INTRODUCCIÓN

Cuando hace unos dos años empecé a interesarme por la fotografía me encontré varias veces con el siguiente comentario: "el canal azul es el que más ruido tiene". He podido además leer como varias personas realizan como parte de su flujo de trabajo una reducción de ruido sistemática solo sobre el canal azul para, suponiendo que éste fuera el más ruidoso, optimizar la reducción de ruido lograda.

Si bien lo podía comprobar en cierta manera en algunas de mis fotos, no le encontraba explicación lógica al hecho de que el canal azul tuviera más ruido. Por qué el sensor digital habría de tener esta extraña "asimetría"?

En este corto artículo he hecho una simple prueba que demuestra que el canal azul no es el más ruidoso. O al menos no tiene porqué serlo siempre sino que el ruido de cada canal dependerá del grado de exposición que alcance el mismo en el sensor, y ésta a su vez dependerá de la sensibilidad del mismo en cada canal y de la composición cromática de la escena.

TESTS DE RUIDO SEGÚN EXPOSICIÓN POR CANAL

Para analizar la relación existente entre el ruido y el grado de exposición del archivo RAW, he hecho 3 tomas de prueba sobre escenas de color uniforme, una de cada uno de los colores básicos: rojo, verde y azul.

Aunque no es lo ideal las escenas las he generado con el propio ordenador haciendo las tomas sobre la pantalla del mismo.

He usado una focal larga para abarcar un área pequeña de la pantalla y garantizar el máximo grado de uniformidad en cuanto a la luminosidad.

Además he aplicado el mayor grado de desenfoque posible en la lente para eliminar el efecto del pixelado de la pantalla TFT.

Con estas dos precauciones podremos asumir que las desviaciones de nivel respecto al valor medio captado en cada canal se deberán casi exclusivamente al ruido de la cámara. Para mejorar todavía más este aspecto he utilizado solo un parche central de 171x171 píxels de cada toma, resultando las siguentes muestras:


Fig. 1 Recortes al 100% de los 3 parches empleados.

El aspecto extraño y desaturado se debe a que no he aplicado el balance de blancos, ya que interesa preservar las exposiciones relativas que los tres canales alcanzaron en el archivo RAW.

La exposición se ha escogido dos diafragmas por debajo de la medida con el fotómetro de la cámara asegurando así la presencia de ruido en todos los canales.

A continuación se van a mostrar los histogramas lineales del archivo RAW de cada uno de los parches, corregidos al alza en exposición por igual en cada parche para los 3 canales con el fin de poder ver mejor la relación de niveles que cada canal generó en el archivo RAW.

El valor medio del histograma de cada canal puede considerarse como el valor verdadero de luminosidad que debiera haberse captado para dicho canal en un caso ideal, constituyendo las desviaciones de tipo gaussiano que se produjeron entorno a dicho valor medio el ruido generado por el sensor.

Bajo los histogramas se representa el patrón de ruido de cada uno de los canales que componen el parche bajo estudio. Es muy importante entender qué representan estos patrones y cómo se han obtenido: para poder realizar una comparación del nivel de ruido de cada canal, se ha corregido de forma lineal la exposición de cada uno de ellos de modo que la exposición final de los tres canales resulte ser la misma. Es entonces cuando es correcto comparar el nivel de ruido (relación señal a ruido) entres los canales.

Los histogramas lineales y patrones de ruido obtenidos para cada parche han sido los siguientes:




Figs. 2 y 3 Histograma lineal del archivo RAW y patrón de ruido por canal en el parche rojo.




Figs. 4 y 5 Histograma lineal del archivo RAW y patrón de ruido por canal en el parche verde.




Figs. 6 y 7 Histograma lineal del archivo RAW y patrón de ruido por canal en el parche azul.

Sin entrar en ningún cálculo numérico, es fácil darse cuenta de que el canal menos ruidoso resulta ser siempre el que más exposición obtuvo en el archivo RAW, y por extensión en el sensor. Y del mismo modo el canal con peor relación señal a ruido es el que menos expuesto resultó.

En las tomas con predominio de componentes en los extremos del espectro, es decir rojas o azules, es cuando mayor nivel de ruido se obtiene en el canal menos expuesto, quedando siempre el canal verde en un grado de exposición intermedia lo cual ha propiciado que no haya resultado ser el canal más ruidoso en ninguna de las pruebas.

Para intentar lograr que el canal verde resulte el menos expuesto, repetimos el experimento con un parche magenta puro que al ser una combinación de rojo y azul debería provocar un mínimo de exposición en el canal verde:



Fig. 8 Recorte al 100% de parche magenta.

Sin embargo con él a duras penas logramos que el canal verde quede menos expuesto que los otros dos; de hecho queda muy solapado con el canal rojo siendo en este caso el canal azul el predominante.




Figs. 9 y 10 Histograma lineal del archivo RAW y patrón de ruido por canal en el parche magenta.

El resultado es un ligero menor ruido en el canal azul, y un ruido prácticamente equivalente en los canales rojo y verde.

CONCLUSIONES

No existe ningún canal por el cual el ruido tenga una predilección especial en todos los casos. El ruido será más notorio en un canal cuanto menor haya resultado la exposición del mismo en el archivo RAW generado por el sensor. Y dicha exposición dependerá de la composición cromática de la escena así como de la respuesta particular de los filtros que tenga nuestro sensor para cada canal, es decir de la sensibilidad relativa de los 3 canales de la cámara.

El canal verde, por encontrarse situado en la parte central del espectro, difícilmente resultará ser nunca el canal menos expuesto y por lo tanto será complicado que resulte ser nunca el más ruidoso. Así en caso de realizar una reducción de ruido selectiva lo óptimo será hacerla sobre el canal rojo o azul, en función de cuál de los dos presente más ruido, es decir haya resultado menos expuesto en la toma.

En las pruebas hemos hecho uso en todo momento de la exposición en el RAW como referencia de la exposición en el sensor, que es la que verdaderamente condiciona el ruido de cada canal. Esto es posible en una cámara como la empleada en el test (Canon 350D) donde la exposición de los tres canales del RAW sigue la misma proporcionalidad respecto a la exposición que obtuvieron en el sensor.

Sin embargo en aquellas cámaras que modifican los datos del RAW en función del balance de blancos (las últimas Nikon por ejemplo), las exposiciones de cada canal en el RAW vendrán corregidas por dicho balance y por lo tanto será preciso tener este factor en cuenta a la hora de analizar el RAW para establecer las exposiciones relativas que cada canal tuvo en el sensor.

Lo importante en cualquier caso es retener el concepto de que el ruido que encontremos en cada canal no depende del canal en sí mismo sino de la composición cromática de la escena retratada.

Este estudio cualitativo se complementará con medidas objetivas del ruido en cada canal y en cada diafragma del rango dinámico del sensor realizadas en el último apartado del artículo Rango dinámico. Allí podremos comprobar con valores numéricos si existe algún canal que a igual exposición en el sensor presente una mayor o menor cantidad de ruido que los otros.


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