OJODIGITAL

Hola a todos

Estas notas pretenden servir de documentación al respecto de una discusión que se ha abierto en el post "La Exposición Diestra". En principio fueron posteadas hace un par de meses en otro foro para ayudar a aclarar ó discernir algunos términos, principalmente latitud ó rango dinámico. No es un asunto crucial para hacer fotografía, pero en este y otros temas tengo hechos esquemas "en reserva" que uso como diapositivas en cursos de imagen digital para profesores, en los que nunca sabes por dónde van a querer profundizar, y me parece egoísta no compartirlos cuando hay gente que busca aclaraciones. Estos esquemas y anotaciones, todas a partir de libros serios y artículos de revistas científicas, de las que me fío mucho más que de lo que circula por la web, podrían ser más resumidos, pero he preferido que se puedan leer con calma y que resulten lo más correctos dentro de mis posibilidades

Prescindiendo del tono y saturación, y centrándonos en la luminosidad, cualquier escena consiste en áreas con diferente LUMINOSIDAD.
Esta luminosidad puede ser medida, anotada y reproducida, pero el proceso de percepción depende de otros factores como la fuente y tipo de luz que no se mantiene constante y no será igual cuando vemos el sujeto directamente que cuando vemos su imagen reproducida, ó nuestro sistema visual que afortunadamente se adapta a la calidad y cantidad de luz ambiental de cada momento.
Esto hace que nuestra percepción sea subjetiva: Bajo unas condiciones de iluminación determinadas percibimos la variación de luminosidad entre dos zonas contiguas del modelo, pero si se mantiene en términos de medida lineales esta variación bajo otras condiciones de iluminación no será percibida.
Distinguimos pues la LUMINANCIA, que podemos medir de forma absoluta como cantidad de estímulo que llega al ojo, y SENSACIÓN de brillo, que se crea en el cerebro de forma relativa al resto de luminancias presentes, y por tanto en progresión exponencial, no lineal.
El problema acabaría aquí si no fuese porque la escala exponencial ó logarítmica en la que nos apoyaremos tampoco es uniforme según el nivel de luminancia absoluta. A niveles muy altos, y sobre todo muy bajos, la diferencia mínima perceptible aumenta drásticamente. De todos modos la Ley de Weber-Fechner establece que en un margen muy amplio de situaciones el valor de esta diferencia mínima se mantiene en una escala logarítmica.

Para no asustar a nadie con esto os diré que hay una manera simple de entender qué es una escala logarítmica. Nosotros estamos acostumbrados a una escala lineal ó aritmética como esta:


¿Cuál es su característica? que en élla representamos al mismo tamaño diferencias aritméticas iguales: la diferencia entre 3 y 4 es un intervalo igual que la diferencia entre 6 y 7, y la que hay entre 3 y 6 mide lo mismo que la que hay entre 4 y 7.
La escala logarítmica también tiene sus unidades espaciadas linealmente, pero éstas representan una progresión exponencial ó geométrica de los valores absolutos:

Por tanto representamos a iguales intervalos razones proporcionales iguales. Véase por ejemplo que la proporción que hay entre 2 y 4 es la misma que la que hay entre 4 y 8, entre 10 y 20, ó entre 50 y 100:

Probamos con otra diferente: la razón 3/2 que existe entre 2 y 3, entre 4 y 6, entre 6 y 9, entre 30 y 45

Podemos hacer una secuencia contínua, triplicando cada valor: 1, 3, 9, 27, 81, etc. Los intervalos son todos iguales

Si tomamos una calculadora, introducimos un valor y le pedimos el logaritmo decimal, nos dará su correspondiente en la escala inferior.
En un lenguaje más mundano, si a un nivel de luminancia de 8 unidades el cambio mínimo percibido es una unidad, a un nivel de 40 el mínimo será de 5 unidades.
Podemos por tanto resumir la ley de Weber-Fechner en que la sensación de brillo es directamente proporcional al logaritmo de la luminancia.

Ahora vamos a hablar del RANGO DINÁMICO: La luminosidad absoluta tiene un rango teóricamente infinito, suponiendo que existe la luminosidad cero y la infinita. Un fotómetro puede medir la luminancia absoluta en unidades como el Lambert, la Candela ó el Nit (1 cd/m2) pero una situación real siempre está entre un nivel mínimo y un nivel máximo concretos. El rango dinámico ó alcance de luminancia es la razón proporcional entre ambos, y se expresa en la escala logarítmica, así que si la proporción entre el máximo y el mínimo es de 100 a 1, el rango dinámico es 2, si es de 1000 a 1 el rango es 3, etc.
Estos valores se refieren al logaritmo decimal, como en los tratados científicos y especificaciones técnicas. Para traducir todo esto a pasos de diafragma se usa el logaritmo de 2, que es otra manera diferente de verlo.
Vamos de lo global a lo particular: Nuestro ojo tiene un rango absoluto y un rango efectivo al que se adapta. Es capaz de responder correctamente a cambios luminosos en un rango absoluto de 1000.000.000.000 a 1 (12, en la escala logarítmica), PERO no al mismo tiempo, sinó adaptándose a la luminosidad media, ya que su rango operativo es de 5, es decir, entre dos luminancias simultáneas en proporción 100.000 a 1, que se perciben como negro y blanco subjetivos. De hecho, es muy difícil que en el lugar donde nos encontremos coexistan luminancias en rangos mayores a 5, muchos factores como la dispersión e interferencia de las radiaciones luminosas lo impiden. Así pues, en la mayoría de las situaciones nuestros ojos no suponen una limitación.

En la adaptación del ojo ayudan distintos factores:
- A nivel físico-mecánico, la contracción-dilatación del iris, que regula la cantidad de luz que estimula la retina
- Reacciones químicas que hacen variar la sensibilidad y respuesta de sus células
- A nivel nervioso, la "atención" con que el cerebro interpreta la información enviada es relativizada en relación con la información precedente
El primer factor no es en nuestra visión demasiado importante, poco más hace que acelerar la adaptación, pero en una cámara, donde la sensibilidad de la emulsión ó de los diodos fotosensibles es fija y no hay interpretación subjetiva, el control de la EXPOSICIÓN es crucial.
De hecho la abertura del iris puede variar en una proporción cercana a 16 por 1, equivalente a cuatro pasos de diafragma en una cámara.
Las películas y sistemas CCD tienen rangos de sensibilidad fijos, por lo que es importante controlar la exposición para adaptar la escena a este margen. En las cámaras se hace mecánicamente con el diafragma y el obturador. En los escáneres no es tan necesario porque la fuente de luz está en el propio sistema y su potencia está optimizada a la capacidad del CCD. La película química no tiene un rango mayor que un CCD corriente, la ventaja es que podemos utilizar películas de sensibilidades diferentes que se adaptan a la escena, mientras que en las digitales esto aún no está contemplado. Las células dobles de los últimos CCDs de Fuji van en esta dirección, pero aún está un tanto verde el tema.
En los sistemas CCD hay además diferencias notables. Algunos escáneres baratos no pasan de 1,8 de rango dinámico, mientras otros llegan a 3,3. Los profesionales, en especial los de tambor, pueden pasar de 4. Y esto no es lo mismo que la profundidad de bits, que es algo que aparece tras la digitalización.


En este esquema vemos un ejemplo de lo que supone en exposición durante un lapso de tiempo determinado una escena A, poco contrastada y no muy luminosa, que no presenta problemas de exposición, incluso tiene un rango pequeño que se puede expandir en la ampliación química ó en el ajuste digital, aunque nunca será de igual latitud y continuidad que si su rango hubiese coincidido con el de la película ó CCD. La escena B, sin embargo, es excesivamente contrastada y tendremos problemas porque habrá que sacrificar detalle bien en las altas luces ó en las sombras. Lo que podemos hacer es centrar la zona de interés en el rango de la película controlando la exposición. Un paso de diafragma ó de velocidad de obturación la duplica ó divide por 2 en escala aritmética, así que desplaza el rango de la escena un paso de los que indicamos en potencias de 2 en el gráfico PERO no divide ni multiplica por 2 el tamaño de este rango en la escala logarítmica.

Segunda aproximación: Vimos qué significa luminancia, y rango dinámico como sensibilidad a esta luminancia, pero en los medios físicos en que vamos a plasmar la imagen, el rango dinámico se refiere a la variación de la Densidad.
La OPACIDAD es una cualidad de los objetos en virtud de la cual absorven parte de la luz que incide en éllos. Podemos distinguir los medios OPACOS y medir la proporción de luz que reflejan, y los TRASLÚCIDOS y medir la que transmiten. Lo curioso es que la proporción reflejada ó transmitida (reflectancia y transmitancia) en un punto determinado no varía con la intensidad luminosa, siempre se libera la misma proporción.


La opacidad se calcula como razón entre luz incidente y luz resultante: Li/Lr, y es por tanto inversa de la transmitancia ó reflectancia. Un cuerpo ideal que reflejase toda la luz incidente ó que fuese totalmente transparente, tendría opacidad = 1, ya que los dos valores son iguales. Si refleja la mitad, su reflectancia es 0,5 y su opacidad 2, ya que la luz incidente era el doble. Si refleja sólo la décima parte, su opacidad es 10.

La DENSIDAD es el logaritmo de la opacidad. Cuando se juntan dos filtros iguales, lo que se suma es su densidad. sólo en los filtros de opacidad 2, que son los que utilizamos para compensar un diafragma porque dejan pasar la mitad de la luz, salen las cuentas también con la opacidad. Su densidad es el logaritmo de 2 = 0,3. Sin embargo dos filtros juntos de opacidad 10 no equivalen a otro de opacidad 20, sinó 100. Es la densidad lo que se suma siempre.
Todo negativo, diapositiva ó positivo fotográfico tiene un punto más denso y otro menos denso que todo el resto. Pues bien, su RANGO DINÁMICO es la razón proporcional entre estas densidades.

Para comparar las características de diferentes películas se utilizan las curvas de respuesta que miden cómo aumenta la densidad (D) en relación con la exposición (E).
Como uno de los términos es logarítmico y otro aritmético, la curva es poco útil aunque variemos la medida de las unidades de exposición:


Sin embargo sustituyendo la exposición por su logaritmo, la curva resultante aparece como una recta, y es mucho más útil porque su inclinación es uno de los datos que más interesan.


Esto es un modelo teórico, en la realidad las curvas de respuesta tienen forma de S. En la parte baja, vemos que aunque no comience la exposición la película no es totalmente transparente, y además es necesario que la exposición llegue a cierto umbral (U) para que la densidad avance regularmente.


En un rango específico de exposiciones (AB) la curva es aproximadamente recta, esto es, la densidad aumenta en proporción directa con la exposición. A un nivel mayor se alcanza la máxima densidad (H), y a exposiciones bastante más prolongadas puede disminuir de nuevo (solarización). La zona entre U y A se llama pie de la curva, y entre B y H hombro. El gradiente en la zona recta indica la rapidez ó contraste de la película, se indica con la letra griega GAMMA y su valor es la tangente del ángulo alfa, ó lo que es lo mismo, la pendiente del tramo AB.

El RANGO DINÁMICO es la razón entre la densidad mínima y la máxima. El RANGO DE EXPOSICIONES útil abarca desde el nivel de exposición en que la tangente de la curva es suficiente como para que el aumento de exposición genere un cambio de densidad perceptible, algo antes del punto A, hasta prácticamente el punto de inflexión H.
La SENSIBILIDAD de la película es inversamente proporcional a la exposición necesaria para abarcar el rango de densidades del sujeto (esto es algo etéreo, hay autores que se refieren concretamente a la exposición necesaria para que la curva entre en el rango útil)
La película ideal sería la que tuviese un rango dinámico amplio, el tramo recto lo más largo posible, y con una inclinación de 45º (gamma = 1) con la que teóricamente la escala de luminancia de la imagen se corresponderá linealmente con la de la escena.
La toma ideal sería aquella en que controlando la exposición se lograse que las áreas de la escena con mayor y menor luminancia coincidiesen con los extremos del rango de exposiciones util de la película. Si este rango fuese mayor que el de la escena, habría un margen para hacer corresponder uno dentro del otro. A este margen nos referimos frecuentemente cuando hablamos de LATITUD de la película.


La curva característica de un papel es similar a la de una película. Tipicamente el papel es más lento y más duro: el pie es más extenso y la zona recta más inclinada aunque bastante más corta, el hombro más definido porque la densidad máxima se alcanza más de golpe, y no hay solarización. El rango dinámico es menor. Mientras que un negativo supera normalmente un rango de 2,5 y en diapositivas profesionales se pasa de 3, una copia en papel raramente llega a 2.

Sólo un par de ideas más, vamos a ir poco a poco:

La curva característica sólo es un esquema gráfico. ¿Para qué sirve? pues sobre todo para comparar diferentes emulsiones y reveladores. En élla se relacionan El logaritmo de la exposición (Log E) y da Densidad (D) que es el logaritmo de la opacidad que se crea en la película una vez revelada.


La exposición es el producto de la luz incidente por el tiempo. Muchas veces nos olvidamos, al ver las curvas características, de que la exposición no es igual en todo el fotograma, sinó que en un mismo intervalo de tiempo incide cierta cantidad de luz en cada punto, así que en cada disparo existe no una exposición, sinó un rango de exposiciones concreto.

En la medida en que acertemos con el diafragma y obturador a que el rango real coincida con el rango útil de la película y no lo sobrepase -ésto se aprende con la práctica y no mirando el gráfico- conseguiremos aprovechar las posibilidades de la película.

Los pasos de diafragma se reflejan bien en el gráfico porque modifican proporcionalmente la luz incidente duplicándola ó reduciéndola a la mitad. Los pasos de diafragma desplazan en bloque el rango de la toma 0,3 valores (Log de 2) a la derecha ó a la izquierda en el eje x. Recalco: en el eje X


Es por ésto que se dice que el rango útil de una película tiene un número de pasos de diafragma: se divide el rango útil en tramos de 0,3. En realidad no los "tiene", es que con tantos pasos más de diafragma un punto puede pasar de estar en el extremo izquierdo del rango útil a estar en el extremo derecho. Pero es una manera de hablar que da una idea de su margen.

Mucho más incorrecto es hablar de densidad en términos de pasos de diafragma, aunque mucha gente lo haga para dar una idea del rango dinámico posible. Esto induce a errores y a confundir la exposición con la densidad. Como hemos visto, una y otra no se corresponden linealmente (no guardan una proporción directa) más que en cierto tramo de la curva y casi siempre de forma aproximada, pero además, salvo en el caso ideal de que la pendiente (gamma) de la recta sea 1 (45 grados), los valores de densidad no igualan los de exposición


Como se ve en la figura de arriba, una pendiente usual de 0,7 (35 grados) significa que un tramo de exposiciones de 0,3 que corresponde a un paso de diafragma, da como resultado un rango de densidades de 0,21 en el que el punto más oscuro NO ES el doble de denso que el más claro. El colmo del absurdo es definir un rango dinámico de 2,1 como un rango de 7 pasos. Como se acaba de ver, eso sólo es cierto con gamma=1, en nuestro ejemplo tendría 10 pasos. Además no los "tiene". Los pasos sólo se relacionan directamente con la exposición.

Nótese qué utilidad tiene en realidad el valor gamma: resulta ser el factor de multiplicación que nos lleva de cierto rango de Logaritmo de exposiciones al de Densidad: LogE x gamma = D.


Más claro aún: con gamma = 2, cada décima en el logaritmo de Exposición correspondería a 2 décimas en La Densidad, mientras que con un gamma = 0,5 cada 2 décimas en el logaritmo de Exposición corresponderían a una en La Densidad

Bueno paramos por hoy, pido mil perdones porque se que el tamaño de esto se sale de lo que debe ser un artículo en un foro.

¡Eternauta, eres un monstruo!

Mmm.. dejame que vuelva a leerlo más detenidamente y ya te cuento.

¡¡¡¡Mil gracias!!!!!

P.D: Mis fotos en BN te lo agradecerán tb

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Si el artista solo copiase la naturaleza, el mejor artista sería el espejo..

Échale un vistazo a mi web:
raulperaltafotografias

Pues entonces, segun tus explicaciones.... la apreciacion sobre el Rango Dinámico del articulo de "Exposicion Diestra" esta equivocado.. no??


Y si esta equivocado, no me queda muy claro el tema de la sobre-exposicion para aprovechar el teórico rango dinamico total???

Y digo yo... y si el que esta equivocado soy yo, y no me he enterado de nada?

Un saludo y... me quito el sombrero ante la disertacion... aunque tengo que reconocer que algunas cosas se me escapan...

JOSU

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Bueno, nos has dado toda una clase sobre fotografía, química y fisica todo junto.
La verdad, yo ya estoy echo un lio, además se me escapan tantos datos.

La pregunta que tengo es si esas curvas de densidad frente al log de la exposicón son aplicables tanto a las películas tradicionales como al formato digital.

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En la perseverancia está el éxito.
No te tomes la vida tan en serio,al fin y al cabo no saldrás vivo de ella.
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mi web.
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¡Al que se queje me lo cargo!


Bromas aparte, lo que te he dicho en el otro mensaje: mi cabeza no da para poder asimiliar esto de golpe, y me lo voy a tener que leer despacito y con buena luz

Tio, eres grande.
Ricardo

Houston... tenemos un problema... Hombre, qué belleza, va más allá de lo que puedo entender y eso que entiendo muchas cosas por mi trabajo con las películas radiográficas. Tengo que imprimirlo para poder leerlo con calma. Saludos.

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Mi Página Web, Versión 2008

Bueno tendre qu elelerlo tranquila asi despues te discuto jajajajaj un beso y gracias Eternauta

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el la nueva WEB!!!!!! el cuartoscuro el blog

Os reitero mis disculpas porque es un tocho y no tengo la más mínima intención de apabullar a nadie. A partir de una completa ignorancia inicial y el compromiso de tener que impartir Fotografía digital en un ciclo formativo desde hace 6 años he tenido que leer muchísimo y esforzarme por poner unos cuantos conceptos en orden para que los chavales se hagan un esquema lo más claro posible, no es que estas cosas me salgan así de la cabeza. He hechado mano de algunos profesores de la Universidad de Santiago (matemáticas, física, informática) y lo que he podido absorver de éllos en estos campos que no son el mío (lo mío es la plástica y la geometría) ha sido sobre todo cierto recelo y tristeza por la forma en que tantas cosas se mezclan y confunden en esta inmensa oportunidad de conocer que es internet.

No estoy seguro de lo que digo ni de lo que pienso, no sé si estamos ante uno de esos casos en que queriendo simplificar los fundamentos físicos de algo para hacerlo digerible a la mayoría de los aficionados a la fotografía los expertos se van por peteneras y acaban implantando ideas de lo más pintoresco, creyéndoselas de buena fe, olvidándose de comprobarlo con rigor. No lo sé. pero en Luminous-landscapes no acabo de ver un argumento definitivo que sustente eso de que el histograma se divida en pasos de diafragma. Me parece saltar el océano de un paso y quedarse tan fresco.

Si te sirve de apoyo moral la historia de la ténica fotográfica esta plagada de lo que dices Por ejemplo, esta semana he estado recopilando información sobre el sustento químico de aplicar doble baño de fijador en el revelado blanco y negro (una cosa del pasado, tampoco le des mucha importancia ), porque le di mi opinión al respecto a una persona y quería justificarsela con criterios claros. Pues bien, el "dogma" campa a sus anchas en el tema técnico, hasta tal punto que un día Ansel Adams escribió en un libro una cosa (basándose en los medios existentes en el momento), y eso ha quedado como verdad universal. Pero lo gracioso del tema es que parece ser que el propio Adams en una revisión posterior del libro (la trilogía básica de Adams, así como otros de sus libros, tiene varias versiones) indicó que con los químicos y papeles del momento ya no era necesario, y sin embargo la primera indicación ha quedado ya como dogma de fe para la eternidad Cuando lees las opiniones de la gente al respecto de porque usan ese método y no otro, la verdad es que prácticamente nadie sabe por qué, y todos argumentan que eso ha sido así desde siempre

En fin, que la cosa no ha cambiado con el advenimiento de las nuevas tecnologías

Ricardo