Una de los puntos a tener en cuenta a la hora de comprar una cámara es su comportamiento cuando la configuramos con valores altos de ISO. Por si acaso alguien no tiene claro qué es el ISO, intentaré explicarlo.

En la fotografía digital la imagen es recogida en un sensor, una matriz de puntos sensibles a la luz. Podría decirse que es como cubos, los cuales se van llenando según les llega la luz.  Para que tengamos los niveles de exposición correcta tenemos tres opciones: apertura, velocidad e ISO. La apertura la podíamos explicar como cuanto se abre el grifo que llena los cubos, si es solo unas gotas o las cataratas del Niagara,  y la velocidad es cuanto tiempo tenemos abierto el grifo.

Hay veces que solamente con esos dos valores no somos capaces de obtener una exposición correcta, y en ese momento tenemos que cambiar la sensibilidad. En fotografía química se consigue variando la sensibilidad de la película, en fotografía digital se consigue amplificando la señal, es decir, de forma simplificada, se “sube el volumen”. Al amplificar la señal se amplifican también los errores en la misma, haciendo que aparezca puntos de colores y perdiendo definición. Es decir, hacemos que cada cubo sea más sensible, o que encesite menos agua para llenarse.

Voy a intentar explicarlo mejor. Imaginemos que tenemos un sensor de cuatro píxeles (tenemos poco presupuesto), y esos píxeles tienen valores entre 0 y 100. 0 es negro y 100 es blanco, y tenemos 99 valores intermedios de grises.  Asumamos que solo podemos variar ISO y velocidad.  Si ponemos un ISO bajo, la variación en los niveles de gris se realizará poco a poco, y, aunque cada pixel no es idéntico a los que tiene a sus lados, y la sensibilidad es ligeramente diferente, al ir variando muy poco a poco, esa pequeña desviación apenas se nota. Es decir, para simplificarlo, imaginemos que cada pixel necesita 1 fotón por segundo para variar un nivel de gris, pero claro, cada pixel tiene mínimas desviaciones cada segundo. A un ISO bajo, tenemos esas desviaciones tal cual, y lo que un pixel pierde 1 segundo por ese error, es posible que lo recupere en el siguiente, por lo que al final, la media es muy similar en todos los píxeles. Si en vez de dar tiempo suficiente, lo que hacemos es subir el valor ISO, se puede decir que tomamos unas pocas muesras de fotones, y extrapolamos desde ese punto. Dado que no ha dado tiempo a que la cosa sea uniforme, ese pequeño error se ve multiplicado. Ejemplo, vamos a realizar una foto a un gris de valor 90 en nuestra escala de 0 a 100. Para eso expondremos durante 100 segundos. Con esas pequeñas variaciones, es posible que los 4 píxeles nos queden en unos valores de 90 más menos 2, es decir, bastante uniforme. Si en vez de esponer 100 segundos, exponemos 10 y luego multiplicamos por 10 esos valores, esa pequeña variación de menos de medio punto en la escala, se ve multiplicada por 10, pasando de tener un cuadrado de gris casi unforme, a tener un cuadrado con cuatro cuadros bien diferenciados, dado que medio punto por 10 son 5 puntos, es decir, que pasamos de tener 2 puntos de error a poder llegar a 10 entre dos píxeles.

Tambien tenemos que ver la difernecia entre dos tipos de ruido: cromático y luminancia.

Ruido de luminancia: el ruido de luminancia parece como variacioens de luminosidad en la imagen, se nota sobre todo en superficies que deberían tener un color uniforme.

Ruido de crominancia: el ruido de crominancia aparece como puntitos de colores de manera aleatoria.

Bueno, creo que a estas alturas ya tenemos claro que siempre debemos disparar con el ISO más bajo posible, pero siempre y cuando la exposición sea correcta, es decir, es mejor subir el valor ISO y exponer correctamente que subexponer la foto para disparar con ISO bajo y luego corregirlo.

Hay dos razones fundamentales para esto. La priemra es que en fotografía digital la mayor parte de la información se almacena en la zona de altas luces, a la derecha del histograma (por eso se habla de la técnica de derechear el histograma). Siempre que subexponemos una fotografía, estamos perdiendo mucha información sobre la misma. Este dato nos lleva al segundo punto: una imagen va a mostrar unos niveles de ruido menores si se expone correctamente que bajando el ISO y luego compensando en el procesado. Esto lo explica perfectamente Guillermo Luijk en su artículo Mejora del ruido subiendo el ISO. Es casi el mismo concepto, pero hay que tenerlo siempre presente.

Tambien tenemos que tener en cuenta el ruido térmico, es decir, el ruido generado cuando los píxeles son excitados por calor en vez de por luz, ya sea por la temperatura ambiental o por largas exposiciones (muy importante y limitante en fotografía nocturna).

Bueno, con esto ya tenemos una base de qué es el ruido, otro día veremos formas de reducirlo en el procesado.

Fuentes:

Digital camera image noise – Part 1

Digital camera image noise – Part 2

Digintal noise – what is it? what causes it? and how can I get rid of it?

Noise, dynamic range and bit depth in digital SLRs

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