Instrumentos de medición para control de imagen.

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

HISTOGRAMA

El histograma es una representación gráfica que ilustra la distribución de la información en una imagen de acuerdo a su valor tonal. Esta herramienta de interpretación es repetidamente utilizada en los programas específicamente diseñados para procesos gráficos y a partir del nacimiento de las cámaras digitales, cobra importancia como una herramienta disponible en gran parte de los equipos, para pre visualizar características sobre la exposición de la imagen.

Comprender un histograma es mucho más sencillo de lo que aparenta. Una imagen está conformada de elementos individuales gráficos conocidos como pixeles. En el histograma se contabiliza e ilustra cada uno de ellos de acuerdo a su valor tonal dentro de la escala de grises existente.

Estos elementos son representados en dos ejes:

• El horizontal que determina el valor tonal que va desde el extremo izquierdo para las sombras y que se incrementa gradualmente hacia la derecha para los pixeles de mayor brillo dentro del rango de la escala (255 unidades en modo RGB).
• El vertical que determina la concentración de los pixeles existentes en la posición del valor tonal específico.

[pic 1]

En el siguiente ejemplo se demuestra como la gráfica llega a saturarse por completo en el extremo de los brillos, las líneas exceden el rango debido a la sobre exposición que se hace evidente en la boca del túnel, donde los detalles se pierden por completo ante la excesiva iluminación solar.

[pic 2]

Contrario al ejemplo anterior, podemos observar en esta fotografía como la gráfica se recarga por completo hacia la zona de sombras donde además de presentar una saturación en las zonas más oscuras y completamente carentes de detalle, se observa también una completa ausencia de información desde los tonos medios y hasta los brillos marcando una evidente sub exposición.

[pic 3]

Cuando la gráfica se concentra en un área reducida del espectro total de grises (como sucede en el ejemplo), significa que las tonalidades existentes en la imagen son muy similares y aunque la información de color logre diferenciarlas, el contraste es muy bajo y la gama tonal reducida (esta fotografía, difícilmente sería una buena imagen monocromática.

[pic 4]

Una imagen de alto contraste, se despliega en una gráfica que se extiende en gran parte o en la totalidad del espectro de grises, esto quiere decir que una amplia gama tonal está presente en los elementos de la imagen, sin importar que pueda poseer una tendencia hacia cualquiera de los extremos de exposición.

[pic 5]

Un error común es pensar que la distribución del histograma tiene que ser uniforme para indicar una exposición correcta. Como se menciona al principio, lo que vemos reflejado en la gráfica es la cantidad y posición de los pixeles con respecto a su valor tonal y por lo tanto, las características de la imagen definirán la tendencia o inclinación de la misma hacia las sombras, los tonos medios o las luces.

Ejemplo de ello es ésta fotografía donde podemos observar que la mayor parte de la imagen está compuesta por elementos brillantes y la gráfica corresponde a esta información concentrándose en el extremo derecho. No obstante, podemos observar que los elementos en sombra aún contienen información lo cual nos permite saber que la exposición es correcta.

[pic 6]

Similar al ejemplo anterior, en esta imagen se muestra una clave baja donde se favorecen las sombras en la mayoría de los elementos de la imagen y esto, también se ve reflejado en la gráfica del histograma que demuestra la existencia de valores tonales en todo el espectro pero con una clara concentración a los valores más bajos.

[pic 7]

MONITOR EN FORMA DE ONDA

El monitor en forma de onda es un instrumento de control de la exposición.

Es una exposición gráfica de la señal que está siendo grabada en la cámara o reproducida en el monitor de la PC en la etapa de postproducción. Este gráfico traza la amplitud o nivel de la señal de video contra el tiempo (o brillo de la imagen contra la posición de izquierda a derecha). A medida que una línea de imagen es explorada de izquierda a derecha, la amplitud de la señal varía de acuerdo al brillo de la imagen en un punto dado. El brillo de la imagen es correspondiente con el brillo de la escena.

Este nivel de señal se mide en valor IRE. El eje vertical del monitor de forma de onda se calibra en unidades IRE. El eje horizontal representa el tiempo, generalmente el tiempo requerido para explorar una línea de imagen y volver al punto de comienzo de la siguiente línea. Si la imagen es estática la línea en el monitor de forma de onda permanecerá estática. Izquierda y derecha en el monitor de forma de onda corresponde a la izquierda y derecha de la imagen. Donde hay un a luz fuerte p alta en la imagen habrá una montaña o pico en la forma de onda, donde hay un área de sombra habrá una depresión en el gráfico. El monitor de forma de onda nos indica principalmente el brillo de la imagen (luminancia) y no tanto el color (crominancia). Los diferentes colores tienen distintos valores de luminancia o grados de brillo.

Hay partes de la exposición del monitor de forma de onda que no corresponden a elementos de la imagen. Hay una porción de la forma de onda que es más baja que el nivel de negro, habiendo valores negativos en la escala. El cero de la imagen representa el nivel de negrura. Aunque el nivel de negrura podría ser considerado negro muerto (sin detalle), es preferible establecer el negro de referencia que corresponde al negro sin detalle en la imagen en un nivel entre 5 y 10 unidades por encima del nivel de negrura. El nivel al que se establece el negro se llama nivel set up o pedestal y se establece normalmente a 7,5 unidades. Este establecimiento representa el valor mínimo que puede tener cualquier área de sombra en la imagen, pero ello no implica que cada imagen deba tener algún elemento de imagen con ese valor.

El monitor de forma de onda puede concebirse entonces como un elemento indicador de exposición en tiempo real e indicador de contraste. Lo que vemos es la lectura de una escala de brillos de la escena. El pico más alto alcanzado en la forma de onda representa la luz más brillante y el valle más bajo es la sombra más oscura. El lugar donde éstos caigan en la escala vertical entre 7,5 y 100 unidades nos indica cuanta latitud del sistema está usando la imagen/escena. Si las luces altas se apiñan contra el 100 de tal manera que las montañas parezcan formar una meseta en la cumbre, significa que estamos perdiendo detalle en las mismas. Si tapamos el objetivo de la cámara conectada al monitor de forma de onda veremos que la porción de la forma de onda que representa el área de imagen es plana en el nivel establecido o pedestal.

Si la iluminación de la escena o la apertura del diafragma cambia, habrá un cambio correspondiente en la exposición del monitor de forma de onda. Por la forma en que la exposición se dispone en el monitor en forma de onda podemos saber el aspecto de una escena completa en relación a los niveles e intensidades de brillo.

VECTORSCOPIO

La información de color contenida en la señal de crominancia (señal de color) puede ser analizada en términos de dos parámetros: matiz y saturación.

Para la mayoría de los colores el matiz puede ser especificado por referencia a una longitud de onda específica en el espectro de radiación visible (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, violeta).

La saturación se refiere a la pureza del color o a la medida en que está mezclado con luz blanca. Por ejemplo, el rosa no es un matiz diferente respecto al rojo, sino que es una versión de rojo desaturada con mayor porcentaje de blanco en su composición. Cuanto menos blanco tiene un color en su composición más saturado será y viceversa.

Ni el matiz ni la saturación deben ser confundidos con el brillo, que es la cantidad de luz reflejada o despedida por un objeto dado. La cantidad de luz es independiente del color de la luz. En términos de video, el brillo es el componente de luminancia de la imagen y el matiz más la saturación completan el componente de crominancia.

El vectorscopio es entonces una forma de representar la relación entre matiz,  saturación y brillo, a través de un gráfico tridimensional donde el brillo es medido a lo largo de un eje vertical que es perpendicular al plano con forma de disco en el que se especifican la saturación y el matiz. La saturación se especifica como la distancia de este eje central que representa al brillo, y el matiz es la dirección en que se mide la saturación. Cuanto más próximo al punto central se halle la muestra más desaturado será el color, cuanto más alejado del centro y más próximo a la periferia más saturado será el color. Dentro del plano circular se establecen zonas correspondientes a los colores primarios (RGB) y secundarios (CMY), dependiendo hacia que zona se oriente o encuentre la muestra se definirá el matiz del color. El matiz se especifica en términos de grados de rotación desde un punto de referencia arbitrario. Ignorando la información de luminancia y examinando sólo la información de crominancia (matiz y saturación) lo hacemos mediante el gráfico circular bidimensional. Y este gráfico es lo que se representa en la pantalla del vectorscopio, quedando oculto el eje vertical donde se representa los valores de brillo.

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