El sistema de Zonas De Ansel Adams en la era digital

Si hay un tema sobre el que se haya invertido sumas considerables de tiempo, tanto en su comprensión como divulgación, es el famoso Sistemas de Zonas propuesto por Ansel Adams a partir de los estudios en densitometría de Fred Archer a finales de los años 30 (1939-1940).

Dicho proceso, no poco criticado por su complejidad, pretendía establecer una relación entre la escena natural y la copia. De forma que el fotógrafo dispusiese de un método objetivo y sistemático para transferir los tonos de forma adecuada de una escena a una copia.

Con la entrada de la imagen digital, han sido centenares los artículos y documentos dedicados a adaptar o plantear dicho procedimiento en términos de imagen digital. Ya que realmente no es difícil correlacionar las conocidas 11 zonas de la escala de Ansel con los posibles valores electrónicos de intensidad de pixel por cada nivel de exposición o valores de luminosidad (L*)

Sin embargo, conociendo un poco el concepto del Sistema de Zonas, quizás este se proponga como un buen método para asegurar y verificar la reproducción tonal, es decir, lo mismo que buscaba Ansel, la correspondencia entre los tonos de la escena a los de la copia, ¿realmente esto es así?¿cuanto hay de preciso y cuanto hay de creativo en el Sistema de Zonas?

La zona V

Un buen punto de partida para aproximarnos al Sistema de Zonas desde un punto de vista digital es establecer primeramente donde esta nuestro gris medio. El gris medio o Zona V nos informa donde colocaremos nuestro valor de exposición nominal, es decir los 0EV.

En este punto ya nos adentramos en una primera paradoja, relacionada con que a niveles situamos el gris medio, es decir para un sistema de 8bits con 256 niveles el gris medio se colocaría en el nivel 128. Sin embargo esto seria así en un sistema lineal pero lo habitual es trabajar sobre escenas corregidas en gamma, por lo que nuestro gris medio para una gamma de 2.2 estará en los pixeles con un valor de 119. De esta forma es muy importante tener presente en que gamma estamos trabajando, por ejemplo si trabajamos con imágenes de escala de grises deberíamos usar el perfil “Gray Gamma 2.2”. Una forma de verificarlo es que nuestro gris medio tenga siempre una L*=50%

Es decir, para nuestro valor de exposición EV0, o lo que es lo mismo, esa zona de la imagen donde nuestro exposímetro nos esta dando por correcta la medición, se debería traducir en un valor de pixel del 119 o un valor de L* de 50%.

Nuestra escala densitométrica digital.

Relacionar Sistema de Zonas, con valores de pixel y L*, es muy sencillo:

Basta con crear una imagen en forma de rectángulo apaisado, extendemos un degradado que vaya de negro a blanco, y a continuación con el comando posterizar lo dividimos en 11 tonos.

Si nuestro degradado había sido bien encajado en nuestro lienzo, el tono central de nuestra imagen, va a tener el valor de pixel de 119 o lo que es lo mismo un L*= 50%, al tratarse de una escala en 11 pasos, si verificamos con las muestras de color cada tono, vamos a ver que tenemos aproximadamente un salto de 10 L* por cada zona de 0 a 100.

A través de esta escala podemos extraer una correlación simple entre el Sistema de Zonas, y lo que debemos esperar en términos digitales.

La práctica:

Para una pequeña aproximación a este sistema voy a usar mi Colorchecker, ya que conozco perfectamente cuales son los valores de L* para cada muestra de su escala densitométrica.

Como medidor de luz, dado que necesito bastante precisión, voy a usar el exposímetro de la cámara en modo puntual y convertir mis valores de exposición en f-stops a EV para poderla relacionar con mi escala de mi Sistema de Zonas “digital”. Como voy a usar un ISO 400 en vez de 100 necesito introducir dicha compensación en mi fórmula:

EV = log2(f² / v) + log2(ISO / 100)

Donde f es la abertura de mi diafragma, v la velocidad e ISO mi sensibilidad.

Según esto obtengo la siguiente tabla:

A partir de mis datos de exposición puedo calcular la relación entre ellos y deducir mis valores de L* (SZ) por interpolación de los datos de L* de mi escala densitométrica de mi Sistema de Zonas “digital”. Estos datos propuestos por el Sistema de Zonas de L* (SZ) los puedo comparar con los datos de L* (ES) medidos con mi espectrofotómetro.

A raiz de estos simples cálculos observamos un pequeño problema, cuanto más se distan mis valores de L* de mi gris medio (L*=50) más error acumulo, obteniendo un Delta L* promedio de 8.

¿Que está sucediendo?

El problema al que nos enfrentamos, es simplemente un problema de lectura del exposímetro. Es decir, todos los exposímetros del mundo están calibrados para realizar una lectura sobre un gris medio (el del 18% de reflectividad) acumulando un error intrínseco, a medida que nos desplazamos hacia superficies blancas, donde el exposímetro será confundido, y nos mostrará menos cantidad de luz de la que hay (L*= 73%) y hacia superficies negras, donde nos indicará más luz de la que hay (L*=25%).

Este es un fenómeno sobradamente conocido por cualquier fotógrafo pero pocas veces citado cuando se intenta abordar un Sistema de Zonas Digital.

Según esto ¿estaba equivocado Ansel Adams?, realmente Ansel Adams parece ser que era perfectamente consciente de este fenómeno, ya que supuestamente en su libro The Print citaba este problema con un ejemplo de mediciones sobre un caballo blanco y otro negro, digo supuestamente, ya que yo solo he podido consultar la edición de 1960, en la cual no venía esta anécdota, y es un libro con cerca de una treintena de ediciones. Además de esto, Ansel colaboró activamente en el desarrollo del exposímetro "Weston Meter Dial" que le acompañaría a lo largo de todos sus proyectos, por lo cual cabe esperar que estuviese perfectamente familiarizado con los pormenores del diseño y uso de exposímetros!

Corrigiendo la exposición:

Este problema habitual de exposición, es relativamente sencillo de superar, aunque como veremos no con demasiada exactitud.

Como explicaba en el artículo “Carta de gris al 18%: historia y uso” una escena natural suele estar descrita por unas gamas de luminancia que van del 90% al 4% en 4.5 pasos, el desarrollo lo podéis ver en dicho artículo.

Según esto, partiendo que el centro exacto de esta escala sería nuestra Zona V, cuya correspondencia es el gris del 18%. Nuestro blanco absoluto (90%) estará a cerca de +2.3 pasos sobre el gris medio y unos -2.3 pasos del negro absoluto (4%). Según este concepto de compensación podemos deducir nuestros factores de compensación a partir de los datos de luminosidad de las muestras de la escala denstométrica de nuestra Colorchecker.

Como vemos con la corrección de exposición hemos llevado la exposición a un valor bastante próximo de lo ideal, sin embargo en las bajas luces parece que el error se ha incrementado con la corrección de exposición. Esto puede ser debido a otro error en la exposición por una angulación incorrecta sobre los parches de mayor densidad, que puede producir errores de exposición por formación de brillos.

La realidad es que realizar una medición sobre una superficie, aún siendo en una situación muy controlada, tiene su complegidad, ya que factores como el acabado de dicha superficie, o la angulación entre objeto y fuente de luz, y camara con objeto, son condicionantes para obtener uno u otro valor.

¿Podemos hablar de un Sistema de Zonas Digital?

En un principio los problemas derivados de realizar una medición de la cantidad de luz reflejada por un objeto a partir de un exposímetro calibrado para un gris del 18%, me parece un problema considerable. En este pequeño artículo, he podido compensar en cierta manera la exposición, porque se de antemano la cantidad de luz que reflejan los parches neutros de una Colorchecker. En una escena natural, a priori desconocemos el % de luz reflejado por cada objeto, por tanto no podemos precisar con exactitud la compensación que necesita cada medición. Solo nos queda la posibilidad de realizar una cierta compensación "a ojo" de nuestros valores de exposición, pero dificilmente podremos realizar un trabajo de precisión.

Hay que pensar, que cuando estudiamos superficies lo hacemos desde un punto de vista de la densitometría, que nos permite una relación más precisa con la luminosidad. Para un Sistema de Zonas realmente preciso deberíamos trabajar en luminancia, o sea, en términos de flujo luminoso y buscar su relación con la luminosidad o valor de pixel de la imagen.

El Sistema de Zonas fue pensado como una ayuda para relacionar escena, con negativo y con copia, y aunque el propio Ansel Adams busco una aplicación del mismo en las placas Polaroid y en consecuencia en la fotografía en color, estos aspectos del Sistema de Zonas, quedaron un poco en segundo plano, y escasamente desarrollados por el propio autor.

No debemos olvidar que Ansel Adams, era sobretodo un “mago” de la luz, un artista, donde su experiencia y visión sobre la luz, acababa siendo un importante factor en los resultados obtenidos más allá de su propio Sistema de Zonas. Ansel Adams utilizaba multitud de filtros de color y densidad neutra en sus tomas, así como importantes trabajos de reserva y quemado durante el positivado, e incluso baños químicos para regular la intensidad de los tonos, etc. Por lo que el Sistema de Zonas, iría mucho más allá que el mero concepto de relación entre gamas de luminancia de una escena.

Aunque el Sistema de Zonas, posee un fuerte sustento en la densitometría y en consecuencia, una evidente relación con la fotografía digital moderna, personalmente considero, la adaptación del Sistema de Zonas al mundo digital, como uno de esos esfuerzos por dotar de comprensión la fotografía digital a partir del estudio de la fotografía fotoquímica, cuando realmente estamos abordando dos tecnologías muy diferentes entre sí, que aúnque mantienen nexos comunes, también poseen grandes divergencias.

¿Y que pasa con el Sistema de Zonas en color?

Por una parte seguimos teniendo el mismo problema de exposición que en la fotografía BN, es decir, con exposímetro de cámara o “de mano”, calibrado para un gris medio, no podemos obtener mediciones fiables sin saber el % de luz reflejado por las superficies de una escena para conocer en precisión los factores de compensación del dispositivo.

También nos seria muy difícil trabajar en términos de valores de píxel, por que en un sistema RGB la luminancia es la suma ponderada (Luma) de los tres canales RGB. No es posible extrapolar la luminancia de una muestra de gris neutro donde su luminancia equivale a la media aritmética de sus canales por estar estos equilibrados a una muestra de color.

La relación entre tonos, o gamas de luminancia en blanco y negro es más simple que en una escena en color, ya que en BN solo intervienen los factores acromáticos para dar sentido a la escena. En color a los factores acromáticos debemos sumar los cromáticos, es decir un color puede estar correcto en su dimensión acromática (L*) pero poseer un grave error de reproducción en su faceta cromática (a* y b*) por lo que una escena en color, no puede ser únicamente corregida en términos de luminosidad, ya que estamos ignorando la dimensión cromática de nuestra escena.

Finalmente a la hora de evaluar una escena en color, no solo entran en juego los aspectos colorimétricos, sino que también los psicofísticos y los psicológicos, es decir, como se relacionan los diferentes matices (colores) de una escena entre sí, o que connotaciones psicológicas tiene para nosotros cada uno de estos matices, etc,…

Segunda parte Hacia un “Sistema de Zonas” digital: evaluando escenas en términos de L*