El Negativo Digital

Introducción

Una de las principales objeciones a a fotografía digital es la pérdida de información existente en el pasaje de la imagen desde el sensor hasta una pantalla de computadora o una impresora (para las cámaras con DPOF -Direct Prinf Of File-). En esta conversión, salvo unas contadas excepciones las cámaras convierten la imagen a algún formato legible por una computadora (en el 99% de los casos, formato JPEG).

Esta conversión, efectivamente, es una pérdida de información, relacionada con la naturaleza de la definición de información digital. Como sabemos, las profundidades de color de un pixel -o también, los posibles colores que un pixel puede adquirir- están definidas por la cantidad de bits que lo definen. Una profundidad de color de 8 bits nos da 256 posibles combinaciones de una cadena de 8 dígitos que pueden ser unos o ceros (2^8). Cuando aumentamos esos bits a 24 bits, nos da, para fines prácticos, unos 16,7 millones colores posibles.

Como también sabemos, un color es definido básicamente por tres canales: rojo, verde y azul. Si nosotros tenemos 24 bits, podemos entonces definir que cada canal puede definirse en base a 256 combinaciones posibles -dado que tenemos 8 bits posibles para cada canal-, y si pensamos que cada color es definido por la combinacion de estos tres canales, entonces podemos tener un total de 16,7 millones de combinaciones posibles (256^3).

Todos los formatos en los que una cámara puede convertir la información proveniente del sensor efectúan una conversión para colocar la información de color de cada pixel en 8 bits por canal (con la excepcion del TIFF 16 Bits). Pero esto no es siempre lo que el sensor capta.

Prácticamente la totalidad de las cámarad digitales reflex, y algunas compactas como las Panasonix Lumix LX 1 y 2, en realidad captan a una profundidad de color mayor, 12 bits por canal, e incluso algunas 14 bits. Ahora, hemos dicho que en la conversión, parte de esta información se pierde, y los colores quedan resumidos en 8 bits por canal. Esto no es abitrario, y se debe en primer lugar a los formatos en que estas conversaciones se hacen (JPEG tiene estandarizada esa profundidad de color) y en segundo lugar a que esa profundidad de color es la standard en el mundo informático, y mas profundidad de color presenta problemas salvo que las imágenes sean vistas con un programa adecuado (por ejemplo, el editor de imágenes GIMP no puede visualizar imágenes a más de 8 bits de profundidad de color por canal, pero Adobe Photoshop y otras aplicaciones sí. De igual manera, Windows -no conozco Mac en este sentido- no puede mostrar thumbnails previos de imágenes con mayor profundidad de color por canal que 8 bits).

No obstante, como hemos notado, los sensores poseen la capacidad de captar profundidades de color mayores que 8 bits por canal. En general, esta suele ser 12 bits por canal (muchos scanners también pueden hacerlo, como el Epson 4490 o el Epson 4990, que pueden captar hasta 16 bits por canal, con una profundidad total de 48 bits).

Acá es conveniente hacer una aclaración. Una mayor cantidad de bits de profundidad de color no implica un mayor rango dinámico. Michael Reichmann lo explica de una forma muy clara que voy a utilizar. Imaginemos un edificio, cuyos pisos estan conectados por escaleras. Aumentar la cantidad de escalones que posee la escalera no cambia la distancia entre piso piso, obviamente, pero da muchos mas pasos intermedios que una escalera con menos escalones. La profundidad de color funciona de la misma manera, varía la cantidad de tonos intermedios, pero los extremos se mantienen. Nosotros sabemos que el rango dinámico de una imagen, dicho a grosso modo, es la cantidad de stops o diferencias lumínicas que hay entre las luces y las sombras de una imagen dada. Aumentar la profundidad no aumenta esta distancia entre luces y sombras, pero aumenta los pasos intermedios, la gama tonal posible,

Entonces ¿Cómo es que esos bits que se pierden en las compresiones pueden ser recuperados? La respuesta de los fabricantes fue el RAW.

El Negativo Digital

Este término fue acuñado para hacer un paralelismo aproximado entre la idea de negativo en fim y el soporte digital. El negativo en soporte film es efectivamente una imagen sin terminar. Posee toda la información necesaria para hacer de el un positivo, que según como se haga puede ser diferente (los que alguna vez hayan tenido la oportunidad de efectuar un positivado en cuarto oscuro saben de lo que hablo, apantallados, tiempos se exposicion, apertura del diafragma del lente de la ampliadora, etc), pero no es una imagen final utilizable para mostrar.

Con el soporte digital y los datos en crudo (lo que denominamos formato RAW), llegamos al negativo digital.

En realidad, la idea de negativo digital fue desarrollada en limpio por Adobe, con su formato DNG -acrónimo de Digita NeGative-. Al día de hoy, pocas cámaras han adoptado este formato de fábrica, y salvo unas contadas excepciones todas utilizan formatos propietarios -Nikon el NEF, Pentax el PEF, etc.-. Esto requiere que los fabricantes liberen la estructura de archivo a los desarrolladores de software para que puedan implementar la lectura de los archivos propietarios en actualizaciones de software (por ejemplo, Lightroom no podía leer los raw de la Pentax K100D Super hasta la versión 1.3). No obstante este problema -que no ocurre con el formato DNG, dado que desde su creación fue un formato abierto-, con la idea de raw llegamos a la oportunidad de leer la información captada por el sensor sin ningun tratamiento específico.

(Original en inglés de Bob Atkins)

Bob Atkins dibujó en un artículo en Photo.Net el esquema básico de arriba, que me tomé la libertad de modificar levemente y traducir. En rojo está el camino del formato raw. No es que todas esas modificaciones no ocurran nunca, ocurre que todas ellas ocurren en la computadora, y como se trabaja con la información completa de la imagen, las modificaciones posibles son bien distintas.

La captura de la imagen por el sensor y las modificaciones requeridas por los valores de sensibilidad (ISO) deben ser hechos si o si por el hardware de la cámara, por eso son pasos comunes en los dos procesos. Cuando en la cámara nosotros configuramos una determinada sensibilidad, lo que estamos en realidad haciendo es decirle al conversor analógico/digital (A/C) -es decir, la pieza de hardware que convierte las señales eléctricas del sensor en bits- cómo debe ser hecha a conversión en función de ajustar la ganancia sobre dicha conversión a la sensibilidad configurada. Los sensores tienen una sensibilidad nominal predeterminada, y las modificaciones de sensibilidad se realizan en dicho momento, la conversión A/C. Si pudiésemos modificar a gusto y piacere la sensibilidad de un sensor, no existirían problemas como el ruido cromático. Dicho de otro modo, si nosotros ajustamos la sensibilidad en ISO200 es probable que no tengamos ruido pues no estamos forzando la conversión. Cuando nosotros ajustamos la sensibilidad en ISO3200 (4 stops más), la conversión A/C que toma lugar efectúa una ganancia muy grande sobre la información adquirida por el sensor, introduciendo algunos defectos como el ruido (por supuesto, en esta ecuación también juega un rol importante la calidad de la información adquirida por el sensor, y en esto las leyes de la física son implacables, invariablemente la información adquirida por un sensor más grande es de mejor calidad, y es por ello que cualquier cámara DSLR tiene mucho menos ruido tanto cromático como de luminancia a altas sensibilidades que una cámara compacta, debido a que todas las DSLR tienen sensores por lo menos tamaño 4/3 y las cámaras digitales compactas tienen como sensor más grande uno tamaño 1 1/8).

Volviendo a nuestro tema: los pasos siguientes pueden ser efectuados por la cámara o por nosotros en la computadora. En general, lo que más nos importa es ajustar el balance de blancos, la tonalidad, algún cast de algún canal, problemas como el purple fringing, y los ajustes de reduccion de ruido, saturación, sharpening, etc.

La ventaja de tener TODA la información es que efectivamente estamos trabajando de una manera muy similar a la que se utiliza con un negativo. En un paper de Adobe se establece un paralelo más o menos similar entre el soporte en film y el soporte digital: trabajar con JPEGS es como trabajar con diapositivas, la exposición tiene que ser perfecta; trabajar con RAW es como trabajar con un negativo, podemos hacer un positivado bueno de una exposición no tan buena. Esto es cierto, y cabe señalar lo siguiente. Cuando disparamos en RAW, la información está literalmente en crudo, y la imagen es legible por una aplicación como Camera Raw por los metadatos, o datos sobre los datos literalmente. El archivo RAW consiste en la información en crudo de la imagen, e información acerca de los parámetros de la misma -disposición de la matriz de bayer en el sensor, sensibilidad y balance de blancos, saturación, etc. Cuando trabajamos en RAW, podemos obviar todos estos parámetros y cambiarlos como nos guste, mientras que en un JPEG, todos estos parámetros deben estar perfectos, dado que es la misma cámara la que los aplica sobre la información proveniente del sensor y convierte estos datos en un archivo JPEG. El paralelo entre JPEG/Diapositiva y raw/film está bastante bien hecho -con algunas salvedades por supuesto, pero que no vienen al caso-.

Conclusión y notas finales

Hemos visto las ventajas de disparar en formato RAW. La principal desventaja de disparar en RAW es el tamaño de los archivos y su inutilidad hasta haber pasado por el postproceso. Un archivo RAW no es una imagen hasta que lo hayamos procesado en un programa adecuado, de manera tal que no es cosa de enchufar la cámara en una computadora cualquiera e imprimir los archivos o enviarlos por mail. Un cierto trabajo mínimo es preciso, siempre. Por otra parte, no podemos caer en la confusión de que disparar en RAW permite incurrir en todos los errores posibles de exposición y lograr igualmente una imagen aceptable. Cuanto más cerca estén los parámetros previos a la toma de lo que queremos lograr, los resultados van a ser mejores, tanto por conveniencia -menos tiempo de postproceso- como por calidad de datos originales. La segunda desventaja de los RAW es su voluminoso tamaño: un archivo RAW de 6MP ocupa aproximadamente 8 a 12 MB, lo cual no es menor e implica alrededor de 100 imágenes en una tarjeta de 1GB (o sea, sólo unos tres rollos de film, una carga usual para los que salimos con film a la calle alguna vez).

N o obstante, las ventajas de disparar en RAW son tangibles y estan presentes. Con un software adecuado, las posibilidades de trabajo sobre la toma, sobre todo si disparamos en condiciones complicadas, son muchísimo más amplias que con JPEG, sólo con el RAW podemos sacar el máximo de calidad posible de una imagen.

Now go get the camera, a good prime, and start shooting, kid.