¿Qué es el rango dinámico en fotografía?

Todos hemos escuchado el término “rango dinámico” al leer las últimas y mejores ofertas de los fabricantes de cámaras: “¡esta cámara tiene el rango dinámico más alto en su categoría!” Entendemos que tener un rango dinámico mayor generalmente es algo bueno. Tal vez incluso conocemos y aplicamos este concepto en nuestra fotografía, pero la ciencia exacta todavía es un poco confusa. Entonces, ¿qué es exactamente y cómo lo utilizamos correctamente en nuestra fotografía?

En este artículo, con el objetivo de comprender los aspectos técnicos de la fotografía y el equipo fotográfico, exploraremos el fenómeno particular que es el rango dinámico.

Tabla de contenidos

• Rango dinámico: Un ejemplo
• ‘The Technical Stuff’ Las cosas técnicas
• ¿Cómo utilizamos prácticamente el rango dinámico en fotografía?
• ‘Película vs. Digital’
• “Formatos de archivos de imágenes digitales”
• Herramientas para reducir el rango dinámico.
• ¿Qué rango dinámico necesito?

Rango dinámico: Un ejemplo

Antes de empezar aquí, considera esta pregunta: ¿Alguna vez has tenido un secreto o un comentario “aparte” que necesitabas susurrar a la persona que está a tu lado? Tenías algo que decir que no querías que nadie escuchara, y necesitabas decirlo discretamente (“¿Por qué estamos teniendo esta larga reunión cuando un simple correo electrónico al grupo sería suficiente?”). ¿Alguna vez te preguntas por qué susurramos?

La respuesta puede ser obvia, pero más específicamente, no queremos que las personas escuchen lo que estamos diciendo. En términos técnicos, una fuente principal de sonido es lo que se llama una “señal”. Cuando una señal es demasiado baja para que algo la detecte, o la salida es demasiado baja, decimos que esa señal cae fuera del rango dinámico de esa cosa.

Podría ser la oreja o el ojo de una persona, podría ser un micrófono o un altavoz, o podría ser el sensor de tu cámara. Susurramos porque el sonido que produce cae fuera del rango dinámico del oído del oyente distante. Esa oreja no puede capturar correctamente y dar sentido al susurro desde la distancia.

Además, digamos que esta habitación tiene un proyector que contiene un ventilador y un equipo de aire acondicionado que sopla aire fresco. La persona que habla al frente de la habitación habla con su voz. Este ruido ambiental en la habitación, todas estas cosas combinadas, realmente se pueden considerar “ruido” en relación a la persona susurrando en la parte de atrás.

Si el susurro “señal” es más bajo que el “ruido” ambiental, el resultado final es que la señal es inaudible para la mayoría de las personas en la habitación. Cuanto mayor sea la relación “señal-ruido”, más claramente se recibe la señal.

El material técnico

Esto, por supuesto, también se aplica a la fotografía. El rango dinámico, tal como se aplica a tu cámara, puede ser calculado en realidad como la relación entre los valores más grandes y más pequeños que pueden ser detectados por un sensor. Específicamente, la cámara está detectando valores de luminancia, a diferencia de las señales de audio en el ejemplo anterior.

Ten en cuenta que también puede significar resultado, así que una escena que estás fotografiando también tiene un rango dinámico. Si el rango dinámico de la escena se encuentra dentro de las capacidades de rango dinámico de la cámara que estás utilizando, entonces teóricamente tienes las herramientas para capturar tanto las partes más claras como las más oscuras de la escena sin pérdida de información.

Seguramente has oído hablar del concepto de “stops” en algún lugar de la fotografía, y tal vez lo has escuchado en el contexto del rango dinámico. Como mencionamos antes, a menudo se anuncia para cámaras donde se puede decir que un sensor tiene un rango de 13 o 15 stops de luz. A veces esto también se expresa en términos de relación de contraste, por ejemplo, una diferencia de 10 stops entre la parte más brillante y la más oscura de una escena es una relación de contraste de 1000:1.

También puede haberlo escuchado en el contexto de la película fotográfica, que en sí misma es similar a un sensor de cámara digital que registra valores de luminosidad. Una variedad particular de película podría ser capaz de detectar un cierto rango de valores de luminosidad, como 10 o 13 paradas de luz.

Una parada de luz simplemente describe el duplicar o reducir a la mitad la cantidad de luz en una imagen fotográfica. Si aumentas la exposición en una parada, aumentas la cantidad de luz en una foto al doble. La siguiente parada adicional multiplica la luz por dos nuevamente, y así sucesivamente. Entonces, el rango dinámico de un sensor te indica cuánto tiempo puedes seguir duplicando o reduciendo a la mitad esta luz antes de que ya no pueda grabar con precisión los datos en los puntos más destacados o en las sombras, respectivamente.

¿Qué sucede cuando el sensor ya no puede registrar esta información? La información se pierde. A menudo nos referimos a esto como “sobreexponer los puntos más brillantes” o tener “sombras aplastadas”.

Incluso si ajustas la exposición hacia arriba o hacia abajo en el procesamiento posterior, la información simplemente no está ahí. Las sombras permanecen negras, los reflejos excesivamente brillantes permanecen al 100% blancos sin ningún detalle. Esta información se encuentra fuera del rango dinámico de las capacidades del sensor.

¿Cómo usamos prácticamente el rango dinámico en la fotografía?

Entonces, ¿qué podemos hacer para evitar esta situación? Al considerar la iluminación en una escena, un fotógrafo debe considerar tanto la luz reflectante como la luz incidental.

Metería para luz reflejada significa que estás calculando la exposición correcta para la luz que rebota en el sujeto desde la fuente de luz (sol, flash, bombilla). Por el contrario, si mides para luz incidental, estás midiendo para la fuente de luz en sí misma. Esto marca una diferencia al intentar retener detalles en la escena.

Cuando se mide para las sombras o la luz reflectante, existe la posibilidad de que los elementos destacados se quemen si la luz incidental es demasiado intensa para que el sensor la registre. Si se está midiendo la luz incidental, como el cielo en un día soleado, es posible que las sombras se oscurezcan. Investigar cómo funcionan los modos de medición, si no estás familiarizado, puede ayudar a exponer correctamente una escena con un alto rango dinámico.

Como ejemplo: Si el cielo de fondo es 16 paradas más brillante que el rostro del sujeto, y el rango dinámico de tu cámara es de 14 paradas, deberás elegir entre perder información del cielo o del sujeto.

Si alguna vez has hablado con un fotógrafo de eventos al aire libre o bodas, o si eres uno, es posible que entiendas por qué a menudo prefieren cielos nublados. Esto se debe a que reduce el rango dinámico de la escena, aumentando así la posibilidad de capturar toda la luz disponible en el sensor. Hay menos posibilidad de que se quemen los reflejos en el cielo o en el rostro de una persona, y la luz parece más uniforme en los sujetos.

Si no tienes la opción de cambiar la iluminación de una escena en tu ubicación, la fotografía HDR también puede ayudar a combinar imágenes para evitar la pérdida de información. Esta es una técnica en la cual un fotógrafo toma múltiples fotos de la misma escena o sujeto con diferentes valores de exposición para capturar un rango dinámico más amplio entre todas las fotos.

Al seleccionar las regiones correctamente expuestas en cada foto y combinarlas en una sola imagen, el resultado es una fotografía con un rango dinámico más amplio de lo que la cámara podría lograr en una sola exposición. Este proceso se puede hacer tanto de forma manual como con software especializado de HDR.

En fotografía, un rango dinámico más alto también permitirá una relación señal-ruido más alta. Esto se vuelve más importante en situaciones de poca luz, como la astrofotografía, donde puede haber mucha menos señal (luz de las estrellas) en relación con el ruido base que produce una escena o cámara.

Sin apertura suficiente o velocidad de obturación, la cámara simplemente tendrá que intentar amplificar tanto la señal como el ruido para obtener una imagen utilizable. Esto puede hacer que el ruido sea visible en una imagen. Tener un sensor de cámara con un rango dinámico más alto reduce la cantidad de ruido en comparación con la señal, lo que lleva a imágenes más limpias en este tipo de situaciones.

‘Película vs. Digital’

¿Cómo afecta el rango dinámico a la exposición de la película en comparación con la fotografía digital? Aquí hay un principio básico de exposición para cada uno: “Cuando se dispara con película, exponga hacia la izquierda. Cuando se dispara digitalmente, exponga hacia la derecha”. Hemos escuchado esto repetidamente, y quizás incluso lo hemos puesto en práctica. ¿Alguna vez te has preguntado por qué se ofrece este consejo?

La forma en que cada medio registra y retiene la luz es diferente. El material fotográfico por lo general retiene los detalles de las luces altas mejor que los sensores digitales. Si expones a la izquierda, midiendo para las sombras, generalmente tendrás cierto margen para retener detalles en las luces altas en el procesamiento posterior. Varios tipos de material fotográfico pueden retener detalles en las luces altas hasta en 8 o 10 pasos por encima de los valores de luminancia de las sombras, lo que ayuda a retener mejor los detalles en las zonas oscuras y claras en comparación con exponer a la derecha.

Si exponemos para resaltar con película fotográfica, hay una mayor probabilidad de que se pierdan los detalles en las sombras ya que la película no maneja tan bien el aumento de las sombras. La clasificación de valor de exposición de una película puede ser de solo -4EV en el extremo bajo.

Por otro lado, en digital, exponer hacia la derecha nos permite conservar los detalles de las luces altas, ya que los sensores digitales son mucho mejores para conservar detalles en las sombras (digamos -10EV para algunas cámaras digitales) y igualmente peores para las luces altas (+4EV). Por lo tanto, es importante considerar no solo el rango dinámico total, sino también la flexibilidad de procesamiento dentro de ese rango del medio elegido.

Formatos de archivos de imagen digital

Es posible que hayas leído antes sobre diferentes formatos digitales como RAW y JPEG, y cómo los archivos RAW almacenan una mayor cantidad de información que los archivos JPEG. Esto también tiene implicaciones en cuanto al rango dinámico. Las fotos tomadas en formato JPEG contienen necesariamente menos información, y esto reduce la capacidad de recuperar las luces altas o sombras en el procesamiento posterior. El rango dinámico “efectivo” se reduce debido a la compresión del archivo. Los fotógrafos se beneficiarán de las capacidades completas de rango dinámico de sus sensores cuando utilicen archivos RAW.

El Grupo Conjunto de Expertos Fotográficos, el comité que creó y mantiene el estándar de imagen digital JPEG, también lanzó en 2015 un estándar de compresión de próxima generación llamado JPEG XT. Esta es una extensión compatible con versiones anteriores de JPEG que admite profundidades de bits más altas, mayor rango dinámico y una representación de color mejorada.

Aquí se muestra cómo algunos de los formatos de archivos de imagen digital más populares se comparan en términos de rango dinámico:.

• JPEG es un formato de compresión de imágenes con pérdida que utiliza 8 bits por canal para la información de color. El rango dinámico de JPEG está limitado, lo que resulta en un rango reducido de niveles de luz e información de color en comparación con otros formatos.
• TIFF puede ser un formato de imagen sin pérdida que admite diferentes profundidades de bits, incluyendo 8 bits por canal, 16 bits por canal y 32 bits por canal. El rango dinámico de TIFF es mayor que el de JPEG y depende de la profundidad de bits utilizada. Un archivo TIFF que utiliza 16 bits por canal tendrá un rango dinámico más alto que un archivo TIFF que utiliza 8 bits por canal.
• RAW se refiere a un gran número de formatos de imagen sin pérdida que almacenan datos de imagen sin procesar directamente desde el sensor de la cámara. Los archivos RAW suelen utilizar 12 o 14 bits por canal, lo que da como resultado un alto rango dinámico. Los archivos RAW permiten un mayor control sobre la imagen final y brindan más flexibilidad en el procesamiento posterior. Los fotógrafos pueden “guardar” fotos subexpuestas o sobreexpuestas en mucho mayor grado que con una imagen JPEG.

Herramientas para Reducir el Rango Dinámico

Cuando el rango dinámico natural de una escena es demasiado alto, también hay otras herramientas que pueden utilizarse para ayudar a mantener todo dentro de los límites de las capacidades del sensor. En la fotografía de paisajes, por ejemplo, podría resultar útil un filtro ND graduado. Esto oscurece la mitad o parte de la imagen, generalmente el cielo, reduciendo así el rango dinámico total.

¿Qué rango dinámico necesito?

Con una estimación de 21 paradas de rango dinámico disponibles, tu ojo humano seguirá superando a los sensores en la mayoría de las cámaras digitales. Las cámaras digitales de gama alta en estos días ofrecen al menos 12 y hasta 15 paradas de rango dinámico. Si estás en el mercado buscando una cámara de gama alta, este es un buen rango base a tener en cuenta.

Tener una cámara con la capacidad de capturar la mayor parte del rango de luz posible en una escena te dará mayor flexibilidad tanto en el campo al elegir una escena como luego en el posprocesamiento. Esto es especialmente importante si eres un fotógrafo que le gusta capturar escenas de alto contraste y aún así desea conservar los detalles.

Así que sigue adelante y fotografía, sabiendo con suerte un poco más sobre cómo la consideración del rango dinámico puede beneficiar tu proceso fotográfico.

Sobre el autor: Adam Klann es un fotógrafo independiente radicado en Bangkok, Tailandia. Puedes encontrar más trabajos de Klann en su sitio web, Twitter e Instagram.

Créditos de la imagen: Foto de encabezado por Basile Morin y con licencia bajo CC BY-SA 4.0.