Manejando escenas con Rango Dinámico elevado

El rango dinámico de una escena es la diferencia de luminosidad entre las zonas menos expuestas (las sombras/negros) y las zonas más expuestas (altas luces / blancos).

En circunstancias normales la diferencia entre ambas zonas es tal que el sensor de la cámara puede dar cabida al mismo, permitiendo que tanto las sombras como las luces de la escena queden correctamente reflejadas en la imagen final. Es decir, ni las sombras se vuelven negro puro (se empastan) ni las luces se vuelven blanco puro (se revientan).

Pero... ¿qué ocurre cuando no estamos en estas circunstancias ideales sino en situaciones más extremas? Sin ir más lejos, por ejemplo en una puesta de sol en la que fácilmente el rango dinámico de la escena. Pues que tenemos un problema... porque si exponemos para que las luces de la imagen queden correctas, empastamos las sombras (ver imagen 1); mientras que si exponemos para que las sombras queden bien, reventamos las luces (ver imagen 2). Y si nos quedamos a medias, pues ni tenemos bien las luces ni tenemos bien las sombras... vamos, un auténtico desastre.

Imagen 1: Si se  expone para las luces, éstas quedan correctas, pero en contraprestación las sombras quedan demasiado negras (se empastan)

Imagen 2: Si se expone para la sombras, se retiene textura en éstas, pero se revientan las altas luces (en este caso incluso de más al estar ligeramente sobreexpuestas incluso las sombras)

Entonces.... ¿qué pasa? ¿no es posible hacer fotografías en este tipo de situaciones? Claro que sí!!! Hay varias soluciones a la hora de enfrentarse a ellas... a continuación en más detalle.

1) Cambiar de cámara

Bueno, si te gusta el cacharreo y estar siempre a la última, eso siempre es una opción :D Y en este caso, la excusa viene rodada. No, en serio. Cambiar de cámara no solucionará el problema, pero probablemente lo mitigará. Cuando mejor sea el sensor de nuestra cámara mayor rango dinámico tendrá. Es decir, será capaz de recoger en una misma toma sombras más profundas y luces más intensas. Esto se aprecia claramente en la siguiente gráfica. Véase en la imagen 3 la gran diferencia de rendimiento entre una cámara de gama baja (canon 1000D) y una gama medio-alta (EOS 5D Mark IV)

Imagen 3: rango dinámico en las diferentes cámaras

¿Problemas? Principalmente uno: que lo bueno se paga. Y en este caso, por lo general, bastante caro.

2) Jugar con el histograma

Si la diferencia entre las altas luces y las sombras es grande pero no excesiva, podemos intentar recuperar la imagen ajustando los controles básicos de exposición: negros, sombras, altas luces y blancos.

Podemos hacerlo de dos formas. Partiendo de la imagen más sobreexpuesta (ver imagen 4) podemos intentar bajar exposición y altas luces para recuperarlas a la vez que subimos sombras para contrarrestar la baja global de exposición. Si por el contrario, partimos de la imagen más subexpuesta (ver imagen 5), el proceso consistiría en elevar la exposición y las sombras a la vez que se bajan las altas luces para mantenerlas bajo control 

Imagen 4: recuperando luces

Imagen 5: recuperando sombras

Cuál de estas opciones funcione mejor, y los parámetros concretos evidentemente, dependerá de la cámara (las canon suelen recuperar mejor las altas luces y las nikon son expertas en levantar sombras) pero, sobre todo, de la imagen que tengamos entre manos.

El problema en este caso es que, al estar forzando los límites de nuestro sensor, generemos ruido, en forma de píxeles aleatorios en la imagen, que desmerecen el resultado final. Por ejemplo, en la imagen 6 puede compararse la imagen correctamente expuesta para las sombras frente a la imagen en las que estas se ha recuperado levantando la exposición. A simple vista pueden parecer muy similares, pero en cuando se hace zoom sobre las más oscuras las diferencias son notables.

Imagen 6: Sombras correctamente expuestas vs. Sombras recuperadas

3) Uso de filtros

Usando filtros, generalmente degradados (ver imagen 7), podemos rebajar la intensidad en las zonas más iluminadas de tal forma que se de cabida a todo el rango dinámico dentro de los parámetros admitidos por el sensor. 

En este caso los problemas son varios:

• El precio de nuestro equipamiento se verá sustancialmente incrementado pues no sólo necesitaremos filtros inversos y degradados de diferentes intensidades para hacer frente a diferentes diferencias entre las zonas iluminadas y oscuras de una escena, sino también al portafiltros, anillas adaptadoras para cada uno de nuestros objetivos, etc.
• Por lo general, los filtros suelen  usarse en conjunción con tapados, ayudando a rebajar la intensidad de la luz en ciertas zonas de la imagen colocando delante del filtro una cartulina negra. Esta técnica, que ofrece muy buenos resultados, no es sin embargo sencilla de aplicar, sobre todo mientras no se adquiere cierta soltura.
• Estos filtros ofrecen sus mejores resultados (y las mayores facilidades de uso) cuando ante nosotros hay un horizonte nítido y plano, una puesta de sol sobre el mar, por ejemplo. Sin embargo, la cosa se complica cuando el horizonte es quebrado o cuando tenemos objetos que lo sobrepasan en el primer plano o en el plano intermedio.

Imagen 7: Filtro Degradado

A nivel edición pueden imitarse estos filtros mediante prácticamente cualquier programa: lightroom (ver imagen 8) , photoshop, on1, etc. Si la diferencia de exposición no es muy acusada pueden obtenerse muy buenos resultados. Sin embargo, cuando las diferencias son elevadas será prácticamente imposible recuperar la imagen pues tendremos zonas quemadas en la misma.

Imagen 8: Uso de filtros degradados (nivel edición)

4) Técnicas avanzadas de extensión de rango dinámico

Por último, y quizás la opción más recomendable en cuanto a calidad de los resultados obtenidos, existen una serie de técnicas que permiten, en líneas generales, fusionar diferentes imágenes aprovechando de cada una de ellas las zonas mejor expuestas.

Con esta finalidad se han detallado diferentes técnicas: HDR (High Dynamic Range), ELE (Exposure Latitude Enhancement o Extensión de la Latitud de la Exposición; método de José María Mellado) o fusión de imágenes basada en máscaras de luminosidad

Estas técnicas parten del uso de varias imágenes (no tienen por que ser 2 como las expuestas hasta ahora) que varían entre ellas el nivel de exposición. Así, de las imágenes más sobreexpuestas se aprovecharán las sombras (que estarán más claras) y de las imágenes menos expuestas se aprovecharán las luces (que estarán más oscuras). Las cámaras permiten establecer de forma muy sencilla un ahorquillado (o bracketing) de exposición. De esta forma, simplemente con pulsar el disparador obtenemos 3, 5 o 7 imágenes idénticas  pero en las que varían los parámetros de exposicón (por lo general entre foto y foto se varía 1EV o, como máximo 2EV). De hecho, cuantas más imágenes se utilicen de partida menor será diferencia de pasos de exposición entre ambas y más suave la transición entre tonos en la imagen resultante.

Lo más sencillo consiste en emplear los métodos automáticos proporcionados por Lightroom y/o Photoshop para la fusión de imágenes (combinar para HDR en Lightroom o el atajo de teclado Ctrl+H o Archivo > Automatizar > Combinar para HDR Pro en Photoshop) que de manera prácticamente idéntica en ambos casos realizan la fusión previamente comentada (ver resultado final en la imagen 9)

Imagen 9: imagen combinada en Lightroom mediante la opción HDR

Quizá incluso se obtengan mejores resultados mediante la combinación de imágenes mediante máscaras de luminosidad (o al menos iguales pero más personalizables y menos automatizados) pero eso quedará para una entrada futura...