TÉCNICA FOTOGRÁFICA. EL RUIDO DIGITAL
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Fecha
última modificación: 06/12/2013
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Fecha
creación: 06/12/2011
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Versión:
1.0
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NIVEL:
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Iniciación - Bajo - Medio - Alto – Avanzado
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Definición y tipos de ruido
digital
Muchos hemos sufrido en alguna ocasión, y al principio por
desconocimiento con mucha sorpresa, cómo se quiebran las esperanzas depositadas
en una imagen -que sobre el display de la cámara digital parecía perfecta- al
comprobar horrorizados la presencia de un granulado feo cuando la visualizamos
con una ampliación suficiente.
A ese granulado excesivo con distintos colores, que aparece
en algunas imágenes tomadas con nuestra cámara digital, se le denomina ruido
digital (prefiero referirme como ruido en lugar de grano), y es la pesadilla de
las escenas de iluminación escasa.
Aunque podría ser comparable con el grano de la emulsión
fotográfica su forma es distinta y su estética para mí mucho más desagradable y
decepcionante, sobretodo con el color.
Podemos diferenciar entre dos tipos: el ruido de
luminancia, causante del granulado excesivo que ocasiona variaciones en el
brillo manteniendo la tonalidad, y el de crominancia, con saltos
arbitrarios de color de los píxeles, que no guardan coherencia con los tonos
próximos y colindantes.
Ambos ruidos, al contrario de lo que pudiera suponerse, no
aparecen separadamente sino simultáneamente (figuras 1 y 2,
correspondientes a tomas realizadas con la cámara Olympus OMD de sensor micro
4/3). Se consiguen reducir, más bien diría enmascarar, con algoritmos
matemáticos que pueden ocasionar pérdidas de detalle importantes e
irrecuperables, sobretodo para el primero.
En la figura 2 vemos más claramente el efecto del
ruido de crominancia para una imagen de 3.200 ISO, que actualmente no se considera una
sensiblidad muy extrema aunque si lo era en la fotografía analógica. En este
caso, el equipo no procesa muy correctamente la imagen ya que se evidencian los
tres colores en zonas; y nos deja la duda razonable de cual sería el color de
la ropa original, al convertir una
tonalidad uniforme en un estampado colorista. También podemos apreciar
píxeles aislados negros que se producen en mayor medida cuando las zonas son
más oscuras, así como halos de mayor claridad y color contaminado en los
contornos de la figura.
Origen del ruido
digital. ¿Cómo evitarlo o reducirlo?
En la fotografía digital el ruido se produce por el sensor y
la electrónica asociada -no debemos confundirlo con posibles píxeles rotos o
quemados-, mientras que en la analógica el responsable del grano era la
película, siendo mayor cuando ésta era más sensible.
Con una iluminación escasa se requieren tiempos elevados de
exposición o alta sensibilidad. En esta situación los circuitos y componentes
electrónicos son más afectados por la temperatura, la estática, las luces
parásitas, los píxeles colindantes, el proceso de captación de los fotones...,
y si amplifican más la señal también aparecen diferencias por las tolerancias
de fabricación de los circuitos encargados de la conversión analógico-digital.
Todo ello provoca desviaciones que ocasiona que se interprete el píxel de un
brillo o color cuando en realidad debería serlo de otro.
Los que hemos usado o usamos película fotográfica sabemos
que con escenas de poca luminosidad se padece
también el efecto del grano, aunque sea más agradable y utilizado por
algunos autores como efecto creativo.
El ruido es, por tanto, un problema que depende de la
tecnología -actualmente en continua mejora-, está siempre presente y no hay
soluciones definitivas para evitarlo. Sólo se puede, en realidad, reducirlo o
enmascararlo hasta casi no apreciarlo, y para ello es conveniente:
- Invertir
en una cámara con un mejor sensor mejor. Como de momento aún no es
factible intercambiarlo para adaptarlo a las características de la escena,
lo mejor es que sea grande y con una cantidad de píxeles coherente con el
tamaño. Con más píxeles y menor tamaño se produce más ruido, la medida se
distorsiona en este supuesto más debido al calentamiento por la proximidad
de los píxeles
- Evitar
exposiciones demasiado prolongadas, a partir de unos pocos segundos el
sensor se sobrecalienta e introduce más ruido, utilizando si es posible
diafragmas mas abiertos
- Conviene
mantener la cámara en lugares frescos, la temperatura alta en la misma
provocará más ruido por el propio calentamiento del sensor. Evidentemente
no dejar nunca la cámara expuesta al sol, ya que esto es además muy
perjudicial para cualquier parte del equipo
- Exponer
correctamente con el criterio de derechizar, cuanta más luz esté
disponible menos ruido aparecerá
- Disparar
normalmente con un ajuste bajo de sensibilidad, ello implica el uso de
trípode para escenas de poca luz y sólo es válido con sujetos estáticos
por lo que no siempre es posible; además hay que considerar que podrían
aumentar los tiempos de exposición y requerirse valores poco recomendables
- Evita
usar los modos programa o automático, con ellos no se controla la cámara
es preferible los semiautomáticos o el manual
- Evitar
en lo posible el uso de formatos de archivo JPG, sobretodo con
sensibilidades altas
- Si
se dispone de un ajuste de reducción de ruido en la cámara se puede usar,
aunque yo prefiero hacerlo en el programa de edición o en el de revelado
de archivos RAW
- No
utilizar el zoom digital, si se quiere ampliar mejor hacerlo en el proceso
de edición
Queda claro, por tanto, que el ruido es más visible en las
zonas de sombras profundas y, normalmente, se produce cuando usamos una
sensibilidad elevada (ver comparativo de un archivo JPG en las figuras 3 y 4)
o cuando subexponemos la imagen; en ambos casos, coincide que el sensor recibe
poca luz.
En la figura 3 podemos comprobar con esta representa
más fidedignamente la realidad, de hecho la interpretación y conversión a JPG
que realiza la cámara no solo introduce ruido sino que además, y esto es lo más
grave, ha cambiado el color de la chaqueta pasando de un rojizo o un verdoso (figura
4), por el mayor número de píxeles verdes de la famosa matriz de Bayer
del sensor y el algoritmo de interpolación empleado. Sobre la arena, además,
observamos agrupaciones de píxeles dónde la decisión de la cámara también se ha
desviado hacia el color verde.
Si se os produce el cambio de color no será por mi falta de
insistencia sobre la necesidad de usar archivos Raw, cuyos resultados con la
misma imagen los podéis cotejar en la figura 5, en este caso el software
revelador (ACR) no varía el tono original de la imagen.
Si el ruido que obtenemos es intolerable, por ejemplo por la
necesidad de largas exposiciones, podemos efectuar una toma previa con el mismo
tiempo y la tapa del objetivo puesta, lo que requiere el control de la cámara
en manual. La imagen obtenida recogerá la distribución del ruido y la podremos
usar, en el proceso de edición, para restarla de la original sin pérdida de
detalle, esta técnica se denomina 'substracción del cuadro oscuro'.
Si tenemos curiosidad se puede comprobar que su histograma tiene forma de distribución
gaussiana.
Las cámaras que disponen de la opción de reducción de ruido
para largas exposiciones aplican la técnica anterior. Usan una imagen tomada
con el obturador cerrado (dark frame), que restan de la imagen real
antes de crear el archivo RAW lo que, para una correcta simulación, prolonga la
duración de la toma.
Eliminación del ruido
Con la cámara podemos contribuir a eliminar o reducir el
ruido, pero es más recomendable usar un programa específico para ello y
conservar el archivo capturado sin manipular, en todo caso podemos ayudarnos
del dark frame. Además, usar un programa externo tiene la ventaja de que como
sus algoritmos están en constante evolución siempre podremos revertir el
resultado y aplicar los nuevos.
Existen programas o plugins muy especializados para la
reducción de ruido como lo son el Noiseware, Neatimage, Noise Ninja...
Con los programas de edición y revelado Raw, Adobe
Photoshop, Paint Shop Pro, Lightroom, ACR..., también hay disponibles
procedimientos de reducción de ruido.
En Photoshop (PS), según versión, hay disponibles varios
modos de reducir ruido como: Filtro → Ruido → Destramar o Filtro → Ruido →
Reducir ruido. En la figura 6 se muestra el resultado obtenido al
aplicar el segundo método con los parámetros Intensidad = 0 y Reducir ruido de
color = 100% con ello, tras el intento de quitar ruido de crominancia, se
pierde además la tonalidad original de las rayas naranjas de la falda (imagen
de la izquierda).
Un efecto similar o prácticamente igual se produce también
en Adobe Camera Raw (ACR) al reducir el ruido de crominancia con el cursor al
100%. Este programa dispone de opciones para el ruido de crominancia y
luminancia por separado, muy fáciles de aplicar ya que basta con mover sus
reguladores. En la figura 8 podemos ver el resultado con un 25% de
corrección en ambos controles sobre la imagen de la figura 7 (detalle
ampliado a un 400%), correspondiente a un sensor full frame, de la CANON 5D Mark II, expuesto
con una sensibilidad no muy alta (400 ISO).
Por otro lado, es evidente que el ruido también puede ser
amplificado y hacerse más visible en el proceso de edición, por lo que si
aplicamos ajustes de contraste zonal o métodos de enfoque estos deben
realizarse de forma muy cuidadosa.
No obstante, la situación ha mejorado con relación a la
fotografía analógica ya que, en igualdad de condiciones de iluminación,
sensibilidad y tamaño de sensor, el ruido digital es menos apreciable que lo es
el grano de la emulsión fotográfica.
¿Cómo nos afecta el
ruido?
Además de la cuestión quizás más importante, la estética,
también afecta a la sensación de definición de la imagen y a la pureza de los
colores, siendo peor el resultado cuando mayor es su tamaño.
La forma del grano finalmente obtenido depende de los
algoritmos de reducción empleados y del revelado RAW realizado por lo que no
siempre se obtienen los mismos resultados.
Si queremos aproximarnos al efecto de un grano analógico
tendríamos que añadirlo con un plugin o programa que lo simule, y para ello hay
que previamente eliminar o mezclarlo con el que crea la propia cámara en el
proceso de la captura. Esto último también puede ser útil, por ejemplo, para
transformar el grano digitalizado de la emulsión fotográfica a través de un
escáner, y cuyo resultado no nos ha resultado demasiado satisfactorio.
Por último, he de confesar
que hasta hoy no he encontrado ningún programa o algoritmo que me
satisfaga completamente, máxime cuando el ruido es muy evidente; y tampoco
confío demasiado en los milagros. Normalmente la limpieza de ese ruido es a
costa de la definición y el resultado en muchas zonas obtenido es de una imagen
sin textura, por lo que casi me resulta más agradable convertirla a B&N
manteniendo su ruido.
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© Jorge Lidiano.
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