ILUMINACIÓN
  DE
  ESPECTÁCULOS
  Y COLOR


   Creado
   26 Dic 2016


   Actualizado
   26 Dic 2016


   


© Guillermo Luijk 2016



INTRODUCCIÓN

En el foro Canonistas, el usuario Aaron Albores planteaba sus problemas a la hora de revelar una captura hecha en un escenario con iluminación LED. La imagen abierta en ACR con perfil de color sRGB sin realizar ningún ajuste, presenta el siguiente aspecto (hacer clic para verla más grande):


Fig. 1 Revelado inicial ACR con perfil sRGB y ajustes neutros.


El diagnóstico realizado por varios foreros sobre las amplias áreas marcadas en rojo era el de sobreexposición, pero la exposición en la captura era inmejorable como veremos a continuación. La pantalla inicial de ACR daba pistas de que como poco había un problema de insuficiencia de la gama del perfil de color sRGB para soportar la imagen.

Si se mira el histograma, vemos un pico en el origen para el canal verde que denota que una importante cantidad de colores de la imagen se salían del perfil sRGB con el revelado ajustado. Esto no es un problema de exposición, simplemente sRGB es incapaz de representar los tonos magenta (pobres en verdes, de ahí el recorte en ese canal), tan saturados de las luces artificiales de la escena.

El recorte a 0 es fruto de que la conversión matricial de los valores RAW a sRGB arrojaba valores negativos, que en una codificación con números enteros positivos se redondean a 0. Es incluso más grave y significativo este recorte que el que se produce en las altas luces para el canal rojo: ambos suponen pérdida de gradación tonal en los canales afectados, pero solo el pico del extremo derecho puede tratar de eliminarse con un ajuste de exposición a la baja. El recorte en el origen solo puede ser un problema de gestión de color.


ANÁLISIS DEL RAW

Un revelador RAW es la herramienta ideal para revelar RAWs de la mejor forma posible, pero no para analizarlos, y en particular no para evaluar sus niveles de exposición porque no sabemos:
  • Qué ajustes de exposición internos está realizando
  • Cómo implementa el balance de blancos, el cual supone ajustes de exposición por canal
  • Cómo afecta la conversión al perfil de salida elegido a la exposición por canal
  • Qué umbrales usa para marcar como quemado algo, los cuales podrían hacer parecer como quemado lo que no estaba
  • Qué estrategias de "recuperación" de altas luces implementa, las cuales podrían hacer parecer como no quemado lo que sí estaba
Así que para el análisis haremos una extraccion RAW pura usando DCRAW:

dcraw -v -d -r 1 1 1 1 -4 -T

Atendiendo a los histogramas RAW por pasos de exposición obtenidos a partir de ella, nos encontramos con que la captura fue casi perfecta:


Fig. 2 Histograma RAW de la captura.


Pasando el ratón por el gráfico, aumentamos la escala del eje Y y surge el histograma de las altas luces, o sea el bailarín. Ahora puede verse que el canal R fue el más expuesto, pero siempre dentro de lo correcto. Y el menos expuesto el canal G, precisamente al contrario de lo habitual.

Vamos a ver en recortes al 100% qué zonas exactamente se quemaron en el RAW. El patrón tipo "tablero de ajedrez" es la Matriz de Bayer (hacer clic para tener una visión más amplia):


Fig. 3a Altas luces quemadas en el RAW (zona cabeza).



Fig. 3b Altas luces quemadas en el RAW (zona brazo).


Las partes irremediablemente quemadas corresponden a reflejos quasi especulares en la piel del bailarín. Se habrían podido evitar? sí, pero a costa de tal subexposición general de la captura que habría arruinado la figura del personaje por excesivo ruido. El motivo es que el gradiente de luminosidad en los brillos es tan grande que para rescatar algo de información extra se requiere una fuerte reducción de exposición.

Haciendo zoom 400% en la zona del brazo podemos ver cómo se van quemando progresivamente los canales R, luego el B y por último el G del archivo RAW:


Fig. 4 Altas luces quemadas en el RAW (zona brazo).


Extraer el canal R, el más expuesto, nos da una idea muy precisa de las zonas donde se perdió información en el RAW. En cualquier otra área (las marcadas en gris) el RAW estaba intacto en sus tres canales:


Fig. 5 Altas luces quemadas en el canal R del RAW.


Un sutil punto de mejora en la captura, que se hizo a ISO3200, habría sido realizarla a ISO1600 manteniendo la misma apertura y velocidad (es decir, haber subexpuesto un paso a través del ISO). El ruido en las sombras habría sido exactamente el mismo que el que se tuvo, pero habríamos recuperado un paso de altas luces en la piel del bailarín (mejora no astronómica por lo dicho antes). Como se explicaba en el artículo Los ISOs astronómicos. ISOs de la Canon 5D Mark II, a efectos de calidad de imagen para quien dispara en RAW no tiene utilidad pasar de ISO1600.

La conclusión que sacamos del análisis RAW por lo tanto es que la exposición fue totalmente correcta, habiendo de buscar el problema en otra parte. Las amplias zonas quemadas que mostraba ACR en la Fig. 1 no tenían ninguna relación con la exposición de la captura RAW.


REVELADO EN PROPHOTO RGB

Entonces por qué da tanta guerra este archivo RAW al ser revelado? porque los colores saturados generados por la iluminación artificial, incluso en un revelado neutro, son imposibles de representar con un perfil tan estrecho en gamut de color como es sRGB. Con Adobe RGB tampoco habríamos resuelto el problema porque en el extremo de los magentas está casi igual de cojo que sRGB:


Fig. 6 Diagramas CIE de sRGB, Adobe RGB y ProPhoto RGB.


Revelando en ProPhoto RGB, sin necesidad de desaturar el color y tan solo aplicando una compensación de exposición de -1,5EV (para eliminar la sobreexposición que suponen los procesos internos que vimos lleva a cabo el revelador RAW), el bailarín ya "cabe" dentro dentro del perfil:


Fig. 7 Revelado ACR con -1,5EV, perfil ProPhoto RGB y ajustes neutros.


Haciendo clic en la imagen anterior podemos ver cómo ahora el histograma no tiene picos en el origen ni en la saturación. Que esto sea así demuestra que todos los colores de la imagen han cabido en el perfil de color elegido en el revelado. Las zonas que ACR marca como saturadas coinciden ahora con aquéllas donde el archivo RAW estaba realmente quemado (comparar con la Fig. 5).

La siguiente imagen es el resultado del nuevo revelado. Como está en ProPhoto RGB, en dispositivos sin gestión de color se verá muy oscura y con los colores incorrectos (hacer clic para verla a mayor tamaño):


Fig. 8 Revelado ACR con -1,5EV, perfil ProPhoto RGB y ajustes neutros.


A propósito del trabajo con ProPhoto RGB y colores muy saturados, es más que probable que nuestra pantalla no sea capaz de representarlos. Esto provocará que aunque hayamos logrado preservar los degradados de color en las zonas de alta saturación (algo que se puede comprobar por la ausencia de picos en el histograma), en pantalla las veremos como una mancha de color uniforme.

Para mitigar esto momentáneamente, aunque solo sea a efectos de comprobación, puede resultar útil la opción de Photoshop: 'Edición' -> 'Ajustes de color...' -> 'Controles avanzados'. Introducir un % de desaturación no afecta a la imagen pero sí a su visualización, permitiendo comprobar la riqueza de los degradados en zonas de colores saturados aunque nuestro monitor no pueda representar los colores reales:


Fig. 9 Opción 'Desaturar colores de monitor' de Photoshop.


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Representando con el programa Color Inspector 3D los colores de la imagen original, podemos ver cómo una buena cantidad se salen de sRGB. Pasando el ratón sobre la imagen se tiene una vista 3D que resulta más gráfica para ver la insuficiencia de sRGB para contener la imagen:


Fig. 10 Colores de la imagen original vs perfil sRGB.



OPCIONES DE PROCESADO Y CONSIDERACIONES FINALES

Hemos visto que con ProPhoto RGB no tendríamos problema para revelar inicialmente la imagen, pero obviamente si luego convertimos a sRGB vamos a sufrir recortes en los colores. Cuál sería la solución de procesado si una salida sRGB fuera totalmente obligatoria (p.ej. para publicación Web)?. Es un compromiso que tiene a priori dos opciones:
  • Asumir que cierto canal o canales perderán información en esas zonas de colores saturados
  • Desaturar el color para que no se pierda el degradado en el canal o canales afectados (puede ser una desaturación selectiva solo en las zonas conflictivas)
Aunque pueda parecer menos ortodoxa, en ocasiones la primera opción da lugar a un resultado preferible pese a que no resulte un histograma impoluto, en particular si se habla de publicación Web y no de impresión:


Fig. 11 Recorte de canales vs desaturación selectiva.


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También quería recalcar que aunque todo este artículo trata precisamente de una imagen para la cual el perfil sRGB resulta insuficiente, cuando esto no sea así, es decir cuando la imagen que tengamos entre manos "quepa" en sRGB, no estaremos perdiendo nada por usar dicho perfil desde el principio, así que no hay que sacar la conclusión de que siempre debe usarse el perfil más amplio.

De hecho cuanto más estrecho sea un perfil en cuanto a la gama total de color abarcada (sRGB), más ricas (suaves) serán sus transiciones entre los colores representables:


Fig. 12 Tonalidades diferentes según perfil de color.


La anterior imagen "cabe" sin problemas en los tres perfiles de color típicos (sRGB, Adobe RGB y ProPhoto RGB). Siendo así, podemos ver cómo en sRGB da lugar a más del doble de tonalidades diferentes que cuando la misma imagen se codifica en ProPhoto RGB. Es decir donde sRGB distingue dos tonalidades rojas muy próximas pero diferentes para el vestido de la chica, ProPhoto RGB solo es capaz de ver una. Trabajando en 16 bits esto no se notará en la práctica, pero en imágenes de 8 bits los perfiles muy amplios (ProPhoto RGB) pueden dar lugar más fácilmente a problemas de posterización por escasez de degradado tonal.

La mayor suavidad de los degradados en sRGB que en ProPhoto RGB suele chocar cuando se debate el tema porque existe la falsa creencia de que cuanto más amplio es un perfil de color, es mejor en todo. Pero si tanto sRGB como ProPhoto RGB disponen de los mismos 8/16 bits para codificar todos sus colores (256/65536 niveles tonales por canal respectivamente), no es esperable que el espacio que abarque más colores (tonos más saturados), sea también el que presente saltos más bruscos entre ellos?. Aplica el viejo refrán "el que mucho abarca poco aprieta".


CONCLUSIONES

Se ha presentado una escena con iluminación de luces LED artificiales altamente saturadas en rojos y azules (resultante magenta). Un revelado neutro inicial parece indicar que hubo sobreexposición en la captura, sin embargo un análisis más en profundidad del archivo RAW delata que la exposición de la captura era correcta, y se trata de un problema de colores excesivamente saturados para ser soportados por un perfil estrecho como es sRGB.

Tras un revelado en ProPhoto RGB, la imagen queda correctamente codificada sin perder degradado tonal en ningún canal, lo que se constata en el histograma por la ausencia de picos tanto en el origen como en la saturación.

Finalmente se plantea la problemática de cómo actuar si por necesidad el perfil de salida requiriese ser sRGB, comentando la alternativa de permitir el recorte de canales vs la desaturación selectiva de las zonas poblemáticas.


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