Convierte un JPG en un archivo Ultra HDR con gain map

Qué es realmente un gain map

Un JPEG normal describe el brillo en una escala que termina en el blanco. Una pantalla con alto rango dinámico puede ser considerablemente más brillante que ese blanco —varias veces más brillante en áreas pequeñas—, y el formato no tiene forma de indicar qué partes de la imagen deberían utilizar ese margen.

Un gain map es la instrucción que falta. Es una segunda imagen en escala de grises, más pequeña, almacenada junto a la primera; cada valor indica cuánta luminosidad adicional debe recibir la parte correspondiente de la imagen, expresada en pasos. Un renderizador con margen HDR multiplica; uno que no lo tiene ignora todo el gain map y muestra la imagen base. Esa es toda la idea, y su elegancia está en que el archivo se degrada perfectamente: en una pantalla de 2012 es simplemente un JPEG.

Google lo presentó como Ultra HDR con Android 14. El contenedor es un directorio XMP que nombra las dos imágenes, además de un índice Multi-Picture Format —el estándar CIPA escrito originalmente para cámaras estereoscópicas— que proporciona el desplazamiento en bytes de la segunda. Las fotografías HDR de Apple utilizan la misma idea subyacente, e ISO 21496-1 la ha formalizado desde entonces.

La versión honesta de «convertir SDR a HDR»

Buscar esta frase produce mucho software que promete añadir rango dinámico a una fotografía terminada. Lo que se añade es una interpretación, no información.

Cuando una cámara recorta una zona clara, todos los canales de ese píxel tienen el valor 255 y no hay nada detrás. Ningún proceso posterior recupera lo que el sensor no registró; lo máximo que puede hacer un ampliador o un modelo generativo es inventar algo plausible, lo cual puede estar bien para un fondo de pantalla, pero lo descarta cualquier contexto en el que la imagen deba servir como prueba.

Lo que hace esta herramienta es decidir, píxel a píxel, cuánto margen de la pantalla deben recibir las luces que sí existen y escribir esa decisión en el formato que leen todos los flujos HDR actuales. En una pantalla HDR, el resultado es una versión más brillante y con más profundidad de la misma fotografía: una ventana que parece una ventana y no un rectángulo blanco, un reflejo con algo de brillo. En cualquier otra pantalla es exactamente, byte a byte, la misma imagen con la que empezaste.

Es una mejora real y modesta, y la diferencia entre decirlo así y decir «convierte tus fotos en HDR real» es la razón de ser de esta sección.

Por qué solo las luces

La forma más habitual de crear mal un gain map es aplicar ganancia en todas partes. Es fácil, hace que la imagen cambie de forma evidente y parece que alguien ha subido el brillo de la pantalla —que es exactamente lo que ocurre—. El rango dinámico consiste en la distancia entre las partes oscuras y las claras, así que elevar ambos extremos por igual no añade nada.

La curva utilizada aquí es cero por debajo de aproximadamente el 35% de la luminancia lineal y aumenta gradualmente por encima mediante una función smoothstep, de modo que los tonos medios y las sombras no reciben ninguna ganancia y el efecto se concentra donde aparecen las luces especulares: una ventana, el sol sobre el agua, un borde cromado o una fuente de luz dentro del encuadre. El recibo informa de la ganancia máxima que la imagen ha pedido realmente, que normalmente está bastante por debajo del límite del ajuste predefinido: una fotografía sin luces intensas recibe muy poca ganancia, elijas el ajuste que elijas, y ese es el comportamiento correcto, no un defecto.

Los tres ajustes predefinidos son suave at un paso, estándar at 2 pasos, fuerte at 3 pasos. Tres pasos son aproximadamente lo que una cámara de teléfono actual registra de forma nativa, así que es el límite superior honesto para un mapa sintetizado; por encima de eso, el resultado deja de parecer una fotografía.

Qué hay dentro del archivo

El resultado es un único JPEG. Si lo lees desde el principio: el marcador de inicio de imagen, una cabecera JFIF, un paquete XMP que declara un directorio de contenedor con dos elementos —un Primary y un GainMap con su longitud exacta en bytes—, después un segmento Multi-Picture Format que contiene un índice de dos entradas y, a continuación, los datos de imagen comprimidos normales de la fotografía SDR. Después del marcador de fin de imagen de esa fotografía aparece otro JPEG completo: el gain map, con la mitad de resolución lineal, que contiene su propio XMP con los parámetros que necesita un renderizador: la ganancia máxima en pasos, la gamma, los desplazamientos y el intervalo de capacidad.

Dos números de esa estructura deben coincidir con la realidad o todo el conjunto queda inerte: la longitud declarada del gain map y el desplazamiento en bytes del índice MPF, que se mide desde un origen situado dentro del propio segmento MPF, no desde el principio del archivo. Ese origen relativo es la parte que toda implementación se equivoca al menos una vez.

Por eso la herramienta vuelve a leer su propio resultado antes de ofrecerlo. Analiza de nuevo el XMP y comprueba que se declaran ambos elementos; sigue el desplazamiento MPF y comprueba que llega a un marcador de inicio de imagen JPEG; compara la longitud declarada con los bytes presentes; y confirma que el gain map incluye una versión y un valor máximo. Todos esos resultados aparecen en el recibo. Si alguno falla, no se produce nada: un archivo cuyas cabeceras mienten sobre su propio contenido falla más adelante, en otro lugar, de una forma que nadie relacionaría con esta herramienta.

Dónde lo verás y dónde no

El efecto aparece en Android 14 y posteriores, en Google Photos y Chrome; en versiones recientes de iOS y macOS, en Photos y Safari cuando la pantalla tiene margen HDR; y en Chrome, en un monitor HDR de escritorio. Un monitor de oficina estándar no tiene margen que utilizar, así que muestra correctamente la imagen base y parece que no ocurre nada.

Ese es también el límite de lo que se puede verificar aquí. Nada que se ejecute en una pestaña del navegador puede medir la luminancia máxima de tu pantalla ni probar el renderizador de otro dispositivo, así que la herramienta indica lo que ha comprobado —el contenedor— y no da a entender nada sobre lo que no ha comprobado. Cuando una página de este sitio no puede verificar una afirmación, lo dice; esa misma regla está detrás de la negativa del generador de QR a prometer que una cámara concreta leerá una impresión concreta.

El software que no entiende los gain maps —un visor de escritorio antiguo, un flujo de impresión o la mayoría de los sistemas de gestión de contenidos— ve un JPEG con dos segmentos de metadatos desconocidos y muestra la imagen base. Ese es el funcionamiento previsto del formato. Algunas herramientas eliminan silenciosamente los segmentos adicionales al volver a guardar el archivo, lo que elimina el HDR; si el archivo tiene que atravesar un flujo de trabajo, compruébalo al final.

El coste y cuándo no merece la pena

Un gain map añade aproximadamente entre un 15 y un 30% al archivo. Los gain maps son suaves por naturaleza y se comprimen bien, y la mitad de resolución lineal es visualmente indistinguible de la completa porque el mapa se multiplica contra una imagen de resolución completa.

No merece la pena crear uno para una imagen sin luces intensas: un interior iluminado de manera uniforme, un cielo gris liso o un escaneo de documento. No hay nada que el margen HDR pueda hacer, el recibo indicará que la ganancia máxima estaba cerca de cero y habrás pagado el tamaño adicional del archivo para nada. Sí merece mucho la pena para una puesta de sol, una ventana, una escena nocturna con fuentes de luz o cualquier imagen con agua o metal en el encuadre.

Una fotografía realmente oscura es otro problema y necesita el iluminador, que cambia los píxeles que todos ven en lugar de cambiar lo que una pantalla compatible hace con ellos. Y, como ocurre con todas las herramientas de aquí que vuelven a codificar, el resultado no conserva los metadatos del archivo de origen: ni ubicación, ni cámara, ni números de serie. La herramienta de metadatos es el lugar donde puedes consultar qué contiene un archivo antes de decidir qué hacer con ello.