Un margen de maniobra de 16 bits


Serie PROFUNDIDAD DE COLOR / 4

Aunque no he querido incluirlos dentro de la serie sobre profundidad de color, lo cierto es que Contar la luz y Mejorando lo presente han sido dos artículos que, si bien tenía intención de escribir en algún momento, he querido adelantar para una mejor comprensión de éste que escribo ahora y del siguiente.

Cuando explico en clase los modos de color en Photoshop siempre dejo que alguien pregunte qué significa eso de 8 Bits/canal y 16 Bits/canal que aparece en el menú desplegable. A esas alturas ya les resulta familiar el concepto de profundidad de color y lo que realmente quieren saber es qué diferencia hay y para qué sirve una imagen con una profundidad de 16 bits por canal si con 8 ya se consigue una gama de colores similar a la que somos capaces de distinguir.

Es cierto que los casi 17 millones de colores que puede mostrar una imagen de 8 bits por canal son claramente suficientes para recrear la realidad fotografiada por una cámara, por ejemplo. Suficientes porque con ellos puede conseguirse la continuidad de tonos que nos hace olvidar que lo que estamos viendo es un mero mosaico de puntos de colores; continuidad que no es posible, como vimos, en las imágenes de un solo canal. El problema surge cuando editamos esa imagen.

Ya sabemos que un ajuste mínimo del color puede degradar una imagen —el histograma lo delata—… ¿Qué no ocurrirá entonces cuando a una imagen le apliquemos los ajustes, filtros y transformaciones que creamos necesarios para conseguir un resultado concreto? Pues te lo puedes imaginar.

Resulta que las imágenes con una profundidad de color de 16 bits por canal soportan mucho mejor las manipulaciones, se deterioran menos. Milagros no hacen, pero como veremos más adelante, es asombroso lo que aguantan.

¿Cómo influye en esta capacidad el que cada píxel pueda almacenar 48 bits de información (16 por canal) en vez de 24 (8 por canal)? Según el cálculo matemático que ya conocemos, con 16 bits se podrían conseguir 281.474.976.710.656 colores diferentes… ¿es eso?

No dejemos que el lenguaje nos engañe: colores hay los que hay y los seres humanos percibimos luz de longitudes de onda que van desde lo que consideramos rojo hasta lo que consideramos violeta; el espectro visible tiene estos límites muy bien marcados, así que colores “nuevos” no vamos a ver. Lo que sí permite definir una profundidad de color de 16 bits son muchos más matices de cada color. ¿Te acuerdas de cuando en el colegio nos hacían pintar un círculo cromático segmentado? Pues es como si la profe nos hubiera dado libertad para confeccionarlo y mientras yo trazabas tres subdivisiones entre el rojo y el amarillo (para rellenarlos con un naranja rojizo, un naranja medio y un naranja amarillento), tú hubieras trazado treinta “escalones”: el rojo y el amarillo permanecen en el mismo sitio —los treinta matices se acomodan entre ellos—, pero existe una continuidad de tonos mucho más sutil. Es una cuestión de precisión

Ahora bien, en imagen digital todos estos matices son teóricos. Por un lado, recuerda que nuestra percepción está en torno a los valores que ofrece la imagen de 8 bits: nuestros ojos no distinguen más matices. Y por otro, la tecnología no permite que los monitores puedan representar una profundidad mayor —en parte debido a lo anterior—.

Luego volvemos a la pregunta… ¿qué ocurre en una imagen de 16 bits durante el proceso digital que consigue que se deteriore menos que las de 8?

Hemos visto que cualquier actuación sobre una imagen se reduce a cálculos matemáticos entre las componentes de color de los píxeles. Pues el que un píxel pueda almacenar más información redunda en que los cálculos se realicen con mayor exactitud. Dicho grosso modo: si el resultado de un cálculo da decimales, que éstos no se trunquen —porque no haya espacio para almacenarlos— y permanezcan para continuar siendo operados en la siguiente intervención. El resultado en pantalla al final será un color de 8 bits, pero como vamos a ver en el símil siguiente, las desviaciones por el redondeo que tendrían lugar en una imagen nativa de 8 bits pueden ser significativas.

Imaginemos los números del 1 al 5 simbolizando las componentes de color de un canal de cinco píxeles contiguos (una especie de degradado). Sigamos imaginando que a la imagen donde se encuentran estos píxeles le aplicamos un filtro que, a nivel interno del programa, supone una división de los valores entre 3. Después intentamos volver a estado inicial aplicando un filtro de efecto contrario —o sea, que Photoshop los multiplica por 3—. En teoría, los valores finales deberían coincidir exactamente con los de partida. Vemos que la exactitud depende de la precisión que se nos permita en los cálculos.


La rotulación superior simplemente refuerza la analogía entre el ejemplo numérico y las profundidades de color.

Analicemos cómo le puede ir al valor 5 después de su aventura. La división entre 3 da un resultado con parte decimal periódica (1,666…). Si se nos permite una precisión entera nos quedamos con el 1, mientras que si se nos permite tomar una posición decimal, el resultado es 1,6. Con estos valores nos enfrentamos a la siguiente operación: 1 x 3 es 3, pero 1,6 x 3 es 4,8. Aunque no hemos vuelto al valor inicial de 5, desde luego 4,8 está mucho más cerca que 3. Incluso si al final nos obligaran a quedarnos sólo con la parte entera, sigue siendo un mejor resultado.

Si comparamos estos dos métodos el segundo resulta diez veces más preciso, ya que por cada valor posible del primero en el segundo hay diez: 1,0 / 1,1 / 1,2 / 1,3 / 1,4 / 1,5 / 1,6 / 1,7 / 1,8 / 1,9 frente al 1 “pelado”.

Por analogía, por cada valor de los 256 posibles de un canal de la imagen de 8 bits, en la de 16 bits podemos almacenar 256 (los otros 8 bits), es decir 65.536 valores diferentes por canal. Esta mayor precisión permite que incluso si al final hay que redondear a 8 bits el resultado de los cálculos (colores al fin y al cabo), los redondeos intermedios de cada manipulación de la imagen no se han ido acumulando desvirtuando la gama de colores.

En el próximo artículo veremos cómo se refleja esto en la práctica.