REDUCCIÓN DE RUIDO POR PROMEDIO DE IMAGEN

El ruido de la imagen puede comprometer el nivel de detalle de sus fotos digitales o de película, por lo que reducir este ruido puede mejorar en gran medida su imagen o impresión final. El problema es que la mayoría de las técnicas para reducir o eliminar el ruido siempre acaban suavizando también la imagen. Un poco de suavizado puede ser aceptable para imágenes que consisten principalmente en agua tranquila o cielos, pero el follaje en los paisajes puede verse afectado incluso con intentos conservadores de reducir el ruido.

Esta sección compara un par de métodos comunes para la reducción de ruido y también presenta una técnica alternativa:promediar múltiples exposiciones para reducir el ruido. El promedio de imágenes es común en la astrofotografía de alta gama, pero podría decirse que se infrautiliza para otros tipos de fotografía nocturna y con poca luz. El promedio tiene el poder de reducir el ruido sin comprometer los detalles, porque en realidad aumenta la relación señal/ruido (SNR) de su imagen. Una ventaja adicional es que el promedio también puede aumentar la profundidad de bits de su imagen, más allá de lo que sería posible con una sola imagen. El promedio también puede ser especialmente útil para aquellos que desean imitar la suavidad de ISO 100, pero cuya cámara solo baja a ISO 200 (como la mayoría de las SLR digitales de Nikon).

CONCEPTO

El promedio de imágenes funciona asumiendo que el ruido en su imagen es verdaderamente aleatorio. De esta forma, las fluctuaciones aleatorias por encima y por debajo de los datos reales de la imagen se equilibrarán gradualmente a medida que se promedian más y más imágenes. Si hiciera dos tomas de una mancha gris suave, usando la misma configuración de la cámara y en condiciones idénticas (temperatura, iluminación, etc.), obtendría imágenes similares a las que se muestran a la izquierda.

El gráfico anterior representa las fluctuaciones de brillo a lo largo de delgadas franjas azules y rojas de píxeles en las imágenes superior e inferior, respectivamente. La línea horizontal discontinua representa el promedio, o cómo se vería este gráfico si no hubiera ruido. Observe cómo cada una de las líneas rojas y azules fluctúa de forma única por encima y por debajo de la línea discontinua. Si tuviéramos que tomar el valor del píxel en cada ubicación a lo largo de esta línea y promediarlo con el valor del píxel en la misma ubicación para la otra imagen, entonces la variación de brillo se reduciría de la siguiente manera:

Aunque el promedio de los dos todavía fluctúa por encima y por debajo de la media, la desviación máxima se reduce considerablemente. Visualmente, esto tiene el efecto de hacer que el parche de la izquierda parezca más suave. Dos imágenes promediadas normalmente producen ruido comparable a un ajuste ISO que es la mitad de sensible, por lo que dos imágenes promediadas tomadas con ISO 400 son comparables a una imagen tomada con ISO 200, y así sucesivamente. En general, la magnitud de la fluctuación del ruido cae en la raíz cuadrada de la cantidad de imágenes promediadas, por lo que debe promediar 4 imágenes para reducir la magnitud a la mitad.

COMPARACIÓN DE RUIDO Y DETALLE

El siguiente ejemplo ilustra la efectividad del promedio de imágenes en un ejemplo del mundo real. La siguiente foto se tomó con ISO 1600 en la Canon EOS 300D Digital Rebel y sufre de ruido excesivo.

100 % de recorte de regiones en la izquierda
Original	2 imágenes	4 Imágenes

Observe cómo el promedio reduce el ruido y resalta los detalles de cada región. Los programas de reducción de ruido como Neat Image son el mejor arsenal disponible contra el ruido, por lo que se utiliza como punto de referencia en la siguiente comparación:

Original	2 imágenes	4 Imágenes	Imagen ordenada	Filtro de mediana

La reducción de ruido con Neat Image Pro Plus 4.5 utiliza la configuración predeterminada y el "ajuste fino automático"

Neat Image es lo mejor de todo para reducir el ruido en el cielo suave, pero sacrifica algunos detalles finos en la rama del árbol y las líneas verticales de mortero/lechada en el ladrillo. La nitidez podría usarse para mejorar el detalle restante y mejorar en gran medida la apariencia general de la nitidez, pero la nitidez no puede recuperar la información perdida. El filtro mediano es una técnica primitiva y se encuentra en la mayoría de las versiones de Photoshop. Calcula el valor de cada píxel tomando el valor medio de todos los píxeles adyacentes. Esto es eficaz para eliminar el ruido muy fino, pero deja atrás las fluctuaciones más grandes y elimina los detalles a nivel de píxeles. En general, Neat Image es su mejor opción para situaciones en las que no puede usar el promedio de imágenes (tomas manuales). Idealmente, se podría usar una combinación de los dos:promediar la imagen para aumentar la SNR tanto como sea posible, y luego la imagen ordenada para reducir el ruido restante:

Original	Promedio: 4 Imágenes	Imagen ordenada	Imagen ordenada + Promedio

La reducción de ruido con Neat Image Pro Plus 4.5 utiliza la configuración predeterminada y el "ajuste fino automático"

Tenga en cuenta cómo la imagen ordenada más el promedio ahora pueden retener el detalle vertical en los ladrillos y mantener una apariencia suave y con poco ruido. Las desventajas de la técnica de promediación incluyen mayores requisitos de almacenamiento (múltiples archivos de imagen para una foto) y posiblemente tiempos de exposición más prolongados. El promedio de imágenes no funciona en imágenes que sufren de ruido de bandas o ruido de patrón fijo. Observe cómo el "píxel caliente" blanco brillante en la parte inferior izquierda de las imágenes superior e inferior no disminuye con el promedio. Promediar, a diferencia de otras tomas, requiere cero movimiento de la cámara *entre* exposiciones además de durante la exposición. Se debe tener mucho cuidado con la técnica y el promedio solo se puede usar para fotos tomadas en un trípode de cámara muy resistente.

PROMEDIO DE IMÁGENES EN PHOTOSHOP UTILIZANDO CAPAS

Promediar imágenes en Adobe Photoshop es relativamente rápido usando capas. La idea es apilar cada imagen en una capa separada y hacer que se mezclen de manera que cada capa contribuya por igual. Si por alguna razón una capa recibe más ponderación que otra, la combinación de imágenes no será tan efectiva.

Primero se deben cargar todas las imágenes en Photoshop que se van a promediar, y luego copiar y pegar cada imagen una encima de la otra para que estén todas dentro de la misma ventana de proyecto. Una vez hecho esto, puede comenzar el promedio. La clave para promediar en Photoshop es recordar que la opacidad de cada capa determina cuánto "deja pasar" la capa detrás de ella, y lo mismo ocurre con cada imagen debajo. Esto significa que para promediar correctamente cuatro imágenes, por ejemplo, no se debe establecer la opacidad de cada capa en 25%. En su lugar, se debe establecer la opacidad de la capa inferior (o de fondo) al 100 %, la capa superior al 50 %, luego la siguiente capa al 33 % y finalmente la capa superior al 25 %. Esto se ilustra a continuación:

Para promediar cualquier número de imágenes,
el porcentaje de opacidad de cada capa se calcula mediante:

Nota:todas las marcas en rojo se agregaron para mayor claridad;
en realidad no serán visibles en Photoshop.

RECOMENDACIONES

¿Cuándo se debe realizar un promedio de imagen, en lugar de simplemente tomar una exposición más larga a una velocidad ISO más baja? La siguiente lista de situaciones puede resultar útil:

• Para evitar un ruido de patrón fijo excesivo debido a exposiciones prolongadas
• Para las cámaras que no tienen un "modo bulbo", puede estar limitado a exposiciones de 15 a 30 segundos. Para tales casos, considere lo siguiente:tomar dos fotos a ISO 800 y 30 segundos para producir el equivalente aproximado (tanto en brillo como en niveles de ruido) de una sola exposición de 60 segundos a ISO 400. Muchas otras combinaciones son posibles...
• Para situaciones en las que no puede garantizar exposiciones sin interrupciones más allá de un tiempo determinado. Por ejemplo, uno podría estar tomando una foto en un lugar público y desear un nivel de ruido bajo, pero no puede tomar una exposición lo suficientemente larga porque los peatones suelen pasar a través de la toma. A continuación, podría tomar varias tomas cortas entre los transeúntes.
• Para congelar selectivamente el movimiento con poco detalle, áreas de movimiento más rápido y al mismo tiempo mantener un bajo nivel de ruido con mucho detalle, áreas de movimiento más lento. Un ejemplo de esto es una noche estrellada con follaje en primer plano.
• Para reducir el ruido de las sombras (incluso en tomas con ISO bajo) donde más tarde desee resaltar los detalles de las sombras a través del procesamiento posterior.