Ruido no es lo mismo que grano

La aparición de la fotografía digital trajo consigo una cualidad inherente a las señales electrónicas: el ruido.  Desde entonces este defecto que quita nitidez a las imágenes modernas no ha dejado de ser comparado con aquel otro que hacía lo propio con las imágenes químicas: el grano.

Mucho se ha hablado y debatido intensamente en los foros fotográficos sobre si el ruido es capaz o no de dar ese toque de encanto que tanto añoramos los fotógrafos que nos iniciamos con la fotografía de película. Pongo este artículo en la sección “opinión” porque no pretendo zanjar ese debate. Pero sí fundamentaré con argumentos técnicos mi postura al respecto. Veremos en este artículo qué es el ruido y qué es el grano. Y cada cual saque su propia conclusión.

ruido digital

Ej. de ruido por subexposición

Hay fanatismos tanto en contra como a favor del ruido.

Quienes lo defienden acusan de obsesivos de la nitidez a los fotógrafos que se iniciaron en la era digital.
Quienes lo atacan aseguran que el ruido es antiestético y que sus defensores intentan justificar su impericia o que aún no logran pasar página de la fotografía convencional.
Otros más moderados dicen que es cuestión de tiempo acostumbrarse al ruido como lo hemos hecho con el grano.

Al final del artículo dejo mi opinión. Pero de entrada lo único que soy capaz de aventurar es que no creo que nos acostumbraremos al ruido, ya que el avance de los sensores de última generación en este aspecto ha sido sorprendente en los últimos dos años. Con lo cual auguro una fotografía libre de ruido en no mucho tiempo más. Debo admitir que hasta hace un par de años dudaba de lo que acabo de decir, pero a la vista de los espectaculares avances en este campo he cambiado de opinión.

Igualmente tranquilos los nostálgicos que, para emular el grano, siempre se podrá agregar el ruido en edición.

Veamos primero qué es el grano.
La fotografía de película forma las imágenes por reducción química (proceso contrario a oxidación) de partículas de haluros de plata llamadas grano. A mayor intensidad de luz, mayor cantidad de granos de haluro de plata reducidos. Durante el proceso de revelado los granos reducidos se fijan al celuloide mientras se elimina el resto, formándose la imagen con los granos fijados.

El grano de haluro de plata es por tanto la mínima partícula que forma la imagen. Cada punto de la imagen es un grano. Es de forma y tamaño variable.

La imagen digital está formada por una matriz de puntos alineados en filas y columnas. Cada punto corresponde a un píxel, por lo cual la mínima porción de la imagen digital es el pixel. Por lo tanto es fácil comprender que el equivalente digital del grano sería el píxel. No el ruido. Ni el grano ni el píxel son defectos de la imagen, sino su unidad fundamental aunque tengan aspectos completamente diferente.

Pero entonces ¿por qué decía al principio que el grano era un defecto de la imagen si es su partícula elemental?
La intensidad de la señal lumínica es vital a la hora de reducir el haluro de plata. Cuando digo reducir hablo del proceso químico, no de reducir en tamaño. Si hay poca luz, los granos no se reducen y la imagen no se forma. Pero la capacidad de reducirse de estas partículas aumenta si se aumenta el tamaño de cada grano. Entonces podemos hacer fotos con menos luz utilizando películas de ASA elevado (grano mayor): 400, 800, etc. A cambio pagamos el precio de que el grano sea visible. Esta visibilidad de la partícula de haluro de plata es lo que se llamó “grano”. Y a ésto, el grano visible, es lo que se comparó con el ruido.

Esta particularidad de película granulada fue bien aceptada por los fotógrafos ya que dotaba a la imagen de una textura diferente.
La película granulada (grano grande) equivale en digital a una imagen pixelada (pixel grande). Sin embrago el pixelado todos lo conocemos bien y no se parece en nada al grano ni al ruido. El pixelado tampoco resulta agradable en absoluto, y en eso no hay ningún desacuerdo. La ventaja que tiene el grano sobre el píxel es su forma y tamaño irregulares. Ésto evita que se forme una trama geométrica como ocurre con el pixel que es cuadrado y siempre del mismo tamaño.

El elemento sensible a la luz de la cámara digital es el sensor, el cual está compuesto por fotodiodos. La información de los píxeles proviene de los fotodiodos. Al igual que el grano de haluro de plata, un fotodiodo de mayor tamaño es más sensible a la luz. Para aprovechar esa propiedad se crearon los sensores con fotodiodos más grande que permiten ganar sensibilidad con menor ruido. Pero para que la imagen no se pixele se debe aumentar el tamaño del sensor para que contenga igual cantidad de megapíxeles: los sensores full frame. Pero no es esa la manera en que se aumenta la sensibilidad en fotografía digital.

Lo que se hace para aumentar la sensibilidad ISO en digital es amplificar la señal generada por el sensor. Y ésto tiene un papel importante en la aparición del ruido.

Pero aún no hemos dicho qué es el ruido.
El ruido es una característica de la naturaleza electrónica de las señales. Los fotodiodos de los sensores están diseñados para captar la luz y generar una señal eléctrica proporcional a la luz que reciben. Pero, como nada es perfecto, la luz no es lo único que activa a los fotodiodos. La temperatura fundamentalmente, otras ondas electromágnéticas en el ambiente (ruido blanco), etc. también hacen que los fotodiodos generen una pequeña señal eléctrica1.
Si tenemos buena señal luminosa, esas interferencias quedan ocultas. De la misma manera que cuando estamos en un concierto de rock el sonido de la música tapa las voces de las conversaciones que pudiéramos tener cerca. Pero a medida que nos alejamos de los altavoces, o si se bajara el volumen, empezamos a oir las esas conversaciones.

El ruido, en definitiva, es interferencia que aparece cuando la señal principal es ténue. Y dota a los píxeles de información falsa. Es decir que, cuando la luz es escasa, algunos píxeles se afectarán por el ruido y tendrán valores que no se corresponden con la imagen que queremos fotografiar. Esa escasa luz no es capaz de tapar el ruido. Si encima, para ganar sensibilidad ISO, amplificamos una señal contaminada por ruido, obtenemos mayor ruido.
Los puntitos que aparecen en las zonas mal expuestas de una imagen digital son ruido. Son píxeles con valores “falsos”. Y esa es la principal diferencia entre grano y ruido:
Mientras el grano es visible por ser más grande, el ruido es visible por su diferente tonalidad.
Y esa diferencia es debida a su diferente mecanismo de producción: El grano se genera por tamaño, el ruido por interferencia.
El grano puede tener diferentes tamaños y formas. El ruido, por ser un píxel, es siempre cuadrado y del mismo tamaño.

El ruido puede ser potenciado por el revelado del raw. La matriz Bayer de los sensores genera una imagen por cada canal RGB durante el revelado. Cada una de esas imágenes es originalmente una trama con huecos que hay que completar con información que se estima a partir de los píxeles de alrededor. Según el algoritmo que utilice el software revelador para completar esos huecos, puede potenciarse el ruido. No quiero entrar en más detalles en este aspecto por el profundo tecnicismo que implica y que excede a este artículo2.

El grano, en teoría, no tiene interferencia. La información es real aunque el grano sea de mayor tamaño. Tan real como sería la de un pixel grande, sólo que en este caso la imagen se vería pixelada en vez de granulada. Si hay un grano fijado es porque a esa zona de la película llegó luz3. En cambio la información del ruido es información incorrecta porque el ruido es un píxel cuyo valor no fue producido por la luz sino por otra señal interferente. En este punto tengo que aclarar que existe ruido producido por los propios fotones, pero eso es entrar en cuestiones muy técnicas1-2.

Dijimos que cuando la luz es escasa, se “ve” más el ruido. Ese es el famoso concepto “relación señal/ruido”. Un cociente aritmético que significa que a menor señal (poca luz) mayor es la importancia de la interferencia. Pero la escasa luz no es la única causa del ruido. El ruido no sólo se genera por iluminación insuficiente. También se genera, como dijimos antes, por interferencia de otras señales. Posiblemente la más importante sea la temperatura: La propia temperatura generada por el sensor en un funcionamiento prolongado. Esa situación se da cuando hacemos exposiciones largas de varios segundos o minutos. Por eso las cámaras traen incorporado un mecanismo de reducción de ruido para largas exposiciones. Este mecanismo lo que hace es, tras una foto de larga exposición, poner a trabajar el sensor con el obturador cerrado durante el mismo tiempo que duró la exposición para que se genere el mismo ruido y “restarlo” digitalmente a la foto.

Ahora ya sabemos que el ruido no es el equivalente digital al grano de la película.

Entonces lo que queda por resolver es si visualmente pueden asimilarse y si tienen un efecto visual parecido. En definitiva si el ruido puede aceptarse o no como un recurso estético tal como ocurrió con el grano.

Primero voy a verter algunos conceptos y cada uno podrá decidir si acepta o no al ruido. Finalmente expondré mi opinión que, en definitiva, aunque fundamentada no deja de estar exenta de cuestiones subjetivas.

1. Teóricamente hablando el ruido no debería ser estético porque, tal como vimos, el ruido es información falsa o incorrecta. Mientras que el grano no. Pero…

2. …Es cierto que se parecen visualmente. De hecho una técnica para emular el grano en digital es agregar ruido. Se agrega ruido en blanco y negro, es decir puntos de diferentes tonalidad de grises con distribución al azar. Se debatirá si el ruido es estético, pero en lo que hay buen acuerdo es que el ruido en color es molesto ya que no se parece al grano.

Ruido agregado en forma controlada

Foto con ruido agregado en forma controlada

3. El ruido destruye textura. De hecho esa destrucción de la textura es la que sirve como límite para determinar el rango dinámico de las cámaras. El rango dinámico mide la mayor diferencia entre la luz más intensa y la sombra más profunda que una cámara puede captar. Se toma como luz más intensa la que provoca información de píxel saturada y, sombra más profunda la sombra a partir de la cual el ruido destruye el detalle o textura.

Evidentemente el grano grande también destruye la textura. He buscado información en internet y no he podido determinar objetivamente cuál de los dos, si es el grano o el ruido el que destruye más la textura. He podido averiguar que el tamaño de un grano de haluro de plata de una película de alta sensibilidad es menor a 1 micra. Este valor es mucho, muchísimo, más pequeño que el tamaño de un fotodiodo de un sensor. Entonces a priori se podría concluir, en el plano teórico, que por grande que sea el grano no debería de afectar la calidad. Sin embargo es claro que el tamaño del grano tiene un gran impacto visual. Y es difícil, por las cantidad de variables implicadas, comparar en términos de resolución la película con el sensor digital. De hecho ni siquiera hay acuerdo sólido cuando se intenta determinar cuántos megapíxeles en digital corresponden a una película de 35mm.

4. El grano ha sido aceptado por la comunidad fotográfica e incluso ha sido venerado. Pero tal vez sea porque no quedaba otra opción que convivir con él cuando se necesitaba aumentar la sensibilidad. Entonces se trabajó artísticamente para incluirlo como un elemento más de la composición. Posiblemente sea este hecho el que lo dotó de estética. Es decir la estética se la dimos al usarlo estéticamente. De hecho el grano no vale para cualquier foto. El grano cobra su mayor esplendor en aquellas fotos con “clima de grano”.

Mientras que el ruido, aún trabajando a ISOs altos, se puede minimizar por varios mecanismos como la reducción de ruido para exposiciones largas, los software antiruido y sobre todo exponiendo correctamente mediante el derecheo que es una técnica que disminuye sensiblemente el ruido. De hecho por la evolución tecnológica ya casi se podría decir que pronto se acabará la fotografía con ruido. Por lo que no será preciso que lo aceptemos ni nos acostumbremos a él, ni lo adaptemos estéticamente.

5. Si bien un sensor de 12 MPíxeles entrega una imagen de 12 Mpíxeles, cada píxel de una imagen se obtiene por el procesado de la señal de los fotodiodos de alrededor durante el revelado del raw, como consecuencia de la decodificación de la matriz Bayer del sensor. Por lo cual cada píxel de la imagen revelada (TIFF o JPEG) no se corresponde estrictamente con la información generada por el fotodiodo correspondiente. Esto podría tener un efecto suavizador sobre el ruido, puesto que minimizaría la diferencia entre el valor correcto que debería tener el píxel sin interferencia y el valor incorrecto que habría tomado por culpa del ruido. Lo cual redundaría en un poder menos destructivo del ruido de lo que se podría a priori pensar.
Aunque también es cierto el efecto inverso: que un píxel ruidoso afecta, al decodificar la matriz Bayer, a los de alrededor. Con lo cual el resultado final dependerá del algoritmo del revelado.

Ahora sí, mi opinión
Antes que nada quiero aclarar que me inicié en la fotografía mucho antes del digital, en el año 1987. Y soy un enamorado del grano.
Creo que el ruido puede ser tan estético como el grano cuando se lo usa correctamente y está controlado. No cuando es fruto de una captura defectuosa (como la primera imagen de este artículo).

La captura debería ser lo más limpia posible ya que ésto es factible en digital excepto circunstancias extremas. De lo contrario es impericia de nuestra parte y no podemos justificar la impericia con el encanto. Ni en película ni en digital. También en fotografía química el grano puede denotar impericia, ya sea por una mala exposición, un mal revelado o una mala elección de la película.
Tras una captura bien hecha, entonces, podemos agregar ruido para emular el grano. Y debe hacerse en forma correcta y adecuada a cada foto.

A continuación dejo un detalle de la foto con ruido agregado. Pasando el ratón por encima se puede ver la misma imagen sin ruido (esperar a que cargue). Comparar ambas valorando cómo el ruido agregado controladamente no destruye el detalle. Haced esa comparación en las zonas con detalle como las piedras del edificio o los números del reloj de sol.

En mi opinión esta foto es sin dudas mucho más bonita con ruido (mirar el cielo ahora). Con lo que reafirmo mis postura de que el ruido bien usado es capaz de mantener la estética del grano. Recordando que no todo vale. No vale justificar malas tomas (no hablo de casos extremos e inevitables) usando el supuesto encanto del ruido.

Por supuesto que no es preciso, para que sea estético, que el ruido tenga que ser agregado en edición. Lo mismo vale, en mi opinión, una toma que por cuestiones de exposición y necesidad de subir ISO ya la misma captura quede con ruido. Siempre y cuando ese ruido provenga de una exposición correcta para esas circunstancias y no sea altamente destructivo, es decir sea un ruido moderado. En estos casos conviene en el revelado (el Lightroom lo permite) eliminar el ruido de color.

Espero haber contribuido positivamente y haber ayudado a alguien a conseguir información para que cada uno se forme una opinión razonable acerca de si el ruido debe intentar eliminarse, o si por el contrario, deba formar parte de nuestras imágenes tal como en otro momento lo fuera el grano.

También se pueden dejar comentarios sobre este artículo en este enlace. Gracias.

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(1) Lectura recomendada: Señal vs Ruido ¡más alto por favor! de quesabesde.com
(2) Lectura recomendada: Quienes deseen saber más sobre el ruido recomiendo el excelente artículo de Guillermo Luijk, con mucha información técnica: EL GRANO DIGITAL
(3) Aclaración: (siempre algún purista puede buscarme el pelo en el huevo). “Si hay un grano fijado es porque a esa zona de la película llegó luz”. Escribí eso dando por sentado que el revelado de la película ha sido correcto. Ya que revelados defectuosos también pueden generar imágenes con información incorrecta.

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0 Comentarios en “Ruido no es lo mismo que grano
2 Pings/Trackbacks para "Ruido no es lo mismo que grano"
  1. […] Ten en cuenta una cosa más: En la exposición también influye el ISO. Si aumentamos el ISO aumenta la sensibilidad del sensor, por lo tanto quedará más expuesto con menor caudal de luz. Pero como ya dijimos en nuestro primer post: ten cuidado porque puede bajar mucho la calidad de la captura por culpa del ruido. Nuestra recomendación, salvo excepciones, es dejar el ISO en 100 o 200. El más bajo de los dos que tu cámara permita. Si usas película el ISO no es un parámetro que puedas modificar en la cámara. En la fotografía química el ISO es una característica de cada película, por lo que si quieres variarlo tienes que cambiar de película. En película también se puede hablar de sensibilidad ASA o DIN en lugar de ISO. Y genera un efecto que se conoce como grano y que mucha gente o confunde con el ruido pero no es lo mismo. Puedes aprender más sobre el ruido y el grano en este otro artículo. […]

  2. […] Si os interesa saber más sobre ruido y grano , podéis leer el este artículo. […]