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Indice del contenido de esta entrada:
¿Que es Ldri?
Antes de saber lo que es un HDRi, te diré que es un LDRi. No es nada mas que cualquier imagen que podamos ver en internet o fotos que hallamos hecho con una cámara convencional y se llama Low Dimanic Range image (LDRi ó simplemente LDR: imagen de bajo rango dinámico) porque contiene una mínima información de luces y sombras que es necesaria para representar nuestra foto.
Un archivo LDRi es usado en las webs, diapositivas, tv, imprenta, etc, puede llevar la extensión .jgp, .png, .tiff, .bmp, .gif, etc.
Te mostraré un ejemplo con la siguiente imagen:
He hecho una foto y ve como el objeto que está mas cerca se aprecia claramente, sin embargo lo que esta detrás esta demasiado iluminado sin llegarse a apreciar bien lo que es.
Trataré de corregir esto en la siguiente foto:
Ahora con la misma cámara he hecho otra foto tratando de que el fondo se vea bien, ya que en la foto anterior estaba muy iluminada, como se aprecia, lo que esta detrás de la ventana se ve bien pero nuestro objeto que está mas cerca esta muy oscuro.
Esa zona de la primera imagen que está demasiada iluminada en términos fotográficos se dice que esta Sobreexpuesta y la zona de la segunda foto que está demasiada oscura es que está Subexpuesta y de ambas fotos la zona que se ve bien se dice que está correctamente Expuesta.
Esas dos fotos anteriores carecen de información lumínica para poder verse bien, a la primera le falta información de sombras y a la segunda le falta información de iluminación por tanto son imágenes de bajo nivel de información (bajo rango dinámico).
Pero…. y si cogemos de las 2 fotos solo la parte que se ve bien y las juntamos? ahí es donde entra en juego el HDRi.
¿Entonces que es Hdri?
Como te mostré anteriormente lo que es LDRi, el High Dinamic Range image ( HDRi: imagen de alto rango dinámico) es lo opuesto es decir es una imagen que contiene almacenada la información tanto de las luces como de las sombras que se halla podido capturar con una cámara de fotos es decir una imagen así tiene un alto rango de información.
Este rango de captura con una cámara fotográfica se representa en “Pasos” y con las siglas EV.
Un archivo HDRi o HDR es lo mismo y por lo general lleva una extensión .hdr ó .exr algunos pueden ser también .raw, tiff y algunos otros.
En la actualidad los HDR como tal no pueden ser visualizado por ningún monitor, pantalla de tv ni ningún dispositivo que proyecte imágenes ya que aun estos carecen de la tecnología para mostrar toda la información lumínica de un solo hdr.
Conociendo un poco de fotografía
Te explicaré un poco más sobre la fotografía orientada a la captura de imágenes para HDR. Si alguna vez has tenido una cámara profesional o semiprofesional en tus manos habrás visto que para hacer una foto hay la opción automática y la opción manual. Con la opción automática la cámara escoge a su parecer los valores de iluminación que debería tener nuestra foto y hace la foto, pero esta opción no nos vale para hacer un HDR. La que nos vale es la opción manual porque con ella puedes controlar los pasos EV es decir puedes tomar una serie de fotos consecutivas para capturar la iluminación y las sombras.
En fotografía para hacer una foto existe el tiempo de exposición (velocidad de obturación) que no es otra cosa que tener el control para Sobreexponer, Exponer o Subexponer una imagen.
Si miras tras el visor de una cámara profesional o semiprofesional verás algo como esto:
Visor de cámara
Entre muchas cosas, observa en la parte inferior hacia la izquierda un número que en este caso es 200 (1/200) este valor nos indica el tiempo de exposición que va tener tu foto, este valor lo puedes aumentar o disminuir manualmente para sobreexponer o subexponer según te convenga.
A continuación verás una tabla de valores de exposición que normalmente cuentan las cámaras:
Tabla de velocidades de obturación
Esta tabla puede variar de una cámara a otra, pero en lo general cada valor es un tiempo de exposición y el salto de un valor a otro contiguo se cuenta como “un paso” ó 1 EV (del 1/60 al 1/125 es un paso ó 1 EV y del 2 al 4 es un paso ó 1 EV, etc etc) así tenemos que del 1/15 al 8 hay 8 EV´s. Cabe decir que existen valores intermedios entre un paso y otro, como muestra la foto anterior el 200 seria un intermedio del 125 y 250. Por lo tanto para crear un HDRi necesitas hacer una secuencia de varias fotos con distintos tiempos de exposición para luego unirlas en una sola y así obtener un alto rango dinámico.
En el tutorial Parámetros y ajustes de las cámaras explico más sobre velocidad de obturación, diafragma, distancia, focal, ISO, profundidad de campo, y muchos consejos.
¿Cuantas Ev´s hace falta para crear un Hdri?
Ahora que ya sabes que debes capturar una serie de fotos para crear un HDR te mostraré un ejemplo. Tengo esta secuencia de imágenes:
Secuencia de imágenes para hdri con 6ev
6 fotos con diferentes tiempos de exposición que van desde el 1/1000 al 1/15 estas 6 fotos así sueltas no me sirven hay que unirlas en una sola y para ello existen diversos programas gratuitas y de pago como el Photomatrix, HDRshop, Hugin, Photoshop, etc.
Mientras mas información de luces y sombras tenga un HDR mas provecho podrás sacar de él al cargarlo en una aplicación 3d. No obstante la cantidad de EV´s de un HDR dependerá del propio entorno que vamos a capturar con la cámara, mira estos ejemplos:
El siguiente panorama lo he obtenido de un HDRi de 17 EV´s.
HDRi 17EV
Este otro panorama lo he obtenido de un HDRi de 14 EV´s.
HDRi 14EV
¿Que pasa con un HDRi con mas Ev´s de los que debería tener?
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Así como te he mostrado que a un LDRi le faltaba información de luces y sombras pues con un HDR con más EV´s de los que necesita lo que estás haciendo es cargarlo de información innecesaria. También si un HDR tiene pocos EV´s de los que debería tener no llegaría a ser un LDRi pero si le faltaría información por completar.
Por lo tanto un HDR debe tener la cantidad de EV´s necesarios ya que estos darán una buena iluminación, buenas sombras y buenos reflejos.
Como te muestro a continuación, mientras menos EV se pierde iluminación por lo tanto se pierde sombras marcadas y sobre todo se pierde reflejo de la fuente de iluminación.
Comparación de iluminación y reflejo de un HDRi usando diferentes EV
Tone Mapping, sacando provecho al Hdri
Las imágenes y panoramas mostrados en este y todos los tutoriales de la web son LDRi ya que un HDRi no puede ser visualizado por ningún monitor, pantalla de tv y mucho menos por una impresora. Si pones en cualquier buscador de imágenes en internet la palabra “HDR” o “HDRi” lo que mas resultados saldrán serán imágenes como estas:
Estas imágenes que muchos llaman HDRi en realidad deberían ser llamadas Tone mapping (mapa de tonos) ya que el HDRi como hemos dicho no puede ser visualizada como tal.
El Tone mapping es un proceso que se hace después de haber obtenido el HDRi en el cual puedes exponer correctamente lo que esta sobreexpuesto y/o subexpuesto, saturar, dramatizar los contrastes, etc, después de ello grabarlo con extensión de LDR por lo tanto pierde todos los EV´s.
A diferencia de un HDR para iluminar una escena 3d en la que se necesita la captura de muchos EV’s, para crear un Tonemapping solo hace falta como mínimo 3 fotos de diferentes exposiciones, por ejemplo 3 disparos de -2, 0, +2. ó algunas veces con un solo disparo en RAW.
Reconocer un buen Hdr
En internet existen muchas webs que ofrecen HDR´s (.hdr ó .exr para infografía) gratis y de pago, pero muchas no son de buena calidad, ni siquiera de calidad aceptable. Un HDRi debe tener estas cuatro cualidades:
Sombras definidas:
Cuando un panorama lleva una fuente de iluminación tan potente como el sol o incluso una bombilla debe generar sombras definidas y cuando las genera es debido a una buena captura de los EV´s.
El ejemplo siguiente obtenido del HDRi gratuito “Large Balcony” genera dichas sombras:
Comparación de sombras de foto real (izquierda) y render 3d con HDR exterior de 14 EV (derecha)
Reflejos nítidos:
En un panorama Hdri los elementos que lo componen deben de verse claramente, tanto los objetos que están mas cerca a la cámara como los que se encuentran mas lejos, de lo contrario afectará si lo queremos usar como reflejo ó imagen de fondo en nuestra aplicación 3d.
Para usar un HDR como reflejo o imagen de fondo el panorama debe tener buena resolución en pixel, dependiendo las dimensiones del render el HDR para ser usado como reflejo no debería ser menor de 3000 x 1500 pixels y para imagen de fondo aun más.
La imagen de la izquierda esta hecho con HDRi de 800×400 pixels y el de la derecha con HDRi de 12000×6000
Buena iluminación:
Una buena captura de los EV´s hará que nuestro HDR proyecte buena iluminación sin tener que esforzar tantos parámetros que aumenten el tiempo de render ni añadiendo iluminación extra.
A diferencia del HDR para reflejos o imagen de fondo, el panorama para iluminar una escena ya va bien con HDR´s de 800 x 400 pixels, HDR´s con mas de 1500 x 750 pixels para iluminar crean un esfuerzo innecesario de memoria a la aplicación 3d.
Brillo de calidad:
Cuando la captura fotográfica de los EV´s es correcta dará unos brillos reflectantes muy marcados sobre todo en aquellos materiales donde la reflectancia no es extrema. Quedando muy resaltada el brillo en la zona donde esta la fuente lumínica y casi inapreciable el resto del panorama.
Comparación de brillo entre una foto real (izquierda) y un render 3d (derecha)
Incluso en colores brillantes ó claros.
Comparación de brillo entre una foto real (izquierda) y un render 3d (derecha)
Semejanza a la realidad:
Con un HDR de una panorama bien capturado la semejanza a la realidad es exacta. Mira esta comparativa de una foto real con un render en el que se ha utilizado el HDRi “The orange home with natural light”.
Fotografía (arriba) – Render 3d con iluminación HDRi (abajo)
¿Transformar de LDR a HDR?
Los LDR´s llevan información de luces y sombras que ocupan 8 bits por canal (R=Rojo 8bits, G=verde 8bits, B=azul 8bits), es decir, cada pixel de la imagen tiene la opción de representar 16.777.216 colores, mientras que, un HDRi la información que contiene abarca 32 bits (4.294.967.296 colores cada pixel).
Como anteriormente te mostré, los LDRi tienen extensiones jpg, png, etc, etc, y también es sabido que con un editor de imágenes puedes cambiar su extensíon por cualquier otro (de jpg a png, de tif a jpg, de jpg a hdr, etc).
¿Entonces se puede crear un HDR de un LDR?. En la práctica si, por ejemplo, abre en un editor de imágenes (por ejemplo Photoshop) un panorama LDR de 8 bits con extensión .jpg y conviertelo a 32bits, luego guardarlo con extensión .hdr. Pero ¿realmente que obtienes de eso?: un HDR falso, de esos que hay muchos por internet, que llevan la extensión .hdr ó .exr pero con información interna de un LDR. Pondré un ejemplo que se me ha ocurrido:
Como ves en esa representación gráfica, lo 8 cubos verdes llenan todas las casillas del panel naranja. Pero al hacer la conversión del naranja al panel azul que tiene 32 casillas. Muchas de ellas quedan vacías, es decir, información que no es cubierta por los cubos verdes.
Otro ejemplo mas acorde a las fotografías es el “Histograma“. En cualquier editor de imágenes puedes ver el histograma de una imagen, que es la representación gráfica de cuanta luz o sombra tiene nuestra imagen. Observa un ejemplo:
La imagen de 8 bits (izquierda) es transformada en 32 bits (derecha)
Con esto observa como ha cambiado el histograma al transformarlo de un LDR en un HDR. Se aprecia sobretodo en la zona derecha del histograma muchos espacios que no se han podido completar de información.
Concepto
Concepto:
HDRi es la unión en un único archivo de una serie consecutiva de fotografías, tomadas en diferentes tiempos de exposición para capturar la mas amplia información de luces y sombras.
Espero que te haya servido estos conceptos para aclarar dudas sobre el rango dinámico.
¿Has tenido alguna experiencia creando un HDRi o Tone mapping? ¿Conoces algo mas que quieras aportar a este tutorial?
Por favor déjanos tu comentario.
Excelente explicación.
Un saludo.
Muchas gracias soliman
He aprendido mucho con este artículo, muchas gracias, pero no tiene imágenes en la sección donde explicas las cualidades que debe tener un HDRI, sólo viene una descripción de la imagen que me imagino debía estar ahí, de todas maneras le explicación es genial.
Hay algunos temas o escenas fotográficas a las cuales uno podría decir: “esta foto esta buena para llevarla a HDRi” o todas las fotos se pueden convertir a HDRi?
Como se hacen esas fotos (HRDi) con personas en movimiento (ej. urbanas)?
Creo que no se debería descartar ningún lugar, sobre todo aquellos de gran constraste.
El mejor tutorial que he leído. Felicitaciones y muchas gracias.
Muy buen tutorial, yo me dedico al 3D y hace relativamente poco que he empezado a experimentar con la iluminación por hdri. He aprendido mucho sobre los conceptos de esté método gracias a ti 😉
Hola, muy buen post, pero de donde sacas que la imagen de 32 Bits tiene 4.294.967.296?
Sacando Cuentas (y lo que me parece una locura)
Imagen de 8 Bits:
Cada Pixel – 2^8 = 256 Canales
3 canales (R,G,B) – 256^3 = 16.777.216 Colores
Siguiendo el patrón
Imagen de 32 Bits
Cada Pixel 2^32 = 4.294.967.296 Canales
3 Canales (R,G,B) – 4.294.967.296^3 = Una locura.
De verdad una imagen puede tener tal cantidad de información????
Hola Marcos, la imagen de 32 bits está compuesta por R (8 bits), G (8 bits), B (8 bits) y Alpha (8 bits)
256^4 = 4.294.967.296