Recorte, mapeo y compresión de rango dinámico HDR y RAW

Mi comprensión de la representación de un archivo RAW típico, que contiene 14 bits por canal, es que simplemente se recorta a los 8 bits por canal utilizados por la mayoría de los visores de imágenes. Presumiblemente, los valores predeterminados de la cámara son para tomar la porción media de ese rango, mientras que los programas de procesamiento permiten al usuario cambiar la "ventana" de 8 bits hacia la izquierda y hacia la derecha.

Los datos RAW se pueden ver como un caso especial de datos HDR, que se pueden construir con 16 o más bits por canal. Con las técnicas HDR, no queremos recortar los datos y, en su lugar, los "mapeamos con tonos". Mi comprensión del mapeo de tonos es que es una transformación sobreyectiva pero que requiere la construcción del usuario. Es decir, no hay una asignación de tonos predeterminada.

Lo que me pregunto es si algún programa proporciona un mapeo predeterminado de HDR a imágenes de 8 bits que se podría llamar "compresión", lo que simplemente transformaría cada píxel HDR en un píxel de 8 bits sin recortar (pero obviamente perdiendo detalles dinámicos en todo el espectro).

Entonces, por ejemplo, ¿se puede solicitar una representación "comprimida" de un archivo RAW en Lightroom? Para cada canal, esto asignaría 0 a 0 y 2^14 a 2^8, con otros valores asignados linealmente en el medio.

Tengo la sospecha de que alguna configuración de contraste efectivamente hace esto, pero estoy buscando una comprensión completa.

Los datos de 14 bits están sujetos a demostración y curva de tono (el orden puede ser inverso), con la aplicación de una transformación de color en algún lugar después de la demostración (es decir, antes de la aplicación de la curva de tono o después). La salida suele ser de 16 bits, los cálculos intermedios se realizan en un espacio mínimo de 16 bits (ahora cada vez más convertidores usan punto flotante). Nunca vi recortes a 8 bits en convertidores desde 2001.
Su comprensión de la "rebanada intermedia" es un poco defectuosa. Los datos de los sensores son lineales, pero los espectadores aplican curvas de tono en forma de S. El tercio inferior más o menos se comprime hasta casi los mismos tonos oscuros, el medio solo se comprime un poco y los reflejos se comprimen aún más.
@MichaelClark: gracias. Entonces, para RAW en algún momento hay una transformación no lineal pero monótona. Supongamos que se aplica antes de cualquier recorte/mapeo/compresión, y luego creo que se mantiene la pregunta original.
No necesariamente. Muchos espectadores le darán una imagen "plana" que comprime casi todos los 14 bits a 8 bits.
Su ventana de 8 bits se puede hacer más ancha o más estrecha, así como también se puede desplazar hacia la izquierda o hacia la derecha.
@MichaelClark ¿Cómo cambiamos el ancho de la ventana en algo como Lightroom? ¿Es el ajuste de contraste?
Cualquiera de los ajustes de la curva de luz lo afecta en un grado u otro. Supongo que una forma de verlo es que los controles deslizantes de nivel de blanco y negro establecen los "límites" en cada lado, los controles deslizantes de contraste establecen la diferencia mostrada entre cada límite y los controles deslizantes de brillo ajustan dónde estará el centro.

Respuestas (1)

Los datos RAW reducidos linealmente a 8 bits darían como resultado una imagen muy plana y aburrida que carece de buen contraste. Por esta razón, los convertidores RAW aplican una curva en S para brindar un contraste mucho mayor en los tonos medios (a menos que solicite específicamente algo más). Dependiendo de dónde se coloquen los puntos finales y los hombros de la curva, mueve el área que obtiene el máximo contraste (el contraste está determinado por la inclinación de la curva en ese punto) mientras aumenta/disminuye el brillo, etc.

Es importante separar el rango dinámico y la profundidad de bits. Los dos solo dependen el uno del otro cuando la codificación es perfectamente lineal. En todos los demás casos, son completamente independientes: si elige una codificación que comprime masivamente los tonos medios, puede grabar un rango dinámico enorme usando muy pocos bits.

Lo que me pregunto es si algún programa proporciona un mapeo predeterminado de HDR a imágenes de 8 bits que se podría llamar "compresión", lo que simplemente transformaría cada píxel HDR en un píxel de 8 bits sin recortar (pero obviamente perdiendo detalles dinámicos en todo el espectro).

Una "imagen de alto rango dinámico" en el sentido más puro no es diferente a una imagen RAW (aparte del patrón de Bayer), ambas tienen más rango dinámico del que se puede mostrar, solo una tiene mayor DR que la otra.

Cuando la mayoría de las personas miran imágenes "HDR", en realidad están mirando imágenes de bajo rango dinámico que se han generado mediante el mapeo de tonos de los datos HDR. Esta operación intenta preservar parte del rango dinámico usando el rango completo disponible en la imagen LDR para mostrar cada área diferente en la imagen HDR.

Imagine el escenario que mencionó anteriormente donde toma una porción de los datos para pasar de HDR a LDR, ahora imagine que la ventana se desplaza hacia la izquierda o hacia la derecha dependiendo de dónde se encuentre en la imagen. Esos son los fundamentos del mapeo de tonos. Están sucediendo muchas otras cosas, pero eso es lo que hace posible mostrar una imagen HDR en un dispositivo de rango dinámico bajo (como un monitor LCD típico).

Entonces, por ejemplo, ¿se puede solicitar una representación "comprimida" de un archivo RAW en Lightroom? Para cada canal, esto asignaría 0 a 0 y 2^14 a 2^8, con otros valores asignados linealmente en el medio.

Es posible que pueda seleccionar la configuración de contraste mínima posible, es difícil decir qué cantidad de curva se está aplicando. Pero ciertamente no querrías hacer esto en la mayoría de los casos ya que tu imagen se vería muy aburrida.

¿Sabe si los datos RAW son "recortados" por cámaras que procesan JPG o por Lightroom? Parece que estás diciendo que probablemente nunca lo sean.
@feetwet El motor JPEG de la cámara probablemente recorta un poco las sombras, en cuanto a Lightroom, depende de la configuración que aplique: si sube el control deslizante de exposición al máximo, ¡recortará las luces!
Recorte, mapeo y compresión de rango dinámico HDR y RAW
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