“D-lighting” y “Active D-Lighting”

Hay un sistema en las réflex Nikon llamado D-lighting (en Canon también existe en multitud de modelos bajo las denominaciones de Highlight Tone Priority y Automatic Lighting Optimizer) cuyo funcionamiento a grandes rasgos me gustaría comentaros hoy al ver que se trata de una tecnología que suscita bastantes dudas entre los usuarios después de ver algunos comentarios al respecto en este blog y numerosas consultas sobre este asunto en varios foros de fotografía.

Amanece (que no es poco)

¿Qué es el D-Lighting?

El D-lighting es un sistema que intenta expandir el rango dinámico de la cámara mediante el procesado de los datos del sensor una vez disparada la fotografía. Es decir, no se trata de un interruptor mágico que de repente mejora las prestaciones del sensor de la cámara; sino de una función implementada por software que, por tanto, podríamos realizar posteriormente “a mano” mediante un programa de revelado como Capture NX o Adobe Lightroom.

El truco del D-lighting consiste en oscurecer ligeramente las zonas más claras de la fotografía y aclarar un poco las zonas más oscuras de la misma tratando de evitar así los picos en los extremos del histograma; algo que, como os digo, no es nada que no podáis hacer en un ordenador mediante el postprocesado de la imagen.

La magia de la luz

El D-Lighting está presente en toda la gama de cámaras Nikon y lo habitual es emplearlo en imágenes captadas en formato RAW aprovechando que en dicho formato se captan más datos de los que el ojo es capaz de apreciar a simple vista, no siendo capaz de sacar mucho partido de las imágenes en JPG. Sin embargo, hay una pequeña contradicción en esto, ya que si disparamos en RAW el procesado lo haremos en nuestro ordenador una vez que estemos de regreso en casa y no tendremos ninguna necesidad de retocar las fotografías directamente en la cámara. Es más, si lo aplicamos a una imagen disparada en RAW, dicho archivo no se modificará sino que obtendremos una imagen JPG resultante del RAW procesado internamente.

¿Y el Active D-Lighting?

En las cámaras Nikon de gama media y alta, además del D-Lighting del que hablábamos anteriormente, también tenemos disponible la opción de emplear el Active D-Lighting (también denominado ADR; de Adaptative Dinamic Range) que se aplica directamente a la fotografía durante la toma de la misma en caso de que tengamos activada dicha función.

Sol y nubes

La diferencia en este caso es que parte del proceso del Active D-Lighting tiene lugar antes del disparo, ya que a grandes rasgos lo que se hace es subexponer ligeramente la imagen para así evitar quemar los tonos más claros y una vez que los datos están en la memoria de la cámara aclarar los tonos más oscuros para codificar finalmente la imagen en formato JPG y así evitar que esta quede demasiado apagada.

De hecho, para el buen funcionamiento del Active D-Lighting se recomienda emplear el modo de medición matricial, ya que al estar programado para funcionar sobre escenas con una iluminación global más o menos uniforme, no dará muy buenos resultados en caso de que hagamos una medición puntual sobre alguna de las zonas de luz de la escena (una bombilla, un claro en el cielo…).

De todos modos volvemos a lo de antes; y es que si disparamos en RAW podemos hacer esto mismo “a mano” si aplicamos a la exposición una pequeña compensación negativa para asegurarnos de no saturar los tonos más cercanos al blanco y luego en postproceso aclaramos ligeramente los tonos más oscuros.

D-Lighting, Active D-Lighting y el formato RAW

Aunque podemos emplear D-Lighting y Active D-Lighting disparando tanto en JPG como en RAW, si empleamos el formato RAW es una pérdida de tiempo utilizar cualquiera de los dos porque eso mismo lo podemos hacer en nuestro ordenador de una manera mucho más potente, precisa y personalizable como os decía anteriormente.

Hielo (26/12/2010)

El Active D-Lighting nos será de utilidad si disparamos en formato JPG, ya que en este caso lo habitual es emplear las imágenes según salen de la cámara sin ningún tipo de retoque posterior (es lo que se suele hacer en fotoperiodismo, donde segundos después de hacer la fotografía esta ya va de camino a la agencia gracias a la magia de los transmisores inalámbricos). Si lo empleamos con el formato RAW lo único que vamos a conseguir es una cierta subexposición dado que el aclarado posterior de los tonos oscuros de la imagen no queda reflejado en los datos de la imagen “en bruto” (que es lo que se graba en la tarjeta de memoria) y al final lo que vamos a lograr es una imagen ligeramente más oscura que si no empleáramos esta ayuda.

Por tanto, si disparáis exclusivamente en RAW (como yo) os recomiendo que desactivéis el Active D-Lighting y cualquier ajuste de la imagen lo hagáis íntegramente en vuestro ordenador empleando para ello el software adecuado. Sin embargo, disparando en JPG sí que es recomendable activar dicha ayuda en la cámara porque alguna vez nos puede salvar de quemar irremediablemente alguna zona amplia de la imagen. En cuanto al D-Lighting “a secas” la verdad es que disparando en RAW no le veo ninguna utilidad si empleamos un buen software de tratamiento de imágenes.

El trasluz del amanecer
La importancia de saber para qué sirven las cosas
Como os decía hace unos párrafos, lo que hace el D-lighting no es aumentar las prestaciones del sensor; sino “comprimir” el histograma de la fotografía de tal modo que no sobrepase los límites marcados por este vital componente de la cámara y evitando así en la medida de lo posible que tengamos zonas quemadas o totalmente a oscuras.

Lo que estos dos sistemas de ayuda que hemos visto hoy nos dan es, por tanto, un poco más de flexibilidad a la hora de enfrentarnos a escenas con fuertes contrastes lumínicos, pero no hay que hacer uso de ellos por sistema y sobre todo hay que ser conscientes de que no son útiles en todas las situaciones.

La calle Mayor

Habrá que hacer en este caso la misma observación que aparece en los manuales de los coches equipados con sistemas de control de tracción y que dice: “Advertencia: el ESP no cambia las leyes de la física”, porque al final las limitaciones de nuestro equipo fotográfico siempre están ahí y hay que tenerlas muy presentes.

* Todos los artículos de este tipo en https://luipermom.wordpress.com/fotografia

El derecheo del histograma

Aunque esto que os voy a contar hoy no es nada nuevo (las primeras referencias al tema aparecen en 2004) la técnica del derecheo del histograma me resulta especialmente interesante por ser algo que aúna mi afición por la fotografía con los conocimientos técnicos de electrónica que adquirí en la carrera de ingeniería técnica industrial.

De hecho, hay abundante información sobre este asunto en diversos lugares de Internet, siendo el origen de esto un artículo publicado en la web The Luminous Landscape titulado Expose (to the) right, que abreviadamente se conoce pos sus siglas ETTR. A partir de ahí diversas webs y foros se han ido haciendo eco del tema, tanto en inglés como en castellano; por lo que mi contribución al asunto, como os decía, no es novedosa aunque sí que pretendo simplificar un poco las cosas para demostraros una vez más que en fotografía hay muchos modos de captar lo que nos rodea y ninguno es mejor o peor que el resto en términos universales. Cada metodología tiene sus ventajas e inconvenientes; eso es todo.

Luis en multiángulo

Eso sí, me gustaría dejar claro desde el principio que esta técnica no es demasiado útil en la mayoría de situaciones, y su empleo es más como “cosa curiosa” o algo instructivo que como un concepto realmente práctico. Desde luego, a mí no se me ocurriría ponerme a derechear cuando estoy en algún sitio haciendo fotos a todo lo que me llama la atención o en circunstancias de disparo complicadas como iluminación cambiante, sujetos en movimiento…

En general, el exposímetro de la cámara (encargado de medir la luz de la escena) hace en la mayoría de las ocasiones un trabajo estupendo y podemos confiar tranquilamente en que el cálculo de la exposición va a ser el más adecuado para lo que pretendemos fotografiar; pero si un día tenéis tiempo y ganas de aprender, ponerse a trastear con esto del derecheo del histograma puede ser un buen modo de ampliar vuestra “cultura fotográfica”.

Por lo tanto, aunque me temo que el artículo va a ser largo y bastante teórico, me voy a centrar en contar la teoría del derecheo del histograma con un lenguaje claro y conciso que os haga ver que aunque se base en una serie de principios bastante técnicos, en realidad se trata de algo muy sencillo de entender.

Recordando lo que es un histograma

Antes de meternos “en faena” es conveniente tener claro lo que es un histograma. Para profundizar en el tema podéis echarle un vistazo a la entrada que publiqué hace un par de meses en la que os hablaba de su enorme utilidad; pero para resumirlo un poco se puede decir que el histograma consiste en una representación gráfica de los valores de luminosidad que toman los pixels de una fotografía distribuidos de tal modo que a la derecha estará el blanco puro (RGB = 100% 100% 100%) y a la izquierda el negro (RGB = 0% 0% 0%).

Histograma habitual de una fotografía cualquiera

Por tanto, la utilidad del histograma es que nos permite conocer de un vistazo y sin depender de ningún tipo de calibración del monitor o condiciones de iluminación exterior la exposición de la fotografía que acabamos de hacer. Un pequeño detalle que representa una de las mayores ventajas a la hora de hacer fotografías con una cámara digital frente a una analógica.

Sensor digital vs. película analógica

Aunque el funcionamiento de una cámara digital se basa en los mismos principios básicos por los que se rigen las cámaras de película analógica desde hace varias décadas, hay una diferencia fundamental, que es el comportamiento de ambos componentes frente a la luz captada.

· Película analógica:

Werlisa club 35

En el caso del carrete se puede sobreexponer ligeramente el negativo porque antes de llegar a la saturación del mismo hay una zona en la que el comportamiento ante la luz captada deja de ser lineal para pasar a ser casi asintótico; es decir, que hay que pasarse bastante de exposición para llegar a saturar por completo la película, y gracias a ello cuesta alcanzar ese “punto de no retorno” más allá del cual habremos incurrido en el mayor pecado que se puede cometer en fotografía: perder información durante la captura. Digamos que con una luminosidad media el comportamiento del negativo es más o menos lineal; pero a partir de cierto punto presenta una cierta resistencia a la saturación que es la que nos va a permitir esa ligera sobreexposición sin arriesgar la integridad de la imagen.

· Sensor digital:

Puesto que los sensores digitales en esencia no son más que un ADC (conversor analógico-digital) estos van a reaccionar de forma completamente lineal ante la luz hasta llegar sin previo aviso al punto de su saturación que, como vimos en la entrada que hablaba sobre zonas quemadas en una imagen, no es más que aquella situación en la que el sensor no es capaz de almacenar más información en al menos uno de los tres canales correspondientes a los colores fundamentales en fotografía (rojo, verde y azul).

Es decir, que mientras estemos dentro del rango de funcionamiento del sensor, una señal el doble de luminosa que otra dará una señal digital proporcional a su salida; pero si la señal de entrada sobrepasa el valor máximo admisible, la señal digital tomará el valor máximo posible dando lugar al temido blanco puro que indica que hemos quemado una zona de la fotografía. Esto es algo que comprenderéis a la perfección viendo la siguiente gráfica.

Función de transferencia de un ADC de 12 bits. En función del valor de la señal continua de entrada, a la salida tenemos un valor digital concreto. Vref marca el punto de saturación a partir del cual la señal de salida será siempre la misma originando la pérdida de datos.

Para entender todo esto mejor, vamos a suponer que tenemos una cámara digital capaz de captar con detalle siete pasos de diafragma (un paso de diafragma, también denominado EV, significa un cambio del doble o la mitad en la cantidad de luz capturada). Esto se traduce en que entre las áreas más oscuras y más claras de la fotografía va a haber como máximo una diferencia de luminosidad de 2⁷, lo que significa que las zonas más claras pueden llegar a serlo 128 veces más que las más oscuras. Es algo que se puede explicar de un modo mucho más técnico; pero vamos a tratar de hacerlo de forma sencilla y asequible.

Por otra parte, hay que tener en cuenta que el sensor va a ser capaz de capturar los detalles de la iluminación con una profundidad de 12 bits. La cámara internamente trabaja a 12 o 14 bits; pero lo normal es que el RAW se grabe a 12 bits en las cámaras más habituales y a 14 bits en las cámaras profesionales. Por supuesto, si grabamos las imágenes directamente en formato JPG sólo tendremos 8 bits de resolución; pero es que para aplicar la técnica del derecheo del histograma es absolutamente imprescindible trabajar en formato RAW para garantizar la integridad de los datos que estamos capturando.

Pues bien, esos 12 bits en los que ha sido codificada la información del fichero RAW nos va a dar un total de 2¹² = 4096 niveles diferentes a la hora de digitalizar los datos capturados. Ahora bien, por su funcionamiento interno, la electrónica encargada de estas tareas no se va a limitar a repartir esos 4096 niveles equitativamente entre los siete diafragmas; sino que lo hará de tal modo que al diafragma más claro le asignará 2048 (la mitad de todos los niveles disponibles), al siguiente 1024, al siguiente 512… y así sucesivamente hasta que al séptimo diafragma (el correspondiente a los tonos más oscuros) se le van a asignar tan sólo 32 niveles.

Por lo tanto, queda claro que en los tonos más claros de la imagen se va a almacenar mayor cantidad de información, y es por esto por lo que, en general, con una cámara digital vamos a poder recuperar datos de las zonas más claras de la fotografía siempre que disparemos en formato RAW. De hecho, en el caso de que tengamos una imagen ligeramente sobreexpuesta, siempre que no hayamos abrasado por completo alguna zona, vamos a poder ajustar los niveles de tal modo que vamos a obtener al final una imagen correctamente expuesta. Sin embargo, en el caso de una acusada subexposición, el aclarado de las zonas en sombra va a resultar en una generación de ruido considerable debido a la falta de detalle en esos tonos más oscuros tal y como vamos a ver a continuación.

¿De dónde proviene el ruido de una fotografía digital?

El ruido que os comento presente en las zonas más oscuras de las fotografías viene dado porque al haber un rango menor de niveles con los que digitalizar la luz que le llega al sensor, la conversión no es tan fina como debería y da lugar a imperfecciones que no aparecen cuando nos manejamos con muchos más niveles disponibles como sucede en los tonos más claros.

De hecho, los pixels de colores que aparecen como ruido en una fotografía no son otra cosa que puntos con valores pseudoaleatorios de luminosidad debido a que no se ha digitalizado correctamente la cantidad de luz que ha llegado hasta los fotocaptores del sensor. Algo que podemos ver claramente en la siguiente captura de una zona oscura de una fotografía subexpuesta cuya exposición he incrementado cuatro pasos en Adobe Lightroom:

Subexposición aclarada por software cuatro pasos

Sin embargo, puesto que al capturar los tonos más claros en una imagen la precisión es mayor, al aclarar los tonos esos mismos cuatro pasos en un RAW correctamente expuesto nos vamos a encontrar con una ausencia de ruido casi total como muestran las dos imágenes siguientes que corresponden a zonas de la fotografía que eran de color negro antes del incremento:

Exposición correcta aclarada por software cuatro pasos

Exposición correcta aclarada por software cuatro pasos

Para poner un ejemplo relacionado con cosas tangibles, imaginad que tenéis que clasificar a la población de una ciudad en función de su edad: si sólo tenéis posibilidad de hacerlo en tres grupos tendréis gente de muy diversos años dentro de un mismo grupo (ruido) mientras que si podéis clasificarlos en quince tramos de edades diferentes, dentro de cada grupo todo será mucho más homogéneo. Pues más o menos esto es lo que provoca el ruido en los tonos oscuros de las fotografías y la ausencia del mismo en las zonas más claras.

Obviamente, al subir la sensibilidad ISO de la cámara los errores al digitalizar la señal analógica se van a amplificar y por eso empeora la relación señal / ruido. Por lo tanto, debemos tener especial cuidado en obtener una imagen inicial correctamente expuesta en caso de disparar con una sensibilidad elevada tal y como vimos en la entrada que hablaba de este delicado tema.

Derecheando el histograma

Como os decía al hablar del histograma, los tonos claros se representan en la parte derecha del mismo y los oscuros a la izquierda. Por tanto, ya os estaréis imaginando que el concepto de derechear consiste en tratar de aclarar la imagen lo máximo posible (el histograma se cargará hacia la parte derecha) pero siempre sin llegar a quemarla para así disponer de la máxima información posible a la hora de capturar los colores.

De hecho, la técnica no es más que eso; aunque la forma de lograrlo va a variar considerablemente en función del tipo de iluminación de lo que queramos fotografiar. En este caso nos vamos a centrar en escenas en las que no haya variaciones demasiado grandes de iluminación, de modo que el histograma resultante sea más o menos estrecho; pues en caso de fuertes contrastes, aunque midamos en las luces más altas, los tonos oscuros se nos van a ir irremediablemente a la parte izquierda y tendremos poco margen para la modificación posterior de los niveles. Un ejemplo de estas escenas con zonas muy claras y muy oscuras al mismo tiempo es la imagen que tenéis a continuación, donde la nieve es prácticamente blanca y la ropa de mi hermano es negra casi por completo dando lugar a un histograma muy amplio.

Jump! (they say)

En la gran mayoría de las situaciones, la cámara va a exponer por defecto de tal modo que el histograma va a quedar más o menos centrado en la pantalla, así que para derechear el histograma lo que debemos hacer es compensar esta exposición positivamente de tal modo que la imagen resultante quede más clara de lo habitual pero sin llegar a quemarla. La teoría original dice que el procedimiento a emplear consiste en emplear medición puntual, medir en las luces más altas de la escena (la zona más clara) y a continuación compensar la exposición positivamente dos pasos, lo que en teoría hará que esta zona se quede justo al borde del quemado pero sin llegar a él.

Lo que pasa es que este método es demasiado rígido y además varía en cada cámara y para cada escena; por lo que debemos ser flexibles y compensar más o menos en función de los resultados que vayamos obteniendo. En todo caso, puesto que perseguimos ajustar el histograma a la parte derecha de la gráfica (pero sin llegar a tocar dicho extremo) también podemos disparar en modo manual hasta obtener el resultado deseado. Es decir, que no hay por qué cegarse en emplear medición puntual y poner la compensación en +2; sino que debemos ser flexibles y adaptarnos a las limitaciones de nuestro equipo y a las condiciones de iluminación existentes. Como de costumbre, lo mejor es ir probando para ver qué es lo que mejor se adapta a nuestra forma de trabajar, y de ahí la importancia de practicar mucho “sobre el terreno”.

Un ejemplo práctico

Hace unos días estuve por los márgenes del río Henares a su paso por el barrio de Nueva Alcalá tratando de obtener un ejemplo claro que me sirviera para ilustrar esta técnica que hoy os comento, de modo que me armé de paciencia y busqué un lugar que me permitiera captar una escena que diera lugar a un histograma lo suficientemente derecheado como para demostraros todo lo que esconde una fotografía en apariencia inservible. Por cierto, aprovecho para comentaros que haciendo click en las fotografías podéis acceder a una versión a más resolución de las mismas y así apreciar mejor los detalles de las mismas.

Histograma correspondiente a la imagen original, donde se puede ver que la mayor parte de los pixels están en la parte derecha del mismo pero sin llegar a saturar ninguna zona

Como podéis apreciar a simple vista, la fotografía está claramente sobreexpuesta y en condiciones normales se iría directamente a la papelera. Lo que ocurre es que mirando con detenimiento su histograma veréis que no existen zonas quemadas, por lo que podemos considerar que el derecheo ha sido correctamente llevado a cabo. Lo que debemos hacer entonces es cargar esta imagen RAW en nuestro revelador favorito (Capture NX, Adoble Lightroom, Photoshop + ACR…) y ajustar los niveles de exposición, brillo, contraste, intensidad, etc para obtener una imagen con una rica variedad cromática.

Modificando los niveles del RAW anterior hemos conseguido "estirar" el histograma hasta ocupar la totalidad de la gráfica, dando lugar a una imagen con una gran riqueza cromática

Si os fijáis en la imagen una vez ajustada veréis que además de haber obtenido una tonalidad y un colorido muy semejantes a los que nos hubiera dado la cámara empleando el valor por defecto usando la medida del exposímetro integrado, en las zonas más oscuras hay una ausencia de ruido total debido a que en la imagen anterior esas zonas no eran negras; sino de unos tonos medios que se guardaron con más precisión debido a lo que comentábamos anteriormente sobre la forma de trabajar de los conversores ADC.

De hecho, en la riqueza cromática no va a haber una gran diferencia en comparación con una exposición calculada de forma automática por la cámara, estando la única ventaja del derecheo en la disminución del ruido en las zonas oscuras de la fotografía.

Para ilustrar con otro ejemplo todo esto aquí tenéis una captura tomada directamente de Adobe Lightroom (haciendo click sobre ella podréis verla a su resolución nativa) para que veáis la gran diferencia entre la imagen original en la parte izquierda y la resultante tras unos minutos de ajuste de parámetros y niveles. Como veis, lo que en un principio parece una fotografía sobreexpuesta y carente de detalle, en realidad esconde dentro de ella una riqueza cromática que podremos aprovechar si disparamos en RAW y sabemos manejar mínimamente nuestro programa de edición digital.

Conclusiones

Una vez repasado y asimilado todo el proceso del derecheo del histograma he de advertiros que el resultado final después de ajustar el RAW original no es muy diferente al que obtendríamos mediante la exposición normal calculada por la propia cámara, y por eso os decía que esta técnica, aunque curiosa y resultona, no acaba de ser una opción viable para emplear continuamente en nuestras fotografías: aparte de correr el riesgo de quemar sin remedio las luces más altas de la escena, el nivel de compensación necesario para derechear el histograma correctamente variará considerablemente entre unas escenas y otras, de modo que el único modo de hacerlo bien será a base de tiempo, pruebas y errores. Un trío que no siempre podemos permitirnos a la hora de salir a hacer fotos.

Ramas desnudas

No obstante, sí que es cierto que comprendiendo bien las bases en las que se basa la técnica del derecheo habremos aprendido conceptos sobre la captura digital de imágenes de los que no se suele hablar demasiado. Ya sabéis que siempre he pensado que conocer bien nuestro equipo nos ayudará a conseguir mejores imágenes; y esto que hemos visto hoy no es otra cosa que una incursión más o menos profunda en el funcionamiento interno de una cámara digital.

De cualquier modo, si queréis extraer una conclusión práctica de este largo artículo, esta podría ser que entre subexponer y sobreexponer es mejor la segunda opción; pero siempre teniendo cuidado en no llegar a quemar nada. Luego todo es cuestión de postproceso.

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