El Ruido: ese monstruo.

Ruido, ruido, ruido.

Parece que es el ruido el caballo de batalla con el que tenemos que lidiar los usuarios de m4/3. Aunque ya sabemos que en gran parte todo es una falsa leyenda negra y que a la mayoría de nosotros el tema nos aburre, bueno será conocer algo más sobre el ruido y cómo se origina.

Bus nocturna en Londres
jpg de la cámara
EM5+ 9-18 a 9mm
f4, 1/15s ISO 1600

"Ruido de imagen" es el equivalente digital del grano de película para las cámaras analógicas. Alternativamente, se puede pensar que es análogo al sutil silbido de fondo que se puede escuchar en el sistema de audio a todo volumen. En el caso de las imágenes digitales, este ruido aparece como motas aleatorias en una superficie por lo demás lisa y puede degradar significativamente la calidad de la imagen. Aunque el ruido a menudo resta valor a una imagen, a veces es deseable, ya que puede añadir un aspecto anticuado y granulado que recuerda a las primeras películas. Algunos ruidos también pueden aumentar la nitidez aparente de una imagen. El ruido aumenta con el ajuste de sensibilidad de la cámara, la duración de la exposición, la temperatura, e incluso varía entre los diferentes modelos de cámara, aún con el mismo sensor de imagen.

Relación señal-ruido

Siempre hay algún grado de ruido en cualquier dispositivo electrónico que transmite o recibe una "señal". Para las televisiones esta señal es la transmisión de datos por cable o recibida en la antena; para las cámaras digitales, la señal es la luz que llega al sensor de la cámara. Aunque el ruido es inevitable, puede llegar a ser tan pequeño en relación con la señal que parece ser inexistente. La relación señal/ruido (S/R) es una forma útil y universal de comparar las cantidades relativas de señal y ruido para cualquier sistema electrónico; las relaciones altas tendrán muy poco ruido visible mientras que lo contrario es cierto para las relaciones bajas.

Los ingenieros de comunicaciones siempre se esfuerzan por maximizar la relación S/R. La relación S/R puede aumentarse proporcionando a la fuente un nivel más alto de potencia de salida de la señal si es necesario. En algunos sistemas de alto nivel, como los radiotelescopios, el ruido interno se minimiza reduciendo la temperatura de los circuitos de recepción hasta casi el cero absoluto (-273 grados centígrados). En una cámara lo ideal sería poder enfriar lo máximo posible el sensor de imagen. En este sentido las m4/3 cuentan con cierta ventaja, pues un sensor más pequeño genera menos calor y es más fácil de refrigerar que uno más grande.

Sensibilidad ISO

La "configuración ISO" o "velocidad ISO" de una cámara es un estándar que describe su sensibilidad absoluta a la luz. Los ajustes ISO se suelen enumerar como factores de 2, como ISO 50, ISO 100 e ISO 200 y pueden tener una amplia gama de valores. Los números más altos representan una mayor sensibilidad y la proporción de dos números ISO representa su sensibilidad relativa, lo que significa que una foto a ISO 200 tardará la mitad de tiempo en alcanzar el mismo nivel de exposición que una tomada a ISO 100 (todos los demás ajustes son 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 diferentes. Esto se logra amplificando la señal de la imagen en la cámara, sin embargo esto también amplifica el ruido y así las velocidades ISO más altas producirán progresivamente más ruido.

Es decir, el sensor se fabrica para trabajar a una sensibilidad ISO determinada (recordemos que en nuestras Oly es 200), y todos los demás valores de sensibilidad se obtienen aumentando la ganancia del sensor, es decir, forzándolo.

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 que figuran a continuación muestran casos pronunciados y aislantes de cada tipo de ruido sobre un fondo gris normalmente liso.

El ruido de patrón fijo incluye los llamados "píxeles calientes", que se definen como tales cuando la intensidad de un píxel supera con creces la de las fluctuaciones del ruido ambiental aleatorio. El ruido de patrón fijo generalmente aparece en exposiciones muy largas y se ve exacerbado por las temperaturas más altas. El ruido de patrón fijo es único en el sentido de que mostrará casi la misma distribución de píxeles calientes si se toma bajo las mismas condiciones (temperatura, duración de la exposición, velocidad ISO).

El ruido aleatorio se caracteriza por la intensidad y las fluctuaciones de color por encima y por debajo de la intensidad real de la imagen. Siempre habrá algo de ruido aleatorio en cualquier longitud de exposición y está más influenciado por la velocidad ISO. El patrón de ruido aleatorio cambia incluso si los ajustes de exposición son idénticos (por eso es aleatorio).

El ruido de banda (banding) depende en gran medida de la cámara, y es el ruido que introduce la cámara cuando lee los datos del sensor digital. El ruido de banda es más visible a altas velocidades ISO y en las sombras, o cuando una imagen ha sido excesivamente brillante. El ruido de banda también puede aumentar para ciertos balances de blancos, dependiendo del modelo de cámara.

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

El ruido aleatorio menos desagradable suele ser mucho más difícil de eliminar sin degradar la imagen. Los ordenadores tienen dificultades para distinguir el ruido aleatorio de los patrones de texturas finas como las que se producen en la suciedad o el follaje, por lo que si eliminas el ruido aleatorio a menudo también terminas eliminando estas texturas.

Ruido de color y ruido de luminancia

Otra clasificación de ruido que veremos con frecuencia (sobre todo en los programas de retoque) es el que distingue entre luminancia y crominancia, que realmente están relacionados con el ruido aleatorio y el de patrón fijo.

El ruido de luminancia es una variación aleatoria (ruido aleatorio como hemos visto) del brillo que su cámara procesa en relación con el brillo original y correcto de la imagen.

Este ruido está asociado con la falta de luz. Un ejemplo claro es una foto nocturna en la que se aumenta drásticamente el ISO para capturar las sombras con más detalle.

El ruido de luminancia es el ruido digital más común. Es muy fácil de identificar, ya que parece el grano de una película analógica. Hay muchas técnicas diferentes para eliminarlo.

El ruido de color o ruido de crominancia es una variación aleatoria de color en relación con los colores originales de la imagen.

A diferencia del ruido de luminancia, el ruido de color se asocia con el calentamiento de los sensores. A menudo se produce en la fotografía de larga exposición o después de largas sesiones fotográficas, especialmente en la fotografía nocturna y en el lapso de tiempo.

El ruido de color es menos común. Normalmente aparece como ruido en las sombras en forma de manchas o bandas de color (banding, como hemos visto).

El Mapeo de píxeles en las Olympus

Ya hemos examinado los dos tipos principales de ruido y sus causas. Sin embargo, en las imágenes, también puede encontrar diferentes tipos de píxeles defectuosos, causados por el sobrecalentamiento o fallo del sensor.

Los píxeles defectuosos a veces siguen el mismo patrón y aparecen en el mismo punto en todas sus imágenes, ya sea de forma permanente o cuando el sensor de la cámara se calienta.

Normalmente, estos píxeles son invisibles en el visor LCD de la cámara, y sólo podrá verlos al acercar el zoom. Además, ten en cuenta que una unidad de píxeles es tan pequeña que es realmente difícil que tus ojos vean una, así que lo que verás a menudo es un grupo de varios píxeles defectuosos que están todos en la misma área.

El mapeo de píxeles es una opción avanzada que nos puede permitir librarnos de ciertos fallos en la electrónica del sensor y que no todas las cámaras de todas las marcas poseen.

 Del manual de la EM1:

La función de mapeo de píxeles permite que la cámara verifique y ajuste el elemento de captación de imagen y las funciones de procesamiento de imágenes.

Después de utilizar el monitor o de efectuar tomas continuas, espere por lo menos un minuto hasta utilizar la función de mapeo de píxeles, para asegurarse de que está funcionando correctamente.1 Seleccione [Mapeo Píx.] en c Menú personalizado pestaña k.2 Presione I, a continuación presione Q.•  Aparece la barra [Procs.] cuando el mapeo de píxeles está en progreso. Cuando termine el mapeo de píxeles, se restaurará el menú.

Ruido en fotos diurnas

Aunque es inusual, es posible encontrar ruido en las fotografías diurnas.

Este ruido digital normalmente aparecerá en una de estas dos situaciones:

• En una imagen diurna, hay partes de la escena que son demasiado oscuras, por lo que se intenta aumentar las sombras/exposición a través de la edición o el procesamiento.

• Tomar una exposición durante el día con un filtro de densidad neutra que reduce demasiado la luz y hace que aumente el ISO también puede causar ruido.

El Filtro de ruido en las Olympus

Recomiendo la entrada del blog del maestro Martín Gallego sobre este tema. Lectura imprescindible.

El filtro de ruido que solo se aplica a los jpg, es en realidad un suavizado, o un intento de quitar el ruido aleatorio que sabemos se va a producir siempre en toda imagen digital. Si disparas en raw podrás procesar tu imágenes en tu programa de retoque para intentar eliminar este ruido, o utilizar soluciones al efecto, como Topaz Denoise (79€), pero la regla de oro es disparar siempre lo más cerca posible del ISO base, o en su defecto, procurar no pasar de 3200 ISO.

Recordar que el Olympus Workspace tiene opciones de reducción de ruido y que siempre interpretará fidedignamente nuestros raw (está lógicamente junto a las opciones de nitidez).

Para algunos entendidos, este filtro de ruido es mejor dejarlo en estándar, para otros, en bajo. Lo mejor es probar y comprobar los jpg.

Como sabemos, el ruido afecta a la nitidez, es decir, cuanto mayor ruido quitemos, más nitidez perderemos, y al contrario, aplicar un filtro de enfoque a una imagen va a introducir ruido sí o sí.

Según multitud de pruebas independientes (ver la última de Rubén Gabelli) y tal como vimos en la entrada sobre sensores y DxOMark, hasta 6400 ISO el ruido en nuestros sensores (al menos el de 20 Mpx, algo peor en el de 16 Mpx) está en paralelo con las mejores APS-C y a partir de ahí ya no es recomendable el uso de esas sensibilidades (a menos que sea imprescindible, claro).

La reducción de ruido en las Olympus.

Una web excelente para comprobar como funciona la reducción de ruido es unlockingolympus.com. Encontrarás imágenes con todo tipo de tomas y tiempos de exposición.

En largas exposiciones hay que activar la opción reducción de ruido para combatir el provocado por el calentamiento del sensor. Como explica Manel Abril en Flickr:

Con esa función la cámara lo que hace es una segunda toma, pero con el obturador cerrado, es decir, una imagen solo negra, y luego conjuga las 2 tomas, eliminando esos píxeles calientes...

Debes de tener presente, que si la exposición es de 10 minutos, la cámara tardara otros 10 más antes no tengas lista la toma, es decir que se dobla el tiempo.

La reducción de ruido es recomendable dejarla en auto.