Rango Dinámico

En fotografía digital, el rango dinámico es la capacidad que tiene un material sensible de registrar la imagen  de una gama de luminosidades con detalle,  desde la sombra más profunda hasta la luz más alta en la misma fotografía.

El sensor de la cámara transforma la luz que recibe en una carga eléctrica y esta es luego convertida en información digital:  una descripción en lenguaje binario del nivel de luminosidad que llegó hasta cada fotosensor.   Cuando la intensidad de la luz es insuficiente no se genera genera voltaje, y consecuentemente no se obtiene información (detalle) de esa zona.

Existe entonces una cantidad mínima de luz a partir de la cual el sensor comienza a trabajar.

En las sombras más profundas, cuando la luz reflejada es muy débil el sensor creará una carga muy baja y por lo tanto poca información.  A medida que la intensidad de la luz es mayor, el voltaje producido por cada fotosensor es más alto y esto se traduce en más información sobre esa parte de la imagen.  A su vez, cuando la luz es demasiada, el sensor va a saturarse y ya no registrará detalle de la imagen.   Es decir que existe un mínimo de luminosidad a partir del cual el sensor comienza a registrar imagen y un máximo a partir del cual pierde la capacidad de hacerlo.

Este rango de captación de detalle es lo que llamamos rango dinámico.

Hay que considerar dos aspectos en este tema:

  • Por una parte la capacidad del material para registrar los extremos, podemos expresar cuantos valores EV hay de separación entre la sombra más profunda que se registra con detalle y la luz más alta con detalle.
  • Otro aspecto será el escalonamiento, cuantos más valores de luminosidad intermedios puedan diferenciarse entre los extremos mejor será la calidad de la imagen.

Para ver un registro en imagenes de estos conceptos realicé una serie de fotografías comenzando por una subexposición extrema en la que no llega a registrarse información, incrementando la exposición se puede ver cuando comienza a registrarse información útil y también el punto en que el sensor se satura y pierde la capacidad de registrar  imagen.  Me pareció interesante que en cada fotograma pudiera distinguirse una textura suave, que sirva de referencia aun mayor en cuanto a la diferenciación de  detalle.  Después de hacer algunas pruebas con distintos materiales,  encontré que una hoja blanca común para impresora brindaría una adecuada textura de  “blanco sobre blanco” .  Fotografiando con bastante aproximación la textura de la hoja resultaría visible.  La luz suave del cielo proveniente de un ventanal lateral,  crea una pequeña diferencia entre áreas de luz y sombra que permiten distinguir la textura del papel.  Esta es la serie de fotografías que se encuentra debajo.  La cámara utilizada es una Nikon D-70

Encuadré un área muy pequeña de la hoja empleando un Micro Nikkor de 60 mm. hasta alcanzar una aproximación de 1:1, esto es que la imagen proyectada sobre el sensor tenga el mismo tamaño que  la supeficie de papel encuadrado.  La ampliación que vemos en el monitor aumenta aproximadamente 10 veces el tamaño de esa porción de papel.  Con esta ampliación diferenciamos las pequeñas zonas de luz y sombra que percibimos como textura cuando vemos la hoja a nuestra escala visual.

En cada foto  está escrito el valor de exposición, seguido por la diferencia en EV respecto a la exposición para el gris medio, y el nivel de RGB de cada imagen, este es el dato más importante.
De cada canal de color agregué el valor que  alcanza en las áreas de máxima y mínima luminosidad, que reproducen la textura del papel.   Las áreas de sombra ocupan mucho menos superficie que las de luz, los valores más altos son los que representan mayor superficie en las fotos.

La primer toma corresponde a la exposición de medición reflejada sobre el blanco sin realizar ninguna compensación, esto es la luminosidad del gris medio de la escala de 10 pasos, con un valor de exposición de  v. 1/125  f: 8.

El disparo siguiente a v. 1/8000 f:8  está 6 EV.   por debajo del anterior y no registra información, el sensor no llega a reaccionar a esa cantidad de luz, con incrementos de a 1/3 EV realicé una serie de exposiciones hasta llegar a 1/15 seg. f: 8, esto es 3 EV. por encima del valor que reproduce el blanco como gris medio, y en este punto los tres canales alcanzan el nivel 255, y no se diferencian las áreas de luz y sombra, es decir que el sensor ya no capta detalles de la imagen, exposiciones mayores llegarían al mismo resultado.   Es interesante observar que cada incremento mínimo significa un cambio importante en el registro de información de la imagen.

(El tipo y calibrado del  monitor con que veas las fotos de esta entrada afectará el nivel de detalle y la relación entre los conceptos y la imagen de ejemplo)

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Podemos observar que el nivel RGB comienza registrar información útil desde la exposición de 1/2000 a f:8 y que el detalle se reproduce hasta la exposición de 1/25  f:8, es decir que hay un rango dinámico de 6 1/3 EV entre ambos extremos, por lo menos en las condiciones de esta prueba.

Conocer el rango dinámico de nuestra cámara (en este caso la Nikon D 70) nos permitirá, empleando medición puntual medir la sombra más profunda y la luz más alta, y saber si ese rango de luminosidad puede ser registrado por la cámara.
En estudio podremos ajustar la iluminación, si es necesario iluminando la sombras o bajando la intensidad de la luz más alta para que la escena pueda ser reproducida en su totalidad.
En exterior, si la iluminación de la escena no puede modificarse, si podremos prever el resultado y decidir qué conviene hacer y si no puede reproducirse toda la imagen elegir qué área sacrficar y  no dejar esta decisión de diseño en manos del software de la cámara.  Esto  tiene sentido cuando se busca una imagen cuidada donde el control de la iluminación es una herramienta de diseño.
También nos resultará útil conocerlo para asegurarnos de que una parte de la imagen no registre detalle, por ejemplo si queremos que algo oscuro se transforme en negro, o al trabajar con flash decidir si la iluminación ambiente será registrada junto a la del flash y con qué intensidad.

®carlos fumagalli

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