podéis ver he forzado la exposición hasta 2, esto se puede hacer cuando la imagen se ha expuesto correctamente hacia la derecha del histograma. Si esta imagen estuviera subexpuesta, sólo podría forzar hasta 1 o 1,5 antes de que empezara a salir ruido. Además podemos exagerar el ajuste de brillo sin miedo a pasarnos porque la nueva capa que el script creará estará al 50% de opacidad permitiendo de esta forma un ajuste fino, observando el efecto sobre nuestra imagen.
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