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HDR al rescate

MHN Laboratorio ComputadorasHace ya varios meses que colaboro con el Museo Histórico Nacional a través de su departamento de Documentación y Registro  y con su equipo llevamos adelante una tarea interesantísima de normalización de los procesos de captura fotográfica, gestión de color y edición de las imágenes.  La fotógrafa que lleva adelante esta tarea, Lucila Benavente, tiene como objetivo primario el completar un relevamiento total y digitalización de las más de 16000 obras y objetos que componen el patrimonio del Museo. Para quien como yo le interesa profundamente todo lo referido a reproducción de objetos u obras de arte mediante técnicas fotográficas, le apasiona la historia, el enseñar y ser parte de un equipo que cada día tiene algún desafío diferente, este es un trabajo por el cual casi pagaría por tener, pero no voy a decir semejante cosa por si la gente del museo está leyendo este artículo 🙂

MHN Laboratorio Candido LopezLas fotografías que se realizan en el museo no son necesariamente para relevamiento y registro o para análisis técnico de restauradores e investigadores, sino que también se realizan tomas “más normales” para difusión del patrimonio, para uso editorial, web, etc. motivo por el cual es necesario muchas veces fotografiar objetos tal cual están siendo expuestos, en las propias salas del museo y con la iluminación existente. El motivo de esto último es lograr que el observador tenga la misma experiencia visual que tendrá al ver la obra en el museo (o pueda vivir esa experiencia sin visitarlo) ya que realmente cuando a los objetos se los muestra fuera del contexto en que están expuestos se ven realmente diferentes y por el contrario en las salas están “vestidos” para ser apreciados con terciopelos o telas donde se los apoya, vitrinas, con fondos de colores apropiados y luces que resaltan sus características.

Todo esto puede ser excelente y mas que apropiado para ser observado con nuestros ojos ya que somos capaces de procesar (ver) un rango dinámico de más de 20 valores EV, pero cuando pretendemos capturar esa escena con nuestras pobres cámaras digitales con sus 6 a 7 valores EV o hasta 11 o 12 en el caso de backs digitales Hasselblad, Phase One, etc. (que lamentablemente no disponemos en el museo -ni yo- para estas tareas) la tarea se convierte en un desafío o al menos un problema.

¿Qué hacer entonces cuando tenemos que fotografiar una columna de madera -marrón oscura, claro, extremadamente oscura- situada en una sala totalmente en penumbras, iluminada con una luz spot de tungsteno muy fuerte y concentrado, que produce brillos especulares en gran parte de su superficie extremadamente pulida y queremos que se “sienta” al ver la imagen la penumbra reinante en la sala y que a su vez el cartel que describe la obra -obviamente super blanco- pueda leerse claramente pero sin que parezca un farol? La pregunta en realidad es: ¿Cómo lograr que la sensación que transmite la imagen sea la misma que se percibiría estando frente a la obra original y en el propio contexto de cómo se la expone y con detalles en todos los pixeles, tal cual nos ocurre como humanos?

Columna Jesuitica Guarani MHNEl problema real fue el que arriba describo y esta imagen fue el resultado final y aunque el problema parezca simple al ver el resultado (o el resultado no impresione) no lo es en lo absoluto, especialmente cuando observamos el archivo en relación 1:1 y no queremos perdernos un solo pixel tanto en las altas como en las bajas luces, además de preservar el aspecto totalmente natural de la foto. Quienes tengan la oportunidad de ver esta columna jesuítica guaraní in situ, podrán dar fe que la sensación producida por esta imagen es fiel reflejo de la producida por la obra en su contexto natural.

¿Qué técnica se utilizó para la captura en cuestión? Ninguna técnica secreta ni nueva, sino una técnica conocida como “bracketing” u “horquillado” (horrible traducción al español de los fabricantes de cámaras…) que consiste en realizar varias tomas sobre y sub exponiendo la exposición “correcta” para luego combinarlas. Lo importante en este caso es el “como” las combinamos ya que hay diferentes formas de lograr un resultado “HDR” o de alto rango dinámico (rango dinámico extendido creo sería más correcto) y en nuestro caso, necesitábamos resultados de apariencia natural y no artificial ni con tonos sobresaturados o artificiales.

Como primer medida ¿Qué es el famoso HDR (High Dynamic Range) del cual voy a hablar? Podemos definirlo rápidamente como una técnica que nos permite extender el rango dinámico que nuestras cámaras permiten capturar con sus sensores mediante la realización de varias tomas con diferentes valores de exposición. Esta posibilidad es imprescindible si queremos capturar escenas cuyo rango dinámico (cantidad de valores AV, puntos de exposición o f/stops, como prefieran decirlo) supera las posibilidades de nuestro sensor.

En infinidad de ocasiones habremos tenido que elegir entre “volar los blancos” o “empastar los negros” en una imagen de alto contraste y en muchas ocasiones no podemos darnos el lujo de que eso ocurra por lo cual recurriremos a esta técnica para capturar de ser posible, todo el rango tonal de la escena.

¿Cómo se logra esto? El proceso de captura es realmente simple: Debemos determinar la exposición “central” o “correcta” de nuestro sujeto con el mejor medio que dispongamos para hacerlo (en este artículo utilizaré una carta de “gris al 50%” y el fotómetro de la cámara en modo “spot”), realizar esa captura y luego una, dos o tres capturas “hacia cada lado” (de allí el término “central” en la primer captura) de la exposición inicial, separando las fotos -en este ejemplo- por un valor de 1 EV (puede ser más o menos, depende de cada situación y gustos, no existen las fórmulas exactas.

Se deberá alterar la velocidad de obturación manteniendo el mismo diafragma en toda la secuencia para que no varíe la profundidad de campo y sí, siempre se deberá trabajar con trípode y disparador remoto para evitar movimientos o bien con el autodisparador de la cámara. Todo el cuidado que tengamos durante el proceso de captura en términos de mantener la cámara inmóvil redundarán en un mejor resultado, por lo cual levantar el espejo de la cámara -de ser una cámara réflex- para evitar movimientos que luego al combinar las diferentes tomas resultarán en una nitidez menor a la que podríamos haber logrado. Si nuestro lente tiene estabilizador, apagarlo.

Hoy la gran mayoría de las cámaras permite realizar este “bracketing” u “horquillado” de maneras más o menos simples pero al menos en mi experiencia tardo infinitamente menos (y manipulo menos la cámara evitando movimientos) cambiando la velocidad de obturación en cada toma en forma manual, evitando al hacerlo manualmente el límite de tomas “horquilladas” que me impone cada cámara, que habitualmente es de 3 tomas (central, sobre y subexpuesta) ya que normalmente realizo al menos cinco tomas a 1 EV de separación, 7 y hasta 9 tomas, dependiendo de la escena en cuestión.

El 100% de mi trabajo se realiza dentro de Adobe Lightroom (4.3 al momento de escribir este artículo) y de ser necesario desde allí accedo a Adobe Photoshop (CS6 a la fecha) para luego retornar a Lightroom y mantener todas mis imágenes dentro de mis catálogos de Lightroom, aprovechando sus capacidades de organización lo cual para mi es fundamental. Vale esta aclaración para explicar el flujo de trabajo que detallaré mas adelante en este mismo artículo, aunque todo esto se puede realizar con Photoshop y Adobe Camera RAW y opcionalmente Adobe Bridge para facilitar la tarea, sin utilizar Lightroom en caso de así preferirlo.

Una de las nuevas características que surgieron en la versión 4.1 de Lightroom es la capacidad de procesar archivos de 32 bits de profundidad de color por canal y claro, surge la pregunta obvia… ¿Qué beneficios me trae o para que puedo utilizar esa nueva capacidad y cómo? Bien, el primer beneficio es que cada pixel puede representar una mayor cantidad de colores, extendiendo el rango tonal que podremos almacenar en el archivo y por consiguiente manipular. Como ejemplo, en un archivo de 8 bits por canal pueden representar 256 valores por cada uno de los tres canales (R, G y B, por Red, Green y Blue), en uno de 16 bits 65536 valores y en uno de 32 bits la friolera de 4294967296 valores por canal. ¿Cuantos!!!??? Si, ese número inmenso: 4294967296 valores únicos por canal. ¿Cuántos colores por pixel? Debemos elevar ese número al cubo lo cual resulta en nu número absurdamente grande que si escribo no me creerían, casi 30 dígitos de largo). Supongamos que hablamos de una imagen en “B&W”, contaríamos con 4294967296 de tonos diferentes de grises y no con 255 como ocurre en un archivo de 8 bits o 65536 en un archivo de 16 bits.

Claro, surge otra pregunta obvia… ¿Qué importa todo lo antes dicho si el sensor de mi cámara digitaliza en “apenas” 12 o 14 bits por canal -16 en muy pocos modelos de cámaras de alta gama- y eso es “todo lo que tengo” dentro del archivo RAW que genera mi cámara? La respuesta es: Si simplemente tomamos un archivo RAW, lo “revelamos” y lo almacenamos como un archivo TIFF de 32 bits tendremos cero beneficio ya que sería como almacenar algo relativamente pequeño en un espacio demasiado grande, simplemente “sobraría” capacidad de almacenar información en ese archivo sin valor agregado alguno. Un puro desperdicio de espacio en nuestro disco. Pero ¿Que ocurriría si esas 5, 7 o 9 tomas que obtuve como expliqué más arriba pudiera “juntarlas” de alguna manera en que el rango dinámico de cada una se “extendiera” con las demás?

Aquí es donde viene el HDR al rescate y no mediante una solución esotérica para iniciados sino todo lo contrario, lo explicaré mediante un procedimiento extremadamente simple y que requiere -literalmente- de unos pocos clicks y en un caso real para evitar cualquier “ventaja”. Vayamos paso por paso.

Exposición central de bracketing para HDR de 32 bits

La imagen que estamos viendo sobre este párrafo es la “exposición central”, la cual determinamos midiendo la exposición para que la tarjeta gris reflejara efectivamente un 50% de luz o dicho de otra manera, quedara exactamente al centro del histograma. La exposición se midió encuadrando solamente la tarjeta y con el fotómetro de la cámara en modo de medición spot para asegurarnos sin lugar a dudas que el fotómetro mediría un elemento objetivamente gris “medio”. Esa tarjeta Kodak en particular, medida con mi espectrofotómetro X-Rite i1Pro refleja exactamente 50% de la luz que le incide, arrojando valores L de entre 49 y 51 en toda su superficie. En Lightroom se corrigió el balance de blanco mediante la tarjeta gris y se verificó que los valores RGB de la misma rondaran los 50 puntos (Los valores fueron entre 49 y 51 en toda la tarjeta), perfil de lente aplicado y perfil de cámara (generado con mi ColorChecker Passport) y sin edición alguna en términos de rangos tonales. Como vemos en esa foto, la columna es realmente oscura y el spot que ilumina es muy concentrado (luego veremos que hay otras luces iluminando la obra y que no percibimos en esta imagen), tanto que el sujeto de la izquierda (un servidor) es casi invisible a pesar de tener puesta una remera blanca pura y la parte superior de la columna prácticamente se funde en negro y en las sombras de las columnas ni la imaginación nos ayuda a descubrir cómo es la obra.

Realmente cuando uno se para delante de esa obra no percibe lo que muestra esta imagen, no logramos el objetivo. Los alrededores de la columna están poco iluminados pero no es la oscuridad total que aparenta la toma “bien expuesta” (¿Se imaginan lo tenebroso que sería un museo en esas condiciones…?) y la verdad que la columna, por más oscura que sea, está muy bien iluminada para poder apreciarla y uno puede ver los detalles en las zonas más oscuras y se puede apreciar perfectamente el trabajo manual de tallado sobre la superficie. Por mucho y bien que trabajemos las sombras de esta imagen no podremos recuperar prácticamente nada justamente porque el sensor no pudo registrar prácticamente nada. Los valores RGB en la sombra son cercanos a cero en todos lados y donde no lo son, la poca información registrada es de pésima calidad, puro ruido es lo que resulta y medios tonos destruidos por culpa de pretender recuperar esas sombras. No se puede lograr nuestro objetivo con una sola toma, punto.

Siete tomas utilizadas para el HDR

Primer punto a llevar a cabo antes de seguir adelante, sincronizar los ajustes globales de balance de blanco, perfil de lente y de cámara de la imagen con la tarjeta hacia las otras siete tomas para asegurarnos tonos correctos. En la imagen anterior vemos seleccionadas en Lightroom las siete imágenes capturadas mediante bracketing, las tres con hasta tres valores EV de subexposición a la izquierda, la exposición central y las tres sobreexposiciones (hasta +3 EV) a la derecha. Haciendo click sobre ellas con el botón derecho de nuestro mouse aparecerá una opción que dice “Editar en” y dentro de ella varias opciones más, una de las cuales es “Combinar para HDR Pro en Photoshop”, en ella haremos click.

Combinar para HDR Pro en Photoshop

Esta tarea disparará a Photoshop y comenzará un proceso de abrir una por una a nuestras imágenes, alinearlas físicamente y analizarlas lumínicamente para determinar las características de cada una. Una vez concluido ese proceso aparecerá la pantalla que veremos a continuación mostrando las tomas que indicamos y la desviación EV calculada entre cada toma en más o en menos. Este proceso puede durar varios (varios de veras) minutos dependiendo de la configuración de nuestros equipos y de la cantidad y tamaño de nuestras imágenes. En el interín la máquina no servirá para demasiado, momento adecuado para elongar músculos, pararnos, caminar y todas esas cosas que deberíamos hacer cada par de horas.

HDR Pro Photoshops

Si en el panel lateral derecho no vemos lo que se muestra en esta imagen es porque no está seleccionada la opción “32 bits” en la opción “Modo”. Seleccionar siempre la opción “Quitar fantasmas” que asegura que no se produzcan halos en zonas donde alguna de las capturas pudiera haber tenido algún leve desplazamiento y la barra deslizadora de debajo del histograma podemos ignorarla ya que no tiene efecto alguno sobre los datos sino sobre un preview que se generará para el archivo de 32 bits. Dicho todo esto podemos hacer click en el botón que dice “Ok” con lo cual regresaremos a Photoshop con una imagen bastante desagradable a primera vista, pero créanme, rebosante de información 🙂

Ya en Photoshop podremos simplemente guardar el archivo (CTRL+S en Windows o CMD+S en Mac) y cerrarlo. Ya estamos en condiciones de volver a Lightroom. Pero… ¿No hay que hacer ninguna magia negra en Photoshop para que todo el palabrerío de los diferentes rangos dinámicos, etc. y más etcétera leidos hasta aquí ocurra? Nop, la magia ya ocurrió al simplemente elegir “32 bits” y “Quitar fantasmas”  en el módulo HDR Pro de Photoshop. Ya hemos generado un archivo TIFF de 32 bits por canal con la totalidad de información contenida tonal y dinámica (colores y niveles de iluminación si queremos decirlo de otra manera) en los siete archivos RAW que utilizó para generarlos. Volvamos a Lightroom.

HDR 32 bits en Lightroom

En Lightroom no ocurrirá nada mágico sino que al contrario, estaremos manipulando -editando- un archivo que parece mágico por el inmenso volumen de información tonal y dinámica en él almacenado 🙂 Como primer medida podremos ver que el control de ajuste de exposición ahora nos permite desplazarnos hasta +10 y -10 EV, si, 10 puntos de rango dinámico en cada dirección y ya no +5 y -5 como estamos acostumbrados, desde el puro blanco al puro negro, prueben. De aquí en adelante veremos también que siendo totalmente extremos en los ajustes (lo cual no recomiendo, claro) del panel de ajustes “Básicos” (Contraste, exposición, blancos, etc.) se logran resultados sorprendentes con efectos negativos mínimos. En el caso particular de esta imagen, tan solo hice click en “Automático” para que Lightroom haga un ajuste tonal inicial desde el cual partir (el cual fue casi perfecto) y yo solo ajusté un poco la exposición -la reduje- y bajé los blancos a casi su mínimo posible para obtener detalle y textura hasta el las zonas más brillantes de la imagen.

Dicen que una imagen vale más que mil palabras, así que veamos a continuación algunas zonas particularmente interesantes de la imagen con un zoom de 1:1

Detalle Superior Columna MHN

Este primer detalle nos muestra la parte superior de la columna en la cual podemos ver por completo la textura y detalles de la madera, su relación en términos lumínicos con la pared y su iluminación, como así también verificar (utilizo siempre el picker del control de balance de blancos para posicionarme en una zona y analizar sus valores lumínicos) que hasta en el brillo más intenso hay textura, con valores de 92% de reflexión de luz. Se percibe de forma extremadamente clara la textura de la superficie, el volumen de cada elemento de la talla, el color de la madera, sus vetas y toda imperfección en el trabajo. Misión cumplida.

Detalle Central Columna MHN

En este segundo detalle, de la zona central de la columna, cerca de donde fue medida originalmente la exposición central, podemos ver más detalle aún que en la anterior, las zonas más iluminadas permiten ver a través del brillo el color de la madera y su textura, las zonas más oscuras donde el mouse está indicando los valores lumínicos no llegan a cero sino que están reflejando valores alrededor del 6%, sensación similar a la que se produce en la realidad, sabemos que hay detalle pero no podemos distinguirlo a menos que nos acerquemos y “encuadremos” con nuestros ojos esa zona. El papel puede leerse claramente pero se nota que no está fuertemente iluminado y la pared refleja de manera clarísima su textura mediante las sombras duras que producen los spots. Misión cumplida.

Detalle Inferior Columna MHN

En el detalle correspondiente al tramo inferior de la columna vemos que se mantiene la misma sensación de color, textura e iluminación que en los detalles anteriores. Sin negros absolutos (no existe semejante cosa en nuestra percepción a menos que estemos en un ambiente absolutamente a oscuras) pero claramente menos iluminada que el resto y manteniendo la percepción del color y textura de la pared. Cabe aclarar aquí que no hay corrección hecha en cuanto a ruido por captura. Las siete imágenes fueron utilizadas sin correcciones en ese particular y tampoco se corrigió en el archivo de 32 bits. Cero ruido. Misión cumplida.

Resumen:

  1. Realizar 3, 5, 7, 9 o las tomas que les parezca necesario mediante la técnica de bracketing.
  2. Corregir balance de blancos, perfil de cámara (si no tienen uno realizado con ColorChecker Passport les recomiendo utilizar “Camera Standard” o “Camera Neutral” que son menos contrastados que “Adobe Standard”, pero esto es a criterio del resultado que se quiera lograr. No queda más que experimentar diferentes opciones.
  3. Seleccionar en Lightroom todas las tomas realizadas en el punto 1, boton derecho “Editar en”, “Combinar para HDR Pro en Photoshop”.
  4. Escoger el modo “32 bits”, “Quitar fantasmas” y hacer click en “Ok”.
  5. Ya en Photoshop guardar y cerrar la imagen para volver a Lightroom.
  6. En Lightroom revelar a gusto y piacere del consumidor.
  7. Listo.

Bien, espero que la utilización de archivos de 32 bits comience a ser parte de tus opciones a la hora de lograr resultados antes imposibles.

Como cierre de este artículo va una toma más, realizada con un bracketing de cinco capturas a 1 EV de separación  de una pintura muy pequeña (hasta donde recuerdo unos 12 o 15 cm de alto) realizada sobre bronce, con su passepartout dorado a la hoja y sobre una especie de terciopelo sintético negro que brilla más que el dorado del cuadro. Veamos el resultado general primero:

Cuadro Dorado MHN

El resultado es el mismo que vemos observando el cuadro en su vitrina (sí, además la captura se realizó con la vitrina colocada) y no vemos brillos que se “quemen” no cosa por el estilo. El blanco de la tarjeta con los detalles del cuadro es claramente blanca y neutra y vemos cada detalle de la textura del piso de la vitrina, no hay pixeles “negros”. Textura en el 100% de la imagen.

¿Hubiera sido una imagen que habrías considerado capturar con esta técnica? Quizás no, pero cuando uno ve los detalles que se pueden “ver” en estos archivos de 32 bits, realmente se mal acostumbra. Vaya un detalle del cuadro en 1:1 y el histograma sin alertas de recortes de blancos ni de negros.

Detalle Cuadro Dorado MHN

Preguntas y comentarios son más que bienvenidos.

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