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HDR (High Dinamic Range – Amplio Rango Dinámico).

Las imágenes HDR intentan simular el funcionamiento del ojo humano que es capaz (al contrario que las cámaras) de compensar las diferencias de iluminación de una escena. Dicho de otra forma, seguro que os ha pasado alguna vez que al hacer una foto al atardecer os ha quedado un cielo precioso donde se ven perfectamente las nubes, pero los edificios en primer plano salen completamente negros. O al reves, los edificios se ven bien iluminados, pero el cielo está “quemado”.

La poca eficacia de las cámaras digitales a la hora de capturar escenas con grandes contrastes de luminosidad se resuelve combinando varias tomas en una imagen única, con una escala de valores numéricos virtualmente infinita

La idea básica consiste en combinar varias tomas idénticas con diferentes exposiciones. La imagen resultante debe reflejar los detalles de cada zona, como lo hubiese hecho una película o un sensor que fueran capaces de abarcar todo el rango de luminosidades de la escena.

Las tomas deben hacerse variando únicamente el tiempo de exposición, ya que al variar el diafragma se apreciarían diferencias en la profundidad de campo. Todas ellas captan el mismo rango de luminosidades real, pero la diferencia de tiempo hace que cada una registre de forma óptima una parte de este rango:

 

La diferencia no debe ser tan exagerada como muestra el gráfico. Usualmente, el tiempo de cada toma es del doble o el triple que la anterior, de manera que se solapan mucho y son más numerosas. Algunos programas que realizan procesos HDR agradecen que el número de tomas sea impar, de forma que haya una toma “central” de referencia.

Cuantificación exponencial

Para combinar las tomas sin perder información, hay que utilizar una escala de valores ampliada. Es frecuente que se duplique la profundidad de bit. Así se hace en los cálculos de renderizado con imágenes 3D y realidad virtual:

Un punto P presenta unas características de color, opacidad y reflectancia que son su información propia. Pero la luminosidad recibida desde cada dirección es diferente, y varía cuando el punto de vista V se desplaza. Es preciso registrar, según coordenadas esféricas, la iluminación recibida en P desde diferentes direcciones:

 

Estos datos se asignan a P en un segundo paquete de bits, que actúa como exponente al que se eleva su valor propio.

En fotografía HDR, esta información añadida se utiliza para relacionar el valor del píxel con el nivel de exposición de la toma. La técnica es reciente y no se puede aún hablar de una manera estándar de gestión de datos por parte de los programas.

A simple vista, parece excesivo duplicar una imagen de 16 a 32 bits cuando no hay que hacer cálculos espaciales ni considerar diferentes iluminaciones, sino sólo la variación de exposición.

En todo caso, la escala ampliada establece un rango dinámico teórico muy superior al de cualquier espacio de color usual, para introducir en él la información de todas las tomas y calcular cuál es el valor de cada píxel.

La primera dificultad es el control visual del proceso, ya que ningún monitor puede visualizar todos los valores que hay en la imagen combinada. Lo que vemos habitualmente es una fotografía demasiado dura y contrastada.

Así pues, un poco “a ciegas” debemos pedirle al programa que haga un mapeado tonal de la imagen para adaptarla a una escala visible en el monitor. En teoría, lo único que está pasando es que, de una escala muy graduada, hay que convertir a otra con menos valores discretos:

 

Sin embargo, a nuestros ojos, lo que se hace es reducir el alto rango dinámico al de los espacios de color habituales, adaptados a las limitaciones de monitores e impresoras. Esto es lo que se llama convertir una imagen de alto rango (HDR), en una de bajo rango (LDR):

 

En la primera fase, el usuario casi no interviene. El programa puede leer los datos EXIF de las fotos y actuar en consecuencia. En la segunda, sin embargo, se nos permite un control sobre la compresión del rango.

Algunos aspectos son los habituales controles sobre recorte de negros y blancos, curva tonal o profundidad de bits de salida. Otros, más característicos de este tipo de procesos, regulan la proporción de contraste local frente al zonal o global.

Sin mejorar el contraste local, perderíamos en muchos puntos gran parte del detalle que alguna de las tomas fue capaz de registrar y que no tendríamos dificultad para ver con nuestros propios ojos en la escena. Los operadores del mapeado tonal tienen en cuenta la dinámica de la adaptación visual, actuando tanto en el dominio de las frecuencias como en el del gradiente.

Una forma -quizás muy simple- de entender el gradiente es pensar en valores relativos, en lugar de absolutos. Veamos una secuencia de valores en una escala de 0 a 10:

 

La primera fila de números muestra los valores absolutos; la segunda, los relativos. Si vemos estos últimos como absolutos, tendremos un mapa de gradiente (segunda fila de píxeles), que también se puede visualizar invertido (tercera fila).

Podemos, por tanto, tener una segunda imagen en la que el valor del píxel refleja cuánto destaca en su entorno. Es algo parecido a lo que hace un filtro de hallar bordes:

 

Esta información puede influir en el mapeado tonal, conservando el detalle fino. Lo hace, sin embargo, potenciando el contraste local, siempre en detrimento del global, que es indispensable para que percibamos correctamente el espacio, los volúmenes y las distancias de la escena.

Precisamente, si algo hemos visto en exceso al popularizarse el proceso HDR, son fotografías planas e irreales, en las que se ha destacado el contraste fino de forma indiscriminada.

por: Paulo Porta

 

CONSEJOS:

Para poder combinar una imagen de alto rango dinámico necesitarás varias exposiciones. Lo ideal es hacer varias fotos con el mismo encuadre y distintos parámetros de exposición.

En caso de que dispares en JPEG necesitarás necesariamente usar un trípode, porque de otro modo no podrás juntar las distintas fotos que saques.

Pero en caso de que vayas a hacer HDR a partir de una sola imagen RAW también te vendrá bien, ya que ayudará a que la foto resultante sea lo más nítida posible.

2. En JPEG, usa el disparador remoto.

Foto de jmpznz

El problema de disparar con trípode es que cualquier mínimo movimiento puede provocar que la posición del trípode varíe, haciendo que posteriormente no encajen las distintas tomas que hayamos realizado.

Utilizando un disparador remoto con la cámara evitarás que se pueda mover la cámara al pulsar el botón de disparo, echando a perder la fotografía.

Si no dispones de uno, puedes probar a utilizar el temporizador de la cámara.

3. Usa el menor valor ISO posible.

Cualquier valor ISO por encima del mínimo que permita la cámara se traducirá en un mayor nivel de ruido en las fotografías resultantes. En HDR es fundamental disponer de imágenes lo más limpias posibles, ya que el ruído tiende a dispararse en la fase de tone mapping.

4. Usa RAW para objetos en movimiento.

fotografías de objetos en movimiento, necesitarás obtener tu imagen HDR de una sola toma, haz la foto en RAW para poder extraer varias imágenes con distintas exposiciones de la misma fotografía original

5. Prueba a fotografiar objetos estáticos con elementos en movimiento.

Si vas a hacer una foto a algo estático con elementos en movimiento en el fondo, como pueden ser escenas urbanas con gente andando o coches circulando, prueba a disparar en JPEG.

6. Objetos metálicos.

Foto de extranoiseLos elementos de metal tienden a provocar efectos bastante llamativos.

7. Fotografía objetos con fuertes texturas y diferencias de color.

Los contrastes fuertes generan gran diversidad de luces y sombras, que es la esencia de la fotografía HDR.

8. Utiliza el modo de bracketing automático.

Si tu cámara dispone de este modo de disparo, úsalo. Fija el valor de la apertura para conseguir la misma profundidad de campo en todas las tomas y haz varias fotos con distintos tiempos de exposición.

 

por: dzoom

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