Fotografía Digital en Blanco y Negro I


Las imágenes en blanco y negro han ocupado una parte importante de la historia de la Fotografía y siguen teniendo sus adeptos. Durante muchos años esa fue la única oportunidad de captar imágenes por métodos fotográficos. Las opciones en color, aunque tempranas en su aparición, eran mucho más complejas en su ejecución y sus resultados, en muchos casos, no compensaban el esfuerzo.

Esta “obligación” de disparar sobre un soporte monocromático dio paso a una manera diferente de ver el mundo que rodeaba al fotógrafo, de la que hasta entonces había generado el uso del dibujo, la pintura y la ilustración gráfica en color. La disparidad entre la respuesta de la película en blanco y negro frente a la luz y el color y la percepción del sistema visual humano pronto se manifestó como uno de los problemas a resolver. Durante todo el desarrollo de la ciencia y la tecnología fotográficas se hicieron esfuerzos para tratar de relacionar el resultado en la copia con la percepción en el momento de la toma.

Al margen de los estudios restringidos al ámbito de la investigación en ciencia fotográfica, las aportaciones de algunos fotógrafos estudiosos del tema son todavía hoy un referente para muchos de los que siguen practicando este tipo de fotografía. En este sentido, quizá el compendio más completo es la trilogía de Ansel Adams The Camera (1), The Negative (2) y The Print (3). En los tres volúmenes, Ansel Adams desglosa el proceso de obtención de imágenes fotográficas en blanco y negro. En mi opinión, uno de los valores más importantes de sus textos reside en el hecho de considerar la producción de imágenes como un proceso que empieza con la percepción visual ante la escena y concluye con la observación de la copia final.

En estos textos, Ansel Adams remarca la importancia de tener la imagen en la mente antes de captarla. Él llama visualización al proceso consciente de imaginar la imagen que se quiere tener en la copia final antes de la toma de decisiones sobre elección de película, uso de filtros, ajustes de exposición, procesado de la película y procesado del positivo sobre papel. Este conjunto de decisiones han de ser consecuentes con la visualización, que puede obedecer tanto al deseo de emular la realidad, al de exagerarla en las características con que se manifiesta o al de transformarla en aquello que cada cual crea conveniente. Aquí resulta importante resaltar que incluso en el caso de querer emular la realidad, se refiere a emular la percepción que el individuo tiene de la realidad.

Un ejemplo de la dificultad existente en emular esta percepción de la realidad se encontraba, por ejemplo, en las fotografías de follaje, bosques, etc., donde el verde es un color predominante. La película en blanco y negro, material pancromático, era en general poco sensible al verde. Siendo el verde uno de los colores a los que es más sensible el sistema visual humano, la imagen obtenida en la copia final era siempre una decepción en relación con la supuesta riqueza de valores tonales del recuerdo de la percepción.

El uso de filtros amarillos intentaba, en este tipo de imágenes, paliar al menos en parte el problema. Un filtro amarillo dejaba pasar al interior de la cámara el componente verde de la luz reflejada por la escena mientras que limitaba el paso de las radiaciones de longitud de onda más corta (azul) a las que la película era más sensible. De este modo, se podía aumentar la exposición de la fracción verde-amarillo del espectro sin sobre-exponer la fracción violeta-azul. Tanto en The Camera, desde el punto vista del instrumento, como en The Negative, desde el punto de vista de la asociación filtro-película-procesado, podemos encontrar valiosas explicaciones al respecto.

En el caso de la imagen digital, captada con cámaras fotográficas equipadas con sensor electrónico, se nos presentan diversas formas para obtener una imagen monocromática, desde la captación en cámara hasta el procesado y conversión posterior mediante diversos programas. Aunque inicialmente los fotodiodos de los sensores no son selectivos en cuanto a la franja del espectro a la que corresponde la luz reflejada por la escena, el montaje sobre cada uno de ellos de un filtro coloreado en lo que se denomina el mosaico o filtro Bayer, implica que sí lo son. Por lo tanto, una vez realizado el proceso de desmatrizado (demosaicing), la imagen captada se nos muestra en color. La imagen que proporcionan la mayoría de las cámaras actuales  está estructurada en tres canales de color que se corresponden con los colores primarios, rojo, verde y azul (RGB por sus iniciales en inglés).

Una primera aproximación a la búsqueda de la mejor forma de obtener una imagen monocromática con una cámara de sensor electrónico que proporciona inicialmente imágenes en color, consiste en generar archivos de la misma imagen con los diferentes métodos disponibles para realizar a continuación un análisis de las diferentes imágenes obtenidas que permita establecer cuál de ellas puede representar la mejor opción bajo determinados criterios.

La serie de pruebas se ha realizado a partir de un archivo raw captado con una cámara Nikon D700 que dispone de 2832x4256fotorreceptores en un sensor de 24x36mm. Una primera versión RGB se ha obtenido de procesar el archivo raw en Adobe Camera Raw (ACR) con un mapa de transición de luminancia lineal y sin ningún ajuste de contraste ni brillo; el único ajuste realizado en el procesado del raw es la corrección de los efectos de la aberración cromática lateral (TCA) aportados por el objetivo, un Nikkor 24mm f/2,8. La versión RGB con el encuadre definitivo se muestra en la Figura 1; a continuación se han generado ocho versiones monocromáticas por medio de sendas herramientas o métodos diferentes.

Figura 1. Imagen RGB procesada a partir del archivo raw sin modificaciones de brillo ni contraste y con un mapa de transición de luminancia lineal. A la derecha se muestra el histograma de luminosidad y el correspondiente a cada canal de color; como puede observarse, una buena parte de la información se concentra en los canales rojo y verde, mientras el azul contribuye en menor medida a la imagen en su conjunto. (Hacer click en la imagen para ver una versión mayor).

La serie total de versiones monocromáticas generadas es la que sigue:

  • Archivo monocromático de ACR en la modalidad “Auto” (ACRauto).
  • Archivo monocromático con la herramienta Imagen>Modo>Escala de grises (Gray Scale).
  • Archivo monocromático con Capa de Ajuste Tono/Saturación; saturación ajustada a “-100” (Desaturation).
  • Archivo monocromático con Capa de Ajuste Blanco & Negro; ajuste “Auto” (B&W auto).
  • Archivo monocromático con Capa de Ajuste Mezclador de canales; ajuste “Monocromo, Blanco y negro con filtro amarillo” (Merge channels Y filter).
  • Archivo monocromático en Modo de Color L*a*b; conservando sólo el canal L (L*a*b Luminosity).
  • Archivo monocromático procesado en ImageJ; promedio simple de los canales RGB  (IJ channels avg.).
  • Archivo monocromático procesado en ImageJ; promedio ponderado de los canales RGB. La ponderación se realiza según la ecuación: Gray=0.299·R+0.587·G+0.114·B  (IJ channels weighted avg.).

Todas las conversiones se han realizado en Adobe Photoshop excepto, como se indica en el texto, en las dos últimas. En la Figura 2 se muestra el mosaico de versiones obtenido:

Figura 2. Serie de imágenes monocromáticas obtenidas por diversos procedimientos a partir de la imagen RGB de la Figura 1. Al pie de cada una de ellas se indica el procedimiento utilizado. A excepción de las dos en que se indica la utilización del programa ImageJ, las demás se han procesado en Adobe Photoshop. (Hacer click en la imagen para ver una versión mayor).

La ponderación utilizada en la conversión en ImageJ se relaciona con la sensibilidad espectral del sistema visual humano.  A continuación se han extraído valores de gris de los píxeles de dos zonas de la imagen utilizando exactamente las mismas coordenadas de píxel en todas las versiones obtenidas para facilitar la comparación. El primer trazado de valor de gris (light) se ha tomado de una selección horizontal transversal a una hoja que recibe una iluminación máxima desde el punto de vista de la cámara; el segundo trazado (shadow) se tomó de una hoja situada en la penumbra de la escena. Estas selecciones han de permitir analizar los cambios en los valores de gris producidos por la correspondiente conversión utilizada para pasar la imagen original RGB a la versión monocromática. En las Figuras 3 y 4 se muestran las zonas de selección mencionadas.

Figura 3. Selección para la extracción de los valores de gris de los píxeles de una zona de la imagen plenamente iluminada. A la derecha, ROI Manager de ImageJ que permite realizar la selección de exactamente los mismos píxeles en todas las versiones analizadas.

Figura 4. Selección para la extracción de los valores de gris de los píxeles de una zona de la imagen en penumbra.

El criterio de selección utilizado responde a la necesidad de controlar que los valores de gris de la imagen no varían sustancialmente con la conversión a monocromática. El ajuste de la exposición en la cámara y el procesado del archivo raw han generado un original que aunque no se corresponde con la percepción visual del momento de la toma, es perfectamente modulable, mediante procesado, en la dirección estética que cada cual considere conveniente. Los extremos del rango de valores de gris de la imagen en los que se desea conservar información en la imagen final son pues los más críticos en este sentido. Sobre la necesidad de generar una versión inicial con un alto contenido de información que permita la elección del procesado posterior, ya se habló en el post  De l’arxiu Raw a la imatge final de este mismo blog.

En las Figuras 5 y 6 se muestran, respectivamente, los gráficos obtenidos a partir de las diferentes versiones de la imagen.

Figura 5. Trazados de valor de gris de los píxeles de la selección mostrada en la Figura 3, que se corresponden con un área bien iluminada de la imagen. En la leyenda de la parte inferior se indican los diferentes procedimientos de conversión a imagen monocromática ya mencionados en el texto. (Hacer click en la imagen para ver una versión mayor).

Figura 6. Trazados de valor de gris de los píxeles de la selección mostrada en la Figura 4, que se corresponden con un área en penumbra de la imagen. En la leyenda de la parte inferior se indican los diferentes procedimientos de conversión a imagen monocromática ya mencionados en el texto. (Hacer click en la imagen para ver una versión mayor).

De los gráficos de las Figuras 5 y 6 pueden deducirse las siguientes conclusiones:

  • La única conversión que no representa ningún cambio en los valores de gris de los píxeles de ambas selecciones, luces y sombras, es el promedio ponderado de los canales RGB en el programa ImageJ (IJ channels weighted avg.).
  • Dos opciones, el canal de Luminancia del Modo de Color L*a*b (L*a*b Luminosity) y la Capa de Ajuste Mezclador de Canales en el modo “Monocromo, Blanco y negro con filtro amarillo” (Merge channels Y filter), presentan valores de gris algo por encima de los de la imagen original RGB, tanto en las luces como en las sombras.
  • Cuatro opciones, ACR en la modalidad “Auto” (ACRauto), Capa de Ajuste Tono/Saturación; saturación ajustada a “-100” (Desaturation), Capa de Ajuste Blanco & Negro; ajuste “Auto” (B&W auto) y el promedio simple de los canales RGB (IJ channels avg.), son similares entre sí y sus valores de gris se hallan algo por debajo de los valores originales.
  • Una opción, Imagen>Modo>Escala de grises (Gray Scale) presenta un descenso significativo del valor de gris de los píxeles en relación a la imagen original.
  • Ninguna de las opciones probadas introduce cambios en el contraste local. Todos los cambios de valor de gris son constantes sea cual sea el valor de gris afectado.

Estos resultados indican que si se considera importante conservar los ajustes de imagen que se han determinado en el procesado del archivo raw, un orden de preferencia en el método de conversión podría establecerse como sigue:

  • Promedio ponderado de los canales RGB en el programa ImageJ (IJ channels weighted avg.). No se produce ningún cambio y se asegura, por lo tanto, la conservación de la información resultante del procesado del archivo raw.
  • Las dos opciones L*a*b Luminosity y Merge channels Y filter, pueden ser interesantes siempre y cuando el aumento de valores de gris que provocan no afecte a píxeles con valores de gris ya de por sí altos, en el límite de la percepción de la textura. Este no es el caso de la imagen probada pero podría representar un riesgo en otras imágenes.
  • Las cuatro opciones con resultados algo más bajos y similares entre sí, ACRauto, Desaturation, B&W auto y IJ channels avg., sólo tienen sentido si no se desea, por alguna razón, considerar ninguna de las opciones anteriores. El resultado del promedio simple de los canales RGB se puede obtener también en Adobe Photoshop separando los canales en tres imágenes individuales mediante Dividir canales, montándolas como un apilamiento (stack) y promediándolo  con Archivo>Estadísticas>Promedio. En cualquier caso, una pérdida del nivel de los valores de gris de la imagen puede ser un inconveniente para el procesado posterior, sobre todo desde el punto de vista estético; un valor de gris alto se puede convertir en uno más bajo sin pérdida de información textural, pero un valor de gris demasiado bajo puede no aportar presencia de textura al convertirlo en uno más alto.
  • La opción Imagen>Modo>Escala de grises (Gray Scale) proporciona una imagen demasiado oscura en relación al original en color como para considerarla viable. Un descenso de alrededor de 30 niveles de gris en el ejemplo mostrado compromete claramente la información de todos aquellos píxeles que en el original se hallan en el límite de la visibilidad de la textura.

Una vez la imagen convertida a monocromática por el método que se considere conveniente, sólo queda efectuar el procesado global o selectivo que permita obtener la versión estéticamente acorde con la visualización del autor, su percepción en el momento de la toma o la transformación que desee introducir en la misma, pero esto será objeto de otro post. Como siempre, disponer de un archivo cuyos valores de gris y profundidad de bit no condicionen la libertad de procesado en uno u otro sentido, depende básicamente de la correcta exposición en el momento de la toma, del procesado aplicado al archivo raw y de la opción de conversión a blanco y negro utilizada.

(1) Adams, Ansel 1980. The Camera. New York Photographic Society; Little, Brown and Company, Boston.

(2) Adams, Ansel 1981. The Negative. Bulfinch Press; Little, Brown and Company, Boston.

(3) Adams, Ansel 1983. The Print. New York Photographic Society; Little, Brown and Company, Boston.

5 Replies to “Fotografía Digital en Blanco y Negro I”

  1. Interesantísimo hasta ahora. Probaré con el método que indicas de ImageJ para ver la diferencia. Veamos a ver qué nos ofreces en la segunda parte.

  2. Hola Carles, molt interesant el blog. En els darrers dies estic fent un exhaustiu en tècnica que mes molt profitós. Amb el teu permís tinc una consulta a fer, el canal de lluminositat del L.a.b és el mateix que fer-ho a través dels filtre HSB/HSL i utilitzant el canal de lluminositat per fer la conversió a blanc i negre? Conservarem la mateixa informació en els grisos?

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