quarta-feira, 27 de janeiro de 2016

Ruído nas fotos

Ruído é o equivalente digital dos grãos dos filmes utilizados em câmeras analógicas. Alternativamente, pode-se pensar nele como o equivalente ao sutil chiado que se percebe quando uma música é ouvida num volume muito alto. Para as imagens digitais, esse ruído aparece como manchas aleatórias em uma superfície originalmente suave e pode degradar a qualidade da imagem significativamente. Apesar do ruído normalmente ser um ponto fraco em uma imagem, ele pode também ser desejado, já que pode conferir à imagem um aspecto antigo e que lembre filmes. Um pouco de ruído também pode aumentar a nitidez da imagem. O ruído aumenta proporcionalmente à sensibilidade escolhida, duração da exposição e temperatura. A quantidade de ruído também depende muito da câmera utilizada para gerar a imagem, câmeras profissionais de alto nível costumam ter muito menos ruído que câmeras compactas comuns.

O sensor trabalha de forma ótima no ISO 100 (assim como a maioria das Canons, nas Nikons esse valor ótimo é 200.) Usando o ISO 100 sei que consigo a melhor qualidade possível que minha câmera pode oferecer. Caso eu esteja em uma situação crítica posso aumentar o valor de ISO e minha câmera vai conseguir trabalhar com menos luz.
Porém, aumentar o valor de ISO não vai fazer a minha câmera precisar só de 5 bolinhas de luz, como mágica. Aumentar o valor de ISO só vai fazer com o que o meu sensor tente dar um jeito de fazer a foto com 5 bolinhas de luz, sendo que ele precisaria normalmente de 10.

O sensor, que tem vários pontinhos de captura de luz, vai começar a dedicar mais pontinhos para formar um pixel. Um vai ajudar o outro, eles vão tentando formar a imagem mesmo estando com menos luz, mas um ou outro vai ficar perdido, ou vai se dedicar a ajudar o pontinho do lado, e aí esse pontinho vai gravar uma informação qualquer (errada) na imagem. Vários pontinhos vão fazer isso, e por isso a nossa imagem vai ficar com mais ruído conforme “forçamos” nosso sensor a trabalhar com menos luz do que ele gostaria. Vários pontinhos se perdem, conforme vamos dando menos luz, e assim nasce o ruído.
Nas câmeras baratas compactas, que tipicamente usam sensores do tamanho de uma unha da mão, o ruído é inescapável e aumenta dramaticamente conforme você eleva a sensibilidade ISO. A imensa maioria das câmeras compactas simplesmente não presta para nada a partir de ISO 400 ou 800. Por que a granulação das imagens digitais ofende mais a vista que a das analógicas? Porque ele contém duas distrações diferentes. Há o ruído de luminância, que é o grão em si mesmo, mas também há o ruído de croma, que se manifesta na forma de manchas coloridas. Estas são muito mais feias que o grão de filme, e também mais difíceis de disfarçar ou corrigir, pois as tentativas de filtrá-las tendem a afetar a saturação.

Câmeras digitais produzem três tipos mais comuns de ruído: aleatório, de padrão fixo e de bandas. As três imagens abaixo mostram exemplos qualitativos pronunciados de casos isolados de cada um dos tipos de ruído contra um fundo cinza.
O ruído aleatório é caracterizado por flutuações de intensidade e tom de cor em relação a imagem real. Sempre haverá alguma quantidade de ruído aleatório em qualquer duração de exposição e ela será muito influenciada pelo ISO. O padrão do ruído aleatório muda mesmo quando as propriedades da exposição são as mesmas (é exatamente por isso que ele é chamado de aleatório).

O ruído de padrão fixo inclui o que se costuma chamar de hot pixels, que são chamados assim quando a intensidade de um pixel ultrapassa muito a das flutuações de ruído aleatório. O ruído de padrão fixo geralmente aparece em situações de exposições longas e é exacerbado por temperaturas altas. Uma característica importante é que ele mostra aproximadamente a mesma distribuição se as condições nas quais a imagem é produzida são a repetidas (temperatura, exposição e ISO).
O ruído em banda depende muito da câmera utilizada e é introduzido pela própria câmera quando ela lê dados provenientes do sensor digital. Ele é mais notável quando são usados ISO altos e nas áreas de baixa luz, ou quando uma imagem foi clareada excessivamente. Dependendo da câmera ele também pode ser aumentado em função do balanço de branco escolhido.

No Camera Raw, o ruído é eliminado  num painel dedicado. Você pode aplicar aqui mesmo o Sharpening (aumento de nitidez), caso vá usar a foto na sua resolução original. Mas cuidado, porque ele pode amplificar o ruído de volta, junto com os detalhes da foto. Inspecione a imagem na escala de 100%, pois em escalas reduzidas o programa não mostra o resultado do filtro enquanto você faz o ajuste.
No Photoshop CS4 ou CS5 existe o filtro Filter > Noise > Reduce Noise, parecido com o do Camera Raw. Ele inclui a opção de tirar o ruído dos três canais da imagem com parâmetros individuais, mais uma função que consegue detectar e disfarçar os defeitos de fotos em JPEG – para uso somente nos casos de degradação extrema por excesso de compressão.

O Photoshop e o Lightroom também possuem redutores de ruído.
Apesar de parecer ser o mais intrusivo, o ruído de padrão fixo é normalmente o mais fácil de ser removido, devido a sua natureza repetitiva. A eletrônica da câmera tem que simplesmente saber o padrão e subtraí-lo da imagem capturada para revelar a imagem verdadeira. O ruído de padrão fixo é um problema muito menor que o ruído aleatório em câmeras de última geração, apesar de pequenas quantidades ainda serem ainda mais facilmente percebidas que o ruído aleatório.
O ruído aleatório é muito mais complicado de ser removido sem que a imagem seja danificada. Os algoritmos criados para isso ainda lutam para conseguir discernir entre o ruído e texturas reais como as que ocorrem na terra ou folhas, assim tentativas de remover o ruído acabam removendo essas texturas também.

Caso seja necessário não existir nenhum ruído na foto procure alternativas: use iluminação artificial para iluminar melhor seu assunto, use um tripé para conseguir aumentar o tempo de exposição, use lentes mais claras para aumentar a abertura do diafragma.
Caso possível, controle melhor a luz. Fotos bem iluminadas possuem menos ruído, mesmo com o ISO alto.