THE ORIGIN OF NOISIES…

Este es un post de “invitado” Prajneet Singh de BeyondMegapixels nos da unas claves sobre el origen del ruido.

Nota: el “error tipográfico” del título es intencionado para que se asemeje a “The Origin of Species” de Darwin.

Cualquier persona que lea esta entrada, con toda probabilidad, ha tropezado con  ruido en sus imágenes digitales, hayan sido conscientes de ello o no. El ruido y la trepidación son los enemigos todos fotógrafo sobre la faz de esta Tierra, y estamos constantemente tratando de encontrar maneras de acabar con ellos. El ruido es el equivalente digital del “grano” que se veía en la película de alta velocidad. A pesar de que ese grano era en su mayor parte  agradable (por lo menos a mis ojos. Me encanta todavía), el ruido digital no es así en la mayoría de los casos. Este artículo trata de los orígenes del ruido en imágenes digitales.

¿Qué es exactamente el ruido digital? Por definición, el ruido es una señal no deseada que interfiere con cualquier señal de transmisión, por ejemplo, el ruido en la calle cuando estamos tratando de hablar con alguien por el móvil, o la interferencia en una señal de TV (nieve) . Eso mismo ocurre en el caso de imágenes con ruido. Veamos cómo. 
Las cámaras digitales, a diferencia de la película, usan sensores digitales para exponer la imagen, como ya sabrás. Ahora, un sensor de imagen es básicamente una matriz de millones de pequeñas “celdas” que son fotosensibles. Cada una de estas celdas corresponde a un pixel en la imagen. Cuando el obturador se abre para exponer sobre el sensor, la luz llega sobre estas celdas, cada celda  envía una señal eléctrica que es proporcional a la intensidad de la luz sobre ella. Así que, básicamente, la intensidad de la señal eléctrica le dice al procesador de qué color debe sercada píxel y, a continuación, cada píxel se procesa en consecuencia para darle una imagen completa. Esto, se puede decir,es una explicación muy simplificada, por lo que técnicos, por favor, ¡no me bombardeen! (Aunque cualquier aportación es valiosa si se quiere enviar)

Partiendo de la base de que todo son señales eléctricas, electrones para ser más específicos, es necesario entender que las señales eléctricas son, por naturaleza, propensas a generar ruido p.e: Señales aleatorias ocurren como resultado de electrones aleatorios “sueltos” 
Además, las señales se pueden ‘filtrar’ de una ‘celda’ del sensor a la vecina. Y esto también puede dar lugar al ruido. De hecho, esta es la razón por la que réflex digitales son menos ruidosos que las compactas. El sensor de una dSLR es mucho más grande. Suponiendo el mismo número de megapíxeles para ambos sensores, para una dSLR esto significa que el tamaño y la distancia entre los píxeles vecinos (o celdas) es mayor, lo que significa menos ‘filtraciones’, lo que significa menor ruido. Y por lo tanto, cámara de formato completo (full frame) son mucho menos ruidosas que réflex tipo APS-C.

Otro factor que puede añadir niveles de ruido es el calor. Si recuerdas tus estudios básicos de física, siempre hay una cantidad de electrones que se generan por la energía térmica alrededor de fuentes de calor. Estos, por tanto, contribuyen a generar mas ruido aún. Una prueba fácil sería hacer una foto con la cámara recién sacada del maletero del coche un día soleado y compararla con la misma foto hecha por la misma cámara recién salida del habitáculo del coche con el aíre acondicionado puesto, la diferencia será muy evidente.

Por supuesto, es bien sabido que niveles altos de ISO conllevan niveles altos de ruido, pero ¿Por qué? Bien, el “ruido eléctrico” está siempre ahí, y siempre lo estará. Solo que a ISOs baja no lo notamos porque la luz  (es decir, por la señal deseada, mientras que el ruido es la señal no deseada)  es mucho mas potente que el ruido, por lo que durante el proceso de amplificación de la señal esta señal de salida de la luz es mayor que la de ruido. En condiciones de luz tenue (que es cuando usamos ISOs altas)  el ratio de la señal deseada con el ruido es mucho menor. Esto significa que para amplificar la luz al nivel requerido, el ruido es amplificado igualmente. Por tanto, ISO alto = Ruido Alto.

Ahora ya sabes, básicamente, de donde procede el ruido. El siguiente paso- ¡Silenciarlo! Eliminalo. Los programas de reducción de ruido a día de hoy son muy eficientes en la mayoría de los casos.  NeatImage y NoiseNinja son las aplicaciones que recomiendo para ello. Aparte de eso, intenta evitar, siempre que puedas los ISOs altos si no es estrictamente necesario, y si no tienes, ¡pásate a una dSLR!

Por supuesto, si eres lo suficientemente creativo, puedes usar el ruido en tu propio beneficio. FLickr es tu mejor amigo

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Artículo original en inglés / Original text in english

Anyone who is reading this article has in all probability encountered noise in their digital images, whether they realise it or not. Noise and shake are arch enemies of every photographer on the face of this Earth, and we’re constantly trying to come up with ways of defeating them. Noise is the digital equivalent of the ‘grain’ you saw in high speed film. Although that grain was mostly very pleasing (at least to my eyes. I still love it), digital noise is not so in most cases. This article deals with the origins of noise in digital images.
What exactly is noise? By definition, noise is an undesirable signal that interferes with any transmitted signal, e.g. the noise in the street when you’re trying to talk to someone on your cell phone, or interference in your TV signal. Same is the case with image noise. Let us see how.

Digital cameras, unlike film, use sensors to expose images, as you may already know. Now, an image sensor is basically a matrix of millions of tiny little ‘cells’ that are sensitive to light. Each of these cells is like a pixel in your image. When you open your shutter to expose the sensor, light falls on these cells, and each cell sends an electrical signal that is proportional to the intensity of light falling on it. So basically, the intensity of the electrical signal tells the processor what colour your pixel should be and then each pixel is processed accordingly to give you a complete image. This, you can say is a very simplified explanation, so techies, please don’t bombard me! (Any valuable input is most welcome though)

Now since at the base of everything are electrical signals, or electrons to be more specific, you need to understand that electrical signals are by nature prone to noise i.e. random signals occurring as a result of random electrons on the loose.

Also, signals may ‘leak’ from one ‘cell’ of the sensor to its neighbour. That may also lead to noise. In fact, this is the reason that dSLRs are less noisy than compacts. The sensor in an SLR is much bigger. Assuming the same megapixel count on both sensors, this means that the size and the distance between neighbouring pixels (or cells) is larger, which means lesser leakage, which means lesser noise. And so, full frames are even less noisy than APS-C dSLRs.

Another thing that can add to noise levels is heat. If you remember your physics basics, there are always some thermally generated electrons (i.e. knocked out by heat energy) roaming around. These can contribute to noise as well. Try keeping your camera in the trunk of your car on a sunny day (if you dare) and take some pictures. Then try again with the camera all cool due to the AC. Hopefully you’ll notice the difference.

Of course, we all know that high ISOs have higher noise, but why? Well, the electrical noise that is always there, will always be there. Its just that we don’t notice it on lower ISOs because the light (i.e. the desired signal, while noise is the undesired signal) is much more than the noise which means that during the process of amplification of the signal, the signal output is much higher than the noise. In low light (which is where we use high ISO), the ratio of the desired signal to noise is smaller. This means when you amplify the desired signal to the required level, the noise also gets equally amplified. And so, high ISO = high noise.
So now you know where noise basically comes from. Next step – silence the noise! Get rid of it that is. Noise removal software these days is pretty efficient in most cases. NeatImage and Noise Ninja are highly recommended applications for removing noise. Apart from these, simply avoid high ISOs where you can, and use a dSLR!! Of course, if you’re creative enough, you can use the noise to your advantage. Flickr is your best friend