Ecualización de Histograma

Una fotografía tomada con poca luz usa solo una parte del rango del que dispone. Su histograma se agolpa en una esquina, y todo lo que hay dentro de ese montón — los pliegues de un abrigo oscuro, la textura de una pared en sombra, la escritura de una página descolorida — queda comprimido en un puñado de tonos que el ojo no puede separar. La ecualización de histograma reparte ese montón por todo el rango, de modo que las diferencias que ya estaban registradas se convierten en diferencias que se ven.

Lo que consigues

• Detalle fuera de las sombras: los tonos que estaban apelmazados reciben espacio, y la textura que había dentro vuelve.
• Contraste sin salto de brillo: el modo de brillo preservado estira cada mitad del histograma en su propio rango, así la imagen gana separación y conserva su exposición.
• El color intacto: el modo por defecto cambia solo cuánta luz tiene un píxel, así el tono y la saturación atraviesan el proceso sin cambiar.
• Escaneos legibles: el modo escala de grises amplía la distancia entre la tinta y el papel, que es lo que vuelve legible un texto descolorido.
• Cifras, no suposiciones: los histogramas de antes y después, la curva de transferencia y las estadísticas tonales están todos medidos sobre tu imagen.

Recupera el detalle de las imágenes oscuras y planas con ecualización adaptativa o global.

1. 1Añade una imagen: Arrastra un JPG, PNG, WebP, GIF o BMP, o búscalo en tu equipo.
2. 2Elige un algoritmo: Adaptativo (CLAHE) va bien con fotografías; global es el estiramiento clásico; con brillo preservado deja la exposición general donde estaba.
3. 3Ajusta tesela y recorte: Las teselas pequeñas actúan más localmente; un límite de recorte bajo mantiene el ruido a raya.
4. 4Compara y mira las cifras: Arrastra el divisor sobre la vista previa y lee los histogramas de antes y después y la curva de transferencia.
5. 5Exporta: Guarda como PNG, JPEG o WebP.

Tres algoritmos, y la diferencia entre ellos es cuánto de la imagen puede ver cada asignación.

• Ecualización global construye una curva acumulativa a partir de toda la imagen y la aplica en todas partes. Es la definición de la técnica y la más agresiva: una única ventana luminosa en una habitación por lo demás oscura domina el histograma, así que la habitación se levanta y la ventana se quema.
• Ecualización adaptativa (CLAHE) corta la imagen en teselas, construye una curva para cada una y mezcla suavemente entre las cuatro curvas vecinas en cada píxel, de modo que no aparecen costuras. El límite de recorte acota cuánto puede estirar una tesela, y eso es lo que impide que las zonas planas como el cielo o el papel se conviertan en ruido. Este es el modo que abre una sombra sin tocar el cielo que tiene al lado.
• Ecualización con brillo preservado (BBHE) divide el histograma en el tono medio de la propia imagen y ecualiza las dos mitades en rangos de salida separados. Ambas ganan contraste y, como ninguna puede cruzar la media, el brillo general de la imagen se queda donde estaba. Úsala cuando una foto ya está bien expuesta y solo le falta separación.

Los nombres de los parámetros son los que usa la disciplina, y aquí significan lo mismo que en cualquier otro sitio.

• Tamaño de tesela, en píxeles el lado de cada tesela adaptativa, medido sobre la imagen original en lugar de como un número de divisiones, de modo que la misma cifra significa lo mismo en una foto de móvil y en un cartel escaneado. También puede darse como porcentaje del lado más corto, que es la forma que conviene cuando el mismo ajuste tiene que significar lo mismo en imágenes de distinto tamaño. Una tesela debería ser mayor que el detalle que quieres conservar. El rango del deslizador se mueve con la imagen y con el número de clases, porque una tesela más pequeña que su histograma no puede dar una curva suave.
• Límite de recorte, de 1 a 10 un múltiplo de la altura que tendría un histograma perfectamente plano. En 1 la asignación es la identidad y nada cambia; de 2 a 3 es el punto de partida habitual en fotografía; de 5 en adelante aprieta fuerte y sube el grano junto con el detalle.
• Clases del histograma, de 16 a 256 con qué finura se cuentan los tonos antes de construir la curva. Menos clases dan una curva más suave que amplifica menos ruido: el freno habitual en un escaneo con grano. 256 es lo más fino que el formato puede llevar.
• Intensidad mezcla el resultado terminado de vuelta hacia el original. La ecualización completa suele ser más de lo que una imagen necesita; entre el 60 y el 80 por ciento suele verse natural.
• Suavizar antes de ecualizar aplica un desenfoque leve antes de medir nada, para que sea la imagen la que se ecualiza y no el grano.

La ecualización calcula una asignación para una magnitud, y cuál sea esa magnitud decide qué le ocurre al color. El atajo evidente — calcular el nuevo brillo y escalar rojo, verde y azul por la razón entre el viejo y el nuevo — tiene dos modos de fallo que aparecen en fotografías corrientes: el tono más oscuro de la imagen se asigna a cero, así que su razón es cero y todo píxel de ese tono se vuelve negro plano, color incluido; y un píxel saturado que se levanta ve su canal más fuerte empujado por encima del máximo y recortado, lo que desplaza el tono.

Esta herramienta trabaja en cambio en un espacio de color perceptual. Solo se ecualiza la luminosidad; los dos ejes de color se transportan intactos, así que el tono se conserva por construcción. Cuando un color levantado acaba fuera de lo que una pantalla puede mostrar, su saturación se reduce a lo largo de su propia línea de tono, nunca recortada canal a canal. Medido sobre una imagen de prueba saturada, eso son 1,8 grados de desplazamiento de tono en el peor caso frente a 19,7 del recorte.

Tres situaciones donde la ecualización es la herramienta adecuada y no un control de brillo.

• Fotografías subexpuestas Modo adaptativo, tesela de aproximadamente una décima del lado corto, límite de recorte de 2 a 3. Las sombras se abren y las partes correctamente expuestas se quedan cerca de donde estaban.
• Documentos escaneados y texto descolorido Modo escala de grises con el suavizado activado. La distancia entre la tinta y el papel se amplía, que es lo que vuelve legible una escritura descolorida y lo que el reconocimiento de caracteres necesita.
• Microscopía, imágenes médicas y técnicas Modo adaptativo con tesela pequeña y límite de recorte bajo. Es el ajuste para el que se diseñó la técnica, y la razón de que exista en todos los paquetes de imagen científica.

Cada ruta acelerada se comprueba contra una implementación de referencia sencilla sin aceleración por hardware alguna. La comparación recorre siete imágenes de prueba y quince combinaciones de parámetros en cada ruta, y la mayor diferencia en cualquier canal de color es de un paso sobre 255: la menor diferencia que pueden producir dos formas de redondear el mismo número. Los histogramas coinciden exactamente. Las estadísticas tonales junto a tu imagen están contadas sobre todos los píxeles, no muestreadas.

Acelerado por hardware: una fotografía de 12 megapíxeles se ecualiza en unos 60 milisegundos en una tarjeta gráfica moderna, frente a 2,5 segundos sin aceleración. El uso de memoria se mantiene plano en pasadas repetidas.

• Corrección automática de exposición, color y detalle en un clic.

• Ruedas de lift, gamma y gain, curvas y LUT para looks deliberados.

• Controles manuales de brillo, contraste y saturación.

• Histogramas exactos, paleta y estadísticas de cualquier imagen.

• Limpia el grano antes o después de ecualizar.

• Recupera la definición de bordes en un escaneo blando.