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High Dinamic Range Imaging (HDRI)

Posted by Rufo en 7 abril, 2006

No he posteado estos días (aparte de porque subo mucho a clase y tengo una vida muy interesante y ajetreada… ejemejm…), este finde mencioné el tema de ‘cuatro programas que me encantan’ e investigando sobre ellos cogí el hilo de otra historia que sigo persiguiendo desde hace algún tiempo: uno, la generación de imágenes de ‘amplio rango dinámico’ (o HDRI, que es lo que voy a explicar ahora) y la otra, los panoramas de 360 grados (que es de lo que hablo aqui). Las dos cosas se acaban interrelaccionado, pero esto ya tiene mas que ver con el tema del 3d y renderizado hiperrealista de imágenes en las que no voy a entrar, o al menos no lo haré de momento.

El caso es que he estado estos cuatro días investigando, experimentando… a esto comúnmente también se le llama perdiendo el tiempo, pero he aquí algunos resultados que me parecen interesantes y os los quiero mostrar.

¿Algo raro en esta imagen?

El HDR… (buff, es un siempre el mismo conflicto interno ¿me pongo en plan didactico-pedante y os suelto un rollo técnico que después de leerlo os quedáis igual que estabais, o me reprimo y resumo con cuatro tontadas inconexas que no lo voy a entender ni yo? Va, a lo que salga…)
Pues eso, el HDRI, o ‘High Dinamic Range Imaging’ no es más que un procedimiento para recoger en una sola imagen todo el rango de luminosidades posibles, y no solo las que es capaz de detectar el ojo humano, sencillamente todas las variables existentes en un entorno, para poder manejar y representar y modelo fiel y realista de la propia realidad…

Actualmente a nivel domestico y de usuario lo común es tratar con imágenes con una profundidad de color de 8 bits para cada pixel y canal (los canales rojo, verde y azul, que juntos recomponen la imagen a pleno color), asi es con los jpg que comúnmente nos encontramos y demás formatos. Esto es suficiente para representar las imágenes en un monitor de ordenador o en una imagen impresa, y satisfacer por esta vía al ojo humano, pues siempre hay un tope y este es el blanco absoluto que es capaz de representar el monitor (#FFFFFF, para entendernos los webmasters, más que eso no hay nada).
Pero 8 bits, (y esto son 256 valores distintos), no son ni de lejos suficientes para representar toda la gama de luces y colores que es capaz de detectar el ojo humano en pleno uso de su capacidad, pues este es capaz de detectar negros mucho mas negros que el color mas oscuro representable en una pantalla así como luces muchísimo mas intensas. 256 valores significan que el blanco más blanco, en ese caso, sería solo 256 veces más luminoso que el negro más negro.

A priori es suficiente, pues en un mismo instante el ojo humano no detecta contrastes mayores de 100 a 1. Pero dado que se puede adaptar de forma extraordinaria a distintas condiciones de luminosidad, (y esto lo hace por distintos mecanismos, cerrando el iris o mediante procesos químicos, siendo el primero prácticamente instantáneo, mientras el segundo un proceso bastante más lento, de ahí que tardamos minutos en adaptarnos a la oscuridad total), ¡nuestro ojo puede detectar un rango total de luminosidades de un contraste mayor de 1.000.000 a 1! Ademas, si representamos la capacidad de respuesta del ojo humano en un gráfico, esta no sigue una linea recta, sino que sigue una curva logarítmica, lo que complica aún más el intento por reconstruir esto de una forma fiel.

La forma factible de representar esto es aumentando la profundidad de bits por canal hasta los 32 bits, lo que nos otorga mas de 4mil millones de valores posibles para cada pixel. Esta ‘profundidad de color’ nos va a permitir finalmente, representar y guardar con absoluta fidelidad todos los matices de la imagen, desde la sombra mas oscura hasta la luz mas brillante con un detalle asombroso: mas real que la propia realidad.

¿Y como conseguir estas imágenes? El Photoshop, desde la última versión, la CS2, permite crear imágenes de este tipo y trabajar con ellas, pero por algún elemento gracioso del destino, la copia que yo uso no le da la gana, cuando lo intento hacer me da un error cachondo de estos que suenan y dan una x blanca sobre fondo rojo… Vaya, que el tema, que sinceramente me interesa (¿se nota?), lo he dejado en dique seco hasta esta misma semana. Y cuando lo he tocado me he flipado por sus posibilidades.

Primero, el programa que he usado. Se llama Photomatix, que podeis encontrar aqui, y que dispone una versión libre que nos va a permitir trastear con todo este asunto (quien de todos modos quiera la versión completa, ya sabe…). El uso es lo mas sencillo del mundo, pues en un par de pasos estará lista la imagen.

El segundo paso, para mi de lo mas interesante, el proceso de captura.
Sencillamente, montar la cámara en un trípode (pues todas las imágenes deben de encajar perfectamente), y he aqui el quid de la cuestión, disparar una secuencia modificando la exposición en cada una de las tomas de forma que recojamos en su totalidad el mencionado rango dinámico. No tengo ningún pedazo de cámara, pues la mia es tirando a automatica ;), pero por mala que sea la practica totalidad de cámaras del mercado tiene alguna forma de controlar la exposición, esto es abriendo el diafragma, velocidad de obturación y demás historias (joder, si tienes una cámara en condiciones sabes de que hablo, no se para que voy a enrollarme más :). así pues, se toma una secuencia de fotos, que puede variar desde solo 3 hasta 7 u 8, donde la primera estará subexpuesta completamente, hasta la última, que estará tan quemada como sea posible. aquí, en sentido de las agujas del reloj (o sentido dextrógiro, que es la palabra guay)

Ninguna cámara es capaz de recoger todo el rango dinámico en un solo disparo (el ojo es una máquina suficientemente perfecta para aún no haber sido alcanzada), así pues siempre se hace necesario este proceso. El proceso en Photomatix es sencillo, poco mas que cargar las imágenes, pulsar sobre ‘generar HDRI’… y listo!. Tenemos una imagen en 32 bits, que pesa como el culo de un elefante… y no sirve para nada. Tal y como está, tenemos una cosa, que repito, no sirve para gran cosa. La verdadera aplicación del HDRI esta en la reproducción de entornos realistas, tema que ya dije al principio, va unido al de los panoramas de 360 grados y que desarrollaré más adelante.

Así, a las fotografias sencillas y planas solo les podemos sacar una cosa: podemos modificar su curva cromática y representarla como una imagen sencilla de 8 bits. Y aquí viene lo sencillamente bonito: podemos conseguir imágenes espectaculares que seria imposible de conseguir por otro modo.

La idea consiste en intentar representar todo el rango dinámico del entorno original en una sencilla imagen de 8 bits, mediante una colección de complejos algoritmos que tratan la imagen, con cada uno dando a elegir una interesante variedad de resultados.

**Arriba, dos ejemplos de tomas reales con distinta exposición. Es lo que estamos habitados a ver en fotografías, y precisamente como el entorno es dificil (un contraluz bastante agudizado) es difícil hacer una buena foto.

**Abajo, una vez realizado el proceso de fusión (aqui me hicieron falta 6 exposiciones), se procede a ‘remapear’ los tonos de la imagen. El resultado: se aprecia con el mismo detalle las zonas de sombras que las de luz.

El de la izquierda tal vez sea mas llamativo, ya que recoge ademas los detalles individuales de una forma mas clara. El derecho sin embargo -al menos para mi gusto- es más realista; no goza de la misma espectacularidad pero se aproxima mucho más que el otro a lo que realmente veriamos (vaya, es lo que veo yo todos los putos dias, con decir que la foto esta hecho desde el mismo punto exacto desde donde escribo esto ahora mismo… :). Todo es una cuestión de gustos, en cualquier caso**

La mayoria de las veces, la verdad sea dicha, las imagenes resultantes pecan de artificiosidad e irrealidad. Es el dificil juego, entre intentar acercarse a la propia realidad, mejorarla o sencillamente pasarse. Por ejemplo, la mayoria de estas imagenes, (desde luego preciosas) parecen sacadas de un sueño más que otra cosa. Así, las posibilidades abiertas, y refiriendome ahora solo desde un punto de vista creativo, son inmensas.

Como puntilla, esta imagen de mi cuarto (de Jaén), personalmente y con diferencia mi preferida. Las fotos las hice este verano, esperando ensamblarlas algun dia.

Fijaos como aqui aparecen igualmente expuestas las nubes y el cielo que los objetos en primer plano, la papelera tras la puerta del balcon, el poster a la izquierda arriba, la pantalla del ordenador y el reflejo en ella, el banco y la fuente en la plaza… El color, ademas, representado de puta madre (aunque aqui poco más que fiaros de mi palabra, soy yo el que sabe como es :)
Las fotos las hice justo despues de un chaparrón, con ese cielo precioso y el paisaje recien regado por la lluvia, mientras en mi cuarto hace aire guapo y la temperatura justa, de esa de andar descalzo todo el dia… jejej, el verano ya se acerca de nuevo… :D

:: Clave en la Wikipedia ::
:: HDRI a punta pala en Flickr ::
:: HDRI exagerados ::
:: Un curioso ejemplo aplicado a un retrato::
:: Photomatix Pro, el programa::
:: Apunte en Microsiervos ::
:: Paul Debevec, practicamente el padre del HDR ::

6 comentarios to “High Dinamic Range Imaging (HDRI)”

  1. Gianna said

    Cuando tuve que hacer el proyecto Fin de carrera me tuve que leer algunas cosas de tratamiento de imágen y es acojonante lo complejo que puede ser una cosa tan simple como distinguir una textura de otra (mi proyecto se titulaba “Segmentación de imagen mediante técnicas de reconocimiento de texturas”, así que imagina).

    Cuanto más lees más te sorprendes de lo increíblemente perfecto que es el ojo y sobre todo el conjunto ojo+cerebro.

  2. Eres malo, Rufo.

    Ultimamente mi economía es muy precaria, y hasta ahora he conseguido controlarme y no exprimir mi famélica cuenta bancaria para comprarme una cámara decente…

    Pero cada vez que te pones a hablar de fotografía me entra un impulso casi compulsivo de irme a Mediamarkt a dejarme la pasta… :P

  3. Rufo said

    **Gianna, es verdad q son una sistema de admirable perfeccion, pero creo que mas admirable es la cantidad de ‘trucos’ y optimizaciones que hace de la imagen, y esto es, la adaptabilidad, la capacidad de ignorar corregir e ignorar fallos y faltas en el propio funcionamiento y capacidades del ojo, etc. Un ejemplo, el punto ciego, ese punto de la retina donde no hay bastones ni conos, y como sin embargo el cerebro se encarga de corregir esa carencia y hacernos inconscientes de que en realidad en ese punto no vemos nada… jeje. Eso es lo que si que me parece increible! :D

    **Firn, jeje, tio yo tb ando mal de dinero para un vicio tan caro como es la tecnologia, pero es lo que te digo, si de verdad te gusta la fotografia creo que no tienes excusa. Camaras apañadas hay por 150€ (te recomiendo la Olympus c-315, el modelo actual equivalente al mio y con 5mpx)
    Ahora, si de verdad de verdad te gusta, te recomiendo una en condiciones, vaya, con control manual del tema, las compactas automaticas se acaban quedando cortas, mas que nada por la poca libertad q te dan para experimentar cosas… nada, animo y el q la sigue la consigue…

  4. Pues mientras consigo tener de nuevo ingresos constantes, tiraré de la Olympus c-315 que me recomiendas. Además, así ya se qué pedir a mis amados progenitores por mi cumpleaños, que anda cerquita ya… :)

  5. Rufo said

    hey, ya te digo, la c-310 me ha salio bastante bien, y quiero creer que la c-315 andará igual si no es mejor.
    pero no sigas mi palabra a rajatabla, mirate la pagina de quesabesde.com que ahí analizan todas las camaras del mercado y creo que te va a resultar mucho mejor q mi palabra y experiencia que son bastante reducidas :)

  6. De acuerdo, miraré esa página a ver qué saco en claro, muchas gracias tio!!!! :)

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