Muchos de los criterios que utilizamos en nuestras fotografías a la hora de componer, procesar o exponer, pueden estar desfasados, heredados de técnicas antiguas.

Como ejemplo, tenemos el criterio de no usar un ISO muy alto (por encima de 400 o de 800) porque tendríamos mucho ruido. Con el avance de la tecnología, tanto el sensor de la cámara como el procesador han ido mejorando, de forma que podemos utilizar valores de sensibilidad por encima del límite establecido hace unos años. En mi caso, es muy habitual que utilice un ISO de 6400. Tiene el mismo ruido que tenía mi antigua Canon 450D a 800 o 1600.

¿Qué es el ISO invariante?

Otro de esos conceptos que han quedado desfasados (al menos en algunas cámaras) es el que dice que obtendremos menos ruido subiendo el ISO durante la toma para obtener una exposición correcta, que no hacerlo y subir la exposición posteriormente durante el revelado.

Desde hace unos años hay cámaras que no cumplen esta regla, sino que el ruido que obtenemos con un método y otro es, más o menos, semejante. Es decir, el ruido será similar entre una foto hecha a ISO 3200 y otra hecha a ISO 800 y subiendo dos pasos la exposición durante el revelado. A las cámaras que tienen esta característica se las conoce como ISO-less o ISO invariante.

Esto ocurre porque en la cámara no aparece ningún ruido una vez que se ha amplificado la señal del sensor (conocido como ruido de lectura después del amplificador) y, por tanto, los datos que amplificamos (luz+ruido) en el revelado son los mismos que los que amplificamos en cámara mediante el ISO.

En algunas cámaras, el rango de ISO donde esto se cumple (por ejemplo, entre 800 y 3200) es mayor que en otras. O incluso es posible que tengamos dos rangos (por ejemplo entre 200 y 800, y entre 1600 y 6400), y que entre ambos rangos (entre 800 y 1600) haya un incremento considerable de ruido.

Ya lo explique en el vídeo de procesado del Castillo de Loarre, pero en este artículo veremos qué ventajas nos aporta el ISO invariante, así como las pruebas que he hecho para ver si mi cámara, la Sony A7III, es ISO-less.

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¿Qué ventajas tiene el ISO invariante en fotografía nocturna?

Y ahora seguro que te estás preguntando por las ventajas que tiene hacer esto si al final el ruido que tenemos va a ser el mismo, ¿verdad? Para ver las ventajas de usar un ISO más bajo, es necesario conocer cómo responde una cámara según subimos el ISO.

Olvidándonos del ruido (ya veremos si empeora si subimos la sensibilidad), la mayor desventaja al utilizar ISOs altos es que el rango dinámico (la diferencia entre luces y sombras que la cámara es capaz de captar sin quemar luces o empastar negros) empeora significativamente.

En la gráfica anterior, obtenida de DPReview, puedes ver una gráfica con la evolución del rango dinámico en función del ISO para la Sony A7III. A ISO 12800, el rango dinámico es un 25% menor que a ISO 800. Además, debido al doble ISO nativo, el rango dinámico a ISO 800 es equivalente al que se obtiene a ISO 200.

Otro problema, aunque quizás no tan notable como el rango dinámico, es que la representación de los colores empeora al subir el ISO. Aparecen menos vivos, menos saturados, y con menos matices que a un ISO más bajo.

Estos son, entre otros, los motivos para emplear star trackers (accesorios que compensan la rotación de la tierra y que permiten usar tiempos de exposición mayores pero manteniendo estrellas puntuales), puesto que con ellos podremos usar tiempos grandes de exposición y bajar el ISO para obtener la misma exposición que sin el star tracker. Gracias a esa reducción del ISO capturaremos mucho mejor las luces, las sombras y los colores de la Vía Láctea.

Imagina una escena con una diferencia entre luces y sombras mayor que el rango dinámico para el ISO que estamos utilizando, como puede ser una fotografía de la Luna con poca iluminación ambiental o fotografía nocturna urbana. O salvamos las luces, o salvamos las sombras, o hacemos un bracketing (no es habitual en fotografía nocturna, pero sí suele hacerse para salvar las altas luces de la iluminación de los pueblos).

En una cámara de ISO invariante podríamos usar un ISO más bajo para no quemar las luces, y luego subir las sombras en el revelado para recuperar información en ellas, sabiendo que el ruido que tendremos será el mismo que si hubiéramos disparado con un ISO mayor. Como ves, es algo a tener en cuenta en nuestras fotografías nocturnas, pues te evita tener que hacer una fotografía para las altas luces, otra para las sombras y luego fusionarlas en el revelado.

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¿Cómo saber si mi cámara tiene ISO invariante?

Ahora que hemos visto las ventajas de una cámara con ISO invariante, vamos a ver cómo saber si nuestra cámara lo tiene, y en qué rangos o intervalos de ISO. Para eso, te propongo tres métodos totalmente complementarios:

• Pruebas en casa o en el campo
• DPReview
• Photons to photos

Pruebas en casa

Para comprobar si mi cámara (una Sony A7III) tiene ISO invariante, preparé una escena con luces, colores y sombras. Así podría comprobar no solo el ruido, sino también el rango dinámico y la fidelidad de los colores, al cambiar el ISO.

La siguiente imagen está tomada con el ISO y diafragma que suelo usar para fotografía de la Vía Láctea (6400 y f/2.8 respectivamente), y con un tiempo de exposición de 10 segundos, para intentar mantener a raya las sombras y las luces.

Y este sería el histograma del RAW, sin tocar exposición, luces ni sombras:

Como ves, algunas luces están quemadas (el chivato de luces de Lightroom está en blanco), mientras que hay algunas sombras que están cerca de empastarse. Ya que iba a hacer las pruebas, no podía ponerlo fácil. Debía buscar una escena cuyo rango superara al de mi cámara a ISOs altos.

Para corregirlo, y como haría en el revelado de una fotografía nocturna, recuperé sombras y luces (quería que la prueba, tanto la escena como revelado, fuera lo más parecido a una fotografía nocturna habitual). Este fue el único revelado que apliqué a esta fotografía, y que también usé para el resto de fotografías de prueba.

El resultado de la fotografía a ISO 6400, y su histograma, son los siguientes:

Como ves, con esto consigo salvar las luces y las sombras.

Ahora tocaba hacer todas las fotografías, usando los mismos valores de diafragma y tiempo de exposición, pero variando un paso la sensibilidad, empezando en 200 (con las luces a salvo, pero con negros empastados y un histograma subexpuesto) y terminando en 51200 (con información en las sombras, pero luces quemadas y un histograma muy diurno). Estas son las fotografías sin revelar ni corregir la exposición (pincha para ampliar):

Y aplicando la correspondiente corrección en la exposición (+1 a la imagen a ISO 3200, +2 a la imagen a ISO 1600, -1 a la imagen a ISO 12800, -2 a la imagen a ISO 25600, etc), así como los ajustes en luces y sombras que había aplicado a la fotografía a ISO 6400, obtengo las siguientes imágenes:

Conclusiones generales

Luego veremos zonas con un zoom mayor, pero a priori se puede ver que las fotografías a ISO 200 y 400 tienen mucho más ruido que el resto. Entre ISO 800 y 51200 las variaciones en el ruido son prácticamente inapreciables, si bien la imagen a ISO 800 parece tener algo más de ruido que el resto, pero muy lejos del ruido a ISO 200 y 400.

También se puede ver cómo, a partir de ISO 6400, las altas luces se han quemado y no conseguimos sacar información bajando la exposición ni las altas luces durante el revelado. Fíjate cómo sí ha sido posible recuperar información de las sombras (en la fotografía sin revelar a ISO 200, toda la parte izquierda estaba empastada), pero no ha ocurrido lo mismo con las luces. Por tanto, cuidado si buscas derechear el histograma al exponer, pues corres el riesgo de perder información en las luces que no vas a poder recuperar en el revelado.

Resultados en las sombras

Hemos visto de forma general el ruido y las altas luces en las diferentes fotografías, pero vamos a ver ahora en detalle el resultado en la parte de las sombras.

Como decía antes, en las fotografías con la Vía Láctea o en paisajes sin iluminar suelo utilizar un ISO de 6400. ¿Cómo sería el detalle en las sombras si utilizara un ISO de 1600 y luego subo dos pasos la exposición en el revelado?

Los dos siguientes recortes corresponden a fotografías tomadas a ISO 1600 y 6400…¿o al revés? ¿Sabrías decir cuál es cuál basándote en el ruido?

Yo al menos no soy capaz, por lo que parece que la Sony A7III sí es ISO invariante, al menos en el rango entre ISO 1600 y 6400. La imagen de la izquierda es la hecha a ISO 6400, mientras que la de la derecha es a ISO 1600, recuperando dos pasos en el revelado.

Vamos a ver el recorte en todas las tomas, para poder apreciar las diferencias.

Como vimos anteriormente, el ruido a ISO 200 y 400 es muy alto, se reduce bastante a ISO 800 y algo más a ISO 1600. A partir de ISO 1600, el ruido se mantiene prácticamente constante. También se puede ver que a ISO 1600 se captan más detalles y matices en los tonos de la hierba, así como pequeñas zonas iluminadas en azul que se escapan hacia esta zona. Según subimos el ISO estos matices y colores se van perdiendo.

Resultados en tonos medios y reproducción de los colores

Vamos a repetir la prueba anterior en otra zona de la fotografía, para ver los cambios en tonos más medios y en la representación de los colores.

De nuevo, te dejo un recorte a ISO 1600 (+2 EV) y a ISO 6400, para ver si sabrías decir cuál es cada una.

Las veo tan iguales que he tenido que volver a abrir cada una de las imágenes para comprobar que no había subido dos veces el mismo recorte… De nuevo, el recorte de la fotografía a ISO 6400 es el que está a la izquierda y el de ISO 1600 (+2 EV) a la derecha. El ruido es prácticamente equivalente, y únicamente se ve en la toma a ISO 1600 una ligerísima mejora en la representación del color, pero que no sería apreciable de no tratarse de un detalle de la fotografía.

Vamos a ver el recorte en todas las tomas, para poder apreciar las diferencias.

De nuevo, las fotografías a ISO 200 y 400 tienen mayor ruido que el resto de tomas. No obstante, el salto antes apreciable entre ISO 800 y 1600 casi no es visible ahora. A partir de ISO 800, el ruido es prácticamente similar hasta ISO 51200.

Respecto al color, se aprecia una mejor representación en las tomas a ISO 800 y 1600, con unos tonos ligeramente más vivos. No obstante, la diferencia es prácticamente despreciable.

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Resultados en las luces

Vamos ahora a analizar la zona en la que quizás se vean las mayores diferencias, las luces.

De nuevo, te dejo un recorte a ISO 1600 (+2 EV) y a ISO 6400, para ver si sabrías decir cuál es cada una. Seguro que ahora sí eres capaz.

Aquí se ve la diferencia mucho más clara que antes. La fotografía de la izquierda está hecha a ISO 1600, mientras que la de la derecha está tomada a ISO 6400. Las luces se quemaron en esta última toma y no fue posible recuperarlas al bajar luces. Y aún no teniendo en cuenta esas zonas quemadas, los matices en los tonos de la fotografía a ISO 1600 son algo mejores que en la toma a ISO 6400.

Vamos a ver el recorte de todas las tomas:

En esta zona del encuadre no hay casi ruido, por lo que no se puede hacer una comparación.

Sí que son muy apreciables las zonas donde las luces se han quemado y no es posible recuperar información en el revelado, ni bajando la exposición ni las luces. A ISO 6400 son zonas bastante apreciables, mientras que a ISO 25600 ocupan ya la mitad del recorte.

Analizando una zona donde no se queman las luces, sí vemos como la representación de los colores va empeorando ligeramente conforme subimos el ISO.

Prueba de campo

Vamos a ver ahora cómo es el comportamiento en una situación real, en una localización sin iluminar.

A la vista de los resultados anteriores, las pruebas están hechas a ISO 800, 1600 y 6400: 

En el revelado he subido tres pasos la exposición de la fotografía a ISO 800 y dos pasos en la fotografía a 1600. Además, en las tres tomas he bajado luces y blancos, y recuperado algo las sombras.

A priori, el ruido en las fotografías es prácticamente similar, pero vamos a ver un recorte en las sombras:

A pesar del zoom al que estamos viendo la foto, no existe una diferencia apreciable de ruido entre la fotografía a ISO 800 y la toma a ISO 6400. El salto que se veía en las pruebas anteriores entre ISO 800 y 1600, aquí no es apreciable.

Tengo que reconocer que hacer una fotografía nocturna a ISO 800 y dejarla subexpuesta tiene una componente de acto de fe, pero para terminar de convencerte, la imagen siguiente está hecha a ISO 800:

Levantar las sombras y obtener el ruido que tendrías de haber disparado a un ISO más alto, pero manteniendo las luces sin quemar, da muchísima flexibilidad y tranquilidad a la hora de hacer fotografía nocturna. Además, permite mantener el color de las estrellas, evitando que todas sean blancas.

En la siguiente imagen puedes ver el RAW sin revelar junto con la imagen ya revelada y procesada:

Aunque no es muy habitual, sí que hay ocasiones en las que usamos un ISO alto, para poder captar luz ambiente y el detalle de la Vía Láctea, pero tenemos en el encuadre una contaminación lumínica que acabamos quemando, y que no es posible recuperar en el revelado.

Eso ocurrió en esta localización, donde la contaminación lumínica inunda la parte izquierda del encuadre. Disparando a ISO 800 (imagen de la izquierda) nos permite salvar unas luces que a ISO 6400 aparecen quemadas (imagen de la derecha).

Las siguientes imágenes están hechas con un ISO 800 (alguna incluso a ISO 640), sacando ventaja del ISO invariante:

DPReview

Acabamos de ver cómo hacer nosotros mismos la prueba con nuestra cámara, pero podemos complementarlo con las pruebas realizadas en DPReview.

Para eso, además de la información que suelen indicar en la review de cada modelo, podemos usar la herramienta Raw DR: ISO-invariance. Seleccionando nuestro modelo de cámara, podemos ver y analizar el ruido a diferentes ISOs, compensando la exposición en el revelado para que el histograma coincida en todas las tomas.

Analizando la Sony A7III podemos ver como el ruido a ISO 6400 es equivalente al que tenemos al disparar a 3200 y subir un paso en el revelado, y también al disparar a ISO 800 y subir tres pasos en el revelado. No obstante, el ruido en la imagen a ISO 400 y recuperados cuatro pasos en el revelado tiene un mayor ruido que las anteriores, por lo que estaría fuera del rango de ISO invariante que nos interesa en fotografía nocturna.

Photons to photos

Mientras que los métodos anteriores eran cualitativos, y con un alto grado de subjetividad, las gráficas que proporcionan en Photons to photos nos dan una idea más clara de cómo evoluciona el ruido en función del valor de ISO seleccionado.

En la herramienta Input-referred Read Noise versus ISO Setting podremos seleccionar nuestro modelo de cámara y ver dicha evolución. Una línea horizontal nos indica que, para ese rango de ISOs, la cámara se comporta como ISO invariante.

Analizando la gráfica de la Sony A7III vemos que existen dos zonas bien diferenciadas. La primera, entre ISO 100 e ISO 500, y la segunda (la más interesante en fotografía nocturna), entre ISO 640 e ISO 51200.

Analizando en detalle este último rango, vemos que no es una recta totalmente horizontal, sino que tiene una ligera pendiente descendiente. Esto quiere decir que bajar el ISO y subir la exposición en revelado introducirá algo más de ruido cuanto menor sea el ISO. Podremos ver cuánto es ese ruido extra que añadimos gracias a las pruebas que hemos hecho, en las que ya sacamos la conclusión de que es prácticamente despreciable, al menos hasta ISO 800.

Conclusiones finales

En relación con el ruido, es muy similar en las tomas a ISO 200 e ISO 400, así como entre ISO 800 e ISO 51200. Por tanto, parece que la Sony A7III tiene ISO invariante entre 800 y 51200, resultado similar al que obtienen en DPReview y en Photons to photos.

Respecto a la representación del color, se nota una ligera mejora cuando usamos sensibilidades más bajas, si bien no es nada siginificativo.

Por último, a partir de cierto ISO se han quemado las altas luces y no ha sido posible recuperarlas durante el revelado, ni bajando la exposición ni las luces.

En conclusión, parece que utilizar un ISO 800 para tomar una fotografía nocturna y subir posteriormente la exposición ofrece ventajas frente a utilizar un ISO más alto, consiguiendo el mismo ruido y una mejor representación del color.

Esta ventaja aumenta significativamente en escenas con alto rango dinámico, en las que debemos quemar las luces para conseguir información en la sombras. Usar un ISO más bajo nos permite salvar las luces y recuperar en el revelado la información en las sombras, en las que tendremos el mismo ruido que si hubiéramos usado un ISO más alto.

En cualquier caso, la toma a un ISO más bajo la haría una vez que sé que la composición y el enfoque es correcto, así como que existe un equilibro entre la luz que yo aporto y la iluminación ambiental.

No obstante, este método no lo utilizaría en aquellas escenas en las que aporto luz con linterna, porque esa iluminación no es constante en todas las tomas. En cada fotografía necesito comprobar en la pantalla de la cámara que la luz es correcta y  que no he cometido ningún error al iluminar, y eso no sería posible empleando un ISO 800, porque vería todo muy subexpuesto. No obstante, rara vez aporto iluminación con linterna disparando a ISO 6400.

En el caso de que tu cámara no sea ISO invariante, ¿debería ser un motivo para cambiarte de cámara? La respuesta dependerá de cada uno, pero yo te diría que solo en el caso de que suelas enfrentarte frecuentemente a escenas con un rango dinámico superior al de tu cámara, y hacer un bracketing no sea una solución para ti (por no perder tiempo durante la toma ni durante el revelado). Eso sí, si te vas a cambiar de cámara, entonces sí buscaría que la nueva tuviera ISO invariante.