Ruido de Imagen de Cámara Digital - Parte 1

El «ruido de imagen» es el equivalente digital del grano de película en cámaras analógicas. También se puede pensar como análogo al sutil silbido de fondo que se escucha en un sistema de audio a todo volumen. En imágenes digitales, este ruido aparece como motas aleatorias en una superficie que debería ser lisa y puede degradar significativamente la calidad. Aunque el ruido a menudo resta calidad, a veces es deseable ya que puede añadir un aspecto antiguo y granulado que recuerda a las primeras películas. Algo de ruido también puede aumentar la nitidez aparente. El ruido aumenta con el ajuste de sensibilidad de la cámara, la duración de la exposición, la temperatura, e incluso varía entre modelos de cámara.

CONCEPTO: RELACIÓN SEÑAL-RUIDO

Algún grado de ruido está siempre presente en cualquier dispositivo electrónico que transmite o recibe una «señal». Para televisores, la señal son los datos de transmisión por cable o recibidos en la antena; para cámaras digitales, la señal es la luz que incide en el sensor. Aunque el ruido es inevitable, puede volverse tan pequeño relativo a la señal que parece inexistente. La relación señal-ruido (SNR) es una forma útil y universal de comparar las cantidades relativas de señal y ruido en cualquier sistema electrónico; ratios altos tendrán muy poco ruido visible, mientras que lo contrario ocurre con ratios bajos. La secuencia de imágenes a continuación muestra una cámara produciendo una imagen muy ruidosa de la palabra «señal» sobre un fondo liso. Se muestra la imagen resultante junto con una representación 3-D ampliada que muestra la señal sobre el ruido de fondo.

La imagen de arriba tiene una SNR lo suficientemente alta para separar claramente la información de la imagen del ruido de fondo. Una SNR baja produciría una imagen donde la «señal» y el ruido son más comparables y por tanto más difíciles de distinguir.

TERMINOLOGÍA: VELOCIDAD ISO

El «ajuste ISO» o «velocidad ISO» de una cámara es un estándar que describe su sensibilidad absoluta a la luz. Los ajustes ISO suelen listarse como factores de 2, como ISO 50, ISO 100 e ISO 200, y pueden tener un amplio rango. Números más altos representan mayor sensibilidad y la relación entre dos números ISO representa su sensibilidad relativa, lo que significa que una foto a ISO 200 tardará la mitad en alcanzar el mismo nivel de exposición que una a ISO 100 (manteniendo los demás ajustes iguales). La velocidad ISO es análoga a la velocidad ASA para diferentes películas, sin embargo, una sola cámara digital puede capturar imágenes a varias velocidades ISO. Esto se logra amplificando la señal de imagen en la cámara, pero esto también amplifica el ruido, por lo que velocidades ISO más altas producirán progresivamente más ruido.

TIPOS DE RUIDO

Las cámaras digitales producen tres tipos comunes de ruido: ruido aleatorio, ruido de «patrón fijo» y ruido de banda. Los tres ejemplos cualitativos a continuación muestran casos pronunciados y aislados de cada tipo de ruido sobre un fondo gris ordinariamente liso.

Ruido de Patrón Fijo
Exposición Larga
ISO Bajo
Ruido Aleatorio
Exposición Corta
ISO Alto
Ruido de Banda
Cámara Susceptible
Sombras Aclaradas

Ruido aleatorio se caracteriza por fluctuaciones de intensidad y color por encima y por debajo de la intensidad real de la imagen. Siempre habrá algo de ruido aleatorio a cualquier duración de exposición y está más influenciado por la velocidad ISO. El patrón de ruido aleatorio cambia incluso si los ajustes de exposición son idénticos.

Ruido de patrón fijo incluye los llamados «píxeles calientes», definidos como tales cuando la intensidad de un píxel supera con creces las fluctuaciones aleatorias de ruido ambiental. El ruido de patrón fijo aparece generalmente en exposiciones muy largas y se agrava con temperaturas más altas. Es único en que muestra casi la misma distribución de píxeles calientes si se toma bajo las mismas condiciones (temperatura, duración de exposición, velocidad ISO).

Ruido de banda depende mucho del modelo de cámara, y es el ruido introducido por la cámara al leer datos del sensor digital. Es más visible a altas velocidades ISO y en las sombras, o cuando una imagen se ha aclarado excesivamente. También puede aumentar para ciertos balances de blancos, según el modelo.

Aunque el ruido de patrón fijo parece más objetable, suele ser más fácil de eliminar ya que es repetible. La electrónica interna de la cámara solo tiene que conocer el patrón y puede restar este ruido para revelar la imagen real. El ruido de patrón fijo es mucho menos problemático en la última generación de cámaras digitales, sin embargo, incluso la mínima cantidad puede ser más distractiva que el ruido aleatorio.

El menos objetable ruido aleatorio suele ser mucho más difícil de eliminar sin degradar la imagen. A los ordenadores les cuesta distinguir el ruido aleatorio de patrones de textura fina como los de la tierra o el follaje, así que si eliminas el ruido aleatorio a menudo terminas eliminando también esas texturas. Programas como Neat Image y Noise Ninja pueden ser notablemente buenos reduciendo ruido mientras retienen la información real de la imagen. Consulta también mi sección sobre promediado de imágenes para otra técnica de reducción de ruido.

Continúa en la parte 2: «Ruido de Imagen: Ejemplos y Características»

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