De RAW y bits ¿por qué tomar fotos en formatos "brutos"?

Llevaba muchos años haciendo fotografías con cámaras analógicas, las que había en ese tiempo. Cuando decidí que había que comenzar con las digitales se plantearon algunas incógnitas porque algunos conceptos eran radicalmente nuevos.

Una de las cuestiones era decidir sobre el formato y la calidad de las fotos. Para mí la respuesta era evidente ya que considero que las fotos son lo único que nos queda del pasado, más fieles que los recuerdos y, por supuesto, algo mucho más duradero. Bajo ese punto de vista siempre quiero la mayor calidad posible dentro de las limitaciones que pueda tener en cada momento.

Con algunas cámaras pequeñas la cosa no es demasiado complicada porque sólo nos ofrece la opción del formato JPEG con alta, media o baja calidad. En este caso, la calidad es función inversa de la compresión de las imágenes. JPEG es un formato que nunca respeta los datos originales sino que los reduce a unos coeficientes que permiten su almacenamiento en ficheros de menor tamaño del que sería necesario para conservar la toma original. Al descomprimir o decodificar la imagen sólo se recupera una aproximación de los valores iniciales de los píxeles. Y a mayor compresión, menor tamaño y peor calidad. Toqué el tema hace casi tres años en Que no, que no trabaje con imágenes JPEG (relacionada, por si les pica la curiosidad: Porqué no escuchar a Amaral en el teléfono móvil). Después de leer ese post queda claro que debemos huir del JPEG si podemos y si no es así grabar con la máxima calidad posible y, caso de querer manipular las fotos, pasarlo previamente a un formato como TIF, que se comprime sin pérdida de calidad (usen el algoritmo LZW, claro).

Los formatos RAW
Con las cámaras un poco más avanzadas las opciones cambian y creo que todas permiten grabar en el formato llamado genéricamente RAW y que en cada marca puede adoptar nombres diferentes: NEF en Nikon, CRW en Canon...
Ahora tengo una Nikon D70s, comprada de segunda mano hace unos meses. Las incógnitas en este caso eran la naturaleza del formato RAW, llamado NEF en mi caso, si tenía que usarlo preferentemente a cualquier otro y las razones para ello.
Como solo soy un principante en esto (saben de mi pasión por hablar de lo que ignoro) lo que les contaré a continuación les parecerá banal a algunos de ustedes pero como no lo he encontrado bien explicado por ahí, se lo suelto condensado por si resulta de interés.

El sensor digital y la resolución radiométrica
El primer punto es saber cómo funciona, aunque sea muy someramente, una cámara digital. La idea básica es que el objetivo transmite la imagen exterior sobre una matriz de minúsculos sensores sensibles a la luz llamados CCD o CMOS según el tipo. Cuando nos dicen que nuestra cámara tiene 8 Megapíxeles significa que hay aproximadamente 8 millones de elementos fotosensibles en esa matriz. Es importante saber que esos elementos son sensibles a la intensidad de la luz no a su color. Consecuentemente, el sensor solo capta imágenes en tonos de gris. ¿Cómo se reproduce el color? Pues haciendo el truco se poner sobre cada elemento del sensor un filtro que solo deja pasar la luz verde, azul o roja. Si un elemento recibe solamente la componente verde de la luz, está midiendo la intensidad de ese color. Si sus vecinos miden respectivamente la de la luz azul y roja, podrán combinarse las tres medidas para tener una idea aproximada del color real de la luz.

Lógicamente, este método reduce la resolución efectiva del sensor al color porque, aunque el número de píxeles sigue siendo el mismo, el color debe asignarse en grupos como mínimo de tres píxeles. El proceso de mezcla se denomina demosaicing en inglés y el filtro se llama Bayer por Bryce E. Bayer, el tipo que lo inventó. El filtro suele estar formado por un 50% de elementos verdes, un 25% de rojos y un 25% de azules. Se dice que la abundancia de verdes se debe a la mayor sensibilidad de ojo humano a los matices de ese color aunque debo confesarles que yo no lo tengo nada claro.

¿Qué pasa cuando la luz, sea del color que sea, incide sobre un elemento fotosensible? El resultado es que cada elemento genera un voltaje eléctrico proporcional a la luz recibida. Este voltaje es analógico y debe ser trasformado a un valor digital. Aquí viene uno de los puntos clave del asunto: no todos los sensores son capaces de diferenciar el mismo número de niveles de iluminación. A esa capacidad se le suele llamar resolución radiométrica. Si un sensor tiene una resolución radiométrica de 8 bits se supone que es sensible a 256 diferentes grados de iluminación entre el mínimo y el máximo de luz que mide (2 elevado a 8). Por debajo del mínimo, que no tiene que ser necesariamente la oscuridad absoluta, la señal será nula y a partir de cierta intensidad de luz el sensor queda saturado y ya no es capaz de medir niveles superiores.
En resumen, un sensor nos proporciona intensidades de luz entre 0 y un número variable de niveles que depende de su resolución radiométrica: 0-255 para 8 bits, 0-4095 para 12 bits y 0-16383 para 16 bits. Además, se almacena un conjunto de metadatos sobre la cámara, la toma (diafragma, velocidad de obturación...), etc.

Millones de colores
Los niveles pueden ser de rojo, verde o azul gracias al filtro Bayer y al combinarlos para obtener el color real de cada zona de la imagen multiplicamos las posibilidades. Si trabajamos con 256 niveles por color primario, el número de colores que se pueden definir es de 256 x 256 x 256, unos 16,8 millones. Eso parece mucho pero si el sensor es de 12 bits serán casi 69 mil millones de colores y con 14 bits llegamos a superar los 4,3 billones.
Parece que nuestro ojo puede distinguir varios millones de colores (las referencias que he encontrado son muy contradictorias pero la más seria parece ser esta) pero está claro que los 12 o 14 bits exceden nuestra capacidad sensorial. Por añadidura las pantallas de ordenador son normalmente de 24 bits (8 bits por color primario) y excepcionalmente de 30 bits (ver este modelo de HP). En cualquier caso, parece innecesario tomar imágenes en 12 o 14 bits por color primerio ya que eso nos lleva a poder componer un montón de modulaciones que jamás veremos y que no podemos representar siquiera en una pantalla. ¿O esto no es del todo correcto?

Los motivos del RAW
Yo creo que el enfique anterior no es correcto y que debemos siempre tomar las imágenes en RAW con el máximo número de bits que nos permita la cámara. El motivo es que las imágenes son digitales, es decir, están codificadas en cifras y esa información, aunque no podamos verla, existe y puede ser procesada. Cuando tomamos la misma escena en 8 y 12 bits, el rango dinámico no cambia pero la resolución tonal, la capacidad de resolver tonos diferentes, sí. Eso es enormemente importante si luego queremos manipular las fotos para, por ejemplo, realzar detalles en las zonas más oscuras o modificar las importancias relativas de luces, medios tonos y sombras: en los 12 bits habrá mucha más información que en los 8 bits y los resultados serán muy diferentes. Gracias a esta información podremos también corregir mejor problemas derivados de contraluces o de errores en la exposición.

El formato RAW es, en resumen, un enorme depósito de información apenas procesada a partir del cual podemos empezar a trabajar con cualquier programa como Gimp o Photoshop para realizar los tratamientos básicos que son casi siempre necesarios: corregir las desviaciones tonales y mejorar la resolución tonal en las zonas extremas, más oscuras y más iluminadas. Eso sí, no olviden guardar los RAW originales como guardaban antes los negativos analógicos.

Un formato abierto para los ficheros RAW
Comenté antes de pasada que hay varios formatos que pueden incluirse genéricamente bajo la denominación RAW. De hecho, cada marca de cámaras tiene el suyo del que no sólo no desvela su estructura sino que habitualmente difiere de los demás en la longitud de su cabecera, en los metadatos o, incluso, en el uso o no de niveles ligeros de compresión. Esto plantea problemas ahora y en el futuro ya que el NEF actual puede no ser legible por un Photoshop o Gimp de dentro de cinco años. Una posible solución ha venido de Adobe, que propuso en septiembre de 2004 un formato abierto llamado DNG (Digital Negative), basado en un estándar previo de escaso éxito (TIFF/EP). Para intentar que se convierta en un estándar más aceptado ha puesto en internet un programa gratuito, Adobe DNG Converter, que lee los RAW y los transforma en DNG sin pérdida de información y conservando los metadatos. Posteriormente estos DNG deberán ser importados por nuestro programa de proceso de imágenes, manipulados en lo que nos apetezca y guardados en otro formato no-RAW. En ese paso yo prefiero usar TIF de 16 bits a pesar del mayor tamaño de las imágenes. A partir de aquí, lo que quieran; por ejemplo, Flickr sólo admite JPG, GIF y PNG por lo hay que hacer la transformación pertinente y asumir que Flickr es sólo un muestrario de imágenes de calidad limitada y no un almacén de fotos de la más alta calidad. Esas deben quedar en nuestro disco externo y en nuestra copia de seguridad.

Crónicas gráficas de La Habana

Más en el álbum Cuba de Flickr.

En defensa de los derechos en la Red

Al conocerse algunos aspectos un tanto sorprendentes de la "Ley de economía sostenible" propuesta por el actual gobierno de España, un grupo de personas elaboró ayer este manifiesto al cual me adhiero y doy publicidad.

Ante la inclusión en el Anteproyecto de Ley de Economía sostenible de modificaciones legislativas que afectan al libre ejercicio de las libertades de expresión, información y el derecho de acceso a la cultura a través de Internet, los periodistas, bloggers, usuarios, profesionales y creadores de internet manifestamos nuestra firme oposición al proyecto, y declaramos que…

1. Los derechos de autor no pueden situarse por encima de los derechos fundamentales de los ciudadanos, como el derecho a la privacidad, a la seguridad, a la presunción de inocencia, a la tutela judicial efectiva y a la libertad de expresión.
2. La suspensión de derechos fundamentales es y debe seguir siendo competencia exclusiva del poder judicial. No debe producirse ningún cierre sin sentencia. Este anteproyecto, en contra de lo establecido en el artículo 20.5 de la Constitución, pone en manos de un órgano no judicial -un organismo dependiente del ministerio de Cultura-, la potestad de impedir a los ciudadanos españoles el acceso a cualquier página web.
3. La nueva legislación creará inseguridad jurídica en todo el sector tecnológico español, perjudicando uno de los pocos campos de desarrollo y futuro de nuestra economía, entorpeciendo la creación de empresas, introduciendo trabas a la libre competencia y ralentizando su proyección internacional.
4. La nueva legislación propuesta amenaza a los nuevos creadores y entorpece la creación cultural. Con Internet y los sucesivos avances tecnológicos se ha democratizado extraordinariamente la creación y emisión de contenidos de todo tipo, que ya no provienen prevalentemente de las industrias culturales tradicionales, sino de multitud de fuentes diferentes.
5. Los autores, como todos los trabajadores, tienen derecho a vivir de su trabajo con nuevas ideas creativas, modelos de negocio y actividades asociadas a sus creaciones. Intentar sostener con cambios legislativos a una industria obsoleta que no sabe adaptarse a este nuevo entorno no es ni justo ni realista. Si su modelo de negocio se basaba en el control de las copias de las obras y en Internet no es posible sin vulnerar derechos fundamentales, deberían buscar otro modelo.
6. Consideramos que las industrias culturales necesitan para sobrevivir alternativas modernas, eficaces, creíbles y asequibles y que se adecuen a los nuevos usos sociales, en lugar de limitaciones tan desproporcionadas como ineficaces para el fin que dicen perseguir.
7. Internet debe funcionar de forma libre y sin interferencias políticas auspiciadas por sectores que pretenden perpetuar obsoletos modelos de negocio e imposibilitar que el saber humano siga siendo libre.
8. Exigimos que el Gobierno garantice por ley la neutralidad de la Red en España, ante cualquier presión que pueda producirse, como marco para el desarrollo de una economía sostenible y realista de cara al futuro.
9. Proponemos una verdadera reforma del derecho de propiedad intelectual orientada a su fin: devolver a la sociedad el conocimiento, promover el dominio público y limitar los abusos de las entidades gestoras.
10. En democracia, las leyes y sus modificaciones deben aprobarse tras el oportuno debate público y habiendo consultado previamente a todas las partes implicadas. No es de recibo que se realicen cambios legislativos que afectan a derechos fundamentales en una ley no orgánica y que versa sobre otra materia.

Para profundizar en el asunto y tener claro qué es y qué no es este anteproyecto sugiero leer el post La economía sostenible e Internet, un desastre en ciernes.

Reunión en México

Como aparece en los comentarios del post anterior, he tenido una temporada muy saturada lo que me ha obligado a dejar el blog en espera. Por suerte la cosa parece que mejora. Desde el verano he estado preparando el informe final de un proyecto que ya les comenté hace un tiempo en ¿Cómo será de verde la Península en 2100? y en EnRedados. Dicho proyecto ya está entregado y el wiki donde se explica todo se hará público en enero, ya les iré comentando algo de los resultados. Por otra parte, he tenido un viaje en noviembre cuya preparación también me ha tenido ocupado y este próximo domingo me voy de nuevo. Para entretener la espera hasta que me asiente de una vez les pongo aquí algunas fotos del viaje pasado, tomadas en el día de asueto donde salimos a pasear cámara en ristre. En esta ocasión es fácil saber cual es el sitio. Si les gusta la muestra, les animo a echar un vistazo al álbum en Flickr.

Vista general de la fachada de la Catedral de México. Está construida uniendo dos fotogramas con lo cual el tamaño final es de 3309 x 3259 píxeles (disponible en Flickr). Como no usé trípode no fue posible que los bordes superior e inferior encajaran correctamente. Las fotos anteriores son de un pueblo llamado Malinalco, donde parece que informaron al emperador mexica Moctezuma que habían llegado unos hombres blancos a las costas orientales de sus dominios.

Entre las mariposas

El mariposario del Parque de las Ciencias en Granada es un lugar algo sofocante, un microclima necesario para que puedas verte rodeado de mariposas que tienen todo su ciclo vital en ese relativamente pequeño espacio. Les pongo una foto tomada sobre la marcha, algo un poco difícil dada la luz tamizada y el continuo movimiento de los coloristas bichejos.

El tapiz del millón de arañas

Es sólo una curiosidad pero me apetece contársela. El American Museum of Natural History expone un tapiz con unas dimensiones de 3.4 x 1.2 m cuya característica más exótica es que está hecha de seda de araña. Durante 4 años, setenta personas se dedicaron a capturar arañas en la estación de las lluvias en los alrededores de Antananarivo, Madagascar. Otra docena de personas se dedicó a urdir los hilos y a tejer el tapiz con su seda en un telar manual y con técnicas desarrolladas, por lo visto, a finales del XIX por un tal Jacob Paul Camboué, misionero francés.
Cada araña puede producir unos 25 m de seda, de ahí (y de la pasión por los números redondos) la estimación de que el tapiz ha necesitado sobre un millón de arañas para ser tejido. Un cálculo rápido supone que cada persona debió capturar unas 30 arañas al día durante el periodo de recolección, algo tal vez un poco exagerado. A pesar de todo, millón arriba, millón abajo, el tapiz está expuesto en la Gran Galería del museo ostentando un espectacular color dorado.
La araña es Nephila madagascariensis, un bicho bastante grande como pueden ver en la foto de abajo. Más datos en Spider silk.

Nephila madagascariensis (pulsar encima para ampliar); foto del AMNH.

Fragmento del tapiz dorado (foto AMNH)