Este documento discute varios mitos sobre la fotografía digital. Explica que el RAW es un archivo numérico que puede manipularse y no garantiza la autoría o autenticidad de una imagen. También explora conceptos como el rango dinámico, el ruido, los megapíxeles y cómo afectan el hardware del sensor y la captura de imágenes. Finalmente, analiza temas como la difracción, la profundidad de campo y cómo interactúan con la óptica de la cámara.

1. Mitos de la fotografía digital
© Guillermo Luijk 2012
www.guillermoluijk.com

2. Índice
PARTE I PARTE II
HARDWARE DEL SENSOR ÓPTICA
 El RAW como negativo digital  Difracción, PDC y Mpx
 ISOs reales vs ISOs forzados  Filtro antialising. ¿Con o sin?
 Rango dinámico y ruido  Los angulares y la perspectiva
 Utilidad del rango dinámico
 Los bits del RAW
 Mpx vs ruido
PARTE III PARTE IV
CAPTURA DIGITAL PROCESADO DE IMAGEN
 El derecheo del histograma  El balance de blancos correcto
 Uso inteligente del ISO  “Recuperación” de altas luces en el
 Visor electrónico vs visor óptico RAW
 HDR: número de capturas y  Perfiles de color
espaciado  Uso inteligente del histograma
 Modos de alto rango dinámico  El grano digital
2

3. PARTE I
HARDWARE DEL SENSOR
3

4. EL MITO DE LA CAVERNA DEL RAW
“Tan simple como sea posible, pero no más simple”
Albert Einstein
4

5. El RAW como negativo digital (1/2)
 El sensor Bayer solo capta uno de
los tres canales en cada fotocaptor
 Los otros dos deberán ser
interpolados
 La imagen final tiene tantos píxeles
como fotocaptores tiene el sensor
R G1
G2 B
Fuente: Wikipedia
5

6. El RAW como negativo digital (2/2)
 Pero el RAW no es más que un fichero
numérico que puede por tanto
manipularse, o construirse a partir de
una imagen (JPEG)
 El RAW no es garantía absoluta ni de la
autoría de la obra, ni de la autenticidad
de la imagen que contiene
 Si se acepta como prueba es porque no
se han generalizado herramientas para
editarlo (que solo tendrían usos
maliciosos)
RAW sintético
6

7. ISOs reales vs ISOs forzados (1/2)
sat. sat. sat.
 ISO = amplificación
señal eléctrica
analógica de la señal
eléctrica
0
0
fotones convertidos
ISO100 ISO200 ISO400
...1101001
ISO A/D
FOTOCAPTOR
7

8. ISOs reales vs ISOs forzados (2/2)
ISO6400 falso Canon 5D MKII
 Los ISOs muy altos (>ISO3200),
bajos (ISO50) o intermedios,
suelen ser producto de corregir
por software un ISO real
 Cuando se dispara en RAW
estos ISOs no deben usarse,
porque no aportan nada y nos
pueden hacer perder
innecesariamente rango
dinámico en las luces
 Los ISOs falsos normalmente
pueden detectarse analizando
en detalle el RAW
8

9. Rango dinámico y ruido (1/12)
Concepto de rango dinámico
 Se define como rango dinámico (RD) a la relación existente entre una
luminosidad máxima y una luminosidad mínima: MAX/MIN
RD DE LA ESCENA RD DE LA CÁMARA
 Rango comprendido entre la zona  Rango comprendido entre la
más luminosa (luces altas), y la saturación, y las sombras con un
más oscura (sombras profundas) ruido tal que no permita distinguir
de la misma detalle
 Si el rango dinámico de la escena
es superior al de la cámara, no se
podrá captar toda la información
de la escena con una sola toma
9

10. Rango dinámico y ruido (2/12)
Expresión del rango dinámico
 El rango dinámico se puede cuantificar
numéricamente y expresar de
diferentes formas. Por ejemplo una
escena donde las altas luces sean
10.000 veces más luminosas que las
sombras tendrá un...
RD lineal de 10.000
Contraste de 10.000:1
RD de 13,29 pasos o 13,29EV
RD de 80 dB
log2(10000) = log(10000)/log(2)
20·log10(10000)
1EV = 6 dB
10

11. Rango dinámico y ruido (3/12)
RD de la escena: medición con la cámara
 Es preciso emplear la medición puntual de la cámara
 Calcularemos la diferencia en pasos de diafragma entre el punto más
luminoso y el más oscuro de la escena
~11EV de rango dinámico
11

12. Rango dinámico y ruido (4/12)
RD de la escena: medición con el RAW
 Revelamos el RAW con DCRAW que realiza un revelado 100% neutro:
dcraw -v -a -4 -T foto.cr2
dcraw -v -r 1 1 1 1 -4 -T foto.cr2
 También podemos revelar de manera neutra (todo a cero) con ACR
 Con Histogrammar obtenemos el histograma por pasos de diafragma y el
diagrama de zonas
rango dinámico
~11EV
12

13. Rango dinámico y ruido (5/12)
RD de la escena: ejemplos reales
 Escena de bajo rango dinámico:
~3EV
histograma
RAW
13

14. Rango dinámico y ruido (6/12)
RD de la escena: ejemplos reales
 Escena de rango dinámico medio:
histograma ~6EV
RAW
14

15. Rango dinámico y ruido (7/12)
RD de la escena: ejemplos reales
 Escena de alto rango dinámico:
histograma ~12EV
RAW
15

16. Rango dinámico y ruido (8/12)
Rango dinámico de la cámara: saturación y ruido
 El rango dinámico de la cámara es el rango de luminosidades
comprendido entre la saturación y aquella luminosidad en la que la
presencia de ruido es tan grande que inutiliza las texturas
 El rango dinámico de la cámara disminuye al aumentar el ISO porque al
hacerlo el ruido aparece antes, en sombras no tan profundas
saturación RANGO DINÁMICO
Canon 350D a ISO100
~8EV de rango dinámico ruido
16

17. Rango dinámico y ruido (9/12)
Ejemplo de escena de alto RD: Canon vs Fuji
 A continuación se muestra una comparación de rango dinámico captado
por una Canon 30D vs una Fuji S5 Pro a ISO100
 En ambos casos se empleó la medición de la cámara. Así cabe hablar de
rango dinámico en las luces (saturación) y en las sombras (ruido)
 La Fuji gana gracias a su sensor Super CCD
Archivos RAW cortesía de Javier Bonilla Quesada (Ojo Digital)
17

18. Rango dinámico y ruido (10/12)
Comparación del RD de varias cámaras
 Con el método de estimación visual se ha comparado el rango dinámico
que es capaz de captar con uso fotográfico una serie de cámaras
 Fuji (2004) destaca por su doble sensor Super CCD (HDR en la cámara)
 La Pentax K5 (2010) parece haber logrado igualara 6 años después
 La Nikon D800 (2012) pese a sus 36Mpx es la actual “reina” del RD
gracias a su sensor de formato FF
Rango dinámico estimado en EV
(menor ISO electrónico)
11 11 11,5
12
8,5 9
8
8
4
0
Canon Canon Canon Fuji Pentax Nikon
350D 5D 40D Sony S3/S5 K5 D800
A700 Pro
Nikon D3
18

19. Rango dinámico y ruido (11/12)
Medida objetiva del RD de la cámara
 Para un cálculo riguroso deben hacerse medidas de relación S/N, y
establecer un criterio de rango dinámico como el nivel de exposición en
que la relación S/N cae por debajo de un umbral (típ. 12dB)
 Medidas de rango dinámico hechas bajo diferentes criterios (p.ej. en
distintas páginas web) no son comparables
Nikon D3
Rango dinámico en EV (criterio S/N>2EV)
12dB 10 9,6
9,0
9
8,2
8 7,4
7 6,5
6 5,4
5
ISO200 ISO400 ISO800 ISO1600 ISO3200 ISO6400
Fuente: Emil Martinec
19

20. Rango dinámico y ruido (12/12)
RD de la visión humana vs dispositivos
mapeo
de tonos
20

21. Utilidad del rango dinámico (1/5)
Escenas de alto rango dinámico
 Un sensor de mucho rango dinámico permite capturar escenas de más
contraste
 Es posible capturar en una sola
toma escenas que en otra cámara
requerirán hacer más de una foto
 Los sensores de alto rango
dinámico eliminarán la necesidad
de hacer ahorquillado en escenas
HDR
21

22. Utilidad del rango dinámico (2/5)
Errores de subexposición
 Un sensor de mucho rango dinámico permite “levantar” fuertemente las
sombras sin que aparezca un ruido excesivo
+6EV
Foto cortesía de Mika
6EV
histograma
RAW
22

23. Utilidad del rango dinámico (3/5)
Prevenir trepidación / Lograr gran PDC
 Un sensor de mucho rango dinámico permite exponer menos la captura
obteniendo aún un resultado de calidad en cuanto al ruido
 Aumentando la velocidad de
MEJORA EN LA NITIDEZ DE
disparo evitaremos mejor
LA IMAGEN
una posible trepidación
 Cerrando más diafragma MEJORA EN LA PDC DE
garantizaremos una mayor LA IMAGEN
PDC
-3EV
23

24. Utilidad del rango dinámico (4/5)
“Izquierdeo” del histograma
 Un sensor de mucho rango dinámico permite subexponer ligeramente
por sistema, garantizando que las luces no se queman y obteniendo aún
un resultado de calidad en cuanto al ruido
MEJORA EN
 Este “izquierdeo” del OTROS
histograma permite ASPECTOS:
relegar el ajuste de ENCUADRE,
exposición a un
segundo plano COMPOSICIÓN,
ENFOQUE
...
24

25. Utilidad del rango dinámico (5/5)
Procesado extremo en sombras profundas
 Un sensor de mucho rango dinámico permite procesar agresivamente las
sombras profundas garantizando que el ruido se mantenga contenido
 Limpieza de ruido en las POSIBILIDADES
sombras profundas DE PROCESADO
ruido visible
25

26. Los bits del RAW (1/3)
 Los bits del RAW son un requisito necesario para lograr un determinado
rango dinámico
 Pero no son una condición suficiente. El RD logrado depende del ruido del
sensor
26

27. Los bits del RAW (2/3)
 Los primeros sensores de 14 bits (ej. Canon 40D) no los necesitaban
realmente, era una estrategia de marketing sin efecto práctico
RAW 14 bits
-2 bits
no hay
posterización
Foto cortesía de Bea Molina
RAW 12 bits
27

28. Los bits del RAW (3/3)
 El sensor Sony ha sido el primero de 14 bits que realmente necesita y
saca provecho de dichos 14 bits gracias a su bajo ruido al ISO base
RAW 14 bits
-2 bits
posterización
Foto cortesía de Mika
RAW 12 bits
28

29. Mpx vs ruido
 A mayor resolución del sensor  más pequeños son los fotocaptores 
capturarán menos luz  tendrán peor relación S/N  más ruido visible a
nivel de píxel
 Pero eso no necesariamente se traducirá en más ruido visible a nivel de
la imagen final porque el promediado estadístico de píxeles mejora la
relación S/N
mejor
relación es un mito
S/N que siempre
más Mpx =
más ruido
mejor
relación
S/N
29

30. PARTE II
ÓPTICA
30

31. Difracción, PDC y Mpx (1/4)
 Difracción: fenómeno físico inevitable por el que los rayos de luz se
dispersan (formando en su proyección discos de Airy) al atravesar
aberturas estrechas  pérdida de nitidez
 Surge cuando se cierra mucho el diafragma y su efecto es independiente
de la focal, solo dependiendo del número f usado (ya que f relaciona
distancia focal y abertura física: f = focal / D)
31

32. Difracción, PDC y Mpx (2/4)
 En capturas donde se requiere una gran PDC (paisaje/arquitectura), hay
un compromiso de cara a la nitidez entre la PDC y la difracción
Difracción en
Canon 10-22 (APS-C) a 15mm
 La PDC produce pérdida de
nitidez progresivamente
mayor en las zonas más
alejadas del plano enfocado.
A mayor f mayor PDC
 Pero a partir de cierto f,
aparece la difracción
produciendo pérdida de
nitidez uniforme en toda la
imagen. A mayor f más
difracción
32

33. Difracción, PDC y Mpx (3/4)
 Hay que encontrar un f óptimo de modo que se tenga una PDC suficiente
para nuestra escena, pero sin perder demasiada nitidez por difracción
Desenfoque por PDC vs desenfoque por Difracción
 Aperturas
óptimas de
referencia:
f/11 en APS-C
f/16 en FF
33

34. Difracción, PDC y Mpx (4/4)
 Ningún formato (APS-C, FF, M4/3) tiene ventaja sobre los demás para
lograr una gran PDC, ni tampoco sufre la difracción más que otro
 Los formatos mayores requerirán un f más cerrado para lograr la misma
PDC, y con ese f sufrirán la misma difracción que el formato menor con el f
menos cerrado
 Tener muchos Mpx no es nunca una desventaja de cara a sufrir la
difracción, la trepidación o requerir ópticas exigentes. Lo será en
recortes al 100%, pero no en la imagen final.
 Así las imágenes finales obtenidas con sensores de mayor resolución
serán siempre de igual o más calidad que las obtenidas con sensores de
menor resolución.
34

35. Filtro antialiasing. ¿Con o sin? (1/2)
 Aliasing: fenómeno de
interferencia que aparece
cuando la escena presenta
patrones repetitivos que el
sensor no es capaz de
resolver
 El efecto visible del aliasing es
el moiré, generalmente en
forma de artefactos de color
indeseables
 En un correcto diseño de
sistema de muestreo, el filtro
AA es necesario para
minimizar estos artefactos. La
desventaja es una cierta
pérdida de nitidez global en
toda la imagen
35

36. Filtro antialiasing. ¿Con o sin? (2/2)
 Recientemente han aparecido cámaras (Nikon D800, Pentax K5II) con
versiones sin filtro AA (Nikon D800E, Pentax K5IIs). Los respaldos
digitales generalmente tampoco llevan filtro AA
 La consecuencia de eliminar el filtro es una ganancia en nitidez global, a
costa de estar más expuestos a la posibilidad de aparición de artefactos
Nikon D800 Nikon D800E
Límite de
Nyquist Estrella
siemens
Fuente:
BartvanderWolf
36

37. Los angulares y la perspectiva
 La perspectiva obtenida de una escena depende únicamente de la
distancia al sujeto y de la dirección de observación. Cuanto más cerca
esté el sujeto se tendrá mayor deformación de la perspectiva
 La focal no afecta a la perspectiva, solo determina el ángulo de visión, es
decir el recorte
 La deformación de la perspectiva es más notoria en los bordes de la
imagen. Un angular al tener mayor angulo de visión incluye más bordes
Acercamiento
al sujeto
37

38. PARTE III
CAPTURA DIGITAL
38

39. El derecheo del histograma (1/4)
0EV +4EV
 El ruido depende
fundamentalmente del nivel de
exposición en el RAW: a mayor
grado de exposición menor ruido
 Por ello disparando en RAW el
derecheo es idóneo para reducir
ruido en la captura capturas a ISO100
ISO100 ISO1600
 Lo ideal es lograr derechear con
el menor ISO posible, pero si las
condiciones lo impiden
derechear aumentando el ISO
también puede reducir el ruido
capturas a igual apertura/velocidad
 Peligros del derecheo: saturación de las altas luces y trepidación
39

40. El derecheo del histograma (2/4)
 La calidad del la captura es CALIDAD DE LA CAPTURA DIGITAL
mayor cuanto mayor es la
exposición lograda en el
RAW...
 ...pero cuidado: la pérdida de
calidad por saturación es
abrupta
zona de
 Derechear aumenta además el
máxima
número de niveles capturados
calidad
pero en realidad la mejora de
calidad solo se percibe en
forma de menor ruido nivel de exposición
subexposición saturación
Si el ruido no es un
problema en tu
aplicación, derechear
no tiene utilidad
práctica
40

41. El derecheo del histograma (3/4)
niveles vacíos derecheo sobreexposición
T=1/200s f/4 T=1/100s f/4 T=1/50s f/4
41

42. El derecheo del histograma (4/4)
 Para tener más precisión en el balance tungsteno
derecheo, podemos valernos del
UniWB, ajuste que anula la aplicación
del balance de blancos en el JPEG
para que los histogramas y avisos de
luces quemadas de la cámara sean
mucho más fieles al RAW
 Como contrapartida el JPEG
generado se verá verdoso
UniWB
 Para ajustar el UniWB en cada
cámara hay un procedimiento
establecido y para algunos modelos
RAWs listos para descargar
(http://www.guillermoluijk.com/tutorial/
uniwb/index.htm)
42

43. Uso inteligente del ISO (1/2)
 La mayoría de cámaras (Canon y en menor medida Nikon) reducen el ruido
visible al exponer mejor subiendo el ISO (manteniendo apertura/velocidad)
 Pero los nuevos sensores Sony apenas mejoran en ruido al hacerlo
ISO100 ISO1600 ISO100 ISO1600
Pentax
K5
Canon
350D
43

44. Uso inteligente del ISO (2/2)
 La forma de exponer el RAW para tener la máxima calidad de captura es
siempre el derecheo del histograma (máx. exposición sin quemar altas
luces)
 Pero dependiendo de la cámara este derecheo lo lograremos con
apertura/velocidad/ISO, o exclusivamente con apertura/velocidad:
Canon
 Es crítico subir el ISO tan pronto haya riesgo de subexposición, para
exponer lo más posible y mejorar el ruido visible final
Nikon (con sensor Nikon)
 No es tan crítico como en Canon, pero aún es recomendable subir el ISO
cuando haya riesgo de subexposición, para mejorar el ruido visible final
Sensores Sony (muchas marcas los llevan)
 Subir el ISO para evitar la subexposición apenas aporta nada. Por tanto
en cuanto haya posibilidad de perder detalle en las altas luces por subir el
ISO, es mejor mantenerse al ISO base (aunque con ello se subexponga).
Precaución: el display de la cámara puede quedar bastante oscuro
44

45. Visor electrónico vs visor óptico
 Sin problemas
de refresco
vs
 Previsualización (exp., bal.
blancos,…)
 Aviso de zonas
quemadas/subexpuestas
 Histograma
 Focus peaking
 Cobertura 100%
 Horizonte artificial
 Distintos formatos
45

46. HDR: número de capturas y espaciado (1/3)
Hablaremos de imagen HDR cuando se cumplan tres condiciones:
 Proviene de una escena de alto rango dinámico (>8 pasos)
 Se ha logrado, por el medio que sea (varias exposiciones, cámara de alto
rango dinámico, filtro GND,...), capturar toda la información desde las
sombras profundas hasta las altas luces
 Se ha realizado un mapeo de tonos de la información capturada para que
ésta resulte visible en el dispositivo de salida (papel, pantalla de
ordenador, proyector,...)
+ + = HDR
46

47. HDR: número de capturas y espaciado (2/3)
 En escenas cuyo rango dinámico supera claramente al de la cámara el
único modo de captar toda la información es realizar varias tomas con
diferente exposición
 Tras realizar dichas capturas usaremos un método adecuado para obtener
de cada una la información requerida
ALTAS LUCES
de la toma
menos
expuesta
SOMBRAS
de la toma más
expuesta
47

48. HDR: número de capturas y espaciado (3/3)
 Si la toma menos expuesta no quema las
altas luces, y la más expuesta logra
suficiente exposición en las sombras
profundas, no hace falta disparar más
 La separación óptima entre tomas es de
2EV a 3EV
 Hacer capturas innecesarias no mejora el
resultado, consume recursos y puede
reducir la nitidez
Mejora
limitada por
pasar de 2
a 3 tomas
48

49. Modos de alto rango dinámico
 La mayoría de modelos de cámaras disponen de modos de “alto rango
dinámico”. P.ej. el Highlight Tone Priority de Canon y el Active D-Lighting de
Nikon
 Nunca estos modos mejoran el rango dinámico de la captura en RAW
 Sí tienen utilidad disparando en JPEG sobre escenas de alto contraste.
Aplicarán un “levantado” de sombras extra a la vez que preservan lo máximo
las altas luces
Canon HTP: histogramas RAW de capturas con igual apertura/velocidad
HTP ON / ISO200 HTP OFF / ISO100
49

50. PARTE IV
PROCESADO DE IMAGEN
50

51. El balance de blancos correcto (1/3)
 La necesidad de un balance de blancos no proviene de la escena, sino del
‘balance de blancos’ que hace inconscientemente nuestro sistema visual
 En el revelado RAW un buen punto de partida para corregir el balance de
blancos es referenciarlo a una zona de la escena que sabemos neutra
BIEN MAL
balance de
blancos de
‘Luz de día’
MAL BIEN
balance de
blancos
personalizado
51

52. El balance de blancos correcto (2/3)
 Consiste en un ajuste de la exposición de los canales (típicamente
aumentan R y B) con lo que puede llegar a quemar información
 Tras el balance, en las zonas neutralizadas de la imagen se tendrá R=G=B
R = 52
G = 122
B = 105
WB
R = 122
G = 122
B = 122
52

53. El balance de blancos correcto (3/3)
 No existe un método universal de lograr un balance de blancos correcto,
dependerá siempre de la aplicación
 En aplicaciones donde se requiera reflejar el color real del sujeto,
eliminaremos las dominantes de color (p.ej. con una carta neutra)
 En otras aplicaciones las dominantes de color serán parte de la
composición y las preservaremos (p.ej. haciendo un ajuste manual basado
en nuestra memoria visual)
53

54. “Recuperación” de altas luces en el RAW (1/2)
 La capacidad de “recuperación” de altas luces en el RAW es muy limitada, y
la diferencia de resultado práctico de un revelador se dará en casos
puntuales
 Lo fundamental es esforzarse en exponer sin quemar el RAW
 Si unas altas luces aparecen quemadas en el JPEG y no en el RAW, no
cabe hablar de “recuperación”. ¡No se puede recuperar lo que nunca se
perdió!
JPEG RAW
54

55. “Recuperación” de altas luces en el RAW (2/2)
 Ejemplo excepcional de cielo quemado donde el resultado difiere en función
del revelador RAW usado
 El algoritmo inpaint de RAW Therapee supera a ACR (dominante cián) y a
DCRAW (dominante magenta)
55

56. Perfiles de color (1/4)
 El revelador convierte del “espacio” de color de cada cámara al perfil de
color de salida escogido, pasando por un perfil de color intermedio muy
amplio (CIE XYZ, ProPhoto RGB)
 El perfil de color óptimo será lo bastante amplio para recoger toda la gama
de colores de nuestra aplicación, pero no más amplio para minimizar la
cuantización. Adobe RGB es una buena elección general de compromiso
 Los colores pueden salirse del perfil escogido en el revelado RAW (incl.
sus ajustes), y en el procesado de la imagen por los colores que nosotros
mismos vamos a “fabricar” al editarla
Fuente: www.brucelindbloom.com
56

57. Perfiles de color (2/4)
 Las conversiones entre perfiles matriciales típicos (sRGB, Adobe RGB,
ProPhoto RGB), en Photoshop se realizan siempre en Relativo
Colorimétrico independientemente del método elegido
 En conversiones a perfiles tabulados (típicamente de impresora) sí es
posible obtener un comportamiento del método Perceptual más próximo a
lo que se espera de él (no recortar tonos)
 La conversión de perfil diluye los picos del histograma
sRGB
57

58. Perfiles de color (3/4)
 Mientras la imagen no se salga de gama, el perfil más estrecho nos
proporcionará más riqueza tonal (degradados más suaves)
 Esto en la práctica solo tiene incidencia trabajando a 8 bits, donde deberán
evitarse los perfiles demasiado amplios (ProPhoto RGB)
Matices (combinaciones RGB) en 8 bits
58

59. Perfiles de color (4/4)
 Puede reconocerse que una imagen se sale de gama cuando aparecen
picos en los extremos del histograma, correspondientes a niveles
recortados a 0 y/o niveles saturados
‘Avisar
sobre
gama’
de PS
59

60. Uso inteligente del histograma
 Revisamos el artículo completo:
‘EL HISTOGRAMA. ESE INVITADO INESPERADO’
USOS CORRECTOS DEL HISTOGRAMA
 La exposición
 La gestión de color
 El enfoque
 Las dominantes de color
USOS INCORRECTOS DEL HISTOGRAMA
 La forma del histograma
 El mito del “gris medio 128”
 El histograma y los perfiles de color
 El histograma y la calidad tonal
60

61. El grano digital (1/2)
 El ruido capturado por un sensor digital tiene en todos los casos naturaleza
gaussiana, no teniendo estructura espacial ni diferenciación por canal
RAW canal B del RAW
61

62. El grano digital (2/2)
 Por lo tanto carece de
sentido cualificar el “grano”
de un determinado sensor,
todos son iguales
 El aspecto final que tenga el
ruido dependerá
enteramente del revelador
RAW empleado (algoritmo
de demosaicing) y del
procesado posterior
62

63. gracias