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Publicado el abril 8th, 2014 | por pedro

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RAW: Exposición, histograma y derecheo

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Agradecimiento

En este artículo le toca el turno a César Gil, otro gran referente en mi corta trayectoria como fotógrafo. Además de su magnífico trabajo, visión y profesionalidad, su preocupación e hincapié por enseñar los conceptos básicos de la fotografía y del comportamiento de la luz ha desarrollado mi capacidad para desenvolverme ante cualquier situación, analizando y comprendiendo cada uno de los factores que intervienen en la fotografía.

Introducción

En este artículo voy a intentar explicar y demostrar, bajo mi experiencia, los beneficios del famoso “derecheo” del histograma. Habrá situaciones en las que el derecheo no sea efectivo o no merezca la pena usarlo, pero en la mayoría de los casos nos puede aportar un gran aporte a tener en cuenta, sobretodo si no disponemos de cámaras de gama alta y la reducción de ruido para nosotros es importante.

¿Cómo funciona nuestra cámara?

Una fotografía no es más que la captura de una cantidad concreta de luz que le llega al sensor de nuestra cámara y éste la almacena en un fichero RAW, que sería la equivalencia al negativo de toda la vida.

RAW y JPG

El fichero RAW posee toda la información completa que ha captado nuestro sensor, pero suele ser un fichero muy pesado con los que sólo los programas de edición suelen trabajar. Por ese motivo, la cámara te da la opción de generar también un JPG adicional con un revelado en base a la configuración que tengamos de balance de blancos, estilo de imagen y espacio de color. Estos parámetros sólo se tienen en cuenta para el JPG que genera la cámara, el RAW no se ve afectado por ningún parámetro de procesado de la cámara.

Yo recomiendo trabajar siempre con RAW, porque es realmente el fichero que contiene toda la información captada por nuestro sensor, y será el que mejor resultado nos ofrezca cuando editemos nuestras fotos con el software de revelado, donde una vez procesada generaremos nuestro JPG optimizado, con mejores resultados que el JPG que genera la cámara.

El JPG de la cámara sólo lo recomiendo para aquellas ocasiones donde no puedas procesar los RAW y necesites el JPG en ese instante, o para aquellos trabajos donde no se requiera un revelado optimizado y al cliente le sirva el JPG que genera la cámara.

Volvamos a la luz

La cantidad de luz que recoge nuestro sensor está definida por tres componentes que podemos configurar en ella:

Velocidad: Tiempo que el obturador va a estar abierto dejando pasar la luz, cuanto más tiempo más luz pasará a nuestro sensor.

Apertura: Tamaño de apertura del diafragma por donde pasará la luz, cuanto más abierto más cantidad de luz entrará en nuestro sensor.

ISO: Nivel de sensibilidad a la hora de captar esa luz, a mayor sensibilidad mayor luz capta nuestro sensor, aunque, en este caso, cuando pasamos del nivel de sensibilidad nativo de nuestro sensor estamos amplificando la señal y con ello bajando su calidad, generando ruido en la foto.

Por lo tanto, nuestra cámara captará una cantidad de luz concreta según los parámetros que tengamos definidos de apertura, velocidad y sensibilidad.

Esa cantidad de luz se mide usando el valor de exposición, y se hace siempre de forma logarítmica, cada valor de exposición tendrá siempre el doble de cantidad de luz que su valor anterior y la mitad de cantidad de luz que su valor posterior. Cada valor de exposición corresponde, por tanto, a un paso completo de luz.

Rango dinámico

Cada escena a fotografiar tendrá distintas zonas con distintos niveles de luminosidad los cuales tendrán cada uno distintos valores de exposición.

Nuestros sensores sólo son capaces de captar un rango limitado de luminosidad, por lo tanto, sólo podrán captar un rango concreto de valores de exposición, de unos 5 a 7 pasos de luz completos aproximadamente, según cada sensor. Si tenemos una escena cuyo punto más oscuro de luz es 10 pasos más bajo que el punto más luminoso, no podremos capturar el 100% de la escena, habrá zonas que estarán quemadas, ya sean las sombras o las altas luces, y no obtendremos ninguna información de esas zonas. Tendremos por tanto que decidir qué zonas de la escena queremos capturar, y sacrificar las que no entran en el rango dinámico de nuestro sensor.

Esto suele pasar muy a menudo cuando fotografiamos una escena donde capturamos parte del cielo. El cielo tiene un nivel de luminosidad muy alto, y en comparación con cualquier otro objeto de nuestra escena, serán muchos los pasos de luz que contenga por encima del resto.

Valor de exposición (EV)

De una manera rápida, podemos definir el valor de exposición como un número que representa una cantidad concreta de luz. Este nivel de luz o valor de exposición se consigue en base a los valores de apertura, velocidad y sensibilidad.

El valor de exposición base es 0, y corresponde a la apertura f/1, velocidad 1 segundo y sensibilidad ISO 100. A partir de ahí, el valor de exposición sube o baja 1 unidad, la cuál corresponderá siempre al doble de luz que el anterior y a la mitad de luz que el posterior. Por tanto, podremos obtener el mismo valor EV compensando una subida por una bajada de alguno de sus tres componentes que lo representa: apertura, velocidad o sensibilidad.

En la siguiente tabla tenéis los distintos valores de exposición para el nivel de sensibilidad ISO 100:

EV Apertura
1.0 1.4 2.0 2.8 4.0 5.6 8.0 11 16 22
−6 1′ 2′ 4′ 8′ 16′ 32′ 64′ 128′ 256′ 512′
−5 30″ 1′ 2′ 4′ 8′ 16′ 32′ 64′ 128′ 256′
−4 15″ 30″ 1′ 2′ 4′ 8′ 16′ 32′ 64′ 128′
−3 8″ 15″ 30″ 1′ 2′ 4′ 8′ 16′ 32′ 64′
−2 4″ 8″ 15″ 30″ 1′ 2′ 4′ 8′ 16′ 32′
−1 2″ 4″ 8″ 15″ 30″ 1′ 2′ 4′ 8′ 16′
0 1″ 2″ 4″ 8″ 15″ 30″ 1′ 2′ 4′ 8′
1 1/2 1″ 2″ 4″ 8″ 15″ 30″ 1′ 2′ 4′
2 1/4 1/2 1″ 2″ 4″ 8″ 15″ 30″ 1′ 2′
3 1/8 1/4 1/2 1″ 2″ 4″ 8″ 15″ 30″ 1′
4 1/15 1/8 1/4 1/2 1″ 2″ 4″ 8″ 15″ 30″
5 1/30 1/15 1/8 1/4 1/2 1″ 2″ 4″ 8″ 15″
6 1/60 1/30 1/15 1/8 1/4 1/2 1″ 2″ 4″ 8″
7 1/125 1/60 1/30 1/15 1/8 1/4 1/2 1″ 2″ 4″
8 1/250 1/125 1/60 1/30 1/15 1/8 1/4 1/2 1″ 2″
9 1/500 1/250 1/125 1/60 1/30 1/15 1/8 1/4 1/2 1″
10 1/1000 1/500 1/250 1/125 1/60 1/30 1/15 1/8 1/4 1/2
11 1/2000 1/1000 1/500 1/250 1/125 1/60 1/30 1/15 1/8 1/4
12 1/4000 1/2000 1/1000 1/500 1/250 1/125 1/60 1/30 1/15 1/8
13 1/8000 1/4000 1/2000 1/1000 1/500 1/250 1/125 1/60 1/30 1/15
14 1/8000 1/4000 1/2000 1/1000 1/500 1/250 1/125 1/60 1/30
15 1/8000 1/4000 1/2000 1/1000 1/500 1/250 1/125 1/60
16 1/8000 1/4000 1/2000 1/1000 1/500 1/250 1/125

En esta tabla vemos que podemos obtener un mismo nivel de luz (EV) con distintos valores de apertura y velocidad, compensando los pasos de subida con los mismos pasos de bajada. Esto significa que si tenemos una escena a fotografiar que tiene un nivel de luz EV3 para estar bien expuesta, obtendremos la misma cantidad de luz usando todas estas configuraciones:

EV3 = f/2.8 + 1' + ISO 100
EV3 = f/4 + 2' + ISO 100
EV3 = f/5.6 + 4' + ISO 100
EV3 = f/8 + 8' + ISO 100

En estas fotos, cambiará el movimiento y la profundidad de campo, pero en todas ellas obtendremos siempre el mismo nivel de luz, siempre que la fuente de luz que fotografiemos no cambie su intensidad.

Pasos completos de luz

Como hemos visto, cada valor de exposición corresponde a un paso completo de luz, y éste corresponde a la cantidad de luz necesaria para duplicar su valor, o en caso contrario, dividirlo a la mitad. Esto nos permite poder medir la luz de forma logarítmica, cada unidad de paso completo siempre tendrá el doble de luz que su anterior y la mitad de luz que su posterior, y así poder realizar operaciones de compensación entre los distintos parámetros de configuración (apertura y velocidad) manteniendo siempre el mismo nivel de luz.

En esta ecuación metemos ahora también la sensibilidad, de tal manera que también podemos compensar los pasos completos de bajada/subida de la apertura y velocidad con otro paso completo de bajada/subida de la sensibilidad ISO. De esta manera, tenemos tres valores que podemos ir compensando para obtener siempre la misma cantidad de luz.

En la siguiente tabla se muestran los valores de pasos de luz completos para cada uno de los componentes de apertura, velocidad y sensibilidad ISO:

Apertura Tiempo ISO
1 30″ 50
1.4 15″ 100
2 8″ 200
2.8 4″ 400
4 2″ 800
5.6 1″ 1600
8 1/2 3200
11 1/4 6400
16 1/8 12800
22 1/15 25600
32 1/30 51200
45 1/60 102400
64 1/125
1/250
1/500
1/1000
1/2000
1/4000
1/8000

Teniendo ahora el ISO en nuestras compensaciones, podemos usar distintos valores de apertura o velocidad compensando con el valor de ISO y seguiremos obteniendo el mismo nivel de luz. De esta manera, usando el ejemplo anterior, podríamos obtener el mismo EV3 de las siguientes formas:

EV3 = f/2.8 + 1' + ISO 100
EV3 = f/2.8 + 1/60 + ISO 6400
EV3 = f/8 + 1' + ISO 800
EV3 = f/8 + 4' + ISO 200

Al igual que antes, en estas fotos, cambiará el movimiento y la profundidad de campo, pero en todas ellas obtendremos siempre el mismo nivel de luz, siempre que la fuente de luz que fotografiemos no cambie su intensidad.

Para tener mayor nivel de precisión, las cámaras suelen dividir los pasos completos en 2 y 3 partes, ofreciendo pasos intermedios de medio paso (1/2) o de un tercio de paso (1/3). Pero para las operaciones de compensación, siempre debemos usar pasos completos, ya que de esa manera nos aseguramos que la cantidad de luz quitada o añadida siempre será el doble o la mitad.

Yo suelo tener mi cámara configurada para usar medios pasos (1/2), y no tercios (1/3), de esta manera me es más fácil realizar los cálculos para las compensaciones de pasos completos, ya que casi siempre intento usar pasos completos en todas mis fotos.

Medición de la exposición

Gracias al exposímetro que incorpora nuestra cámara podemos medir la cantidad de luz que tiene nuestra escena a fotografiar o incluso cada zona de nuestra escena, según el modo de medición que tengamos seleccionado en nuestra cámara.

exposimetro

Los modos de medición más usuales son:

- Medición evaluativa: Realiza una media de toda la escena, con el objetivo de poder capturar todo el rango luminoso de ella. Suele venir activado por defecto en la mayoría de cámaras, y se puede usar cuando disparamos en JPG y no editamos posteriormente nuestras fotos. En escenas con alto rango dinámico, puede que la zona principal de la foto salga mal expuesta porque la zona más iluminada penalice demasiado la media, o al contrario.

- Medición puntual: Mide la luz de lo que tengamos enfocado con nuestro punto central de enfoque. Se suele usar para medir en las zonas más luminosas, más oscuras o en la zona principal de nuestra foto. Es el que suelo usar, porque lo que me interesa es saber la cantidad de luz que hay en un punto concreto, normalmente la zona principal de la foto, y luego sobreexponer los puntos necesarios para llevar esa zona al lado derecho del histograma sin llegar a quemarla.

Ese valor obtenido con la medición te lo marca en una pequeña regla que simula el rango dinámico del sensor, dejando un 0 en el centro y varios pasos completos a cada lado. La cámara considera una exposición correcta marcando el 0, en el centro del exposímetro, porque de esa manera tienes menos probabilidad de quemar zonas de la foto al tener espacio a ambos lados.

Histograma

Con el histograma vemos cómo está repartida la luz que ha captado nuestro sensor en el fichero de datos generado por la cámara. Como hemos visto, nuestro sensor tiene un rango de 5 a 7 pasos completos para guardar la luz captada de la escena fotografiada. Según el tamaño del rango tonal de la escena que vayamos a fotografiar y nuestro valor de exposición configurado en la cámara, esa cantidad de luz puede ser guardada al principo del histograma, al final o repartido en todo su rango.

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Por ejemplo, si fotografiamos una escena con un rango dinámico de 3 pasos completos y nuestro sensor tiene un rango de 7 pasos, podemos guardar esos 3 pasos al principio de nuestro histograma (dejando 4 pasos vacíos al final), en el centro (dejando vacíos 2 pasos a cada lado) o al final (dejando 4 pasos vacíos al principio).

Una foto final bien expuesta tendría los distintos tonos de luz repartidos de manera uniforme por el histograma, menos por los bordes, formando una gráfica tipo montaña. Eso significa que tenemos información en todo nuestro rango dinámico, cubriendo todo nuestro rango tonal. Los bordes no se deben sobrepasar porque significaría que hay información que no se ha podido obtener por no caber en nuestro rango dinámico.

Es importante saber en qué zona del histograma estamos guardando la luz de nuestras fotos porque, por la naturaleza lineal de los soportes digitales, nuestros ficheros de datos guardan más información a la derecha del histograma que a la izquierda.

Derecheo

Digamos que el número total de tonos de luz que es capaz de captar nuestro sensor no está repartido de manera uniforme por el histograma, los pasos de la derecha del histograma guardan más cantidad de tonos que los pasos de la izquierda.

En aquellas fotos donde su rango dinámico quepa al completo en nuestro histograma, cuanto más a la derecha del histograma la guardemos mayor calidad final tendremos, y menos ruido generaremos al recuperar información de las sombras en el caso de necesitarlo. El ruido suele aparecer cuando intentamos sacar información de las sombras, cuanto más a la izquierda estén esas sombras, menos tonos de luz tendremos para recuperar, generando ruido.

El método del derecheo consiste en llevar todas tus fotos lo más a la derecha posible del histograma sin llegar a quemar ninguna zona, o al menos sin quemar las zonas importantes de la foto. Después, en el revelado, corregimos la exposición a la izquierda si fuese necesario, pero en este proceso no obtendremos ruido porque estaremos moviendo datos de zonas con más información a zonas con menos, desechando información que sobra, y no generándola, que es lo que genera ruido.

Hay que saber que el histograma que nos muestra la cámara no pertenece nunca al histograma del RAW, sino al histograma de un JPG que la cámara genera en base a nuestra configuración de balance de blancos, estilo de imagen y espacio de color. A causa de esto, podemos ver zonas quemadas en la cámara que realmente no lo estén en el RAW, ya que lo que vemos corresponde al JPG y ese fichero contiene mucha menos información que nuestro RAW.

En este otro artículo de mi blog explico un método para conseguir que el histograma de la cámara se asemeje lo máximo posible al histograma real del fichero RAW:

UniWB: RAW y el histograma de la cámara

Veamos algunos ejemplos

Vamos a tirar 5 fotos con distintos parámetros de velocidad de obturación, pero con la misma apertura y la misma sensibilidad ISO. Nuestra escena a fotografiar tiene un valor de exposición EV-1, con lo que vamos a tirar 5 fotos con los valores de exposición EV-4, EV-3, EV-2, EV-1 y EV0.

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La idea es sobreexponer ahora desde el software de revelado las tomas EV-4 (3 pasos), EV-3 (2 pasos) y EV-2 (1 paso), y subexponer la toma EV0 (1 paso), para compararlas con la toma que está bien expuesta en EV-1.

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Vemos claramente la cantidad de ruido que generamos al sobreexponer desde el software de revelado aquellas tomas que están subexpuestas desde la captura. Sin embargo, vemos que la foto con mayor calidad (menor ruido) es la sobreexpuesta en la toma y subexpuesta desde el software de revelado.

Subir ISO para bajar ruido

Aunque parezca una incoherencia, si no nos queda más remedio que subir ISO para poder llevar nuestra foto a la zona derecha del histograma, eso nos generará menos ruido del que nos generará nuestro software de revelado si tiramos la foto con menos ISO y luego subimos esos pasos de exposición en el procesado.

A la hora de subir exposición y sombras, el ruido siempre será mayor desde el software, por los motivos que hemos explicado anteriormente, las zonas de la izquierda tienen menos información que las zonas de la derecha. Siempre obtendremos mayor calidad si nuestra foto está en la zona de la derecha aunque tengamos que tirar de ISO para conseguirlo.

Esto es válido siempre que hablemos de ISO nativo, el ISO forzado al final hace lo mismo que hacemos nosotros desde el software de revelado, lo fuerza procesando la información de una captura realizada en su último ISO nativo. Una foto tirada con ISO 50 está tirada realmente a ISO 100 y subexpuesta por el software de la cámara, lo mismo cuando usamos los ISO altos de la cámara que no son nativos, son tiradas usando el ISO nativo más alto y luego sobreexpuestas por el software de la cámara. En estos casos, puede ser que nuestro software de revelado consiga mejores resultados que el de la cámara.

Veamos otro ejemplo

Hacemos otra prueba y comparamos fotos subexpuestas en la toma y sobreexpuesta desde el software de revelado con fotos sobrexpuestas en la toma a base de subir la sensibilidad ISO, y posteriormente subexpuestas en el software de revelado.

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Vemos que incluso la toma tirada a ISO 6400 y sobreexpuesta 1 paso genera menos ruido que la toma tirada a ISO 800 y subexpuesta 3 pasos.

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