SEÑAL-RUIDO EN LA FOTOGRAFÍA

RELACIÓN SEÑAL-RUIDO

Llamamos SEÑAL a toda información significativa para construir un mensaje y RUIDO a cualquier otro dato que acompaña a la señal dificultando su transmisión, almacenamiento y comprensión.
En las cámaras digitales, el CCD es el chip encargado de capturar la imagen. Está compuesto por una malla de miles de celdas fotosensibles en las que se recibe la imagen formada por el lente. Cuanto más alto sea el número de celdas, mejor será la calidad obtenida. El CCD de una cámara barata puede tener 128.000 celdas (320 x 240) en tanto que el de una cámara de alto precio puede llegar a más de 6.000.000.
Cada una de esas celdas genera una corriente eléctrica en presencia de la luz. Esa corriente eléctrica será luego cuantificada, es decir, convertida a datos numéricos que se almacenarán en forma digital binaria en la memoria de la cámara o la computadora y darán origen a un píxel.
Pero es muy importante saber que cada una de esas celdas genera una cantidad más o menos fija de corriente eléctrica (y por lo tanto de datos) al azar, aún en ausencia de la luz y en relación a la temperatura.

Es un caso similar al de un equipo de audio. Si no ponemos ningún CD y elevamos el volumen al máximo, oiremos un soplido que no es más que el ruido que genera el propio circuito electrónico. Con los CCD de las cámaras pasa exactamente lo mismo.

La sensibilidad de cada uno de los elementos del CCD es fija. Tiene un valor aproximado equivalente a 100 ISO. Los índices ISO superiores que nos ofrece la cámara digital se logran no por un incremento en la sensibilidad de los elementos captores, sino por una amplificación posterior de la señal que estos emiten.
Como estos elementos tienen una emisión de señal de base más o menos fija, cuando capturamos una señal luminosa débil y la amplificamos, también estamos amplificando una buena porción de la emisión de datos aleatoria del chip. Vale decir que se mezclará una cantidad de señal aleatoria sin contenido a la señal correspondiente a la imagen.
Estaríamos ante un caso similar al del forzado de la película. La diferencia clave está en que en el forzado de película tenemos un aumento de tamaño del grano, y por lo tanto una pérdida de resolución espacial, en tanto que en el CCD la resolución se mantiene constante porque sus celdas tienen dimensiones e intervalos constantes.

Podemos sacar entonces las siguientes conclusiones:

1) La mayor calidad de una cámara digital se obtendrá usándola a su menor sensibilidad ISO equivalente.
2) La pérdida de calidad derivada de usar una sensibilidad ISO mayor se verificará como un aumento de pixeles distribuidos al azar, sobre todo en las zonas de sombra de la imagen. El ruido no será proporcional en toda la imagen, como el grano, sino que se manifestará como más evidente en las zonas oscuras.
3) Las regulaciones como el Sensibility Boost de la Nikon D1-X, que duplica o triplica la sensibilidad de la cámara no son más que un mensaje del fabricante que nos dice que estamos amplificando la señal a nuestro propio riesgo. Por algo lo presentan como una amplificación de señal y no como un índice ISO. Es arriesgado usarlo pero, personalmente, no me perdería una buena foto por miedo a usar el equivalente a 4000 ISO
4) El ruido se manifestará más en algunos canales que en otros. El canal azul puede ser el que contenga más ruido. Podemos editar ese canal posteriormente en Photoshop para reducir el ruido mediante una aplicación de filtro Blur sobre ese canal.
5) Será más fácil hacer correcciones profundas de densidad en un archivo libre de ruido que en uno que contenga ruido, sobre todo en zonas de sombra. Esto nos lleva a la paradoja de que antes que hacer una toma con un índice ISO demasiado alto, podría ser mejor hacer un archivo oscuro para después corregirlo usando Photoshop. Esto es válido sobre todo en capturas a 12 o 14 bit.
6) Evitar exposiciones largas, superiores a 10 segundos de promedio.
7) Evitar el sobrecalentamiento de la cámara. La generación de ruido aumenta con la temperatura y disminuye con esta. A temperatura constante, el ruido aumenta linealmente a lo largo del tiempo. Pero un aumento de temperatura de aproximadamente 10º C duplica la cantidad de ruido. El respaldo SinarBack de estudio tiene un sistema de refrigeración termoeléctrico para suprimir ruido y mejorar el detalle en las sombras. Y en fotografía astronómica, los respaldos CCD se refrigeran mediante Helio líquido y suelen alcanzar temperaturas de –50 C.

Como precaución, mantengamos la cámara alejada de las fuentes de luz y no la abandonemos al sol por mucho tiempo, pensando que como no usa película, no pasa nada!
Al usar la cámara con baterías, el agotamiento y reposición de estas impone un forzado ciclo de enfriamiento. Cuando usemos la fuente de alimentación enchufada a la corriente de red de 220 V tendremos más autonomía y podemos trabajar más tiempo, pero estas sesiones prolongadas incrementaran la temperatura del CCD. El uso del visor LCD genera también calor en el cuerpo de la cámara, o al menos dificulta su disipación.

Esta evaluación del concepto de señal-ruido en fotografía digital sirve como evidencia de que no debemos usar los parámetros técnicos de la fotografía analógica para analizar los resultados obtenidos mediante la fotografía digital, sino que debemos desarrollar sistemas de evaluación propios de esta.

Conclusión Final:
Los puntos rojos que vez en tu fotografía, además de ser "ruido" digital, es la consecuencia de poder captar mayor luz ambiente (que tiene distinta temperatura color que la luz del flash) por el hecho de subir la sensibilidad y tener mayor tiempo de exposición o más apertura de diafragma.