Taller de fotografia (26)

Què, com va anar el cinema? Home, vaig passar una bona estona.. Sí, a mi també em va servir per distreure’m una mica.. Per cert, què et va passar quan vas sortir a mitja pel·lícula a comprar crispetes? Doncs que al tornar a entrar no veia res i no et trobava.. I per què vas trigar tant? Vaig esperar uns segons dret i poc a poc ja vaig poder veure millor a la foscor..

Vols dir que vas esperar a que els teus ulls s’adaptessin a una nova situació de lluminositat.. Sí, deu ser això… Gràcies, acabes d’introduir-nos al tema d’avui… No sé si quedar-me…

Taller de fotografia (26): El rang dinàmic i els HDR

El tema d’avui és un dels més interessants a la fotografia digital però a la vegada complexe d’explicar si és que ho volem fer d’una forma senzilla i entenedora.

Ja hem explicat a tallers anteriors què és l’exposició a la fotografia. Recordeu que l’exposició és la quantitat de llum que arriba al sensor i depèn de variables que combinades poden donar el mateix valor com l’apertura de diafragma, el temps d’exposició o la sensibilitat de la pel·lícula. Les partícules que constitueixen la llum, els fotons, incideixen sobre el sensor, format per milions de celles o pixels que capten aquesta energia i la transformen per mitjans electrònics en valors que representen la intensitat lumínica i que acabaran representant una imatge de l’escena que estem veient. Aquests valors els podem representar en una escala del 0 al 255, essent ‘0’ el valor que assignarà al ‘negre’ i ‘255’ al blanc.

Imaginem-nos que cada pixel del sensor és com un petit recipient on emmagatzema els ‘fotons‘ o quantitat de llum rebuda en una exposició. Aquests recipients no poden mesurar qualsevol valor d’exposició rebuda. Tenen un nivell mínim per sota del qual tot i rebre fotons aquests no son suficients per donar un valor superior de ‘0’ i un superior, per sobre del qual tot i rebre més quantitat de llum el valor màxim serà ‘255’.

Al dibuix podeu veure aquesta representació, el recipient de l’esquerra no ha rebut suficient quantitat de llum, no ha superat el nivell mínim i Mr Xip l’interpretarà com valor ‘0’, és a dir absolutament ‘negre’. En canvi en de la dreta ja està ple del tot i per molt que rebi més i més llum, o fotons, Mr Xip no podrà o no sabrà representar-lo més enllà de ‘255’, és a dir complement ‘blanc’.

Aquesta diferència de nivells del recipient o ‘pixel’ es diu ‘rang dinàmic‘ i el seu valor serà importantissim per respondre moltes dubtes quan estem davant d’una fotografia i no entenguem perquè han sortit zones completament blanques o ‘cremades’ o zones negres, sense poder veure absolutament res. Aquesta ‘falta de sensibilitat’ per poder veure els detalls foscos o aquest excés de lluminositat a les zones de llums és un exemple clar de rangs dinàmics baixos i ho podeu veure clarament als histogrames, quan veieu corbes que queden enganxades a les parets de la dreta o de l’esquerra és que el rang dinàmic del sensor no es capaç de representar el rang dinàmic real de l’escena. Bé, i quina és la solució?

És evident que si el pixel fos més gran, o el que és el mateix, el recipient tingués més capacitat, s’evitaria el desbordament per una banda i la possibilitat, al ser més gran, de captar més fotons per superar el límit inferior. Si clar, però no podem canviar de tamany de pixels com si ens canviéssim les ulleres, no? Evidentment, les càmeres que tenim tenen pixels d’un tamany concret i haurem de buscar altres solucions per considerar aquestes restriccions que hem comentat.

Hi ha una solució per a resoldre cada situació però no les dues a la vegada. Si tenim problemes de desbordament del pixel voldrà dir que estem perdent ‘detall’ ja que bona part dels tons de llums es veuran com un sol ‘blanc’, al dibuix de la dreta en podeu veure l’exemple, la solució evidentment és sub-exposar per evitar aquest desbordament. Però sub-exposar també implica que arribaran menys fotos i més costarà que superin el límit inferior per lo que tindrem una pèrdua de detall a les ombres, veient-les com un sol ‘negre’. Caram, no sembla que hagi solució, no?

Sí, el cas no té solució a menys que ampliem el rang dinàmic…

El nostre ull pot adequarse a valors extrems de lluminositat (el lux n’és l’unitat), des de valors de mil·lèsimes de lux sota la llum dels estels passant a cents de milers de lux sota la llum intensa del sol. Saps ara per què et preguntava que què t’havia passat a l’entrar de cop a la sala del cine? No, a vegades no faig massa cas del què em preguntes… Doncs, era per demostrar que els nostres ulls tenen la capacitat de captar valors extrems de lluminositat i passar de la llum de la sala on compraves les crispetes a la sala fosca del cinema sense problemes, simplement necessitava adequar-se a cada nova situació. A més, en una escena d’altes llums i ombres fosques som capaços d’adequar la nostra vista per veure els detalls de les dues zones sense problemes. Les càmeres no. Les càmeres no poden, davant d’una escena amb diferenciades altes i baixes lluminositats, captar les lluminositats d’aquestes zones extremes simultàniament.

Per això al dibuix de dalt veieu que el rang de la càmera és molt més petit que el del ull humà, i si volem captar a la vegada zones extremes de lluminositat haurem de veure si hi caben al rang de la càmera. Si hi caben, perfecte, no hi ha problema, però si el rang dinàmic de la càmera no pot cobrir totes les zones que volem captar aleshores tenim un problema. Irresoluble si no és usant tècniques de post-procés com l’HDR.

Al dibuix de sobre ho podeu veure clar. Veieu? El rang de l’escena és superior al de la càmera. La solució és desplaçar el rang de la càmera (per això li he posat les rodetes) al llarg del rang de l’escena, sacrificant ombres o llums. Si la desplaço a la dreta, o sobre-exposo, obtinc bons detalls de la zona interior (esquerra de la fotografia), però la dreta (el terrat) surt ‘blanc’, sense detall. Si desplaço el rang a l’esquerra, o sub-exposo, obtinc bons detalls del terrat, però les ‘ombres’ interior son massa fosques, gairebé negres. Senzillament el rang dinàmic de la càmera no pot cobrir la totalitat del rang dinàmic de l’escena.

Una senzilla definició de ‘rang dinàmic‘ pot ser ‘aquella distància dintre de l’espai que va des dels tons foscos als tons clars que es poden veure amb prou detall’

Per solucionar el problema necessitem usar la tècnica HDR, que és una tècnica de post-procés fotogràfic, és a dir necessitem un software especial. Abans però preparem el cas:

Com que el rang dinàmic del sensor no cobreix tot el rang dinàmic de l’escena, el que farem és reproduir-lo amb tres fotografies de tres rangs diferents que superposades d’una forma concreta simulin cobrir tot el rang. És fàcil.

He fet tres fotografies, la 1, sub-exposada (EV=-2), la 2, segons em diu la càmera en automàtic, la 3, sobre-exposada (EV=+2). Cap de les tres cobreix tot el rang dinàmic. Ho veieu? La 1 em reprodueix bé la zona marcada amb el quadrat blanc, el terrat, la 3, és perfecta per la zona de l’interior, però el terrat surt cremat i no es poden veure els detalls. Mireu els tres histogrames. Els enteneu?

Aquest exemple és perfecte per demostrar-vos que us podeu quedar ximples sub o sobre-exposant i mai us en sortiríeu ja que, i ara ho entenem, el rang dinàmic de l’escena és superior al rang dinàmic de la càmera. Encara no ho acabo d’entendre…

Al dibuix de l’esquerra t’ho intento demostrar. He fet lectures puntuals dels dos quadrats de les dues àrees problemàtiques que voldria reproduir correctament a la mateixa foto i descobreixo que, a diafragma fixe de f/3,5, les velocitats que em dona el fotòmetre, amb medició puntual, en el cas de l’interior és de 1/3s mentre que del terrat 1/3000s, és a dir, el terrat té una lluminositat 1000 vegades més que l’interior del menjador. I això és massa pels sensors actuals. No poden representar en una mateixa fotografia zones separades 1000 vegades en lluminositat. En propers tallers veurem que els actuals sensors no poden representar correctament zones separades molt més de l’ordre de 100 vegades en lluminositat (ací depèn molt del sensor).

Acostumeu-vos a comptar entre els valors d’apertura ‘f’ o velocitats la unitat ‘f stops‘ , ‘full stops‘ o ‘passos‘. Entre cada valor ‘f’ o ‘velocitat’ hi ha un factor 2. M’ho expliques? Fàcil, recordem la taula estàndard de valors:

Per exemple un diafragma f/11 deixa passar la meitat de llum que un f/8 o una tofo tirada a una velocitat de 1/30 capta la meitat de llum que una tirada a 1/15. Ara al dibuix de dalt, el de les dues zones que he mesurat puntualment, simplement comptant entre 1/3s i 1/3072s hi ha 10 ‘full stops’ o 10 passos de diafragma de diferència (o 10 passos de velocitat). Com que cada un és, en lluminositat, el doble de l’anterior si comencem la serie per ‘1’ i calculem els següents 10 números de la sèrie : 1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024 descobrim que una escena a una velocitat de 1/3072s és 1024 vegades més lluminosa que una a 1/3s.

Aquesta diferència tan gran entre les lluminositats a les dues zones importants de la nostra fotografia ens porta directament a entendre el que ha passat al fer la fotografia. Mr Xip ha determinat per algun dels mètodes de medició (per exemple l’avaluatiu) la velocitat que necessita per, tenint en aquest cas fixe el diafragma a f/3,5, captar la lluminositat mitjana de l’escena. Ho representem per aquest punt taronja a l’esquema.

A partir d’aquest punt Mr Xip construeix l’histograma calculant la distància a les dues zones (en termes de lluminositat o ‘passos f’) que situa pràcticament als extrems dels seu rang, és a dir molt aprop del negre i el blanc, a zones extremes d’ombres i llums, provocant que aquestes dues zones quedin mal exposades. El resultat de la fotografia el podeu veure a l’esquema de l’esquerra.

Què en treus de tot això? Sembla que el rang dinàmic de l’escena és massa alt per a ser captat per la càmera per lo que Mr Xip, posant bona voluntat, intenta representar l’escena dintre del rang dinàmic de la càmera, sobre-exposant les llums i sub-exposant les ombres… Estic ben sorprès, simplement ho has explicat perfecte!

Més endavant us parlaré de les zones d’Adams que expliquen el perquè les zones de la nostra fotografia no ocupen el lloc correcte a l’escala de lluminositats.

Ja hem acabat? No home, ara bé la solució !! La solució a fotografies d’alt rang dinàmic és el famós HDR.

L’HDR és la tècnica que permet captar fotografies d’alt rang dinàmic.

Es basa en programes especials de software que son capaços de tractar selectivament diferents zones d’una fotografia donant efectes espectaculars, potenciant les zones d’ombres i llums a la vegada, permetent en una mateixa fotografia representar tot el rang dinàmic de l’escena.

Hi ha molts programes que permeten aquest tractament. Per començar us recomano el Photomatix:

És un programa de pagament però que el podeu provar per veure si realment us interessa. El podeu obtenir a:

http://www.hdrsoft.com/download.html

i serveix tant per les plataformes Win com Mac.

En hi ha un altre de gratuït que no he provat (només per Win i Linux):

http://qtpfsgui.sourceforge.net/download.php

La tècnica és molt semblant al que hem tractat al taller d’avui. Es tracta de fer 3 fotografies de la mateixa escena amb exposicions diferents i gairebé per art de màgia aquests programes les fonen en una única imatge que conté un alt rang tonal.

Teniu tutorials i exemples a http://tutorialblog.org/hdr-tutorials-roundup/

Doncs en el nostre exemple, utilitzant Photomatix a partir de les tres fotografies, la sub-exposada, la que ens dona la càmera en automàtic i la sobre-exposada he obtingut:

Com veieu he aconseguit una ‘foto impossible’, a la mateixa fotografia podeu veure correctament exposades les zones d’interior i exterior. És una fotografia HDR, d’alt rang dinàmic. En propers tallers intentaré fer un tutorial de Photomatix, no és gens complicat, però té alguns trucs per aconseguir millors resultats. De moment us el podeu baixar i jugar amb una mateixa escena que abans heu convertit en tres fotografies diferents canviant l’exposició.

És una passada, no? Sí, la veritat, i amb altres motius, paisatges, núvols,… es poden aconseguir resultats espectaculars si bé a flickr podeu veure molts exemples on s’utilitza l’HDR per fer fotografies massa artificials i crec que se’n parla massa sense entendre perquè realment serveix l’HDR. Ací podeu veure el grup d’HDR a flickr: http://www.flickr.com/groups/hdr/

Bé amics, espero els vostres comentaris ací mateix al bloc, ara ja només us queda saltar als exercicis del taller (26) a flickr simplement clicant la icona:

flickr

Molt bona setmana i fins el proper dilluns.

<<< Veure tots els articles de ‘Taller de Fotografia’

Anuncis