27 de abril de 2013

Técnica fotográfica. Formatos de imagen RAW y JPEG

TÉCNICA FOTOGRÁFICA. FORMATOS DE IMAGEN RAW Y JPEG
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Fecha última modificación: 27/04/2013
Fecha creación: 22/05/2011
Versión: 2.0

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FORMATOS DE IMAGEN RAW Y JPEG (JPG)

¿Qué es el formato RAW?

El término RAW significa 'en bruto' y en fotografía se entiende como la imagen que es capturada directamente por el sensor de la cámara y no ha sido sometida a ningún tratamiento posterior; por lo que no hay ninguna pérdida de calidad, ¡si  entendemos como calidad la de la imagen registrada!

Existen diferentes formatos RAW -según fabricante-, que se distinguen por la extensión del nombre del archivo, por ejemplo: CR2 (CANON), ORF (OLYMPUS), PEF, DNG...

La imagen captada por el sensor se transfiere normalmente a una memoria interna de la cámara y posteriormente es convertida al formato elegido antes de su grabación en la tarjeta de almacenamiento. En este proceso se le añaden metadatos y también se puede destruir parte de la información capturada.

Al visualizar directamente una imagen RAW comprobaremos que es pobre en saturación de color, contraste y definición. Está como falta de vida por lo que habitualmente requiere un tratamiento posterior.

¿Qué es el formato JPEG o JPG?

Es un formato donde se aplican algoritmos de compresión de datos y que, por tanto, descartan parte de la información existente.

El tamaño del archivo resultante se puede regular con un factor de compresión, a mayor factor se obtiene una calidad menor y viceversa. La posibilidad de ajustar este parámetro está también disponible directamente en algunas cámaras (calidad del JPEG).

Debido a que los archivos tienen normalmente un tamaño bastante reducido, pueden manejarse más fácil y rápidamente, por lo que son de enorme utilidad para enviar por correo electrónico, incluir en una página WEB, etc.

Cuando vemos una imagen JPEG podemos encontrarnos con zonas de altas luces reventadas (todo blanco) y con sombras profundas sin detalle, estos defectos son irrecuperables salvo que seamos un experto dibujante.

En la figura 1, se puede observar pequeñas diferencias en el detalle de las sombras profundas y de las altas luces, así como en saturación y contraste de los colores, para una imagen grabada como JPG y RAW con la misma cámara.
¿Qué formato utilizo para almacenar mis fotografías?

Siempre debemos almacenar en un formato sin pérdida de calidad (RAW u otros formatos como TIFF) ya que, como lo programas de edición de imágenes suelen tratarlas mejor que la propia cámara, podremos convertirlas posteriormente. ¡Para borrar información siempre estaremos a tiempo!, y además, debido a la constante evolución del software, podríamos mejorar los resultados obtenidos en un futuro.

Un posible inconveniente con el formato RAW de nuestra cámara puede ser la incompatibilidad con algunos programas. Para solucionarlo podemos convertir a un RAW más estándar como lo es el formato DNG, utilizando para ello un programa actualmente gratuito como el Adobe DNG Converter.

¿Cuánto pesa una imagen o cuántos bytes ocupa?

El peso de una imagen se entiende como el tamaño en bytes, kilobytes, megabytes, gigabytes..., que ocupará su almacenamiento en memoria, y no debemos confundirlos con los píxeles o número de puntos que contiene una imagen. También es necesario distinguir y conocer que un byte equivale a 8 bits.

El color de un píxel queda completamente identificado conociendo la magnitud de cada una de sus tres componentes RGB (rojo, verde y azul); siendo sus valores y proporciones relativas los que definen su luminosidad, tono y saturación.

Normalmente cada una de las componentes individuales de color RGB (rojo, verde y azul) las podemos codificar con 8 o 16 bits (menor y mayor resolución), es decir, necesitamos en total 24 (3 colores x 8 bits) o 48 (3 x 16) bits para identificar completamente el color de un punto.

Por ello, para un imagen de 21 megapíxeles y una resolución de 24 bits por píxel el tamaño mínimo teórico de archivo es de 63 Mbytes, que resultan de multiplicar los 21 Mpx por 3 bytes/px.

El valor apuntado anteriormente es para un archivo sin comprimir con 8 bits (1 byte) de codificación por componente individual color y sin ningún metadato, algo que no posible porque al menos se requiere conocer cuántos puntos hay en cada dimensión, pero existen otros formatos de archivo y cada uno de ellos tiene un peso diferente.

En la tabla siguiente y en la gráfica de la figura 2, he resumido y representado gráficamente los valores resultantes obtenidos a partir de un determinado archivo de una cámara CANON con sensor de 21 Mpx al almacenarlo con diferentes formatos. Se debe considerar que dichos datos no siempre son los mismos sino que dependerán del tipo de imagen como veremos más adelante.

Cámara EOS 5D Mark
Nº de píxeles = 5.616 x 3.744 = 21,03 Mpx

  Tipo de archivo
Mb en archivo


Archivo DNG
22,13
Archivo PSD (16 bits) con capas
>120 (p.e. 400)
Archivo PSD (16 bits)
120,34
Archivo PSD (8 bits)
58,55
Archivo TIFF (16 bits)
120,35
Archivo TIFF (8 bits)
60,19
Archivo JPG (calidad 12)
10,93
Archivo JPG (calidad 10)
4,08
 
Con los píxeles efectivos para la cámara mencionada y considerando que:

1.      Cada pixel tiene tres componentes de color RGB
2.      Aplicamos un formato sin o con muy poca compresión como por ejemplo PSD
3.      Codificamos en 8 bits o lo que es lo mismo un byte por cada componente

Resulta que el tamaño del archivo teórico en Mb (millones de bytes) debería ser algo superior a: 3*21,03=63,09 Mb y sin embargo es de 58,55 Mb para el PSD y de 60,19 MB para el TIFF. ¡Vaya!, se nos ha perdido algún pixel con los formatos que habitualmente pensamos que no comprimen o, ¿tal vez no sea cierto que la imagen no se comprime?. Además, tenemos que considerar que en el archivo contiene metadatos y que estos algo deben de ocupar.

Si realizamos la prueba de pintar de blanco nuestra imagen y acoplamos la resultante, comprobaremos que ocupa solamente 1,03 Mb en el caso PSD con 8 bits, es decir, sí se realiza una importante compresión.

Tamaño de un archivo JPEG/JPG y de un BMP

JPG es un formato comprimido y el peso final del archivo que genera depende, además del tamaño propio de la imagen, de:

1.
Grado de compresión (parámetro calidad, por ejemplo en PSD la escala es variable entre 0 a 12)
2.
La diversidad y distribución de las tonalidades de la imagen
3.
Los bits con los que se codifica (normalmente 8 o 16 bits) y el modo de color (RGB, escala grises...)

Por ejemplo, para una imagen de 1.000 x 1.000 píxeles de 8 bits (1 Mpx) en RGB, se espera un tamaño teórico sin comprimir y sin metadatos de: 1.000 x 1.000 x 3 colores x 1 byte (8 bits) por cada color = 3.000.000 bytes.

Realizando pruebas con dos imágenes de 1.000 x 1.000 píxeles, con los colores y textura mostrados en la figura 4, se obtienen los datos recogidos en la tabla.
Resulta curioso comprobar, a partir de los resultados con máxima calidad para la imagen de la izquierda (aspecto de película granulada), como el formato JPG puede generar archivos de mayor peso que el propio BMP (formato sin compresión); por lo que podemos aventurar que no es muy acertado guardar como JPG de máxima calidad una imagen con mucho grano.

Resumiendo, es difícil, por no decir imposible, calcular previamente el tamaño final de un archivo JPG y, además, ¡no es absolutamente cierto que su tamaño sea siempre menor que el de un formato no comprimido!.

Tamaño de un archivo tipo RAW (DNG, PSD...)

Por otro lado, ¿por qué el archivo DNG de la tabla sólo ocupa 22,13 Mb?. La respuesta estriba en que el archivo tipo RAW almacena lo capturado directamente por el sensor y por tanto asocia sólo una de las componentes de color de cada píxel, es decir, o se le asigna el grado de luminosidad del rojo o la del verde o la del azul (matriz de Bayer). Por tanto, ese valor está próximo al número de píxeles aunque es ligeramente superior porque incorpora los metadatos.

¡Gran invento lo de la matriz de Bayer! ya que nos permite ahorrar espacio en disco a costa de la calidad y luego que lo arregle el software. Con esta matriz para cada píxel sólo se registra una componente de color, es decir, o el rojo o el verde o el azul y además, por definición, existen el doble de píxeles verdes que de rojos o de azules (figura 3), es como si en cada píxel le colocamos delante un filtro para dejar pasar sólo los tonos de una gama. Además, ha desbancado al sensor FOVEON que sí que asigna a cada píxel las tres componentes de color. ¡Simple cuestión de mercado!, esto me recuerda cómo el sistema de vídeo VHS eliminó a sus competidores a pesar de su peor calidad.

Es el programa que interpreta el RAW, por ejemplo el software del Camera Raw, quién se inventa el resto de las componentes de color que faltan, en base a un algoritmo que analiza los colindantes y por ello el archivo aumenta su tamaño. Este proceso forma parte de lo que se denomina el Revelado digital, que también incluye otros ajustes de contraste, de color..., incluso con tratamiento zonal. También es posible que sea la cámara la que realice ella misma la conversión, si decidimos grabar la imagen capturada en JPEG/JPG

¿Y si incluimos capas?

Si incluimos capas creadas con un programa de edición, como por ejemplo Photoshop, y no acoplamos la imagen los archivos se pueden hacer enormes, dependiendo del número y tipo de las mismas. Con una imagen de 21 Mpx podemos aproximarnos al Gb (gigabyte) o incluso superarlo, en todo caso siempre será mayor que el mismo archivo sin ninguna capa.

Para no aumentar demasiado el tamaño del archivo muchos autores una vez ajustada la foto la acoplan, pero presenta el inconveniente de no poder volver atrás para una nueva edición de las capas realizadas.

Para mí la solución, respecto al dilema planteado, consiste en guardar para cada imagen tres archivos: el original, el de edición en 8 bits (ocupa la mitad de uno de 16 bits) y con un menor tamaño y un tercero con él o los tipos de enfoques realizados. Un mayor detalle de mi método de trabajo lo desarrollaré más adelante en este u otro tutorial.
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© Jorge Lidiano.
Todos los derechos reservados sobre los textos e imágenes del presente documento, sólo podrán ser utilizados con la autorización expresa de su autor
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14 de abril de 2013

Fotografías. Romería Santa Faz Alicante 2013 OFF


Este año en lugar de perseguir la marcha oficial religiosa con el acompañamiento de los políticos, tal vez porqué estoy bastante hastiado del protagonismo de los últimos en los juzgados; necesito respirar aire fresco y he dedicado mi trabajo a plasmar imágenes de un aspecto más divertido y que con frecuencia permanece en el anonimato de los medios de comunicación.


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© Jorge Lidiano.
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13 de abril de 2013

Fotografías. Marruecos 1996 por Paulina López

Nuevas fotos de Marruecos, en este caso de Paulina, que estamos recuperando con el escáner y que iremos publicando progresivamente.

© Paulina López.
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7 de abril de 2013

Técnica fotográfica. El Sistema de Zonas. Calibración del material analógico

TÉCNICA FOTOGRÁFICA. EL SISTEMA DE ZONAS. CALIBRACIÓN DEL MATERIAL ANALÓGICO
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Fecha última modificación: 06/04/2013
Fecha creación: 06/04/2013
Versión: 1.0

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Conceptos previos a la calibración

Antes de proceder a describir el método de calibración del material negativo vamos a introducir algunos conceptos previos que conviene entender, aunque ello no sea absolutamente necesario.

a. Del negativo revelado

Transmitancia (T)

Este término expresa la cantidad de luz que atraviesa una  parte del negativo en relación con la luz que le incide.

T = (luz transmitida)/(luz incidente)=LT/LI;  rango 0<=T<=1. Por ejemplo, si LI=75 unidades y LT=25 unidades, resulta que: T=25/75=0'33 ó 33%.

Opacidad (O)

Es la inversa de la transmitancia: O=1/T; rango 1<=O<=¥. Para el ejemplo anterior: O=1/0'33=3.

Densidad (D)

Es el logaritmo de la opacidad: D=Log(O); rango  0<=D<=¥. Con el ejemplo anterior: D=Log(3)=0'48.

En la tabla siguiente se resumen algunos valores significativos para estos tres conceptos:

Densidad
Opacidad
Transmitancia



0'00
1
100 % (1'00)
0'61
4
25 % (0'25)
1'00
10
10 % (0'10)
1'40
25
4 % (0'04)
2'00
100
1 % (0'01)
¥
¥
0 % (0'00)

Gamma

Define el contraste del negativo en términos de la pendiente de la porción lineal de la curva característica. Puede resultar de difícil aplicación y entendimiento por la mayoría de los fotógrafos prácticos.

Velo

Densidad residual de un fotograma sin exponer a la luz producido por el efecto de los líquidos que intervienen en el proceso del revelado.

b. De los papeles fotográficos

Escala de exposición

El número de unidades de exposición necesarias para obtener el negro máximo en relación con las necesarias para obtener un tono visible respecto al soporte del papel. Por ejemplo si es necesario un segundo para el blanco y cuarenta para el negro la escala de exposición es de 1:40.

A partir de la definición podemos establecer que:

-
Los papeles suaves presentan relaciones 1:100
-
Los papeles normales presentan relaciones de 1:40 a 1:50
-
Los papeles extraduros pueden presentar relaciones de 1:4

Superficie de la copia y brillantez

La superficie de la copia afecta a la escala de exposición pudiendo modificarla. Por ejemplo, una escala de exposición de 1:50 puede expresar escalas de brillo de 1:15 hasta 1:50 o más.

c. De la copia revelada

Reflectancia (R)

Es la relación en porcentaje entre la luz reflejada e inciden­te de una parte del papel. Es un concepto asimilable al de Transmitancia del negativo

Densidad de reflexión (Dr)

Análoga a la densidad del negativo pero con luz reflejada. Para efectuar su medición se precisa disponer de un densitómetro de reflexión.

La relación entre la reflectancia y la densidad de reflexión es la siguiente: Dr=Log(1/R).

d. Generales

Relación densidad‑diafragma

Podemos establecer la relación entre la densidad y 1 stop (equivalente a la diferencia de 1 punto de diafragma, es decir al doble o la mitad de luz, ver documento '    ').

Para ello si consideramos dos negativos en los que se cumple que la opacidad de uno es el doble que la del otro, se cumple que O1=2xO2, por lo que resulta:

D1=Log(O1)=Log(2xO2)=Log2+Log(O2)=0'3+D2

Es decir, un negativo el doble de opaco que otro (diferencia de 1 punto de diafragma) presenta una densidad superior de 0'3 unidades; o lo que es lo mismo cada punto de diafragma equivale a una diferencia de densidad de 0'3.

Es importante observar que 2 negativos superpuestos de una determinada opacidad no equivalen a un negativo del doble de opacidad. 

La densidad referida al negativo depende de tres factores, a saber: material (cámara, objetivos, negativo, líquidos), exposi­ción y revelado y la densidad del positivo depende además de su acabado.

¿Que se considera un negativo correcto?

La mayoría de los autores, que han profundizado en este aspec­to, coinciden en afirmar que el negativo correcto para los pa­peles normales a la plata debería presentar las características aproximadas siguientes:
           
Zona de la escena
Densidad negativo para ampliadora de difusor
Densidad negativo para ampliadora de condensador



0
base + velo
b + v
I
base + velo + 0'09 ‑ 0'11
b + v + 0'08 ‑ 0'11
V
base + velo + 0'65 ‑ 0'75
b + v + 0'60 ‑ 0'70
VIII
base + velo + 1'25 ‑ 1'35
b + v + 1'15 ‑ 1'25
  
Necesidad de calibración del material negativo

De lo expuesto hasta el momento podemos establecer lo siguiente:

-
Las escenas habituales presentan un contraste aproximado de 5 ve (Stops) y poseen una reflectancia promediada del 18%
-
El negativo óptimo, en cuanto al tono se refiere, para su positivado en los papeles normales a la plata debe presentar densidades de 0'10 y 1'20 sobre base + velo en las zonas I y VIII respectivamente (para ampliadoras de condensador)
-
La exposición para un negativo óptimo sobre papel nos la proporciona el Tiempo Estándar de Positivado (TSP)

Sin embargo se precisa una calibración previa del material dado que:

-
Los instrumentos de medición no presentan todos el mismo ajuste ocasionando sub y sobre-exposiciones
-
Las condiciones de trabajo particulares de los fotógrafos difieren en muchos factores (formas de agitación, de medición, materiales de ampliación...)
-
No existen datos de todas las combinaciones pelicula/revela­dor, no son fiables o son incompletos
-
No todas las escenas presentan 5 VE

Tests de calibración del material negativo

Es necesario realizar 2 tests de calibración del material negativo, a saber:

1.
Test de sensibilidad (obtención sensibilidad propia)
2.
Test de revelado (tiempos revelado según contraste de la escena)

Su independencia se apoya en la máxima 'exponer para las sombras y revelar para las luces', que significa en esencia que con la exposición se sitúa el umbral de registro de sombras más profundas, ya que el revelado afecta en mayor proporción a las luces y mantiene las anteriores inamovibles.

Con el fin de ahorrar tiempo y material los tests se pueden reducir a un único test conjunto, que denominaremos Test de sensibilidad y revelado; que se describe a continuación.

El objetivo del test consiste en obtener la sensibilidad para que la zona I presente la densi­dad de 0'10 respecto a base + velo y el tiempo de revela­do para que la zona VIII sea de 1'20 respecto a base + velo, para lo cual realizaremos el siguiente proceso:

1.
Localizar como escena una superficie de tono uniforme, prefe­riblemente de color claro y con textura, de una dimensión aproxi­mada de 0'5 x 0'5 m²
2.
Medir la exposición con un fotómetro de luz reflejada para la sensibilidad dada por el fabricante
3.
Exponer 12 fotogramas empezando por una exposición 5 VE inferior a la medida y aumentando la misma en 1 VE para cada nuevo fotograma (crear una escena ficticia de 12 VE de con­traste)
4.
Repetir el paso anterior con 2 rollos más de la misma película (3 rollos en total)
5.
Revelar para el revelador seleccionado cada una de las pelí­culas con tiempos inferior, igual y superior al suministrado por el fabricante
6.
Medir las densidades de los negativos resultantes mediante un densitómetro, exposímetro de transmisión en relación a la base+velo o fotómetro de laboratorio de luz incidente y considerando que cada valor de exposición equivale en densidad a 0’3

Podemos utilizar una escala de grises comercial calibrada y ahorrar exposiciones con el proceso:

1.
Utilizar una escala de grises calibrada con diferencias de densidad de 1/2 EV
2.
Medir la exposición con un fotómetro de luz reflejada para la sensibilidad dada por el fabricante
3.
Exponer 3 fotogramas empezando por la exposición medida, 1 EV inferior y 2 EV superiores a la misma
4.
Repetir el paso anterior 2 veces más
5.
Revelar para el revelador seleccionado cada una de las pelí­culas con tiempos inferior, igual y superior al suministrado por el fabricante
6.
Medir las densidades de los negativos resultantes

Como resultado se obtendrá una gráfica similar a la de la figura 1, que nos proporciona la sensibilidad y el revelado óptimos, adaptados al contraste de la escena para los materiales elegidos.

Vamos a proceder a analizar los resultados de la gráfica que se obtuvieron para la película Kodak TMY 400, expuesta a 400 ISO y revelada con Microdol 1+1'5 a 24ºC.

En primer lugar, hemos trazado dos líneas de color negro que representan las densidades objetivo de 0'10 y 1'2. Esta última línea se cruza con la de densidades correspondiente a la zona VIII en el punto 2, que indica un tiempo de revelado óptimo, considerando la película de 400 ISO, próximo a los 10’8 minutos.

Si la película se considera de 200 ISO el cruce con la línea que sería la referencia de la zona VIII para la densidad buscada se produce en el punto 1 y análogamente si se considera que es de 800 ISO el cruce se produce en el punto 3.

Sin embargo, con el tiempo obtenido para la sensibilidad de 400 ISO la zona I no alcanza la densidad de 0’10 por lo que la película no debería ser expuesta a esta sensibilidad siendo su sensibilidad real próxima a 300 ISO (línea ficticia intermedia entre zonas I y II o entre las zonas VIII y IX de color negro). Con está exposición superior, la densidad de la zona VIII aumenta y por tanto el tiempo de revelado debe ser inferior situándose cerca de los 10¼ minutos (punto 4).

Todavía podríamos afinar algo más, es decir, en la gráfica se observa que con 300 ISO la densidad en zona I resulta algo inferior a 0’10 por lo que la sensibilidad en realidad es inferior siendo la correcta más cercana a los 280 ISO y el tiempo más próximo a los 10 minutos.

De la gráfica obtenida también se deducen los tiempos para la corrección de escenas de contraste alto/bajo con la intervención sobre el revelado. De esta manera una escena de mayor contraste puede ser equilibrada con un revelado de contracción.

Tipo de escena
Tipo de revelado


Escena N+1
Revelado de contracción N‑1
Escena N‑1
Revelado de expansión N+1

Bibliografía complementaria

-
Enciclopedia LIFE La fotografía. Salvat Editores, S.A. 1974.
-
'La Fotografía Avanzada en Blanco y Negro'. Kodak. Cuadernos prácticos de fotografía. Ediciones Folio S.A. 1987
-
'El arte de ver'. Kodak. Cuadernos prácticos de fotografía. Ediciones Folio S.A. 1988
-
'El Sistema de Zonas'. Manuel Laguillo. Editorial Photovision.
-
'The print', 'The negative'. The New Ansel Adams Photography Series. Litlle, Brown & Co.
-
Enciclopedia LIFE La fotografía. Salvat Editores, S.A. 1974.
-
‘La exposición’. David Lynch. Ediciones Omega S.A.. 1980
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© Jorge Lidiano.
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