¿Cómo funciona el HDR en cámaras compactas?

Soy usuario de cámaras compactas y estoy intrigado con la opción que ahora traen muchos modelos de cámaras de mejorar el rango dinámico -HDR-Hace algunos años leía que la función HDR tomaba un número de tomas consecutivas y luego componía una única image salvando el gran defecto de los sensores pequeños de falta de información en las áreas sub o sobreexpuestas. Si cuando se empezó a usar esta técnica en fotografía digital, pocas eran las cámaras que implementaban esta función, hoy parece que hasta los modelos más sencillos la tienen. He estado haciendo algunas pruebas y noto que entre imágenes tomadas sin o con HDR, pues en las segundas las zonas más oscuras salen algo más sobreexpuestas, y enlas zonas más luminosas no aprecio cambios. Me da la sensación que es simplemente una imagen con una curva modificada, pero que tiene poco que ver con la técnica que escribo al principio.

Si sabes algo de esta técnica y como funciona en las cámaras compramos -gamas bajas, medias o altas-

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Dada00!

Muy interesante tu pregunta. Lo cierto es que la respuesta que puedo darte es más una intuición fundamentada que un hecho contrastado, ya que investigando no he encontrado ningún documento técnico que lo explique en detalle. Me basaré en la teoría de tratamiento de señal (deformación profesional de ser Ingeniero en Teleco :-P) para sentar las bases y luego llegar a la conclusión.

Como bien comentas el HDR persigue incrementar el rango dinámico de los sensores de las cámaras digitales, uno de los caballos de batalla de los sensores actuales, y requiere un procesado posterior de las imágenes. Como sabes, estos sensores no proporcionan una respuesta lineal en todo el rango de luces que componen una toma en la cantidad de información captada, siendo mucho más sensibles en las zonas de luces altas del histograma que en las zona de luces bajas. Esta es la explicación de técnicas como el "derecheo de histograma" que plantean autores como Mellado, aunque su aplicación es para casos muy concretos. Puedes encontrarla como ETTR (Exposing To The Right) y leer sobre ella aquí.

El sensor digital está compuesto por fotocaptadores que asignan valores eléctricos a la intensidad lumínica detectada, valores que vienen limitados por el RUIDO en las zonas de sombra (cuando el sensor no es capaz de distinguir entre el nivel de señal producido por el propio sensor y un dato válido real de intensidad lumínica) y por la SATURACIÓN en las zonas de altas luces (el sensor recibe demasiada luz y se satura, no siendo capaz de distinguir más niveles de luz).

Cuando esto sucede tendremos un "Negro empastado" en las zonas de sombra (no podremos recuperar información de matices) y un "blanco puro" en las zonas de luces altas.

Por tanto, el rango dinámico viene determinado físicamente por estas limitaciones del sensor, siendo tanto mejor cuanto mayores diferencias sea capaz de captar entre luces y sombras antes de llegar a las condiciones de RUIDO y SATURACIÓN. El Rango dinámico se denomina técnicamente Latitud de Exposición, por si quisieras investigar más en profundidad.

Dicho esto, deberíamos ser conscientes del siguiente paso, es decir, con qué volumen de información estamos trabajando. Si nuestra cámara no nos proporciona imágenes en RAW y, por tanto, no disponemos de toda la información en crudo que es capaz de capturar, empezamos a tener un menor margen de maniobra. Muchas de las cámaras compactas trabajan directamente en JPG, por lo que están comprimiendo la información que sale del sensor, perdiendo por el camino parte importante de la información.

Esta consideración es importante, antes de entrar incluso en el propio procesado HDR, puesto que va a sentar las bases sobre cómo se realizará el procesado posteriormente en la cámara.

Llegado este punto ya podemos analizar el funcionamiento del modo HDR en las diferentes cámaras, siendo conscientes de los tres aspectos principales que siempre van a producirse:

  • Captura de al menos dos imágenes con exposiciones para sombras y luces
  • Alineación de las imágenes (no todas las cámaras, algunas requieren sí o sí un trípode)
  • Algoritmos de procesado para generar la imagen final

Todas las cámaras que he manejado con modo HDR incorporado, según las indicaciones de sus manuales, pasan por este proceso. Donde sí he encontrado diferencia es en la captura de las imágenes que compondrán el HDR, siendo lo más habitual en compactas de gama más baja que las capturas se hagan en JPG y no en RAW, generando la imagen final también en JPG y, normalmente, sin posibilidad de recuperar las tomas utilizadas para generar el HDR.

Sin embargo, cámaras altas de gama como las Canon EOS 6D o 5D mk III, el modo HDR realiza 3 capturas en RAW que luego combina y alinea para generar un JPG con la imagen procesada en HDR. En esta ocasión sí podemos descargar las tres imágenes fuente que componen el HDR, incluso seleccionar los niveles de exposición que queremos para cada una de las tres tomas.

Así pues, como conclusión a la que quería llegar y como respuesta a tu pregunta diría:

  • Creo que las cámaras con modo HDR sí realizan al menos dos capturas de la escena y luego aplican un algoritmo de mezcla y procesado de ellas. Otra cosa es la calidad del resultado final que dependerá de si realizan la captura en RAW o JPG, la alineación y la "habilidad" de los algoritmos incorporados para generar una imagen creíble y realmente mejorada.
  • Atendiendo a las limitaciones físicas del sensor que hemos analizado en términos de rango dinámico, no creo que nos representen una imagen con una curva modificada puesto que las curvas pueden actuar sobre la información disponible, pero no resolver el problema de la falta de información en luces altas y bajas

Eso sí, cada fabricante es un mundo y no pongo la mano en el fuego por ninguno... que alguien venda un modo HDR y luego simplemente fuerce la curva... ahí no voy a meterme :-P.

De todas formas ten en cuenta que en aquellas imágenes donde el rango dinámico de la cámara sea suficiente para capturar toda la escena, verás pocas diferencias con respecto al modo normal. Pruébalo en tomas con diferencias extremas entre luces y sombras a ver qué resultado te ofrece para poder evaluar el buen o mal trabajo que realiza la cámara.

No obstante, recuerda que para tener control sobre el HDR lo ideal es irse a software específico sobre el que realizar el procesado como Photoshop o Photomatix.

¡Gracias! David:  tu respuesta me aclara bastantes cosas.  De joven hacía muchos experimentos con la fotografía, y aunque acabé haciendo una FP de imagen y sonido, las base la aprendí gastando carretes y dandole vueltas a los datos que traen los objetivos,las reflex analógicas que tuve, escalas de los flashes... Ahora, por trabajo y demás obligaciones, ya pocos experimentos hago, pero intentaré a base de pruebas, descifrar que es lo que hacen las cámaras con esta función que uso -una compacta y la del teléfono-

Hacía mucho que no leía sobre la latitud de exposición -tuve un laboratorio en cada de B/N - tu comentario me ayuda a recordar y a entender.  

Gracias también por en enlace de ETTR.  En alguna ocasión leyera algo pero no profundizara, quizás por no entender su utilidad. Ahora si le encuentro sentido.

  Muchísimas gracias por todo.

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La fotografía HDR está más enfocada al postproceso. Se basa en sacar diferentes fotografías con diferente exposición, para que después por medio de software puedas obtener el efecto deseado al combinarlas. Hay softwares sencillos wue te permiten hacer varias pruebas. Los resultados son sorprendentes; googlea un poco y verás a qué me refiero. No olvides valorar la respuesta.

¡Gracias!  buscaré entonces en google. Un saludo.

De nada! Para ampliar un poco más la respuesta; además del objetivo claro de conseguir ciertos efectos, el HDR se utiliza en fotografías en las que hay mucha diferencias entre claros y oscuros o muchas sombras. Con este postproceso es posible obtener una fotografía final clara y uniforme.

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