¿Cómo previene RAW el "recorte digital feo"?

En otra respuesta, el usuario Ilmari escribe , en el contexto de la prevención de la sobreexposición:

En general, también recomendaría siempre disparar en RAW, tanto para capturar mejor el rango dinámico completo de su cámara como para evitar el recorte digital feo de las áreas sobreexpuestas. Para este último, ayuda subexponer un poco sus disparos (por ejemplo, ...) y luego aumentar la exposición en su computadora, ...

¿Cómo previene RAW el recorte de áreas sobreexpuestas?

En general, también recomendaría siempre disparar en RAW, tanto para capturar mejor el rango dinámico completo de su cámara como para evitar el recorte digital feo de las áreas sobreexpuestas. Para este último, ayuda subexponer un poco sus disparos [...] y luego aumentar la exposición en su computadora.

OK, sí, estaba siendo un poco conciso cuando escribí eso . Déjame intentar desempacarlo un poco.

Obviamente, simplemente cambiar de JPEG a RAW no hará nada para arreglar el recorte por sí solo. Lo que intentaba sugerir, cuando escribí el párrafo anterior, es:

1. Subexponer deliberadamente sus fotos lo suficiente como para que los reflejos no se recorten.

2. Disparo en RAW, que tiene un rango dinámico más alto que JPEG, para preservar los detalles de las sombras para el siguiente paso.

3. Corrija la subexposición en el posprocesamiento, utilizando un algoritmo que simule reflejos suaves "en forma de película" en lugar de recorte digital duro. (Creo que cualquier procesador RAW decente debería tener esta característica integrada; sé que UFRaw sí, y eso es software libre).

¿Por qué meterse en tantos problemas, en lugar de simplemente disparar JPEG directamente a la exposición predeterminada? Bueno, básicamente (además de todas las otras razones para disparar RAW ), para que pueda obtener esto:

en lugar de esto:

^{(Haga clic en las imágenes para ampliarlas).}

Por supuesto, hice un poco de trampa al hacer estos dos pares de imágenes de ejemplo de los mismos archivos RAW; la única diferencia es que utilicé el modo de "reflejos de película suave" para el primer par y el modo de "recorte digital duro" para el segundo par, simulando lo que habría obtenido si los hubiera filmado directamente en JPEG con una exposición más larga.

Observe particularmente el característico cielo cian en la parte superior derecha de la versión recortada de la primera imagen, la planitud antinatural de los resaltados recortados y las distorsiones generales del color a su alrededor. (Las imágenes con elementos de fondo blanco brillante, como nieve o nubes, tienden a mostrar este efecto particularmente prominente, pero no encontré ningún buen ejemplo en esta computadora portátil. Puede que intente buscar algunas mejores ilustraciones más adelante).

La razón de esta planitud y distorsión de color es que, a diferencia de la curva de respuesta de luz de la película que se satura suavemente, los sensores de imagen digital tienen una respuesta (aproximadamente) lineal hasta su punto de saturación, y luego un corte nítido:

_{(En realidad, la curva de respuesta de la película dibujada anteriormente es algo engañosa, ya que al convertir el negativo de la película en una imagen positiva real se introduce otra capa de no linealidad en el extremo inferior de la curva de respuesta, lo que generalmente resulta en una curva de respuesta combinada algo sigmoidea . Pero en al menos en el extremo más destacado del rango dinámico, las curvas anteriores se parecen a las respuestas de luz reales de las cámaras de cine y digitales de manera general).}

En particular, en la fotografía en color, cada canal de color (rojo, verde y azul) tiene su propia curva de respuesta. Con un sensor digital, esto significa que, a medida que aumenta el brillo de la luz entrante, uno de los canales R / G / B generalmente se recorta antes que los demás, distorsionando el color de esos píxeles parcialmente recortados.

Además, la planitud de la curva de respuesta digital por encima del punto de saturación significa que, mientras que la película sobreexpuesta solo comprime los reflejos, los reflejos recortados en una foto digital (ya sea RAW o JPEG) simplemente desaparecen, y no se pueden recuperar detalles de ellos. Por lo tanto, la regla general para la fotografía digital es que, si no está seguro de cuál será la exposición óptima (o si sabe que la escena que está filmando incluye reflejos que no desea recortar), siempre es más seguro errar en el lado bajo. Claro, aumentar el brillo de una foto subexpuesta en el procesamiento posterior también amplificará el ruido en la imagen, pero subexponer un poco y perder algunos detalles de las sombras debido al ruido, generalmente es mejor que sobreexponer y perder los reflejos por completo.

Por supuesto, nada de lo anterior requiere que dispare RAW: puede aumentar el brillo de las imágenes JPEG, por ejemplo, en Photoshop con la misma facilidad. Pero en comparación con RAW, el formato JPEG tiene dos problemas aquí:

• JPEG solo usa color de 8 bits; es decir, la diferencia más pequeña entre dos niveles de brillo que puede almacenar es aproximadamente 1/256 de la diferencia entre negro puro y blanco puro. JPEG en realidad usa una codificación de color no lineal, lo que ayuda un poco, pero el rango dinámico efectivo de una imagen JPEG todavía es de solo 11 paradas (en oposición a las 8 paradas que se obtendrían con una codificación lineal). Esto es suficiente para mostrar imágenes en la pantalla, pero aún es menor que el rango dinámico efectivo incluso de los sensores de cámara de gama baja, y no deja mucho espacio para ajustar la exposición para recuperar detalles de las sombras.

• Además, JPEG utiliza un esquema de compresión con pérdida diseñado para reducir el tamaño del archivo de imagen al descartar detalles que el ojo humano no puede ver fácilmente. Por desgracia, esta compresión también tiende a desechar los detalles de las sombras de manera bastante agresiva: aumenta demasiado el brillo de una imagen JPEG y es probable que termines con una imagen llena de distorsiones de color y artefactos de compresión en bloque.

Un archivo RAW, en comparación, conserva el rango dinámico completo del sensor de su cámara sin compresión con pérdida, lo que le permite procesar la imagen al máximo posible (en este caso, principalmente limitado por el ruido de fondo del sensor).

En resumen, un archivo RAW almacena cada píxel utilizando más bits que el JPEG correspondiente.

Para entender cómo esto ayuda, considere un solo píxel (ignoraremos el color, la misma lógica se mantiene pero simplemente complica todo). Si tiene 8 bits disponibles para registrar la amplitud (cantidad de luz que golpea ese píxel), tiene 256 niveles, incluido "sin luz" (0).

Debe establecer un nivel máximo, que corresponde al valor 255. El rango entre 0 y este máximo es el rango dinámico que se puede representar en la imagen. Cualquier píxel que reciba más luz que este nivel está saturado y se registra el valor máximo de 255. Esto provoca el efecto de recorte, donde las áreas sobreexpuestas se ven completamente blancas.

Si tiene bits adicionales, puede representar más niveles. Con el mismo rango dinámico, obtendrá pasos más finos entre ellos, o puede extender el rango y permitir que los píxeles con exposición más alta (o más baja) se representen en algún lugar del rango.

Un archivo RAW contiene más bits por píxel que el JPEG correspondiente (por ejemplo, 14 para Canon 5D, en comparación con 8 para JPEG). Esto le permite capturar más niveles de exposición. Los píxeles que estarían saturados en una representación de 8 bits pueden no saturar una representación de 14 bits. Esto convierte las áreas sobreexpuestas completamente blancas en tonos de gris, y permite capturar algunos detalles.

Por supuesto, todavía es posible saturar una representación de mayor profundidad de bits, pero cuantos más bits tenga, más información tendrá con la que trabajar.

La materia prima es excelente por otras razones, pero, por supuesto, la materia prima NO PUEDE evitar el recorte de las áreas sobreexpuestas. Una vez que los datos digitales exceden 255, se recortan, lo que significa que permanecen en 255, ya no representan el color verdadero. Lo digital simplemente no tiene forma de retener números más grandes, la capacidad más grande se escala a 255. No hay forma de recuperar los datos recortados, aparte de otro intento con menos exposición.

El ejemplo que muestra es un color blanco de luz. El blanco es especial, ya que tiene tres componentes RGB casi iguales. Pero imagine que el color (sobreexpuesto) era como Rojo 500, Verde 250, Azul 250, que es un color rojo. Pero cuando se recorta a 255, sale 255, 250, 250, un color completamente diferente, sobre el blanco ahora. Retroceder en el procesamiento posterior a aproximadamente la mitad sigue siendo 128, 125, 125, todavía NO rojo.

Su ejemplo vinculado posiblemente NO era blanco en primer lugar, pero salió sobreexpuesto y recortado en 255, 255, 255, que es blanco. No hay recuperación para el recorte.