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Guía

Guía del formato OpenEXR (.EXR): Imágenes HDR para VFX y cine

¿Qué es OpenEXR?

OpenEXR es un formato de imagen de alto rango dinámico (HDR) desarrollado por Industrial Light & Magic (ILM) en 1999 y publicado como código abierto en 2003. Se ha convertido en el estándar de la industria para efectos visuales, renderizado 3D y producción cinematográfica — prácticamente todos los grandes estudios de VFX (ILM, Weta Digital, DNEG, Framestore), renderizadores (Arnold, V-Ray, RenderMan, Cycles) y aplicaciones de composición (Nuke, Fusion, After Effects) usan OpenEXR como formato de intercambio principal.

La característica definitoria de OpenEXR es su soporte para valores de píxeles en punto flotante — mientras que las imágenes estándar de 8 bits almacenan valores de 0 a 255, OpenEXR almacena valores como números en punto flotante de media precisión de 16 bits (float16) o precisión completa de 32 bits (float32), sin recorte en "blanco puro". Un sol en un archivo EXR puede tener un valor de 50.000 — 50.000 veces más brillante que un valor de 1,0 — mientras conserva el detalle de las sombras profundas.

Rango dinámico: por qué importa para VFX

En producción cinematográfica, el término luz lineal es fundamental. La luz física en el mundo real es lineal: el doble de fotones significa el doble de brillo. OpenEXR almacena datos de píxeles en luz lineal de escena — valores en punto flotante sin modificar, sin recortar, sin tone-mapping tal como salieron del renderizador o la cámara.

Esto significa:

  • Sin banding en sombras o altas luces: el punto flotante tiene más precisión donde importa
  • Sin recorte: las altas luces permanecen recuperables sin importar lo brillantes que sean
  • Composición matemáticamente correcta: las operaciones de suma, multiplicación y filtrado funcionan correctamente en luz lineal
  • Tone mapping diferido: la LUT o curva de tone mapping se aplica al final del pipeline

Estructura del archivo OpenEXR

Un archivo OpenEXR es un archivo binario con:

  1. Número mágico: 76 2F 31 01
  2. Campo de versión: indicadores de escaneo lineal vs teselado, parte única vs múltiple
  3. Cabecera: pares clave-valor de atributos incluyendo:
    • channels: la lista de canales (R, G, B, A, Z, normal.X, etc.)
    • dataWindow: el rectángulo de datos de píxeles
    • displayWindow: la región de visualización prevista
    • compression: algoritmo de compresión
  4. Tabla de desplazamientos: desplazamientos de bytes a cada bloque para acceso aleatorio
  5. Datos de píxeles: datos de canal comprimidos

Tipos de datos y profundidad de bits

Tipo Bits Rango Caso de uso
HALF Float 16 bits ~6,1×10⁻⁵ a 65504 VFX y composición principales
FLOAT Float 32 bits ~1,2×10⁻³⁸ a 3,4×10³⁸ Mapas de sombra profunda, profundidad Z
UINT Entero sin signo 32 bits 0 a 4.294.967.295 Mattes de objeto, cryptomatte

Canales: más allá de RGBA

Una de las características más poderosas de OpenEXR es el soporte de canales arbitrarios. Un único archivo EXR puede almacenar docenas de pases de renderizado:

R, G, B, A                          # belleza (composite final) RGBA
diffuse.R, diffuse.G, diffuse.B     # componente de iluminación difusa
specular.R, specular.G, specular.B  # reflejos especulares
Z                                   # profundidad (distancia desde la cámara)
normal.X, normal.Y, normal.Z        # normales de superficie en espacio mundo
cryptomatte00.R, ...                # mattes de objeto
ao                                   # oclusión ambiental
velocity.X, velocity.Y              # vectores de movimiento para motion blur

Este flujo de trabajo de EXR multi-canal / multi-pase es la base de la composición VFX moderna: el renderizador produce un único archivo EXR con todos los pases, y el compositor (Nuke, Fusion) puede combinarlos, ajustarlos y reencuadrarlos selectivamente sin volver a renderizar.

Algoritmos de compresión

Compresión Descripción Mejor para
NONE Sin compresión Lectura/escritura más rápida
PIZ Basado en wavelets Mejor para imágenes naturales y renders fotorrealistas
DWAA DreamWorks Animation, línea de escaneo Mejor equilibrio ratio/velocidad para VFX
DWAB DreamWorks Animation, bloque de 256 líneas Ligeramente mejor que DWAA
ZIP DEFLATE, bloques de 16 líneas Buen equilibrio general
B44 Compresión half-float con pérdida Ratio fijo 2,28:1, decodificación muy rápida

Trabajar con OpenEXR

Python con OpenEXR e Imath

# pip install OpenEXR Imath
import OpenEXR
import Imath
import numpy as np

# --- Leer un archivo EXR ---
exr = OpenEXR.InputFile('render.exr')
header = exr.header()

dw = header['dataWindow']
ancho  = dw.max.x - dw.min.x + 1
alto = dw.max.y - dw.min.y + 1

print(f"Dimensiones: {ancho} x {alto}")
print(f"Canales: {list(header['channels'].keys())}")

HALF = Imath.PixelType(Imath.PixelType.HALF)
r_bytes = exr.channel('R', HALF)
g_bytes = exr.channel('G', HALF)
b_bytes = exr.channel('B', HALF)

r = np.frombuffer(r_bytes, dtype=np.float16).reshape(alto, ancho)
g = np.frombuffer(g_bytes, dtype=np.float16).reshape(alto, ancho)
b = np.frombuffer(b_bytes, dtype=np.float16).reshape(alto, ancho)

rgb = np.stack([r, g, b], axis=-1)
print(f"Valor máximo de píxel: {rgb.max():.2f}")  # puede ser >> 1,0

# --- Escribir un archivo EXR ---
cabecera_salida = OpenEXR.Header(ancho, alto)
cabecera_salida['compression'] = Imath.Compression(Imath.Compression.PIZ_COMPRESSION)

canales = {
    'R': r.astype(np.float16).tobytes(),
    'G': g.astype(np.float16).tobytes(),
    'B': b.astype(np.float16).tobytes(),
}

sal = OpenEXR.OutputFile('salida.exr', cabecera_salida)
sal.writePixels(canales)
sal.close()

Línea de comandos con oiiotool

# oiiotool — la navaja suiza del procesamiento de imágenes para VFX

# Convertir EXR a PNG (con tone mapping ACES)
oiiotool render.exr --ociodisplay "ACES" "sRGB" -o vista_previa.png

# Extraer un canal específico (profundidad Z)
oiiotool render.exr --ch Z -o profundidad.exr

# Convertir a TIFF de 16 bits
oiiotool render.exr -d uint16 -o salida.tiff

# Inspeccionar un archivo EXR
oiiotool --info -v render.exr

OpenEXR vs otros formatos HDR

Formato Profundidad de bits Canales Uso principal
OpenEXR Float 16/32 bits Arbitrarios VFX, cine, renderizado
HDRI (.hdr, Radiance) Mantisa 8 bits + exp RGB Mapas de entorno, IBL
TIFF 8/16/32 bits entero 4 (RGBA) Impresión, médico, escaneo
DNG 12-16 bits Patrón BAYER RAW de cámara
PNG (16 bits) 16 bits entero RGBA Web, general sin pérdida

La combinación de OpenEXR de precisión en punto flotante, canales arbitrarios, compresión sin pérdida y gestión de color estandarizada lo hace únicamente adecuado para flujos de trabajo de producción de imágenes profesionales donde la calidad y la corrección son innegociables.