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[PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Explicación clara y concisa de temas y mitos de la fotografía digital

Moderadores: laucsap60, Siniestro, Guillermo Luijk, Pablo Valido, klomp

[PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Notapor Guillermo Luijk » Vie Abr 09, 2021 1:00 am

El mito de la "Ciencia" de color, o de cuáles son nuestros JPEG favoritos:

Los fotocaptores del sensor están cubiertos por unos filtros rojos, verdes y azules:
[img]https://4.bp.blogspot.com/-RDm4oejf6Io/Wv4ewX_W9lI/AAAAAAAADhQ/GyWGhJKn0cYei-zdOt6l7_Ycun1F1SnDwCLcBGAs/s1600/bayerpattern.png[/img]

Esto hace que a cada fotocaptor le llegue una zona del espectro de frecuencias: ejemplo Canon 40D (puede resultar curioso que en la zona de IR las respuestas de cada filtro aumenten; es habitual):
[img]https://images-wixmp-ed30a86b8c4ca887773594c2.wixmp.com/f/c6224b4e-c45c-47e0-8647-842b80c6955c/d34pvp0-be218f58-d1fe-4a01-ba22-17a28bfc841a.jpg/v1/fill/w_721,h_460,q_75,strp/canon_40d_spectral_response_by_okavanga_d34pvp0-fullview.jpg?token=eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiJ1cm46YXBwOiIsImlzcyI6InVybjphcHA6Iiwib2JqIjpbW3siaGVpZ2h0IjoiPD00NjAiLCJwYXRoIjoiXC9mXC9jNjIyNGI0ZS1jNDVjLTQ3ZTAtODY0Ny04NDJiODBjNjk1NWNcL2QzNHB2cDAtYmUyMThmNTgtZDFmZS00YTAxLWJhMjItMTdhMjhiZmM4NDFhLmpwZyIsIndpZHRoIjoiPD03MjEifV1dLCJhdWQiOlsidXJuOnNlcnZpY2U6aW1hZ2Uub3BlcmF0aW9ucyJdfQ.P0PPzxSRssZSHONINpj94_rZtPlr33_SUNJ9zL0O7fk[/img]

Con esos filtros cada fotocaptor captura una cantidad de fotones proporcional a los que la escena fotografiada reflejase en su banda del espectro. Estos fotones capturados se traducen en un valor numérico: si a un fotocaptor llegan 3000 fotones, su nivel RAW será (me lo invento) 1000. Si repetimos la foto con el doble de tiempo de exposición llegarán entorno a 6000 fotones y el número registrado en el RAW para ese fotocaptor pasará a 2000 aprox.

Esos números que representan niveles rojos, verdes y azules no sirven para formar directamente una imagen (se vería muy verde, como ésta). A esos números se les debe aplicar 3 pasos:
  • Multiplicar los niveles rojos, verdes y azules por un factor diferente para cada uno. Esto es el balance de blancos.
  • Hecho esto se interpolan (inventan) los valores que no se tienen con un algoritmo de demosaicing. Por ejemplo en cada fotocaptor rojo se obtienen los niveles verde y azul que no se tenían. Tras este paso ya tenemos los tres valores RGB en cada píxel.
  • El último paso es convertir cada combinación de 3 valores RGB en un nueva combinación de valores pertenecientes a un espacio estándar independiente del sensor (p.ej. XYZ). Suele hacerse con una multiplicación matricial básica:

[img]http://www.guillermoluijk.com/misc/forwardmatrix.png[/img]
(Jack Hogan)

Esto no es más que una combinación lineal de los valores RGB para formar los XYZ:
Código: Seleccionar todo
X = a11*R + a12*G + a13*B
Y = a21*R + a22*G + a23*B
Z = a31*R + a32*G + a33*B


Es decir, los tres canales capturados (RGB) participan en la formación de los tres nuevos valores (XYZ), pero cada uno con pesos diferentes.

Los valores de la matriz son propios para cada sensor, incluso se pueden obtener para cada cámara individual y tipo de iluminación. Esta conversión matricial es muy simple, es un buen resultado estándar pero puede mejorarse con un perfil un poco más complejo basado generalmente en LUT's (es decir como las curvas de Photoshop).

Lo importante es entender que el objetivo de la transformación es llevar los valores RGB (captura) a otro espacio, es decir otros valores, XYZ generalmente (estándar e independientes del dispositivo). Convertir de XYZ a cualquier espacio de color de salida como sRGB, AdobeRGB,... es una transformación conocida estándar (en la web de Bruce Lindbloom están todas):

[img]https://1.bp.blogspot.com/-G7GbaskdXkc/XQggz8UoURI/AAAAAAAAGuY/D0x-XEYFhuwB22jI6ovKVaFQKHhlEMZCACLcBGAs/s1600/colour_spaces.png[/img]
Tengo desde hace más de un año pendiente de terminar un ejercicio completo de calibración que empecé aquí, usando como mecanismo de transformación una red neuronal. Pero el principio es el mismo, convertir los valores RGB en XYZ.

Sea con la matriz, o con una transformación más fina (LUT's), lo que se busca al calcular esa matriz o esas LUT's es obtener el menor error posible en la reproducción del color, lo que se hace calibrando esos valores contra tarjetas de color como la IT8:

[img]https://1.bp.blogspot.com/-KmG4Q5rHuSw/XPqUizV0_OI/AAAAAAAAGpU/3atyusLsUt4e9ltP6eRzWF1cFXVQ0y3KgCLcBGAs/s1600/IT8_512px.jpg[/img]

El objetivo es que los valores de la matriz o perfil de cámara, conviertan los valores RAW de la fotografía hecha sobre la carta de colores en los valores XYZ más exactos posibles en promedio (los valores a los que se aspira llegar están medidos sobre la carta con un espectrofotómetro). Pero aquí no hay magia, si tu conversión es muy buena con unas gamas perderá en otras, así que lo que se busca es una precisión promedio (es decir, que ningún parche salga demasiado mal, en lugar de buscar la perfección en determinados parches).

El procedimiento como puede verse es "chapucero": desde los tres filtros toscos (estamos aproximando una enorme complejidad espectral continua de colores con solo tres muestras), hasta la calibración posterior de las transformaciones, y puede parecer milagroso que luego las fotos tengan unos colores realistas. Aquí entra en juego que nuestro sistema visual es una castaña y es apenas capaz de distinguir matices de colores, así que nos aprovechamos de lo fácil que es engañarle para no necesitar hacer el sistema más complejo.

Si nuestra visión fuera diferente, y en lugar de ver solo el espectro visible viésemos en IR, UV,... o en lugar de tener solo tres tipos de conos tuviéramos decenas, los sensores deberían ser mucho más sofisticados porque las fotos actuales nos parecerían una simplificación nada realista. Por comparación las fotos actuales a color nos podrían resultar tan rudimentarias como nos parece una imagen monocroma si lo que se pretende es representar el mundo real tal y como lo percibimos.

Por eso cuando observamos por separado dos imágenes, cambios importantes en sus colores nos pasan inadvertidos. Pero en lo que respecta al flujo RAW, y una vez calibradas las transformaciones, apenas puede haber diferencias perceptibles entre sensores.

---

Sobre la "Ciencia" de color, más que todas las transformaciones comentadas, que corresponden a un flujo RAW puro, serían las guarrerías que cada cámara o revelador RAW le haga después a las imágenes (curvas de contraste, saturaciones, perfiles alternativos de ACR,...). Por eso digo que de ciencia no tiene nada, ciencia es lo de arriba, pero no a lo que se llama ciencia que es a los JPEG de cada cámara. Vamos que decir que te gustan más los "colores Canon" no difiere mucho de decir que tu favorito es el filtro "Pepito" de Instagram.

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Re: [PÍLDORA 9]

Notapor Guillermo Luijk » Vie Abr 09, 2021 1:04 am

En este video explican bien lo que luego nos encontramos en el mundo real: percepciones, afirmaciones sesgadas, conclusiones erróneas y sobre todo llamar ciencia y asociarla a un sensor, a lo que no es más que un "filtro de Instagram".

Cuenta cosas como que:
  • Los colores que suele preferir la gente no tienen nada que ver con los colores más fieles y mucho con el fanboyismo.
  • El balance de blancos tiene más peso en el aspecto de un JPEG que esa supuesta ciencia de color que no lo es (basta dar un tono más cálido a un retrato para que lo prefiera el 90% del personal)
  • Un altísimo porcentaje de gente cambia su elección de los mejores colores cuando se les presentan exactamente las mismas fotos poniendo otras imágenes por medio
  • Disparando en RAW y revelando del mismo modo las imágenes provenientes de varias cámaras se hacen prácticamente indistinguibles en cuanto al color
  • En cuanto metes una imagen en Photoshop y te pones a hacerle perrerías, ni ciencia de color ni gaitas porque aquello con lo que acabas no tiene ni remotamente nada que ver con los colores de la imagen con la que empezaste.

https://youtu.be/EMfCDujQywY

En definitiva que si vienes de algún sitio donde te han contado que X marca tiene mejor ciencia de color que otra marca, ahí no hay nada científico, solo hay unos JPEGs con unos colores que gustan más a unos que otros y seguramente bastante fan de la marca X.

Lo que se mal llama "ciencia" de color, en realidad son ensoñaciones que no tienen nada que ver con los sensores, y mucho menos con la marca de la cámara, sino con el procesado del JPEG.

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Re: [PÍLDORA 9] "Ciencia" de color

Notapor SittingBull » Vie Abr 09, 2021 9:10 am

Lo había sospechado, pero nunca me había metido a indagar si era así o no. Porque esas diferencias radicales en el color de la piel que la gente ve entre Canon y Sony (por ejemplo) a mi se me escapan... y eso que "no tiene nada que ver". :D
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Re: [PÍLDORA 9]

Notapor Betotesarria » Sab Abr 10, 2021 10:07 pm

Buena aportación

Gracias
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Re: [PÍLDORA 9] "Ciencia" de color

Notapor Guillermo Luijk » Dom Abr 11, 2021 11:09 am

Artículo de Thom Nikhogan sobre la mejor manera de usar las cámaras en JPEG:

https://bythom.com/newsviews/you-want-g ... heres.html

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Re: [PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Notapor Guillermo Luijk » Sab Abr 01, 2023 12:20 am

Jim Kasson, que es un ingeniero electrónico retirado que ha escrito y analizado sobre prácticamente cualquier cuestión relativa al funcionamiento de una cámara digital, incluyendo 6 años de investigación sobre gestión del color en IBM (todo este rollo lo comento solo por si alguien es fan de los ad-hominen o la titulitus; a mí personalmente solo me interesa el rigor de lo que tiene que contar):

https://www.kasson.com/

Ha publicado en Lens Rentals un excelente artículo sobre el origen del color en una cámara digital que le va de perlas a este hilo.

Ideal para quien quiera desmitificar ciertas cuestiones sobre el color, que buena falta hace a esos YouTubers que viven mirando las sombras de la caverna de Platón e inventándose teorías disparatadas sobre el color de los sensores:

https://www.lensrentals.com/blog/2023/0 ... ne-colors/


Por cierto que Cicala el dueño de Lens Rentals, si no lo conocéis es otro de los pocos en Internet que realmente sabe de qué está hablando, pero él más centrado en la parte óptica. Su artículo sobre la curvatura de campo y de por qué las mediciones de nitidez en las esquinas que se ven en casi todas las reviews sobre óptica no sirven casi para nada es un imprescindible:

https://m.dpreview.com/articles/1351719 ... and-profit

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Re: [PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Notapor Chemax » Sab Abr 01, 2023 2:14 pm

Me apabullan los artículos muy técnicos, aunque los leo intentando comprender lo máximo posible, pero es grato y sorprendente ver tu interés por la ciencia y por desvelar los entresijos de la técnica, Guillermo y explicarlos con claridad. Según va avanzando la píldora me encuentro más cómodo con la explicación.

Lo de "la ciencia de color" es verdad que lo menciona bastante algún Youtuber geek, me viene a la memoria uno que se llama Srod Almenara, que lo dice mucho de la ciencia de color de Sony, que a él le gusta especialmente...alguien debería decirle que es cuento chino, jeje.

Solo quería decir como inciso, que he visitado la galería de Jim Kasson en la página que has propuesto y menudas vistas tan bonitas tiene desde su ventana...

Saludos!!!
Última edición por Chemax el Sab Abr 01, 2023 2:33 pm, editado 1 vez en total
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Re: [PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Notapor Guillermo Luijk » Sab Abr 01, 2023 2:25 pm

Chemax escribió:he visitado la galería de Jim Kasson en la página que has propuesto y menudas vistas tan bonitas tiene desde su ventana...

En USA cualquiera con dinero tiene seguro médico y vistas :D

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Re: [PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Notapor Chemax » Sab Abr 01, 2023 2:34 pm

:D Camino de ello vamos en España también.
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Re: [PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Notapor afloresa » Dom Abr 02, 2023 8:46 pm

Resumiendo Guillermo que con esto de ¨la ciencia de color¨ tirando en raw, es como lo del ruido cuando subes el Iso? :lol: ;)
yo es que me pierdo con tantos datos... Sorry
saludos

En cuanto al seguro medico....ya no hara falta, pronto tendremos en nomina de la Seguridad Social a Yadira Mestre :twisted:
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Re: [PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Notapor Rafa Buscaret » Lun Abr 03, 2023 12:09 pm

Aunque sea complicado e imposible de llevar a la práctica para mí, al menos me sirve para romper mitos.
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Re: [PÍLDORA 9] Ciencia de color?

Notapor Chemax » Lun Abr 03, 2023 3:44 pm

Guillermo Luijk escribió:El mito de la "Ciencia" de color, o de cuáles son nuestros JPEG favoritos:
---
Sobre la "Ciencia" de color, más que todas las transformaciones comentadas, que corresponden a un flujo RAW puro, serían las guarrerías que cada cámara o revelador RAW le haga después a las imágenes (curvas de contraste, saturaciones, perfiles alternativos de ACR,...). Por eso digo que de ciencia no tiene nada, ciencia es lo de arriba, pero no a lo que se llama ciencia que es a los JPEG de cada cámara. Vamos que decir que te gustan más los "colores Canon" no difiere mucho de decir que tu favorito es el filtro "Pepito" de Instagram.

Salu2!


Por añadir algo curiosamente relacionado con eso, si uno quiere comprarse una cámara y ve fotos o vídeos hechos con una de una marca determinada y eso se convierte en un factor que anima a la compra, los fabricantes intentarán explotar como argumento de venta "sus colores personalizados de marca" que sus cámaras logran de serie, pero claro habrá que ver los RAW porque si yo veo lo que sale en este vídeo de un trailer de una peli de Wes Anderson y veo esos colores tan fuera de lo común (para mi muy bonitos, alegres...) y me gustan, y por ejemplo me dicen que los han conseguido con una cámara de marca Sony, Olympus, Panasonic, Fujifilm... lo mismo me la compro pensando que yo voy a lograr esos colores con solo apretar el botón del disparador, cuando tienen detrás mucho trabajo tanto en planificación como en tomas y edición.

ASTEROID CITY | Official Trailer (Universal Studios)

https://www.youtube.com/watch?v=nVmHNd8a378

No obstante, el perfil "Eterna" de Fuji, tiene fama de ser muy adecuado para eso que digo...que te salga un color muy atractivo o agradable sin necesidad de editarlo, lo cual viene bien a usuarios más novatos, cosa que tampoco está mal en ocasiones.

Saludos.
Chemax
 
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