OJODIGITAL

Bueno subo ahora este post pero ya advierto que está incompleto, me falta el paso final que espero lograr en breve (cuando consiga generar histogramas de 16 bits, es decir en el rango 0..65535 en lugar de agrupados de 0..255).

Se dice que derechear el histograma:
1. Mejora la relación señal/ruido (disminuye el ruido, para entendernos).
2. Da más calidad a la imagen porque ésta tiene más riqueza tonal (niveles).

El primer punto creo que todos lo tenemos claro: cuanto más exponemos una foto (sin quemarla claro está) menos ruido tenemos. Todos hemos visto como aparece ruido al aumentar el brillo de una foto subexpuesta por ejemplo.

El segundo punto no está tan claro así que dejando de lado intuiciones o sensaciones, lo que quiero hacer es contar el número absoluto de niveles presentes en un histograma cuando la fotografía ha sido tomada con diferentes grados de exposición.
De existir una diferencia, habrá que pasar a considerar si ésta supone una mejora que se vaya a notar a la hora de editar la imagen y se transmita a la calidad de la misma, o simplemente está ahí pero nunca la vamos a advertir.


LA TEORÍA

Aumentan los niveles de mi foto por derechear el histograma? sí, pero con una salvedad (esto es cosecha propia, pero es lo que yo defiendo): siempre que la imagen revelada lo esté en un espacio de mayor número de bits que la origen. En las cámaras que la mayoría tenemos esto se cumple pues los RAW son de 12 bits y revelamos a TIFF de 16 bits.

Imaginemos que tomamos una fotografía de una escena y comparamos los niveles obtenidos para dos pixels de color muy similar probando los dos métodos (derecheo y exposición correcta):

1. Primero derecheamos el histograma: dada la luz de la escena encontramos por ejemplo que podemos sobreexponer un punto, y haciéndolo registramos (codificación en 12 bits) en uno de los pixels un nivel de 4.094 y en el otro de 4.095 y así quedan almacenados en el RAW.

2. Ahora exponemos correctamente: un diafragma menos (doble de velocidad de disparo). Esos mismos pixels de la escena quedarán registrados linealmente como 2.047 y 2.047,5. Obviamente este segundo valor no es codificable con 12 bits por lo que se redondea a 2.047 en el RAW.

Si el espacio de destino fuera también de 12 bits, al corregir la exposición de la primera foto los valores 4.094 y 4.095 se redondearían ambos a 2.047 por lo que no habría ganancia tonal alguna respecto al segundo caso. Pero ocurre que el espacio destino no es de 12 bits (RAW), sino de 16 (TIFF), y la subexposición se hace una vez convertidos los niveles de 12 a 16 bits. Así tendríamos:

Conversión a 16 bits (relleno con ceros de los 4 bits bajos, o lo que es lo mismo multiplicar por 16):
4.094 (en 12 bits) -> 65.504 (en 16 bits)
4.095 (en 12 bits) -> 65.520 (en 16 bits)

Subexposición de 1 diafragma para corregir la sobreexposición forzada en la toma (o lo que es lo mismo dividir los niveles entre 2 ya que estamos en lineal):
65.504 -> 32.752
65.520 -> 32.760

que están separados entre sí nada menos que 8 niveles.

Si en lugar de sobreexponer un diafragma hubiéramos podido sobreexponer la escena 2 diafragmas, habríamos duplicado una vez más el número de niveles. Es decir, donde sobreexponiendo habríamos sido capaces de discernir para 4 hipotéticos pixels los niveles contiguos 4.092, 4.093, 4.094 y 4.095, una exposición correcta debido al redondeo habría codificado en el RAW un único nivel para todos ellos, el 1.023.

En general por cada diafragma que se sobreexponga, se duplica el número de niveles disponibles en el histograma final en 16 bits.

Pero como he dicho esto se debe a que partimos de un RAW de menor número de bits que el espacio destino. El día que tengamos en las cámaras RAWs de 16 bits (o de los bits que tenga el espacio destino), el derecheo tendrá como única justificación la mejora de la relación S/N.


Estoy hablando en todo momento de los histogramas lineales. A ellos habrá que aplicar la corrección gamma, etc, etc,... pero todo eso no afecta para lo que aquí se trata; los niveles adicionales al sobreexponer ya los hemos obtenido y están ahí, y los que perdimos por redondeo y agregación en el RAW no sobreexpuesto ya no pueden recuperarse.



LA PRÁCTICA

He hecho fotos de una escena de bajo contraste (máquina) y otra de contraste alto (salón) con 5 exposiciones diferentes cada una: -2EV -1EV 0EV +1EV +2EV, separados los extremos de cada escena por tanto por 4 diafragmas de diferencia. En total son 10 fotos que al ser reveladas en ACR tienen un aspecto aparentemente de exposición correcta. La duda es: son todas igual de buenas? para ello voy a comparar los niveles que tiene cada una de las versiones.

Los pasos a seguir son:

1. Revelar los 10 RAW's y obtener los histogramas lineales de los mismos. Para ello hemos de revelar sin aplicar más proceso que el demosaicing de la matriz de Bayer, sin aplicar corrección gamma ni de exposición.

2. Aplicaremos la corrección gamma así como la corrección de exposición para que todas ellas queden expuestas por igual.

3. Contaremos el número final de niveles totales, así como la separación de los mismos en las sombras. Una mayor separación de niveles en las sombras indicará una menor calidad de los degradados de sombras.

4. Por último habrá que estimar si estas diferencias de calidad nos van a servir y cuanto a la hora de procesar la imagen (por ejemplo empastando las sombras a la fuerza con una misma sobreexposición y viendo cuanto más resiste la imagen que tenía más niveles).


De momento hoy me quedo en el punto 1 pero las imágenes son bastante clarificadoras. Estas son las 10 imágenes tal como las muestra ACR (a cada una ACR le aplica una corrección de exposición por defecto en la visualización). Todas parecen buenas:



Sin embargo si las revelamos en lineal sin hacer ninguna transformación se empiezan a ver diferencias claras en sus histogramas. Diferencias que ACR y la corrección gamma nos "ocultan", pero la realidad es ésta. Lo siguiente son los histogramas lineales obtenidos con DCRAW de ambas fotos a -2EV, 0EV, +2EV (arriba el salón, abajo la máquina):



Puede verse como incluso en las imágenes sobreexpuestas 2 diafragmas, el espacio infrautilizado es grande. Las imágenes subexpuestas, directamente hacen un uso muy poco eficiente del rango dinámico disponible. Al ser histogramas lineales, movernos un diafragma implica escalar (no desplazar) por 2 el eje X desde el origen.

Sin embargo hay que analizar una cosa: que una zona del histograma tenga muchos menos pixels que otra no quiere decir que esté vacía. En la zona alta del histograma está el detalle de las luces y en extremo, de haberlas, estarán acumuladas las luces quemadas. Tomemos el caso extremo, la foto a +2EV del salón que tiene más contraste que la otra, y hagamos zoom +64 en el eje Y del histograma anterior (el de abajo a la derecha). Se obtiene:



Lo que antes en el histograma parecía vacío, vemos que tiene contenido: es el detalle de las altas luces. Y en el extremo surge un pico correspondiente a las zonas quemadas totalmente irrecuperables.

Veamos qué afectación tiene esa porción en los píxeles de la imagen:



bastante razonable si tenemos en cuenta que estamos sobreexponieindo dos diafragmas una imagen de bastante contraste (en la otra la de la máquina, no se quema nada a +2EV) y el aspecto de los histogramas anteriores. Revelando con ACR en lugar de DCRAW se obtienen exactamente las mismas zonas quemadas. Si nos vamos a la imagen sobreexpuesta +1EV se salva el sofá, pero la lámpara sigue quemada en todas las fotos incluso para -2EV.
Como curiosidad decir que en el display de la 350D, esta foto (+2EV) aparece con una zona zona enorme de la pared trasera y gran parte del suelo parpadeando como quemada.


Los puntos 2, 3 y 4 cuando pueda leer histogramas a 16 bits. Entonces contaremos los niveles sin trampa ni cartón y veremos si es útil o no tener niveles extra de cara a la calidad de la imagen.
...

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Valla, Guillermo, veo que siempre estas sacando el máximo partido al entorno digital.
Muy interesante tu nuevo tutorial.

Por cierto, esas sillas Barcelona quedan perfectas en tu comedor...menuda casa que se gasta el amigo _GUI_

Un abrazo.

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Mi Blog: http://carlosbravo.wordpress.com/

Interesante artículo GUI, pero me pierdo.

¿Cuando dices "derechear el histograma" te refieres a nivelar y compensar esos "huecos" del histograma, o sea, crear una línea en vez de una curva logarítmica?

¿Para qué necesitas un histograma de 16 bits?. Trabajando en un espacio de color verdadero de 24 bits es más que suficiente un histograma de 8 bits por cada color primario. El ojo humano no va a poder distinguir más allá de 8 bits por color.

No te sigo, ¿no?

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Todo depende del gusto personal.

De hecho con la 5D a ISO100 y subexponiendo 2 puntos el ruido es "ensordecedor", solo por eso merece la pena derechear ¿no?, El único inconveniente es el riesgo de quemar altas luces ¿me equivoco?

Por cierto, tu avatar me gustaba mas antes

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bueno es que doy por sentadas algunas cosas como por ejemplo saber lo que es derechear el histograma porque no es mi intención explicarlo aquí. así rápido es una técnica de exposición en el momento de la toma que básicamente consiste en sobreexponer por norma todas las fotos hasta justo antes de empezar a quemar las luces, para luego reducir esa exposición en el revelado. Busca información en el foro o en Google ("Expose to the right", "Right exposure").

para ver, imprimir, enviar,... una imagen 8 bits por canal va que chuta, incluso en JPEG, pero para editarla no es suficiente. trato de ver si el derecheo del histograma tiene ventajas reales y palpables (en este caso contabilizables en términos de niveles) o a la hora de la verdad la mejora de calidad queda sobre el papel.

hay más riesgos. para derechear tienes que sobreexponer, para ello tienes que disparar más lento o con diafragma más abierto. por tanto corres más peligro de trepidar o de perder la PDC deseada.

vais 2 a 2. yo desempato: a mí me gusta más éste

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Ah! bueno había entendido "derechear" como sinónimo de enderezar es evidente que no conocía ese tecnicismo. Menudo palabro!!! no sé quien se lo inventó (seguramente uno que cuando dispara está pensado en el PS ) entonces es básicamente sobrexponer hasta el límite. Ahora entiendo hasta dónde quiere llegar, más interesante aún.

Sigo sin entender sobre lo del histograma de 16 bits, entonces trabajarías con una profundidad de color de 48 bits , dudo que algún monitor te los pueda ofrecer (ni los 24 bits).

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Todo depende del gusto personal.

Soy nuevo en esto y no entiendo que llaman "quemar las luces" y pensaba que el EV era una desviación consciente del valor medido por el exposimetro y no que representara aberturas del diafragama. Sin enojarse por este tipo de preguntas, podrían iluminarme.

Gracias

Saludos

Victor

Te vas a llevar unas cuantas sorpresas cuando consigas el histograma de 16 o mejor guarda los 65536x3 valores en un archivo de texto para luego revisarlo. Ya nos contarás


Saludos

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las mismas que te has llevado tú al comparar el contraste de Niveles con el de las Curvas?

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Hola Gui:

Te felicito por tu espiritu investigativo y el manejo del soft y los graficos para mostrar tu idea.
A mi lo que me deja la gran duda de todo esto es como determinaste que la exposición de 0 EV es la exposición correcta y luego te fuiste 2 EV para un lado y 2 EV para el otro.
Porque bien pudo ser la exposición correcta la de +2 EV y luego te fuiste -4 EV a la izquierda.
Porque si mediste en forma matricial con el sensor de la cámara, esa medición no necesariamente es la correcta.
Cual entonces sería la medición correcta? Buena pregunta.
Lo ideal es medir cuantos grados de contraste EV tengo en la escena con un fotómetro puntual (tipo Sekonic L 508 modo spot) si tengo por ejemplo 5 EV soy “Gardel” me entra todo en el sensor sin saturar las luces ni empastar las sombras, puedo jugar si corro hasta 1,5 EV a la derecha o ya en la toma le doy el carácter que quiero a la foto (esto último haría sin ningún lugar a dudas)
Si llegara a tener 7 o 8 grados de EV ahí estoy en problemas, el sensor no tiene la capacidad de tomar todas las zonas y empieza a “comprimirlas” ¿que hago?
Sin lugar a dudas tomaría la escena lo mas luminosa posible, obviamente sin llegar a quemar las luces, porque de los valores tonales bajos se puede recuperar mucha información, con ruido sí, pero la información esta y al desplazar incluso a la derecha el histograma las sombras también están más luminosas y entonces al recuperar información también será con menos ruido.
Por lo que para mi, más que siempre desplazar a la derecha el histograma, es usar el sentido común en lo que estamos haciendo. Y como ejemplo es que si quiero hacer una toma en las zonas bajas con 3 EV de contraste digamos entre sombras y penumbras y algo de luz, yo no puedo desplazar el histograma 5 EV para que después en el procesado dar el carácter final volviendo el histograma a la izquierda, porque la distorsión en colores y contraste es inmanejable, eso sí a lo mejor sin ruido.

Saludos
Ricardo

Hola Gui, interesantísimo trabajo expones espero la segunda parte, ahora, no te molesta que copie e imprima tu post? para verlo y leerlo con mas calma y estudiarlo bien.
Repito, menudo curro te avientas muy ilustrativo, felicidades, me dejas

Pd: a mi tambien me gusta este avatar nuevo quer tienes, y por cierto ya nos presentaste la cocina muy guapa que tienes, ahora el salón, buen tour nos das por tu casa, por cierto muy guapa
Saludos

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Fotografiar requiere de sensibilidad del entorno, disciplina mental, curiosidad por la vida y rigor plástico ---- " Henri Cartier-Bresson "
Recíprocamente, comentas mi foto, y yo comento la tuya

GUI como siempre, te llevas las palmas, apenas, si pude seguir el post, pero lo logré y entiendo tu punto, aunque lo que dice Ricardo Maciel, es muy cierto... el sentido común, creo que es necesario.

Saludos!!! y de nuevo te llevas las palmas!!! (me emociono jeje)

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Buen análisis, como siempre, sí señor.

Una salvedad:

dices que sólo crees que se gane algo apurando el histograma en zona de luces cuando revelamos las fotos en RAW a un espacio de menor profundidad, y pones un sencillo ejemplo donde los decimales también se pierden (léase se pierde precisión por la menor densidad de valores representados en la zona de sombras) si se hace tratamiento de la imagen y los valores "altos" terminan en una zona más "baja" con la misma profundidad de color original.

Pero ahí estás pasando por alto algo a lo que luego sí haces mención. La curva que se aplica a los valores RAW para obtener la imagen final no es necesariamente (y en general no suele ser) lineal, por lo que la distancia entre valores muy próximos puede comprimirse o expandirse según la curva aplicada y resultar en valores iguales o distintos, independientemente de que representemos el resultado final en un espacio de mayor, igual, o incluso menor profundidad.

El tema de si tan pequeñas diferencias se notan en la práctica, es otra cosa, pero estar, pueden estar.

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Saludos
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Pentax K10D, Sigma 17-70, 70-300 APO, 105/2.8 Macro, 10-20, 30/1.4, EF 500DG ST, Lowepro Slingshot 200AW, Tamrac Pro Digital Zoom 7, el PC, buena intención, mal fotógrafo, y un pulso como para vender panderetas...

Ni pa ti ni pa mi _GUI_

Mira lo que dice el Photoshop.



Quiere decir que por ejemplo;
Si hacemos una foto donde nos sale los negros grises y los blancos grises también, tendremos que subir los reguladores de niveles hacia el centro para conseguir el punto blanco y el punto negro. Y según el PS es el mejor método

Espero ver ese histograma a 16 bit yo lo tengo hecho (sólo hay que modificar un poco el código de los virados) espero tú lo publiques primero para mostrar el mío, y no por llevarte la contraria en serio, es que hay menos bit de los que te imaginas, pero no se puede decir muy alto



Saludos

PD; Te he respondido lo mismo también en el otro terma del contraste, jeje

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Lo que dices tiene mucho sentido, y un poco de eso se trata, de saber cuál es la exposición que nos da la máxima calidad de imagen. Será esa la "exposición correcta"? académicamente una foto sobreexpuesta no está correctamente expuesta (de hecho está sobreexpuesta!). Pero si esa sobreexposición nos da la máxima calidad quizá se deba empezar a cambiar el chip sobre a qué llamamos la "exposición correcta".

Como de iluminación no tengo ni idea, te puedo decir que me he guiado en 0EV por la medición que hace la cámara como exposición "correcta". Pero para el estudio eso no me importa, solo quiero ver el efecto de la exposición en la calidad de la imagen. Puedo decirte que en ambos casos a -2EV en el display no se ve ni torta (de tan oscuro), y que en ambos casos a +2EV en el display aparecen amplias zonas parpadeando como quemadas; con esto quiero decir que en algún punto intermedio entre esos extremos debe andar la exposición correcta académicamente hablando.

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Se nota que has trabajado bastante con el fotómetro y controlas las diferencias de EV......

¿ Cual es la exposición correcta ?.. buena pregunta, a pesar de la medición puntual, con todo tipo de variantes, la ponderada al centro, con sus diferentes pesos y diametros del circulo central de medición, y la matricial con los algoritmos que solo el fabricante sabe...Para esa foto que no te las quieres perder, la exposición ideal en caso de dudas un buen horquillado....

Como muy bien dices con rangos menores a 5 puntos EV. esta claro, pero cuando el rango dinámico es mayor el de la escena, que el que puede recoger sensor, si la foto te interesa mucho pues horquillado y luego a ver que pasa....tarjeta de 4Gb y paciencia luego en el PS...

Lo que dices es correctísimo!.
El RAW es lineal, tiene los niveles que tiene todos ellos contiguos.
Luego se convierte a 16 bits, de modo que creamos huecos en el histograma entre los niveles anteriores. En el caso de pasar de 12 a 16 bits, creamos 7 huecos entre cada 2 niveles que antes eran consecutivos, ok?

Está claro que según lo que le hagas luego a la imagen puedes volver a agregar algunos niveles y perder la diferenciación por redondeo, pero seguro que no ocurrirá en todos los casos gracias a esos huecos extras que te han aparecido en el histograma.
De entrada lo primero que se aplicará es la curva gamma=2.2, que lo que va a hacer es aumentar (de manera no lineal) la luminosidad de todos esos niveles, con lo que va a aumentar el ancho de esos huecos en la zona baja del histograma que es con diferencia la más poblada (reducirá el tamaño de los huecos en la zona alta). Así la gamma te está protegiendo incluso un poco más de la posible agregación masiva de niveles debido a la corrección de exposición o procesados que vengan después.

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Es muy posible que tengas razón Manolo, entre otras cosas porque la interpolación de Bayer va a crear muchos nuevos niveles. En realidad no aportan calidad a la imagen porque son interpolados (sería algo así como el falso enriquecimiento tonal de una imagen con el histograma totalmente empastado, es decir con peine, donde aplicamos un desenfoque gaussiano), pero lo cierto es que están ahí y tendremos que vivir con ello (de hecho 2 de cada 3 pixels de la imagen de 16 bits es interpolado).
Cuando tenga acceso a las muestras a 16 bits (no si al final me tocará aprender a programar PS, me ayudarás?), a ver si hago el estudio sobre el RAW interpolado, y sobre el RAW puro y duro sin interpolar. Imagino que tú lo has hecho sobre el interpolado.

Respecto a la controversia Curvas/Niveles para contrastar, no seas cabezón. Ya te lo he dicho en el otro post y te lo he demostrado en un ejemplo. Las Curvas sirven para controlar el contraste en todos los casos y de manera totalmente flexible, los Niveles solo sirven en algunos casos y con control de contraste limitado (una vez ajustas las flechitas de los extremos se acabó la función, no puedes contrastar más sin perder información).


La vida no empieza y termina en PS Manolo; el día que Adobe cierre te vas a sentir más perdido que Marco en el día de la madre.

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De acuerdo,
SI LO SÉ, LA CURVA ES MÁS PERFECTA


Pero,
Si la imagen necesita contraste global porque no utiliza la gama tonal completa, seleccione Imagen > Ajustes > Niveles. A continuación, arrastre los reguladores de entrada de sombra e iluminación hacia dentro hasta que toquen los extremos del histograma.

¿No es más fácil ver las puntas del Histograma? Y así podemos acerca los reguladores a cada punta negro o blanco


Es más fácil que el Visual Basic, pero necesitas C y C++

Yo el