Ruido en la fotografía digital

Ejemplo de imagen tomada en condiciones donde se manifiesta el ruido.

El ruido digital es la variación aleatoria (que no se corresponde con la realidad) del brillo o el color en las imágenes digitales producido por el dispositivo de entrada (la cámara digital en este caso).

Está universalmente aceptado que, así como, en la imagen analógica el grano era aceptable e incluso estético, en la fotografía digital el ruido es antiestético e indeseable.

Salvando las distancias los dos conceptos son similares: el grano aparece cuando los puntos que forman la imagen (granos de material fotosensible) adquieren tanto tamaño que son apreciables a simple vista. Las variables que influyen en la aparición de grano son la marca de la película, la sensibilidad (a más sensibilidad más grano) y el proceso de revelado. Evidentemente la cantidad de ampliación de la copia también aumenta el tamaño del grano. Por otro lado el ruido digital es ese efecto “indeseable” consiste en la aparición aleatoria de señales ajenas a la imagen original, especialmente apreciable en las zonas de sombra de la imagen.

Causas

Cámara Réflex.
Cámara Compacta.

Para comprender los motivos que originan el ruido digital hemos de fijar nuestra atención en el funcionamiento del sensor de imagen, que hace posible la captura de la foto. Un CCD está compuesto por una malla de celdas fotosensibles, encargadas de recibir la imagen formada por las lentes de la óptica de la cámara. Cada una de esas celdas contendrá uno o más fotodiodos con capacidad de convertir la luz en una señal eléctrica, para ser procesada como una imagen (color), es decir, será convertida a datos numéricos que se almacenarán en forma binaria en la memoria de la cámara para dar origen a un pixel. Lo cierto es que esa actividad eléctrica, en si misma, generará una cierta señal aun en ausencia de luz, que oscilará en relación con la temperatura, generando datos al azar, que originarán ruido.

El término ruido es apropiado para definir esos puntos de color dispersos en nuestras fotografías digitales, si tenemos en cuenta que podría compararse al soplido de fondo que escuchamos en un equipo de música cuando elevamos el volumen y no ponemos ningún CD, el soplido que aumenta según incrementemos el volumen es consecuencia del propio circuito electrónico. Aplicado a la fotografía digital, cuando incrementamos la sensibilidad del CCD, aumentado el valor de ISO estaremos haciendo algo parecido a subir el volumen, incrementado la actividad eléctrica, forzando el sensor de imagen, con el consiguiente incremento de ruido en las fotografías. De hecho, la sensibilidad de cada uno de los pixeles del CCD es fija, correspondiéndose al valor más bajo de ISO que ofrece la cámara (generalmente 100 ISO), aumentar la sensibilidad (200, 400, 800 ISO o más) no se logra por el incremento de la sensibilidad de los fotones, sino a través de la amplificación posterior de la señal que estos emiten.

A vista de lo expuesto, a la hora de capturar una señal luminosa débil (sombras, foto nocturna...), en el caso de amplificarla al hacer uso de un valor alto de ISO, estamos ampliando igualmente los datos aleatorios (puntos de color dispersos por la toma) fruto de la actividad eléctrica del sensor; es decir, aumentaremos el ruido de la fotografía, que al mismo tiempo se verá incrementado con los tiempos largos de exposición (más de 2 segundos) y altas temperaturas.

Otro factor a tener en cuenta es que el ruido también aumenta cuando el tamaño del pixel disminuye. La dificultad de interpretación consecuencia de de la reducción del tamaño del pixel, y por la interacción de los propios pixeles por su extrema cercanía, generará igualmente datos aleatorios que se verán incrementados enormemente en el caso de amplificar la señal. Esto explica que los modelos réflex, al contar con un sensor con pixeles de gran tamaño (sensiblemente mayores que los pixeles de las cámaras compactas), generen un nivel de ruido mucho menor que los modelos compactos, soportando igualmente valores de ISO muy elevados (800, 1600...) con un nivel de ruido muy bajo en relación con el que generaría una cámara compacta.

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