El uso de luz polarizada en digitalización de obras de arte

El empleo de la técnica de la polarización cruzada es un recurso, tan habitual como “clásico”, entendido “clásico” a que se remota a los albores de la técnica fotográfica, y que hoy en día sigue siendo recurso habitual en diversos tipos de fotografía, incluida la relacionada con la reproducción o digitalización de obras de arte, y que no pocos fotógrafos se encuentran orgullosos, y así incluso lo anuncian en sus promociones, de utilizar.

Este artículo hace una reflexión de lo implica dicha técnica, tanto en la reproducción de la obra de arte, como en procesos colaterales, como la Gestión del Color

La técnica de polarización cruzada, para quien no la conozca, se basa en polarizar las fuentes de luz, habitualmente con láminas de polarizadores lineales, y la óptica de la cámara con un polarizador lineal, o circular. De esta forma, al trabajar con una fuente de luz polarizada, es decir, la cual oscila en un único plano, y que con el polarizador de lente podemos controlar la reflexión especular, dejamos pasar únicamente la reflexión difusa. De esta forma podemos remover la práctica totalidad de los “brillos especulares” que se forman en una superficie. Sin embargo, la polarización no solo afecta a la reflexión especular, sino que también a la dispersión de la luz en un medio y la contribución de estos factores a la percepción del color.

Cuando percibimos la luz reflejada por una superficie, en este caso una obra de arte, esta proviene de tres fenómenos esencialmente: La reflexión difusa, que permite percibir el color como tal, la reflexión especular responsable del brillo especular, pero también la dispersión de la luz sobre ciertos materiales aporta una importante información sobre estos. Es decir, podemos reconocer un material vítreo o traslucido por la dispersión de la luz en este, o incluso determinadas alteraciones, como pátinas formadas por depósitos cristalinos (oxalatos, calcita, etc), barnices, ceras, esmaltes, etc.

De esta forma, la percepción del color en una obra, no es un fenómeno exclusivo de la reflexión difusa, que es la que conseguimos con la polarización cruzada, al eliminar la especular y la dispersión, sino que la percepción de una obra de arte, responde a modelos más complejos denominados Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) y Bidirectional scattering-surface reflectance distribution function (BSSRDF) es decir, como los fenómenos de la dispersión y la reflexión especular contribuyen a la percepción, y en consecuencia, reproducción del color de una obra.

Así, al suprimir la reflexión especular y dispersión, sube la sensación de “saturación” del color, ya éste se relaciona con el con el brillo mediante la siguiente relación:

Saturación = Colorido / Brillo

De forma que a menos brillo, mayor saturación, por eso cualquier fotógrafo sabe, que en la práctica cualquier polarizador aumenta la saturación.

A nivel de colorimetría, la polarización supone una importante alteración, en términos del modelo CIE LCH, en L y C (Claridad y Cromatismo), así como indirectamente en H (matiz)

La polarización por tanto no nos ofrece una imagen más o menos fiel de una obra, sino que nos aporta una visión sesgada de la realidad que el observador percibe ya que la cámara solo registra uno de los tres fenómenos que están dando lugar a la percepción del color de la misma, es decir, la reflexión difusa, perdiéndose la información, o contribución, que aporta la dispersión o el brillo especular. Así, la polarización cruzada, al igual que otras áreas de la ciencia, es más una técnica de análisis, de reproducción fiel.

Más allá de problemas conceptuales, nos enfrentamos también a un importante problema técnico, que es en lo relativo a la Gestión del Color.

Gestión del Color con luz polarizada

Un aspecto, que es probable que muchos fotógrafos hayan advertido, es que la mayoría de cartas de color del mercado, bajo la polarización cruzada, sufren un cambio en su aspecto. Esto es así, porque como cualquier objeto sufren una cierta dispersión de la luz, motivada por sus acabados muy mates, o un cierto brillo especular motivado por sus acabados mas o menos especulares o satinados.

Esta situación nos lleva a pensar, que la naturaleza de la luz, que usamos para registrar la colorimetría de nuestra carta debe estar en concordancia con la naturaleza de la luz que hemos usado para iluminarla.

Es decir, por lógica, el uso de una carta de color en un flujo de gestión del color, nos debería servir para corregir supuestas desviaciones producidas por la luz polarizada, pero eso solo sería así, si la colorimetría de nuestra carta, es extraída con un espectrofotómetro de luz polarizada (que los hay) para poner en concordancia la naturaleza de ambas fuentes de iluminación (espectrofotómetro y escena).

Esta situación provoca una importante inconsistencia en los flujos de gestión del color, de forma que habitualmente la imagen resultante se muestra con alteraciones puntuales en el cromatismo de ciertas muestras de color de nuestra carta sobre la que hacemos el control de calidad.

Por tanto, como llevo visto en alguna publicidad de digitalización de obras de arte, presumir del uso de gestión del color y polarización cruzada, no es ninguna virtud sino más bien un grave problema.

La reproducción tonal

Otro fenómeno asociado al uso de la luz polarizada, son las incoherencias que se producen en la reproducción tonal, es decir, en la pertinencia de como cada gama de luminancia de la escena es traducida en un valor electrónico o digital. Esto es debido, a que no todas las partes de una obra de arte, o colores, sufren el mismo nivel de polarización, es decir, aquellos colores, o áreas con una mayor densidad óptica, o con cualidades más reflexivas, van a sufrir más polarización, lo provoca desviaciones dispares, en diferentes áreas de la escala tonal.

Si observamos el gráfico que introduce este apartado, veremos como la curva de reproducción tonal, baja las bajas luces, sube las medias y luces y baja un poco las altas luces o blanco. Lo que en términos coloquiales, podríamos plantear como un incremento del contraste de nuestra escena.

Sí por ejemplo tomamos el caso de la reproducción de una fotografía en blanco y negro, sufrirá más polarización las bajas luces, que las medias o altas luces, haciendo que pierda cierta información en las bajas luces. Así como por ejemplo, en la imagen de la izquierda hemos perdido gran parte de la información que representa a alteraciones en la superficie de la fotografía, ubicadas a las zonas de más densidad óptica. Sin duda la fotografía polarizada se "ve" mejor, pero no representa de forma pertinente dicho documento!

Brillos “azulados”

Otro problema que surge del uso de polarizadores, y que también es bien conocido en estos ámbitos, es la aparición de brillos, más o menos apagados, pero con un claro matiz azul. Esto es debido, que la polarización es más eficaz en longitudes de onda largas (rojo, amarillo, naranja, etc) que en ondas cortas como es el azul, precisamente este es el motivo de porque el cielo es azul fruto de la “polarización atmosférica”!!

Esta situación nos deja, de nuevo, en otra paradoja de la fidelidad de la reproducción, es decir, podemos caer en una falsedad de ciertos matices o partes de una obra, al formase sobre ella una situación, que no se da bajo unas condiciones de observación estándar.

Otros fenómenos

Existen fenómenos del comportamiento óptico de los materiales, y derivados de las cualidades de estos, como puede ser el “pleocroísmo”, donde un material puede absorber la luz de diferente manera en función del ángulo de la misma y en particular bajo la luz polarizada, es decir, puede presentar diferentes matices de color con diferentes formas de polarización.

O la conocida birrefringencia, es decir, un comportamiento anómalo de refracción de la luz en un compuesto tras el uso de luz polarizada, el  cual presentan un buen número de plásticos por la organización de sus cadenas moleculares, así como ciertos minerales, de hecho, es usado como técnica analítica en estos ámbitos.

“Desnaturalización” de los materiales

Otro fenómeno que afecta a la polarización cruzada, es como ciertos materiales, se ven completamente desvirtuados, o desprovistos de su naturaleza, al modificar ciertos atributos de su comportamiento óptico a la luz. Así los objetos de oro, aparecen con frecuencia como si fuesen de cobre, los de plata como un vulgar trozo de aluminio, los materiales vidriados se vuelven con acabados mates más próximos a un plástico, etc.

Es decir, cuando alteramos la naturaleza de la luz con la que percibimos los objetos, estamos fotografiando, o digitalizando una "visión" o "versión" lejos de la naturaleza de ese objeto, entendida como el aspecto que cobra ese objeto en condiciones de visualización habituales por nuestro sistema de visión.

Conclusiones

La polarización cruzada, con el fin de remover brillos especulares, es una de estas técnicas que transcienden a la época “analógica” y nos demuestra que nos resistimos a pensar en términos digitales.

Esta técnica nos ofrece una visión incoherente con la percepción que el sistema de visión humano tiene de una obra en condiciones de observación cotidianas, así como una colorimetría no consistente, tras la lectura con un espectrofotómetro de luz no polarizada.

Actualmente podríamos considerar dicha técnica, como una técnica para poner énfasis en ciertos aspectos de una obra, o de estudio o análisis de la misma, ya que, en términos, del estudio de obras de arte nos permite una aproximación más allá de los límites de la percepción humana o de las condiciones de observación estándar, como por ejemplo la eliminación de la dispersión de la luz en pátinas o barnices, etc. mejorando la comprensión de  ciertos aspectos del bien cultural.

Dicha técnica puede ser fácilmente reproducida por fusión de imágenes donde el brillo especular por su geometría no ocupe una misma posición dentro de la escena, esto es fácil de abordar con un editor de imagen, e incluso es una técnica muy recurrida en fotografía de producto con una fuerte componente especular, o de forma mas sistematizada con algoritmos de fusión de exposición como el Mertens-Kautz-Van Reeth o trabajos como el “Obtaining High Quality Photographs of Paintings by Image Fusion” detallan como se puede abordar el proceso desde el punto de vista científico.

Estas técnicas de fusión, permiten eliminar la formación del brillo especular como artefacto en una imagen que nos dificulta la percepción de ésta, pero no la implicación o contribución de éste en el la formación y pecepción del color, ni alterar la reproducción de la escala tonal de nuestra escena.