El ruido digital - Cómo evitarlo

noviembre 07, 2018

El ruido digital - Cómo evitarlo
Hoy te traigo un artículo muy completito sobre el ruido digital. Vamos a ver los tipos de ruido, los motivos de que aparezca y lo que creo que es más interesante aún... cómo evitarlo.

Este artículo es casi una continuación del capítulo 23 del Curso Gratuito de Lightroom, que se publicó el pasado jueves. En dicha entrega hablábamos de cómo solucionar el ruido digital de nuestras fotografías con las herramientas de reducción de ruido del panel "Detalle". Pero fui bastante escueto en cuanto a la información sobre el origen y características del problema.

Quizás ahora me he pasado en exceso, pues me ha quedado un artículo algo extenso y espeso, pero sinceramente creo que era necesario.

Opino que lo que te voy a contar hoy es muy útil, porque además de hablarte del ruido en más profundidad, voy a intentar explicarte todo lo que tenga que ver con este (normalmente indeseado) efecto, creo que es especialmente interesante la parte en la que te hablaré de cómo proceder para evitar que aparezca. Porque en el caso del ruido, es preferible tratar de evitarlo que intentar solucionarlo.

Vamos a ello...



Qué es el ruido digital

Esencialmente el ruido digital (a partir de ahora sólo "ruido") se compone de píxeles que no tienen el color o la luminosidad que deberían. Son molestos, son como rebeldes sin causa, que no atienden al comportamiento de los que tienen alrededor, van por libre.

Recorte de foto con ruido sin tratar
Recorte de una fotografía con ruido sin tratar

Como normalmente se reparten por toda la foto, le dan un aspecto rugoso a la imagen, como si tuviera textura. El ruido no aparece en toda la fotografía por igual, es más evidente en las zonas oscuras que en las zonas claras, cosa que como veremos más adelante tiene su explicación.

Además cuando el ruido está en las zonas que deberían ser lisas, como por ejemplo un cielo sin nubes, puede afear el aspecto de la fotografía, sobre todo si no es buscado... porque sí, hay ocasiones en las que se busca que una imagen tenga ruido, ayuda a ciertos efectos. Por ejemplo a algunas fotos en blanco y negro les sienta muy bien, también a ciertas escenas nocturnas en las que salen muchas estrellas y otra cosa que puede ser útil es que es capaz de disimular una ligera trepidación.

Si se trata correctamente el ruido puede darle un aspecto más "analógico" a la imagen, como de fotografía química. Añadiendo una capa de "nostalgia", de aspecto vintage (que está muy de moda ahora) que le sienta bastante guay a algunas fotos.

En esta foto he potenciado el ruido y me mola el resultado. Si la amplias lo verás mejor.
En esta foto he potenciado el ruido y me mola el resultado. Si la amplias lo verás mejor.
Pero  independientemente de todo eso, el motivo de escribir este artículo es conocer el ruido, saber por qué ocurre y cómo evitarlo, así que voy a seguir escribiendo suponiendo que no lo quieres en tus fotos.... además siempre se puede añadir después con el panel 'Efectos', al que no hemos llegado aún en el curso de Lightroom, pero todo se andará.



¿Por qué aparece el ruido?

Supongo que sabrás que en tu cámara hay un cacharro que captura la escena que después se transformará en una imagen... sí, ese cacharro es el sensor. Vale, pues los sensores están compuestos de un montón de celdas sensibles a la luz, son como vasitos que se van llenando de nuestra materia prima. Esa luz es transformada en señal eléctrica, que se convierte en información en forma de datos numéricos, que por último pasan a representarse en píxeles, que es lo que nosotros vemos.

Pues si hay un fallo en alguno de esos pasos (recoger la luz, convertirla en señal eléctrica o pasarla a datos numéricos) los píxeles que se fabrican no son como deberían ser y adquieren una luminosidad o color diferente. Si esto ocurre en muchas celdas lo percibimos en forma de (en un principio, indeseado) ruido.

Recorte de foto con ruido sin tratar
Recorte de foto con ruido sin tratar

Imagino que todos sabemos que el ruido aparece cuando subimos mucho el valor ISO de nuestra cámara. Eso ocurre porque la sensibilidad ISO de nuestra cámara realmente es fija, no aumentamos la sensibilidad, sino que amplificamos la actividad eléctrica... no es lo mismo...

Para que me entiendas... es casi igual a lo que ocurre con un equipo de música, realmente el sonido está grabado (con algo sensible a las señales acústicas) a cierto nivel sonoro (luz de la escena). Si al reproducir el sonido subimos el volumen, el sonido original no cambia sino que amplificamos la señal (elevamos el ISO), si lo subimos mucho los propios circuitos de los altavoces (equivalentes a la transformación de la señal eléctrica en píxeles) producen ruido entre el sonido emitido, en forma de zumbidos, soplidos o chasquidos, se nota más donde hay poco sonido grabado, especialmente en los silencios (como en las zonas oscuras de una foto) y menos donde el sonido está más presente (zonas luminosas).

Mi hijo haciendo ruido 😉
¿Se entiende ahora? Bueno, si no es así me lo dices en los comentarios y trato de aclarar tus dudas.

Esa razón de que aparezca ruido en nuestras fotografías es quizás la más conocida, pero hay muchos más tipos y motivos... ruido impusional, gaussiano, de disparo, termal, de lectura, de cuantificación, por luminancia y por crominancia. Los dos últimos son los más habituales, de hecho son los que tratamos de arreglar en Lightroom en el capítulo de hace unos días (este). El resto son parecidos de aspecto, píxeles más oscuros y/o más claros o de color diferente (normalmente rojo o azul) y tienen un tratamiento por software similar a lo que ya vimos, pero se pueden evitar de diferentes maneras, que es a lo que vamos con este artículo.

Si no buscas que haya ruido en tus fotos, es preferible evitarlo que intentar arreglarlo.

El motivo es que al tratar de repararlo se suele deteriorar la imagen. Ya te lo mostré en el curso de Lightroom... el ruido por luminancia al procesarlo por software deteriora la nitidez de la foto y el de crominancia estropea el color original.

Como en el artículo de hoy estamos tratando en algo más de profundidad todo este ruidoso tema, vamos a conocer brevemente todos los tipos de los que tengo constancia y después vamos a ver cómo evitar que aparezcan la mayoría de ellos (que es lo interesante), aunque algunos son casi inevitables...



Los tipos de ruido (una breve descripción)...

He hecho una lista con los tipos de ruido, cuyas características y nombres los he sacado del artículo correspondiente de la Wikipedia (este de aquí), porque me parecía lo más completo y preciso que he encontrado.

Vamos a conocerlos, ¿no?..


Ruido impulsional (popularmente conocido como "sal y pimienta")

Aparece en forma de píxeles blancos o negros (de ahí su nombre). Te pongo un recorte de una foto en la que me salió este tipo de ruido:

Ruido impulsional, popularmente conocido como "sal y pimienta"

Al parecer se produce por fallos de la óptica, como manchas, arañazos y similares, pero también cuando el sensor es defectuoso, supongo que por eso es más frecuente en las fotos realizadas con equipos que ya llevan su trote.


Ruido gaussiano
Se trata de una textura rugosa en toda la imagen, píxeles más oscuros y/o claros de lo que deberían ser, repartidos de forma aleatoria por toda la foto, es muy parecido al de luminancia. Tiene varios orígenes, por ejemplo los sensores pequeños como los de los móviles o algunas compactas son más propensos a este tipo de ruido.

Recorte de foto hecha con un móvil en la que se aprecia ruido gaussiano
Recorte de foto hecha con un móvil en la que se aprecia ruido gaussiano
También sensores antiguos con poca sensibilidad en comparación con los de las últimas generaciones de cámaras.


Ruido de disparo
Según he entendido (soy humano y nada experto en cosas eléctricas)... Es un ruido eléctrico, es decir que tiene su causa en interferencias durante la conversión de analógico (luz) a digital (información numérica).

Hay que tener en cuenta que siempre hay ligeras interferencias por los propios circuitos de nuestras cámaras, pero cuando la intensidad de la luz es alta, esas pequeñas variaciones en la señal eléctrica se notan menos, por eso este ruido se hace evidente cuando la señal lumínica es débil, ya que las fluctuaciones son más notables.


Ruido termal
Es el típico de las fotografías tomadas con tiempos de exposición muy largos, porque es producido por el calor de la cámara. Cuando mantenemos durante mucho tiempo funcionando el sensor (en una toma de larga exposición por ejemplo), éste se calienta provocando errores en muchas celdas que además de "recoger" la luz, se "llenan" de calor.


Ruido de lectura
Al igual que el de disparo, este es eléctrico y se genera por errores en los propios circuitos de la cámara al leer los valores de las celdas del sensor y pasarlas a píxeles.


Ruido de cuantificación
Que por más que lo he leído y releído no lo entiendo. Así que no te lo puedo explicar con mis palabras, hago un "copia y pega":

Errores de redondeo cuando la señal análoga es convertida en un ajuste finito de valores discretos digitales. No se aprecia comúnmente, se puede reducir usando un sensor que almacene mas bits por pixel. 

O_o Yo no me entero, si tú lo entiendes, por favor me lo explicas 😂...

Aunque creo que interpreto que no es apreciable y que cuanto más profundidad de bits del sensor, menos se nota, así que es probable que si disparamos en RAW (que tienes más bits que el JPG) no tengamos problemas.


Y estos dos siguientes ya deberíamos conocerlos...


Ruido de luminancia
Son variaciones de la luminosidad de los píxeles que forman la foto, cuando estos deberían ser más o menos iguales y tener un nivel de luz/oscuridad uniforme. Es esa especie de textura que suele hacerse más evidente con un revelado más o menos "agresivo" y que se nota más en las zonas que deberían ser lisas.

Ruido de luminancia
Ruido de luminancia

Es quizás el más parecido al antiguo grano de la fotografía química y que mejor se puede aprovechar en fotos en blanco y negro.

Hay que tener cuidado al tratarlo, pues al eliminarlo podemos afectar a la nitidez y textura originales de la imagen, ya que las herramientas de reducción de ruido, en ocasiones, no saben distinguir entre lo que es ruido y lo que es detalle fino o textura de la propia escena.


Ruido de crominancia
Son puntos de colores (habitualmente rojos y azules) que aparecen de manera aleatoria, sobre todo en las zonas oscuras. Es el más fácil de eliminar con herramientas de reducción de ruido, pero la hacerlo se puede degradar la fidelidad de color.

Ruido de crominancia
Ruido de crominancia
Es habitual que aparezca al utilizar valores ISOS elevados y no derechear para captar información de las zonas oscuras.

Estos son todos los tipos de ruido que he encontrado, mola conocerlos porque saber que existan y el motivo de que se produzcan nos ayuda mucho a entender cómo evitarlos... ya sabes, el ruido mejor evitarlo que arreglarlo. Por eso vamos a ver ahora cómo proceder para que no aparezca en nuestras fotografías, aunque con las definiciones que ya te he puesto seguro que has sacado tus propias conclusiones...



Cómo evitar el ruido digital

Hay que tener en cuenta que cuando el ruido aparece por culpa del propio sensor, ya sea por su tamaño (sensor más pequeño = más ruido, sobre todo con poca luz), obsolescencia (sensores más antiguos tienen peor rendimiento), deterioro (sí, los sensores también envejecen) o calidad (lo barato sale caro)... hay que cambiar de sensor y, por lo tanto, de cámara.

Por supuesto antes de eso prueba a tratar de solucionarlo a través de las diferentes herramientas de reducción de ruido que hay por ahí, como las de Lightroom, Photoshop, Noise Ninja, Nik Collection, etc... Y no voy a hablar de técnicas como el apilamiento de imágenes o el braketing de exposición o el filtro "Polvo y rascaduras" de Photoshop, esos los dejo para algún futuro tutorial, pero mientras tanto, una simple búsqueda por internet te hará encontrar muchos artículos al respecto, hoy no me toca a mi.

Hoy lo que sí me toca es contarte cómo solucionarlo, antes de que aparezca, no después...

Vamos a ello...


Conocer las limitaciones de nuestro equipo

Esto es casi básico, una de las primeras cosas que deberíamos hacer al estrenar cámara de fotos es hacer una prueba de ruido a ISOs altos. Es muy fácil...

1. Tienes que situar tu cámara sobre un trípode o superficie estable, dejándola fija, para que el encuadre sea siempre el mismo.

2. Haz una primera foto, bien expuesta, pero a ISO 100. Si no quieres hacerlo en modo manual, configura uno de los modos semiautomáticos, como prioridad de abertura (A, Av) o prioridad de obturación (S, Tv) y vas cambiando sólo el ISO.

3. Sigue haciendo varias fotos más, en cada una subes el ISO al doble (200, 400, 800, 1600...) y los demás parámetros los configuras para que la foto esté siempre bien expuesta. Si disparas en semiautomático puedes despreocuparte de eso, porque siempre deberían salir iguales.

4. Cuando llegues al ISO máximo de tu cámara, lleva las fotos al ordenador y ve comparándolas una a una pero con las imágenes con un zoom 1:1, así las ves en detalle. Fíjate sobre todo en las zonas de transición de sombra a luz, es donde el ruido se hará más evidente.

5. De entre todas decide cuál es el ISO máximo al que todavía es aceptable para ti el nivel de ruido.

¿Fácil verdad?

Con esta simple prueba ya sabrás cuándo, al hacer fotos, estás subiendo demasiado el ISO o si todavía tienes margen para ajustar más. Así que de rebote, aquí tienes otra manera de evitar el ruido, procurar no utilizar ISOs que sean muy elevados para tu cámara... pero qué quieres que te diga... yo prefiero una foto con ruido que una foto mal expuesta o quedarme sin foto.


Conocer la sensibilidad nominal de tu cámara

Todas las cámaras tienen un valor ISO que responde mejor ante la señal lumínica que los demás valores, se llama "sensibilidad nominal" y normalmente es el valor más bajo de cuantos puedas configurar.

Recuerda lo que te conté antes del sonido, que se graba a un volumen concreto y con los altavoces lo que hacemos es amplificar la señal... pues eso, las fotos se toman a un ISO, normalmente el mínimo y se amplifica la señal eléctrica, tanto por mecanismos eléctricos como por el software de la propia cámara. Por encima de la sensibilidad nominal, estaríamos forzando el sensor e inventando información, con lo que el ruido se va haciendo más presente a medida que subimos.

Dicen que en las cámaras de marca Canon suele ser 160, en la mayoría de la Nikon creo que 200, al igual que en las de Fujifilm, por poner algunos ejemplos, de los que no estoy muy seguro. Deberás buscar esa información por ti mismo, porque cambia de una marca a otra y de un modelo de cámara a otro.

Esto quiere decir que si puedes elegir, mejor usar la sensibilidad nominal, pero no lo conviertas en dogma.

De hecho te aseguro que es preferible hacer una foto con un ISO alto pero bien expuesta, que una oscura con ISO bajo para después aclarar la foto en el ordenador... El ruido producido por subexposición es más difícil de corregir que el producido por subir el ISO.

Mira estas dos fotos, la primera está tomada con ISO 1600, pero bien expuesta en cámara. La segunda está a ISO 100, pero como salió subexpuesta se ajustó en Lightroom...

ISO 1600, bien expuesta en cámara
ISO 1600, bien expuesta en cámara

ISO 100, pero ajustada en Lightroom desde una imagen subexpuesta
Supongo que para apreciar bien las diferencias tendrás que ampliar la foto, pero de todas formas te pongo un par de recortes para que compares más fácilmente...

ISO 1600, bien expuesta en cámara
ISO 1600, bien expuesta en cámara
ISO 100, pero ajustada en Lightroom desde una imagen subexpuesta
ISO 100, pero ajustada en Lightroom desde una imagen subexpuesta


Bueno... hay que apuntillar esto... Ya que... era siempre así en todas las cámaras fotográficas, hasta que apareció la tecnología ISO Less, de la que habló en un interesante artículo mi amigo Fernando Sánchez (este artículo de aquí).

Te recomiendo que te lo leas, de hecho no me voy a extender sobre ello, pero en resumen se trata de una tecnología que permite obtener el mismo resultado si disparamos con un ISO elevado para exponer correctamente, que si hacemos la foto con un ISO bajo obteniendo un foto oscura que después expondríamos correctamente en un programa de revelado.

No todas las cámaras lo tienen, así que es otra cosa más que deberás averiguar o comprobar. Fernando, en su artículo, te explica cómo hacer una prueba para saber si tu sensor es ISO Less.


Evitar que la cámara se caliente

En una de las descripciones de más arriba te hablaba del "Ruido Termal", que aparece cuando el sensor se calienta mucho. Eso ocurre, sobre todo, con tiempos de exposición muy largos, en los que nuestro sensor está trabajando mucho rato, con lo que la señal lumínica que recoge se ve alterada.

Los sensores de nuestras cámaras cada vez son mejores y pueden aguantar muuuucho tiempo sin que este tipo de ruido aparezca, estoy hablando de exposiciones de varios minutos sin inconveniente. Por eso no veo necesario recomendarte que no uses tiempos de obturación muy largos, que a todos nos gustan el "Efecto seda", las "circunpolares", los "Startrails", "Motion blur", "Light painting", normalmente no habrá problemas con ello.

Tiempo de exposición: 8 minutos. Apenas apareció ruido.

Quizás el error estaría en hacer muchas fotos seguidas de ese tipo sin dejar descansar a nuestro equipo. Lo conveniente es dejar enfriar el sensor entre toma y toma, esperando un rato, con un par de minutos será suficiente.


Derechear el histograma.

Uno de los principales motivos del ruido por crominancia, ese de píxeles azules y rojos, es la poca información que tenemos en las zonas poco iluminadas, sobre todo en fotos subexpuestas.

Si subexponemos no tendremos apenas detalle en las sombras, cuando las tratemos de "levantar" aclarándolas en el procesado, en seguida aparecerá el ruido, porque hay que "inventar" píxeles o por los que ya hay "nacieron" errados por fluctuaciones en la medición, errores de lectura, etc. (ya te expliqué varios motivos al principio). También he de recordarte que te comenté y mostré cómo el ruido es más evidente en las zonas oscuras de la toma.

Por eso una solución recomendada para evitar este problema es el derecheo, que si lo hacemos bien es una de las maneras más eficaces de que no aparezca el ruido (de casi cualquier tipo) en nuestras fotografías.

Foto derecheada   Después del revelado

Tengo pendiente hacer un tutorial sobre el "Derecheo del Histograma", pero hablé ya de ello en uno de los capítulos del Curso de Iniciación (este de aquí).



Evitar el exceso de procesado.

Durante el revelado, si somos muy exagerados y machacamos mucho la foto, podemos provocar que el ruido se haga más evidente, porque potenciamos el contraste de los píxeles, o la textura o "levantamos" zonas oscuras en las que hay poca información que rascar.

La solución en estos casos es lo que ya te habré dicho unas cuantas veces, ser comedidos. Revelar con cierto cuidado, evitando valores extremos.

Es uno de los motivos por los que es tan importante realizar los ajustes adecuados a la hora de capturar la escena, así no tendremos que retocar mucho la imagen posteriormente y evitaremos cosas como potenciar el exceso de ruido.

Es la tercera o cuarta vez que lo digo, pero es la mejor manera de terminar la entrada:
El ruido es mejor evitarlo que arreglarlo.



Y creo que no me he olvidado de nada...

Como te dije al principio, este artículo es espesito, largo y con mucha información. Pero creo que es contenido útil, tanto por el hecho de que ahora (creo que) entendemos cómo se produce el ruido, por qué y sobre todo cómo evitarlo.

Si te ha quedado alguna duda, espero que me la plantees en los comentarios, así como si ves que me he olvidado de algo, porque quizás conoces algún otro método para que no salga ruido en nuestras fotografías... o a lo mejor tú sí entiendes y eres capaz de explicar más claramente en qué leches consiste el "Ruido de cuantificación".

El caso es que espero que te haya resultado útil e interesante esta entrada y que si ha sido así consideres apoyar mi trabajo compartiendo mis artículos en tus redes sociales.

Y si crees que lo que has aprendido hoy lo merece, puedes invitarme a un café...



Gracias por estar ahí.


Autor del artículo:

Carlos Larios
Me llamo Carlos Larios, trabajo de Diseñador Gráfico, Ilustrador, Fotógrafo y Padre (entre otras cosas)... Soy una persona tranquila con una mente inquieta y estoy tratando de crecer en la Fotografía, me encantaría que me acompañaras.

REDES : @piratalarios
WEBwww.carloslarios.es

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2 comentarios

  1. Una aclaración, que me han comentado por Facebook... los "Hot pixels"

    Los "Hot pixels" no son parte del ruido, son también fallos en el color del píxel, pero no forman grupos como en el ruido de crominancia, ni son aleatorios. Los "Hot pixels" son "píxeles defectuosos" o "atascados" que aparecen de manera aislada y se mantienen en la misma posición y mismo color (normalmente rojo, verde o azul intenso) de una foto a otra, haya o no haya ruido. Programas como Lightroom los corrigen de forma automática, pero si no es así, "repararlos" es tan fácil como activar la limpieza automática, si no se soluciona así, activar la limpieza manual y (sin tocar el sensor) dejarlo así un minuto. Si sigue sin solucionarse... una de tres... aprendes a convivir con ellos, los eliminas con clonación en algún programa o llevas la cámara a reparar... este último método es bastante caro 😅 por lo que recomiendo los otros.

    Supongo que acabaré escribiendo una entrada sobre ello, con más datos y detalles, pero por el momento espero que te sea útil la aclaración.

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  2. Otra aclaración más...

    Una lectora del blog, Ana Rosa Cerron, ha tenido problemas para publicar su comentario y me ha hecho una pregunta por email:
    "Se que las fotografías que subo tienen ruido , ¿pero no se hasta que punto las invalidada?
    Y lo que le he contestado lo comparto también por aquí contigo...

    El punto en que una foto deja de ser válida debido al ruido es "nunca"... es mejor una foto con ruido que ninguna foto. Y en lo referente a cuándo empieza a mermar la calidad de la imagen depende mucho del propio fotógrafo y de sus intenciones. Lo habitual es que el ruido empiece a ser preocupante si es tanto que no permite apreciar bien los detalles importantes al tamaño en que se visualice la foto. También hay gente que opina que no debería haber nada en absoluto de ruido, pero si has leído el artículo entero habrás visto que yo a veces lo uso a propósito en mis fotografías, para darle un aspecto analógico, dramatizarlas o hacerlas "vintage".

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