¿Qué es el dithering? Guía de Floyd–Steinberg, Atkinson y Bayer

¿Qué es el dithering? Es una técnica para mostrar más tonos de los que una pantalla o una impresora puede reproducir realmente: los pocos colores disponibles se organizan en patrones que el ojo mezcla por sí solo. En español también se le llama tramado. Una superficie de píxeles blancos y negros dispersos se percibe como gris a una distancia de visión normal. En esta guía verás cómo funcionan los principales algoritmos, en qué se diferencian y cómo conseguir resultados limpios.

Por qué existe el dithering

Los primeros equipos informáticos, impresoras y consolas portátiles tenían paletas muy reducidas. Una pantalla de 1 bit admite exactamente dos valores por píxel: encendido o apagado. Si te limitas a redondear cada píxel de una foto al valor disponible más cercano (lo que se conoce como umbralización), todos los grises medios se convierten en bloques planos de negro o blanco y la imagen se desmorona.

El dithering lo resuelve sacrificando resolución espacial a cambio de resolución tonal. En lugar de que cada píxel sea correcto por sí mismo, son las pequeñas zonas las que, en promedio, alcanzan el brillo adecuado. La misma idea sirve para cualquier paleta limitada, de 2 colores a 16 o 256.

Difusión de error frente a dithering ordenado

Los algoritmos de dithering se dividen en dos grandes familias.

• La difusión de error procesa los píxeles de uno en uno, normalmente de izquierda a derecha y de arriba abajo. Cada píxel se redondea al color más cercano de la paleta, y la diferencia (el error de cuantización) se traslada a los píxeles vecinos que aún no se han procesado. El resultado es orgánico y granulado, y conserva bien el detalle.
• El dithering ordenado compara cada píxel con una cuadrícula fija y repetida de umbrales. No pasa información de un píxel a otro, así que el resultado tiene una textura regular, con un patrón bien visible. Es rápido y totalmente predecible.

Floyd–Steinberg

Publicado por Robert Floyd y Louis Steinberg en 1976, es el método de difusión de error más conocido. Una vez redondeado un píxel, su error se reparte entre cuatro vecinos:

        *    7/16
 3/16  5/16  1/16

El * es el píxel actual. Las fracciones suman 16/16, de modo que se transmite todo el error y se mantiene el brillo general de la imagen. Por eso Floyd–Steinberg reproduce muy bien los degradados suaves y los tonos fotográficos sutiles, a cambio de un grano fino y abigarrado en toda la imagen.

Atkinson

Bill Atkinson desarrolló esta variante en Apple, y se convirtió en el aspecto característico del Macintosh original de 1984, con su pantalla en blanco y negro de 1 bit. Reparte el error entre seis vecinos y le asigna 1/8 a cada uno:

     *   1   1
 1   1   1
     1

Solo se distribuyen 6/8 del error; el cuarto restante se descarta. Como parte del error se pierde, las zonas casi blancas tienden a quedarse en blanco puro y las casi negras en negro puro. Pierdes algo de detalle en las luces y las sombras, pero obtienes un resultado más nítido y contrastado, con menos ruido en las zonas planas.

Bayer 4×4 y 8×8

Las matrices de Bayer, que deben su nombre a Bryce Bayer, de Kodak, son las cuadrículas de umbrales estándar del dithering ordenado. Una matriz de 4×4 contiene 16 valores de umbral:

  0   8   2  10
 12   4  14   6
  3  11   1   9
 15   7  13   5

Cada valor se escala al rango de brillo, y el píxel se enciende si es más brillante que el umbral que le corresponde en la cuadrícula repetida. Una matriz de 4×4 puede representar 17 niveles de tono distintos y genera un sombreado cruzado marcado y tosco. Una matriz de 8×8 contiene 64 umbrales, lo que da 65 niveles y degradados más suaves con un patrón más fino.

¿Qué algoritmo conviene usar?

• Floyd–Steinberg: fotos, retratos y degradados suaves en los que buscas la máxima fidelidad tonal.
• Atkinson: gráficos de alto contraste, logotipos, rostros con iluminación marcada y todo lo que deba parecer software clásico de Mac.
• Bayer 4×4: un aspecto retro y deliberadamente tramado que se lee con claridad incluso a tamaños pequeños.
• Bayer 8×8: el mismo aspecto de patrón, pero con degradados más suaves.

En video, el dithering ordenado tiene una ventaja práctica. Como cada píxel se evalúa solo frente a una cuadrícula fija, una zona estática se mantiene idéntica de un fotograma a otro. Con la difusión de error, en cambio, el grano puede parpadear a medida que los pequeños cambios se propagan por la imagen.

Pruébalo en el Generador de dithering

Abre el Generador de dithering y carga una imagen: súbela, arrástrala o pégala con Ctrl+V / Cmd+V.

1. Sube primero el contraste. El dithering exagera los medios tonos apagados. Aumenta el contraste y después usa el brillo y la gamma (0.2–3.0) para llevar los detalles importantes al rango medio.
2. Compara los cuatro modos. Alterna entre Floyd–Steinberg, Atkinson, Bayer 4×4 y Bayer 8×8 con la misma imagen. Los ajustes preestablecidos de un clic Macintosh 1984 (Atkinson) y Difusión de error Floyd–Steinberg son un buen punto de partida.
3. Usa Invertir claro/oscuro si el motivo es oscuro sobre un fondo claro y el resultado se ve al revés.
4. Exporta en PNG, nunca en JPEG. PNG no tiene pérdida, así que cada píxel se mantiene exactamente negro o blanco. La compresión JPEG difumina los bordes duros en bloques grises y artefactos, y destruye el patrón que acabas de crear.

Todo se procesa en tu navegador, así que tus imágenes nunca salen de tu dispositivo. Si prefieres representar la misma imagen con caracteres, prueba el Convertidor de imagen a ASCII, o convierte un clip en arte de texto con el Convertidor de video a ASCII.

Dónde se ve el dithering hoy

• Pixel art al estilo Game Boy. La pantalla de la Game Boy original mostraba cuatro tonos, así que los artistas recurrían a patrones de dithering para sugerir tonos adicionales, y ese aspecto es hoy un estilo en sí mismo.
• Estética risográfica y de fanzine. Los diseñadores usan patrones de dithering gruesos para dar a pósteres y fanzines una textura granulada de impresión.
• Pantallas de tinta electrónica. Los lectores de libros electrónicos muestran una gama limitada de grises, por lo que las imágenes suelen tramarse para que se vean más suaves.
• Juegos web e independientes. Los juegos de 1 bit y de paleta limitada usan el dithering como seña visual deliberada.

Si buscas puntos que crecen y se encogen en lugar de píxeles dispersos, lee ¿Qué es el halftone?, donde se comparan las dos técnicas.