1. [RUIDO DIGITAL EN LA FOTOGRAFÍA] 1 de junio de 2010
EL RUIDO DIGITAL
Por: Juliana Villamonte
TIPOS DE RUIDOS
RUIDO GAUSSIANO RUIDO SAL Y PIMIENTA
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¿I. ¿Qué es Ruido Digital?
Llamamos ruido digital a esos puntos de color repartidos al azar en la
imagen obtenida, especialmente en las áreas de sombra y zonas
monocolor. El ruido de las fotografías digitales es habitualmente
comparado con el grano de la película fotosensible.
Por ejemplo, cuando utilizamos un ISO elevado tenemos el riesgo de
que nuestras imágenes se vean afectadas por ruido digital. Si la cámara
está en modo automático y tomamos una foto con poca luz, lo más
seguro es que la cámara seleccione un ISO elevado automáticamente y
por ende tendremos problemas con el ruido digital.
Para ver cómo se ve el ruido
digital en una fotografía,
veamos la siguiente
fotografía:
Entre más fino y de mayor
calidad sea el sensor de una
cámara digital, tendremos
imágenes con menor ruido
digital cuando tomemos fotos
con ISO elevado.
Para evitar el ruido digital en una fotografía es recomendable utilizar
siempre un ISO 100 o menor si es que nuestra cámara lo permite.
Existen filtros y programas especializados en reducir el ruido digital
para corregir fotografías en donde no fué posible utilizar un ISO
bajo.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, asi como, en la imagen analógica el
grano era aceptable e incluso estético, en digital el ruido es antiestético
e indeseable.
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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 pelicula, la
sensibilidad (a mas sensibilidad mas grano) y el proceso de revelado.
Evidentemente la cantidad de ampliacion de la copia tambien aumenta
el tamaño del grano. Por otro lado el ruido digital es ese efecto
“indeseable” consiste en la aparicion aleatoria de señales ajenas a la
imagen original, especialmente apreciable en las zonas de sombra de la
imagen.
2. Equilibrio y ajuste del balance de blancos
Cuando hacemos una fotografía la cámara digital tiene que captar la
intensidad y el color de la luz. Si hemos fotografiado sobre diferentes
condiciones de luz o iluminación, la tonalidad que tendrán nuestras
imágenes será diferente.
El color sufre cambios con la luz haciendo que este cambie de
tonalidad, por este motivo es importante encontrar la temperatura del
color y escoger el balance de blancos adecuado a la escena que
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queramos fotografiar
De la misma forma que ocurre con el ISO, una cámara digital tiene la
facultad de poder cambiar este valor en cada imagen diferente. Sucede
de igual forma con el ajuste de la temperatura del color, lo podemos
cambiar a cada imagen de forma individual, a esta característica se le
denomina "balance de blancos”.
Las cámaras digitales utilizan diferentes tipos de balance de blancos
(unos para luz de día, sombra, soleado, etc.).
Los métodos que utiliza la cámara digital para controlar el balance de
blancos son:
* De forma automática, la cámara es la que calcula el balance en cada
fotografía.
* Definida por el fotógrafo o usuario, elige entre diferentes situaciones
de iluminaciones.
* Definida a través de un punto de medición sobre la imagen.
3. Causas
Cámara Réflex
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, tal
cual se observa en la fotografía superior, de una cámara profesional
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
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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 píxel. 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.
Cámaras compactas producen ruidos, debido al pequeño tamaño del Sensor.
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, soplido que
aumenta según
incrementemos el volumen,
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.
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4. Iso sensiblidad de la cámara digital
La sensibilidad de la cámara también se ajusta a
través del valor ISO, como en las películas de la
fotografía analógica.
El valor ISO es aquel en que a mayor
numeración en su escala, mayor velocidad
tendrá, y viceversa, a menor numeración menor
velocidad. La equivalencia de un censor o película
se corresponde a dos veces más lenta o dos veces
más rápida. Por ejemplo si tenemos una película ISO 800 será dos veces
más rápida que una película ISO de 400.
Cuanto mayor el valor, mayor velocidad y nuestra cámara necesita
menor cantidad de luz para realizar la fotografía.
Las fotografías que se realizan con un valor ISO alto son excelentes,
pero pueden presentar el típico problema de ruido de imagen (ruido:
pequeños granitos en la imagen).
4.1 Ajustar el Valor ISO a la cámara digital
Cada sensor está programado a una sensibilidad
adecuada para obtener la máxima calidad de las
imágenes.
Las cámaras digitales tienen en su menú de
ajuste distintas sensibilidades para poder
elegir el valor que queramos. Un valor ISO entre 100 a 200, es
aconsejable para obtener imágenes de buena calidad.
El ISO o ASA, produce ruido en la fotografía
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De hecho, la sensibilidad de cada uno de los píxeles 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 píxel disminuye. La dificultad de interpretación
consecuencia de de la reducción del tamaño del píxel, y por la
interacción de los propios píxeles 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 píxeles de gran tamaño (sensiblemente
mayores que los píxeles 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.
5. Tipos de Ruido
5.1 Ruido Impulsional o "Sal y
Pimienta". (Ver la foto a la derecha)
En el tipo de ruido conocido como ruido sal
y pimienta los píxeles de la imagen son
muy diferentes en color o intensidad a los
píxeles circundantes. El hecho que define
este tipo de ruido es que el píxel ruidoso en
cuestión no tiene relación alguna con los
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píxeles circundantes. Generalmente, este tipo de ruido, afectará a una
pequeña cantidad de píxeles de la imagen. Al ver la imagen,
encontraremos puntos blancos sobre puntos negros o puntos negros
sobre puntos blancos, de ahí el término sal y pimienta.
El Ruido Sal Y Pimienta. Los defectos que contribuyen a este tipo de
ruido son las manchas de polvo dentro de las ópticas de la cámara, o
bien un CCD defectuoso, que realizará una captura errónea.
5.2 Ruido Gaussiano
En el ruido de tipo gaussiano, todos y cada uno de los píxeles que
componen la imagen cambian su valor un pequeño valor, de acuerdo
con una distribución normal o gaussiana. Se podrían aplicar otro tipo
de distribuciones, pero la gaussiana o normal se toma como el modelo
al que más se aproxima, debido al teorema central del límite, que dice
que la suma de los diferentes ruidos tiende a aproximarse a una
distribución normal o gaussiana.
Muestra de
un Sensor
Sucio, el
cual
produce
una
fotografía
con ruido
digital.
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5.3 Ruido de Disparo
Es un tipo de ruido
electrónico que tiene
lugar cuando el número
finito de partículas que
transportan energía,
tales como los fotones
en un dispositivo óptico,
es suficientemente
pequeño para dar lugar
a la aparición de
fluctuaciones
estadísticas apreciables
en una medición. El
nivel de este ruido es
tanto mayor cuanto
mayor sea el valor
promedio de la intensidad luminosa. Sin embargo, en tanto que el
nivel de señal crece más rápidamente cuanto mayor es su nivel
promedio, a menudo el ruido de disparo sólo supone un problema
cuando se trabaja con intensidades luminosas bajas
Reducción del ruido
Cuando se elige un algoritmo de reducción de ruido, se deben sopesar
varios factores: la capacidad de cómputo disponible y el tiempo a
partir del cual no resulta rentable su tratamiento: una cámara digital
debe aplicar la reducción del ruido en una fracción de segundo
utilizando para ello una pequeña CPU empotrada en la misma,
mientras que un ordenador de escritorio tiene mucha mayor capacidad
de cómputo y tiempo.También hay que tener en cuenta si el sacrificio
de algunos detalles de la imagen real es aceptable si permite la
eliminación de más ruido (la agresividad con que decidir si las
variaciones en la imagen son el ruido o no).
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5.3 Ruido de crominancia y ruido de luminancia
ANTES DESPUÉS
En las fotografías del mundo real, el mayor nivel de detalle consiste
principalmente de las variaciones en el brillo (luminancia) en lugar de
las variaciones de tono (crominancia). Dado que cualquier algoritmo
de reducción de ruido debe tratar de eliminar el ruido sin sacrificar los
detalles de la escena fotografiada, se corre el riesgo de una mayor
pérdida de detalle en la reducción de ruido de luminancia que en la
reducción de ruido de crominancia. Además, el ruido cromático de las
imágenes se encuentra más desagradable que el ruido de luminancia,
las manchas de color se consideran como algo más artificial, en
comparación con la apariencia granulada de ruido de luminancia,
comparable con el grano de una película. Por estas dos razones, la
mayoría de algoritmos de reducción de ruido fotográfico dividen la
imagen en las componentes de crominancia y luminancia.
La mayoría de programas informáticos dedicados de reducción de
ruido permite al usuario controlar la reducción del ruido de
crominancia y de luminancia por separado.
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6. CONSEJOS PARA EVITAR EL RUIDO:
Con carácter previo a la toma, podemos tomar una serie de medidas
que contribuirán a reducir el nivel de ruido de nuestras fotos, estas
serian:
1º. Emplear la sensibilidad más baja, de ser posible, que ofrezca
nuestra cámara digital (dependiendo del modelo: 50, 80 ó 100 ISO).
Con e valor ISO más bajo obtendremos las fotografías más limpias de
ruido.
2º. Reducir o mantener los parámetros de saturación del color,
contraste y definición que trae nuestro modelo por defecto. En el caso
de emplear valores de ISO altos, es preferible reducir el nivel de
saturación, contraste y definición, en el caso de que la cámara lo
permita, y realizar posteriormente las correcciones necesarias con un
programa de edición de imagen. Incrementar la saturación, el contraste
o la definción, con carácter previo a la toma, elevará igualmente la
intensidad del ruido.
3º. Evitar las exposiciones largas, más de 2 segundos, y especialmente
aquellas que superen los 10 segundos. Sin bien, los actuales modelos
digitales, que brindan la posibilidad de tiempos de exposición
elevados, cuentan con efectivos filtros de ruido opcionales.
4º. Proteger la cámara de las elevadas temperaturas y del sol. El ruido
aumenta con el incremento de la temperatura del equipo, 10º C más de
temperatura de nuestra cámara puede significar doblar la señal de
ruido.
5º. Bajar la resolución es una efectiva medida para reducir el nivel de
ruido, especialmente con el uso de sensibilidades altas. Así, algunos
modelos digitales no permiten el empleo de la resolución máxima en
su valor ISO más alto (800 ISO). La razón estaría en que una imagen
con ruido obtenida por un modelo con un CCD de 5 millones de
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resolución máxima, puede convertirse en una imagen limpia de ruido
si bajamos la resolución a 3 millones, con carácter previo a la toma, ya
que la cámara realizará un trabajo de interpolación gracias a su
software, consistente en recoger aproximadamente la información de
tres píxeles por cada cuatro que tiene el sensor, despreciando uno,
siendo este último el ruido. El inconveniente es que únicamente
podremos realizar las tomas en modo JPEG.
Bibliografía:
Ruido Digital. Disponible en:<
http://www.fotobasica.com/articulos/tecnologia/ruidodigital/ruido
digital.htm>. Citado el 5/5/2010.
Flores, Guillermo. Ruido Digital. Disponible en:<
http://www.memoflores.com/abc/ruido_digital.html>. Citado el
5/5/2010.
Ruido en la Fotografía. Disponible en:<
http://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_en_la_fotograf%C3%ADa_digita
l>. Citado el 6/5/2010.
Foto basica. Disponible en: <
http://www.fotobasica.com/articulos/tecnologia/ruidodigital/ruido
digital.htm>. Citado el 7/5/2010.
Iso Sensibilidada de la Película. Disponible en:<
http://www.digitalfotored.com/imagendigital/isosensiblidad.htm>.
Citado el 7/5/2010.
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