Amplía El Rango Dinámico con el Método de los 4 Pasos [HDR Zero Noise]

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Ya te hablamos en su día sobre el rango dinámico y la limitación que tenemos en nuestras cámaras a la hora de captar imágenes en las que existe una gran diferencia lumínica entre luces y sombras, ¿te acuerdas?

Pues bien, gracias a la web de Guillermo Luijk he descubierto un sencillo método que te permitirá ampliar el rango dinámico de tu cámara.

La técnica ha sido bautizada por el propio autor con el nombre de “Método de los 4 Pasos” y consiste en eliminar el ruido que se produce en las zonas de sombras. ¿Quieres conocer cómo funciona?

Si ya te has peleado con el “dichoso” rango dinámico, seguro que  te suenan las técnicas HDR y la forma en que éstas solventan las limitaciones que tienen nuestras cámaras en cuanto al rango dinámico que ofrecen.

Estas técnicas consisten básicamente en realizar varias tomas de una misma escena variando la exposición (o simularlas) y fusionarlas posteriormente para lograr un mayor rango que el que ofrece nuestra cámara.

La técnica que vamos a ver hoy se basa también en la captación de varias tomas, concretamente 2 (aunque es ampliable a más tomas), y en la posterior fusión de las mismas. Sin embargo, tiene algunas diferencias con las técnicas HDR que analizaremos.

¿Qué Limita El Rango Dinámico? El Ruido en las Sombras

Imagen sin Zero NoiseCuando hablamos del escaso rango dinámico de las cámaras tendemos a localizar el porqué exclusivamente en la limitación debida al número de bits que representan a cada uno de los pixels que capta nuestro sensor y que, por tanto, limita los niveles que es capaz de distinguir.

Por ejemplo, las cámaras de 12 bits, como son la mayoría de cámaras actuales que permiten guardar el resultado en formato RAW, ofrecen un rango dinámico de 2^12=4096 niveles, o, lo que es lo mismo, 12 diafragmas de diferencia entre luces y sombras.

Sin embargo, cuando se habla del rango dinámico real de una de estas cámaras, nadie en su sano juicio se atreve a decir que el rango es de 12 diafragmas. Lo normal es hablar de 6, 7, ó incluso 8 diafragmas, pero nada de los teóricos 12 diafragmas que por el formato de almacenamiento podrían almacenarse.

¿Dónde están esos 3, 4, ó 5 diafragmas que perdemos? Muy sencillo, esos diafragmas se los está “comiendo” el número insuficiente de niveles con los que se codifican las sombras profundas de nuestras imágenes y la amplia presencia de ruido en estas zonas.

RuidoObserva la imagen superior en la que parece que la calidad de la fotografía es aceptable (a pesar de haber quemado un poco la zona de la ventana). Las zonas menos luminosas parecen estar bien y contar con suficiente información, ¿verdad?

Pues échale un vistazo a esta ampliación a Escala 1:1 de una región de sombras. ¿Observas la cantidad de ruido que se ha introducido? A eso me refiero cuando te digo que no cuentas con los teóricos 12 diafragmas ni por asomo, ya que parte de este rango no es alcanzable por el ruido que introducen los sensores en las zonas de sombras.

La justificación teórica daría, por si sola, para al menos un artículo entero, por eso he optado por no recogerla y basarme en una imagen aclaratoria. Pero para los curiosos que no se conformen con fiarse de las afirmaciones y fotografías anteriores, el propio Guillermo Luijk lo cuenta muy bien en su web.

¿En Qué Consiste El “Método de los 4 Pasos”?

Deep in ThoughtPara tratar de poner remedio al enorme ruido introducido y la falta de definición en las zonas de sombras, Guillermo nos propone un método que él mismo ha bautizado como “Método de los 4 Pasos”.

El método consiste en realizar dos tomas, una correctamente expuesta y una segunda sobreexpuesta, concretamente 4 diafragmas, por eso el nombre de 4 Pasos.

Para ello, necesitarás contar con un trípode, realizar el primer disparo y, manteniendo la apertura de diafragma (para conservar la profundidad de campo), multiplicar el tiempo de exposición por 16 (2^4) para sobreexponer +4EV y realizar la segunda toma.

Esta sobreexposición hace que las zonas de sombras de la imagen inicial pasen a estar en una zona de luminosidad intermedia en la toma sobreexpuesta, de manera que no incorporen ruido y se pueda captar en ellas una mayor variedad lumínica.

Posteriormente, será necesario fusionar ambas tomas con el objeto de mantener la exposición de la toma correctamente expuesta, pero dotando de mayor información y menor ruido a la zona de sombras, gracias a la información aportada por la toma sobreexpuesta.

¿Qué Necesitas? Preparando El Equipo

Trípode¿Qué?, ¿quieres probarlo?, pues toma nota que voy a indicarte qué necesitas para poder poner en práctica esta curiosa técnica:

  • Un trípode que te permita mantener la misma escena en ambas tomas
  • Una cámara que permita almacenar las fotografías en formato RAW
  • Instalar el programa dcraw en la ubicación C:\dcraw\dcraw.exe
  • Instalar el programa Zero Noise, que utiliza como motor de procesado el programa dcraw, buscándolo en la ruta indicada en el punto anterior

¿Lo tienes todo listo? Pues prepárate, porque en el siguiente apartado te voy a guiar por los pasos que debes seguir para aplicar por primera vez el “Método de los 4 pasos”.

¡Pruébalo!: Un Ejemplo Práctico

Voy a detallarte “con pelos y señales” los pasos a seguir para aplicar el “Método de los 4 Pasos” y lograr ampliar el rango dinámico mediante la eliminación de ruido y la obtención de mayor definición en las sombras de una imagen que presenta una gran diferencia lumínica entre luces y sombras.

1. Planta tu trípode y realiza una toma correctamente expuesta de la escena a la que deseas aplicar el método. Recuerda que debes almacenar la toma en formato RAW.

Foto bien expuesta

2. Realiza una segunda toma de la misma escena sobreexponiendo 4 pasos y manteniendo la misma apertura de diafragma para conservar la profundidad de campo de la toma. Es decir, multiplica el tiempo de exposición por 2^4=16. De nuevo no olvides conservar la fotografía en RAW.

Foto sobreexpuesta 4 pasos

3. Vuelve a casa con tus dos tomas y guárdalas bajo una ruta cercana al raíz de tus fotos. Es conveniente ubicarlas en una carpeta como, por ejemplo, C:\Fusion. Ya que por una limitación de MS-DOS deben encontrarse en una ruta corta. De lo contrario, Zero Noise se “quejará” y no permitirá realizar la fusión.

En mi caso, la ruta a las dos imágenes es C:\Fusion\Correcta.NEF y C:\Fusion\Sobreexpuesta.NEF (al tener una Nikon, los RAWs que genera tienen formato NEF, si tienes una marca de otra cámara, tus RAWs tendrán otra extensión).

4. Ejecuta Zero Noise (C:\Archivos de Programa\Zero Noise\Zero Noise v09.exe) y sigue los siguientes pasos:

Zero Noise Screenshot

  1. Haz clic en el botón “…” y selecciona la imagen Correcta.NEF (C:\Fusion\Correcta.NEF) y automáticamente Zero Noise seleccionará por ti Sobreexpuesta.NEF.
  2. Haz clic en el botón “Develop” para generar los .TIFF que se fusionarán para reducir el ruido de las sombras.
  3. (Opcional) Haz clic en el botón “HL” para conservar los valores de luces altas de la toma original.
  4. Haz clic en el botón “Calc EV” para que la aplicación calcule la verdadera diferencia de exposición existente entre las dos tomas.
  5. Haz clic en el botón “Build map” para que la aplicación construya el esquema en base al que hará la fusión de imágenes.
  6. Finalmente haz clic en el botón “Colour” para que la aplicación lleve a cabo la fusión de imágenes.

Puedes conocer para qué valen exactamente cada uno de los controles de la aplicación, así como el resto de ellos que no he mencionado, a partir de este sencillo tutorial escrito por Guillermo. Si bien, con los pasos indicados, conseguiremos nuestro propósito.

Tras estos pasos, la aplicación habrá creado una nueva imagen con extensión .tif en el directorio C:\Fusion. La imagen tendrá idénticas características de exposición que la toma correctamente expuesta, pero, por otra parte, ofrecerá mayor definición y menor ruido en las zonas de sombras.

Fotografía tras Zero Noise

No aprecias gran diferencia con respecto a la toma correctamente expuesta, ¿verdad? ¿Y si hacemos un zoom sobre una zona de sombras? Presta atención, verás como sí que hay diferencias.

Comparación entre la aplicación o no del

¿A que a Escala 1:1 sí que observas ciertas diferencias entre una toma y otra? Es increíble lo bien que resuelve el problema del ruido esta técnica de fusión, ¿no te parece?

Si te quedas con ganas de saber más sobre esta técnica o sobre otros artículos de Guillermo Luijk, te recomiendo encarecidamente que visites su web y, concretamente, la sección de artículos. La verdad es que están genialmente escritos y desde aquí le doy la enhorabuena y las gracias por técnicas como ésta.

¿Por Qué Usar Zero Noise y No Otros Programas de Fusión?

Question Mark and ArrowComo habrás podido ver en otros artículos, hemos hablado sobre multitud de programas que te permiten hacer fusión de imágenes. Concretamente, para aplicar la técnica HDR te hablamos hace no mucho sobre 8 fantásticos programas que te permitirían aplicarla a tus fotografías.

Sin embargo, para esta fusión no te he pedido que la hagas en Photomatix o en la herramienta HDR de Photoshop, ¿por qué?

Lo cierto es que para Photoshop, existe un tutorial en “ojo digital” que te permitirá lograr un resultado equivalente, aunque requiere mayor trabajo.

Por su parte, en el caso de Photomatix o de cualquier otro programa HDR, la fusión dará lugar a una toma en la que el valor de exposición global del resultado será distinto al de la toma original correctamente expuesta. A diferencia de lo que sucede en Zero Noise, donde la toma final conserva la exposición de la inicial.

Por este motivo, mi recomendación es que emplees Zero Noise. No en vano, tanto Zero Noise, como dcraw son completamente gratuitos. ¿Por qué no instalarlos y utilizarlos?

¿Cuándo Aplicar La Técnica?

Andrea 1972-1973 IndoorUna vez que conoces la técnica y has visto los resultados tan espectaculares que ofrece, lo suyo es saber identificar cuándo emplearla.

El criterio fundamental es que la escena que se desea fotografiar cuente con una amplia variación lumínica, de manera que la cámara se vea obligada a sacrificar las zonas de sombras.

Puedes encontrarte en esta situación en fotografías de:

  • Interiores y fotografía de edificios
  • Bodegones de estudio en los que se busca alta definición en las sombras
  • Paisajes que presentan un fuerte contraste
  • Tomas nocturnas o con escasa iluminación en que las zonas de sombras suelen presentar mucho ruido

¿Qué?, ¿te ha quedado claro cuando utilizar la técnica? Entonces, ¿a qué esperas para ir en busca de una de esas situaciones y ponerla en práctica?

Si lo haces, por favor, ¡cuéntanos tus impresiones! o si completarías o mejorarías esta técnica de alguna manera. Ya sabes que con tus aportaciones nos beneficiamos y aprendemos todos.

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Comentarios

  1. Es un método muy bueno, y voy a empezar a utilizarlo en cuanto se me presente la posibilidad. De todos modos, y a modo de aviso… En los ejemplos se ha sobreexpuesto únicamente +2EV (de 20s a 80s) y no +4EV como comentábais en el artículo

  2. ajjaja esas fotos son de la Biblioteca del centro dotacional de arganzuela no?? yo vivo al lado y solia ir a la biblioteca! igual somos vecinos :P

  3. @CescBCN, ánimo con la técnica, seguro que te quedas asombrado de los resultados que ofrece.

    Respecto a tu comentario, sí que está sobreexpuesto +4EV. Los tiempos de exposición de las dos tomas son 1/20″ (0.05″) y 0.80″, de modo que 0.05 x 16 = 0.80. Es decir, se ha duplicado el tiempo de exposición 4 veces (2^4=16), por tanto se ha sobreexpuesto 4 pasos.

    No obstante, aprovechando la ocasión, te digo que Guillermo, además de las fusión de 2 tomas a 0EV y +4EV, también recomienda, como alternativa, la fusión con 3 tomas a 0EV, +2EV y +4EV.

    @santiago, pues sí, igual somos vecinos, aunque yo llevo poco tiempo viviendo por esa zona :)

  4. no hay manera de instalar dcraw y no se abren los archivos raw

  5. Funciona, lo probe y funciona muy bien. Gracias por tu valioso aporte.

  6. me imagino que con GNU/Linux no sera necesario la restriccion de nombre porque la linea de comandos es más completa

  7. Estimados Señores: Desde hace mucho tiempo, estoy buscando el programa que me permita hacer la fusión de imágenes, siguiendo el método o sistema de los “cuatro pasos”, es por esto que me dirijo a ustedes, rogándoles me indiquen el modo do adquirir dicho programa para poder instalarlo en mi equipo. Por supuesto, les agradezco seriamente, no solo esta información que les solicito, si no también la magnifica formulación didáctica que emplean en sus artículos, pues a pesar de ser fotógrafo aéreo desde hace muchos años, los correos de dzoom, me resultan cada vez mas interesantes, por todo ello, GRACIAS, con un cordial saludo de Ángel Alonso.

  8. @jose, la instalación consiste simplemente en crear la carpeta C:dcraw y pegar dentro el ejecutable (no hay que realizar una instalación como tal).

    @Juan, efectivamente, con Linux no tienes esa restricción.

    Un saludo

  9. Gracias por el artículo. Es un gran trábajo, claro y conciso. Un saludo

  10. Se puede hacer con un unico archivo raw?

  11. interesante, interesante… Una gran solución para fuertes contrastes…

    la pregunta es q programa equivalente a Zero Noise disponemos los Makeros…?

    Gracias… :)

  12. Gracias por el tutorial, hace tiempo lo probé y ni siquiera lo pude hacer andar, esta vez me quedé al menos atorado en la parte del botón “calc ev”, aparece atenuado como no disponible. Sabrás algo, igualmente le sigo investigando en la página del autor. Gracias otra vez por este arduo trabajo.

  13. Buaaaaa :'( no puedo instalar DCRaw porque no encontr? versi?n para mac… Hay alguna opci?n?

  14. hola como instalo dcraw en mi pc gracias por la informacion

  15. Aunque conozco los dos programas y el magnifico resultado,jamas he podido instalarlo.Es seguro que por desconocimiento mio,ya que las pantallas reflejan que usted si lo utiliza,al igual que evidentemente,su autor el sr.Luijk.
    Una pena que dos programas tan utiles,sean tan “duros” de instalar para neofitos,seguiremos con el enfuse y reduciremos el ruido con dnoise,aunque sea poco natural.Lo dicho,una pena.

  16. Yo también me quedo atorado en el paso 4, el botón de “calc ev” está inhabilitado.

    He seguido todos los pasos. Las fotos son en .dng, una de ellas sobreexpuesta artificialmente.

    Gracias de antemano.

  17. Una pregunta.. ¿es posible usar un sólo archivo raw en lugar de dos? es decir, mediante copia virtual (Lightroom) aumentar la exposición +4EV.

    Ojalá alguien me resuelva esta duda..

  18. Aquellos que buscan DCRaw para Mac, en esta web se distribuyen algunos binarios ya compilados:

    http://www.insflug.org/raw/

  19. @Lumley, para que se active el botón Calc EV debe haberse finalizado con éxito la etapa previa (Develop). Si no ha sido así con toda seguridad se debe a que no tienes la versión de DCRAW adecuada operativa. En el tutorial se explica de dónde descargarlo para cada SO.

    @renko, con un solo archivo no hay mejora en ruido posible. Este programa no realiza un mapeo de tonos para obtener una imagen final, solo fusiona de manera óptima la información de varias capturas. Si solo hay una captura, no hay nada que fusionar.

    Un saludo.

  20. @asperim, me temo que no es un problema de formato, sino del rango que te ofrece la codificación de los colores. Por tanto no creo que obtengas buenos resultados.

    Si observas el comentario inmediatamente anterior a éste que ha realizado el autor a la misma pregunta de renko, observarás que no hay mejora posible.

    @kurkudi, @Mariana, por el momento no está disponible para Mac. Quizás la única opción sea instalarte una máquina virtual (tipo Parallels) en la que hagas correr un Windows e instalarlo ahí.

    Sé que no es una solución muy “brillante”, pero no se me ocurre otra, lo siento.

    Como ha comentado “Alberto / Zumito” en un comentario anterior, sí que hay versión de dcraw para Mac (http://www.insflug.org/raw/). No así de Zero Noise.

    @Astrape, ¿proporcionas 2 ó más ficheros RAW como entrada?, ¿haces clic en el botón Develop previamente para generar los .TIF? Sigue los pasos al pie de la letra y no deberías tener problemas. Échale un vistazo a la respuesta que le ha dado el propio autor a Lumley en el comentario anterior a éste.

    @javier, la instalación consiste básicamente en crear la carpeta C:dcraw y copiar en su interior el ejecutable (.exe) al que tenéis un enlace en la sección “Enlaces Relacionados” y, hecho esto, ya estará instalado.

    @tbone, la instalación es muy sencilla, en serio, pregunta dónde te atascas, aquí o en la web del autor y seguro que te ayudamos a conseguirlo.

    Ciao

  21. increibles todos los articulos, habeis conseguido que mejore muchisimo como fotografo.

    http://www.flickr.com/photos/heredero/

  22. Gracias por las respuestas,lo intentare.

  23. Muy bueno, con vosotro siempre aprendo algo nuevo y util.
    Un Saludo

  24. Simplemente agradecerle a Guillermo la presencia en esta web y sus respuestas a nuestras dudas.

  25. Dcraw tiene problemas con Windows Vista y Windows 7 si es de 64 bits. Es una l?stima, porque no voy a cambiar el sistema operativo porque este, que es un programa genial, no me funcione.

    Probar? a realizarlo en una m?quina virtual de 32 bits.

    Genial el consejo. Estoy haciendo algunos HDR’s, y me encuentro con que sale bastante ruido y quiero corregirlo.

  26. Perdón: Quiero aclarar que me refería a la operación de extracción por lotes cuando realizas la instrucción “dcraw -e *.cr2″ (en mi caso dcraw -e *.orf). Este comando extrae los jpg de los RAW masivamente, y es mayoritariamente para lo que utilizaba este programa en XP. Como comentaba, en Windows Vista/7 64 bits no me funciona.

    Por cierto, podríais aclararme eso de los pasos, no lo he entendido del todo. Aquí comenta “sobreexponiendo 4 pasos” (mi cámara sólo tiene 3EV) que entiendo que son las rayas de la compensación de la exposición. El problema está en que luego habla de velocidad (multiplica el tiempo de exposición por 2^4=16) y el tema de los pasos ahí lo llevo más liado.

    Yo hasta ahora utilizaba la función de bracketing automático que tiene mi cámara y ajusto el enfoque en manual, lo hago sólo con +/- 1 paso EV, así que creo que debería ajustarlo en 0EV +1EV +2EV (haciendo tres fotos como comentan que es aconsejado)

  27. Mayestic, no uses el braketing, usa el modo manual y cambia directamente el tiempo de exposición, el fotómetro te indicará los pasos que vas variando.

    Una duda, el tema del ruido lo corrige muy bien, pero. Realmente no fusiona las dos exposiciones, la deja como la primera foto, por lo tanto no ganamos rango dinámico ¿no? Tan sólo eliminamos ruido, que no es poco, eh?

    ¿me he perdido algo?

  28. @xdios, efectivamente no ganamos rango dinámico, pues es el mismo que el de la fotografía inicial (distancia entre las luces más intensas y sombras más profundas).

    Eso sí, dentro de ese rango dinámico idéntico entre la original y el resultado de la fusión, en la fusión quitamos ruido, con lo que contribuimos a una mejora no en la cantidad del rango de la fotografía, pero sí en lo que se refiere a la calidad de éste.

    En definitiva, que, como bien apuntas, no hay ampliación del rango, sino mejora de éste gracias a la eliminación de ruido en las sombras.

    Ciao

  29. @Mayestic, Manuel Llorens acaba de sacar una solución para tu problema: http://www.rawness.es/wildness/

    El rango dinámico contenido en la imagen producida por Zero Noise es mucho mayor que el de cualquiera de los archivo RAW que se usaron para generarlo, porque el programa aúna la información de todos ellos.

    Rango dinámico = ruido. Si reduces el ruido, aumentas el rango dinámico, por definición precisamente de rango dinámico digital.

    Por casa paso de separación entre capturas, ganamos un paso de rango dinámico capturado respecto a hacer una sola toma.

    Pero la imagen de ZN es virgen, necesita ser procesada para MOSTRAR todo ese rango dinámico latente: hay que levantar las sombras sin quemar las altas luces. Esto puede hacerse manualmente, o con programas de mapeo de tonos (Photomatix, HDR de PS, TuFuse, SNS-HDR,…).

    Hay que tener claro lo que hace y lo que no hace ZN. El programa se mueve en el terreno de la CAPTURA. Genera un archivo que sería el que te proporcionaría una cámara capaz de capturar infinito rango dinámico (con el número de capturas necesario).

    La etapa del PROCESADO para hacer aflorar todo ese rango dinámico en la imagen final es responsabilidad del usuario.

    Salu2

  30. Creo que me ha quedado claro. Entonces lo que ganamos es la posibilidad de iluminar las zonas de sombras sin que aparezca ruido.

    Muchas gracias.

  31. Saludos….. Esta es mi primera vez en el foro y espero que no sea la última…. Me he atrevido a escribir, porque veo que la mayoría de la gente no entiende el concepto de los 4.096 niveles y los pasos y la latitud etc….. Por tener en una captura 4.096 niveles, eso no quiere decir que corresponda a 2 elevado a 12, es decir 12 diafragmas…. Se están mezclando churras con merinas, y eso indica que no se entiende el concepto de cada cosa y que a uno le suena y lo relaciona….
    Si tenemos 4.096 niveles de tonos, esto se podría dar hasta en un diafragma o en 2, o en 3 o en 12….. Tienes que entender que son tonalidades y son cantidades que representan una medida, y por que coincida, con 2 elevado a 12, eso no quiere decir que corresponda con 12 diafragmas…. Cuando una cámara decimos que mide 6 diafragmas por ejemplo, queremos decir que es sensible a un rango de luz de 2 elevado a 6 es decir de 64 distintos niveles de iluminación, y a la vez toda esta latitud la podemos dividir en 4.096 tonos….. pero los 64 niveles son inmutables, y no se tiene que confundir un concepto con otro, porque repito que es confundir churras con merinas…. (La verdad es que entiendo que muchas veces se lleguen a estos errores, porque son matemáticas y mucha gente no es que sea una lumbrera con los números)
    saludos a todos y hasta la próxima

  32. En primer lugar, agradecer la labor que hace el equipo de esta web, tan útil para los que somos principiantes en el mundo de la fotografía.

    Tengo el mismo problema que algún usuario ha mencionado por ahí. El botón “Calc EV” está inhabilitado, me he cerciorado de que la versión del programa es la adecuada: versión para Windows 7 de 64 bits.

    Cualquier ayuda me será útil.

    Muchas gracias.

  33. Me he bajado el programa zero noise en su versión 0.9. La he instalado y bien, pero no tiene todos los botones del ejemplo que se practica.
    Me he bajado la actualización versión 1.1, dónde en su interior existe un fichero llamado zeronoise v0.9.exe y según instrucciones debe copiarse en la instalación del programa.
    Cuando se ejecuta nuevamente me dice This version of Zero noise has now expired.
    Me podrías decir dónde esta el problema?

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